Автоматизированная рисовая оросительная система

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть искользовано для управления процессами водораспределения и полива риса на рисовых оросительных системах, преимущественно для рисовых карт- Краснодарского типа Кубанского варианта. Цель изобретения - упрор;ение конструкции и повышение равномерности заполнения ри ,совых чеков водой. Система состоит из стандартных рисовых карт, имеющих по четыре рисовых чека 4 одинаковой площади. Особенностями такой конструкции являются большая площадь чеKJMiff KcpaSHu a/ffofefi , tfe.2 ков и расположение их в конце картово го оросителя 2, что требует применения сложных средств автоматизации для увеличения точности, надежности и быстродействия регулирования. Для этого в систему введены последователь но соединенные датчики уровня и сравнивающие элементы, многомерные гаиротно-импульсные регуляторы 10 и блок управления регуляторами водо- - выпусков. Входы многомерного ииротно-импульсного регулятора 10 соединены с выходом сравнивающего элемента картового оросителя и с выходами сравниваюп их элементов соответству- КЕцего рисового чека 4. Элементы сравнения получают уставку оси контролиру емого пункта 9, связанного с диспетчерским пунктом управления всей системой радиорелейной линией связи. Питание электронной аппаратуры, а также исполнительных узлов 15 приводов 16 осуществляется от автономных химических источников питания, электроды которых расположены в воде и в почве рисовых чеков 4. 3 ил. (Л 00 NU СО 00 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (П) (УП g (О? В 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ

Ф ъ"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4010261/30-15 (22) 21.01.86 (46) 30.10.88. Бюп. К- 40 (71) Одесский политехнический институт (72) P.P.Ïåðåñ (CU), Е,Л,Пичугин (SU) и К.Т.1уинь (СРВ), (53 ) 63 1 . 3! I . 1 (088 . 8) (54) АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ РИСОВАЯ ОРО. СИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1392196, кл. F. 02 В 13/00, 1985. (57) Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для управления процессами водораспределения и полива риса на рисовых оросительных системах, преимущественно дпя рисовых карт Краснодарского типа Кубанского варианта. Цель изобретения — упрощение конструкции и повынение равномерности заполнения ри,совых чеков водой. Система состоит из стандартных рисовых карт, имеющих по четыре рисовых чека 4 одинаковой площади. Особенностями такой конструкции являются больная площадь чеков и расположение их в конце картового оросителя 2, что требует применения сложных средств автоматизации для увеличения точности, надежности и быстродействия регулирования. Для этого в систему введены последовательно соединенные датчики уровня и сравнивающие элементы, многомерные щиротно-импульсные регуляторы 10 и блок управления регуляторами водовыпусков, Входы мнОГОMPpHQI"О !чирОт но-импульсного регулятора 10 соединены с выходом сравнивающего элемента картового оросителя и с выходами сравнивающих элементов соответствующего рисового чека 4. Элементы срав- ф нения получают уставку оси контролиру емого пункта 9, связанного с диспетчерским пунктом управления всей сис- у темой радиорелейной линией связи. Пи- тание элек ронной аппаратуры, а также исполнительных узлов 15 приводов

16 осуществляется от автономных химических источников питания, электроды которых расположены в воде и в почве @ рисовых чеков 4. 3 ил.

1434388

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для автоматизации управления процессами водораспределения и полива на рисовых оросительных системах.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повынение равномерности заполнения рисовых чеков водой.

На фиг.1 представлена схема предлагаемой системы, план; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1, а также регулятор водоподачи и источник питания; на фиг.3 — функциональная схема сис- . ! т емы.

Система содержит сеть, ороситель" ных каналов 1 и подключенные к ней через картовые оросители 2, с регуляторами 3 водоподачи в их начале рисовые чеки 4, сгруппированные в карты (по четыре чека 4 в одной карте, подвещенных к одному картовому оросителю 2 — система рисовых карт Краснодарского типа). На входах в карто вый ороситель 2 и в рисовые чеки уста-25 новлены блоки 5 управления регуляторами водовыпусков. В картовых оросителях 2 и в рисовых чеках 4 установлены датчики 6 уровня, подключенные к устройствам 7 сравнения. Управление системой производится по радиорелейной связи посредством радиостанций 8, установленных на контролируежгх пунктах 9 телемеханики. Блоки 5 управления регуляторами водовыпусков как в картовый ороситель 2, так и в рисовои 35 чеке 4 подключены к выходам многомерного широтно-импульсного регулятора

10, снабженного вычислительным блоком на базе микропроцессора и подключенного входами к сравнивающим устройствам .7, установленные входы которых подключены к выходам контролируемого пункта 9 (КП 9). Питание

КП 9 и блоков 11 осуществляется от источника 11 питания (ИП) но элект45 ролиниям 12. Провода источника питания подключены к батареям электродов, одни группы которых 13 расположены в корнеобитаемом слое почвы, а другие группы 14 расположены в зоне поверх- 50 ностного слоя воды рисовых чеков 4 (на фиг.2 показан только один химический источник электроэнергии).

Блоки 5 управления регуляторами 55 водовыпусков содержат исполнительные узлы 15 и затворы 16. Общее управление системой осуществляет оператор с диспетчерского пункта 17 посредством радиосвязи.

Автоматизированная рисовая оросительная система работает следующим образом.

В предлагаемой автоматической сист еме полив а ри с а у пр авл ени я т ехнопогнческими процессами в рисовой карте рассматривается применительно к картам Краснодарского типа Кубанского варианта. Особенностью этих карт является то, что чеки имеют строго одинаковую. площадь, поэтому основными фактами, определяющими величинами при заполнении рисовых чеков являются высота отметки чеков и интенсивность фильтрации через чековые валики. При этом одновременно осуществляется управление уровнями води в картовом оросителе 2 и рисовых чеках 4 -4 согласно технологии возделывания риса. Так как при любом изменении уровней, в том числе при заполнении рисовых чеков, подвещенных к одной карте, вода из чеков с более высокой отметкой перетекает в чеки, с более низкой отметкой вследствие интенсивной фильтрации води через чековые валики, то в случае, если заданный уровень затопления в чеках с более низкой отметкой достигается быстрее, чем в чеках с более высокой отметкой, нижние чеки переполняются. Это приводит к нарущению технологии возделывания. риса в нижних чеках и бесполезным затратам оросительной воды. В предлагаемой системе во избежание переполнения нижних чеков заданный уровень затопления достигается быстрее в чеках с более высокой отметкой, чем в чеках с более низкой отметкой.

При этом вода, которая перетекает за счет фильтрации из чеков с более высокой отметкой не переполняет, а пополняет нижние чеки. Расход оросительнои воды при таком управлении более экономичен.

Быстрота (очередность) заполнения рисовых чеков .определяется весовыми коэффициентами R,-R, которые характеризуют специфические особенности рисовых чеков (длина, ширина, высота отметки чеков, интенсивность фильтрации через чековые валики и т.д.).

Так как в рисовых картах Краснодарского типа Кубанского варианта чеки имеют строго одинаковую площадь, основным фактором, определяющим эначе1434388 ние весовых коэффициентов К!-й,!,является высота отметки чеков. Поэтому значение весовых коэффициентон К -Ry определяется например, выражением

К «h, ) = 1,2,3,4, (1)

1 «1 в где h " высота отметки )-ro чека, чеки с более высокой отметкой должны иметь более высокий коэффициент, чем чеки с более низкой отметкой, Чем больше величина весовых коэффициентов рисовых чеков, тем быстрее они заполняются. l5

В алгоритме управления системой посредством многомерного широтно-импульсного регулятора 10 весовые коэффициенты .Учитываются в следующем виде

U. f (R э ; в KT ) э j = Оэ1 ю2эЗв41

К * 0,1,2,...n, (2) где !! — управляющий сигнал íà j-м

J выходе многомерного широтноимпульсного регулятора;

R — j-й весовой коэффициент; н - )-й сигнал рассогласования

0) с выхода j -го устройства 7 30

l сравнения;

Т вЂ” шаг дискретности на j-м вы"1 ходе многомерного широтноимпульсного регулятора.

При этом чем больше назначается величина R, тем меньше выбирается Т.

Ф и тем самым быстрее заполняется чек, так как чем меньше Т, тем быстрее идут управляющие импульсы, т,. е.

40 (3) 1 1

R =-- или Т

Т

1 R). (4) 2 с з) где Q + - частота квантования, свя- 50 занная с периодом квантования т.; ..соотношением 0э

2 ч!Т

-11

Q — наивысшая частота, содерс1 жащая в спектре сигнала 55

I рассогласования ) указанные условия позволяют осуществить такой алгоритм, работы много

/ где Т вЂ” период квантования j-го выхо1 да многомерного широтно-импульсного регулятора 10.

При этом необходимо выполнение условия мерного широтно-импульсно го регулятора 0 при заполнении или изменении уровней чек в рисовых чеках, тяк и н картоном отверстие 2, при котором чем больше нысота отметки (h ) j-го рисо-! ного чека 4 или картоного оросителя 2, тем больше его весовой коэффициент (R ) и тем меньше период кван1; тонания (Т ) j-ro выходя многомерно"! го широтно-импульсного регулятора 10, и наоборот, чем меньше высота отметки (h 1 j-го рисового чека, тем меньше его весовой ксэффициент (М ) и тем больше период квантования (Т1. j-го выхода многомерного широтно-импульсного регулятора 10. С другой стороны, чем меньше период квантования (Т ), тем быстрее идут управляющие

В импульсы и тем быстрее достигается заданный уровень в" рисовых чеках. . .яким образом, весовые коэффициенты К не зависят от микроклимата, технологии возделывания риса, стадий развития риса.

Кроме того, многомерный широтноимпульсный регулятор 10 поддерживает уровень воды н каждом чеке в соответствии с технологией возделывания риса или погодными условиями независимо от коэффициентов R -К, так как укаэанные коэффициенты только определяют очередность заполнения или изменения уровня в рисовых чеках во избежание их переполнения.

Рассмотрим порядок работы системы.

В исходном состоянии водоподача из картоного оросителя 2 в рисовые чеки 4 соответствует фактическому водопотреблению и система работает устойчиво с регулированием по нижнему бьефу. При этом уровни воды в картоном оросителе 2 и в рисовых чеках 4 поддерживаются постоянными.

Для изменения слоя затопления в рисовых чеках 4 в соответствии с технологией возделывания риса или погодными условиями с диспетчерского пункта 17 передаются два радиосигнала команды, которые содержат адрес контролируемого пункта телемеханики 9 н информацию о новых значениях уровней воды в картоном оросителе 2 и в рисовых чеках 4. Радиостанция 8, работаю" щая в режиме дежурного приема, воспри" нимает переданные с диспетчерского пункта 17 сигналы, и при совпадении

:адреса на выходе контролируемого пунк" та телемеханики 9 появляются два сиг5 14343 нала, содержащие информацию о новых значениях уровней воды н картоном оросителе 2 и в рисовых чеках 4. укаэанные сигнапы поступают одновременно на второй вход сравнивающего

5 элемента 7 картоного оросителя 2 и на вторые входы сравнивающих элемен тов 7 рисовых чеков 4, на первый вход которых соответственно поступа :ют сигналы с датчика 6 уровня карто. :вого оросителя 2 и с датчиков 6 уровня рисовых чеков, содержащие инфор:мацию о фактических значениях уровней воды в картоном оросителе 2 и рисовых чеках 4. На выходе сравнива ющих элементов 7 появляются сигналы рассогласования, которые поступают на первый, второй, третий, четвертый и пятый входы соответственно многомерного широтно-импульсного регулятора 10.

Многомерный широтно-импульсйый регу .лятор 10 обрабатывает сигналы рассогла; сования- (. и на его первом, втором, 26, третьем, четвертом и пятом выходах одновременно подает соответствующие

1 управляющие сигналы И, длительность, управляющих импульсов которых зави сит от величин, отклонений уровней воды в картоном оросителе 2 и в рисовых чеках 4 с учетои постоянных весовых коэффициентов R картового оросителя

1 2 и рисовых чеков 4. !, Выходные сигналы управления П ши1 ротно-импульсного регулятора 10 посту- пают на блоки 5 управления регулято- " ров водоподачи в картовый ороситель

2 и н рисовые чеки 4. Исполнительные узлы 15 блоков 5 воздействуют на соответствующие затворы 16. Соответствен40 но одновременно изменяется расход подачи воды.в картовий ороситель 2 и рисовые чеки 4 до тех пор, пока уровни ноды в картоном оросителе 2 и рисовых чеках 4 не достигнут новых, заданных радиосигналами с диспетчерс- кого пункта 17 значений. При этом величины открытия затворов 16 зависят от отклонений уровней воды в картоном оросителе 2 и рисовых чеках 4 с учеФом постоянных коэффициентов веса.

Таким образом, для изменения слоя затопления в рисовых чеках 4 одновременно изменяются уровни воды н карто-! вом оросителе 2 и рисовых чеках 4.

Это позволяет увеличить быстродействие регулирования без создания резервных емкостей регулирования в

88 6 бьеАах каналов и, таким образом, уменьшить затраты на автоматизацию водораспределения на 20-307..

В.процессе работы системы химические источники электроэнергии разряжаются. Для их заряда используются естественные процессы, заключающиеся в том, что в период произрастания риса вследствие окислительно-восстановительных процессов в системе растение — почва и электрохимических процессов в самой воде создается разность потенциалов между корнеобитаемым слоем почвы и поверхностным слоем воды в чеке. Энергия образонавшегося электрического поля снимается с по мощью электродов 13 и 14 и линией

12 подводится к химическому источнику 11 электроэнергии и заряжает его, Применение предлагаемой систеиы позволяет осуществить регулирование уровней воды н рисоных чеках 4 с учетом их постоянных коэффициентов веса R,-Ê4, характеризующих их специфические особенности (длина, ширина, высота .отметки чеков, интенсивность фильтрации и т.д.).Это позволяет значительно повысить точность и таким образом уменьшить непроизводительные сбросы воды. Кроме того, в периоде первоначального затопления обеспечивается выполнение требований технологии возделывания риса, так как коэффициенты веса учитывают интенсивность фильтрации воды через чековые валики с более высокой отметкой в нижние чеки. При этом рисовые чеки не переполняются, уменьшая непроизводительные сбросы воды. (Применение многомерного широтноимпульсного регулятора 10 для одновременного регулирования уровней воды в картоном оросителе 2 и четырех рисовых чеках 4 позволяет значительно уменьшить затраты на автоматизацию, производя регулирование уровней воды не в каждом чеке н отдельности, а в со во ку пно сти к ар то но го .о ро сит еля и поднешенных к нему чеков, при этом в каждой карте имеется радиостанция и контролируеиый пункт телемеханики.

В системе применяется одна радиостанция и один контролируемый пункт телемеханики для регулирования уронней . воды в четырех рисовых чеках, что позволяет упростить управление системой

7 14343 диспет .аром и увеличить надежность функционирования системы. Формула изобретения

Автоматизированная рисовая оросительная система, включающая сеть оросительных каналов с подключенными к ней через регуляторы водоподачи картовыми оросителями с рисовыми чеками, диспетчерский пункт системы и контролируемые пункты, размещенные в местах. установки регуляторов водоподачи в картовые оросители, связанные с диспетчерским пунктом радиорелейной линией связи и оснащенные автономными источниками питания, выполненными в виде параллельно подключенных к химическим источникам тока батарей электродов, .одна группа которых расположена я корнеобитаемом слое почвы чеков, а другая — в зоне поверхностного слоя воды в чеках, и блоки управления регуляторами водовыпус- р5 ков, выполненные в виде исполнительных узлов, связанных с затворами водо.

88 8 выпусков и подключенных к выходам ииротно-импульсных регуляторов, выходы которых подсоединены к устройствам сравнения, подключенным к датчикам уровня в картовых оросителях и K контролируемым пунктам, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повыщения равномерности заполнения рисовых чеков водой, система снабжена установленными в каждом чеке датчиками уровня, подключенными через устройства сравнения к ниротно-импульсному регулятору, причем вторые входы устройств сравнения связаны с контрольным пунктом, а также регуляторами водоподачи из картовых оросителей в соединенные с ним рисовые чеки, эти регуляторы водопода" чи подключены электролиниями связи к щиротно-импульсному регулятору на каждом картовом оросителе, причем каждый щиротно-импульсный регулятор снабжен вычислительным блоком и выполнен многомерным с числом входных и выходных каналов n+1 где n — число чеков, соединенных с картовым оросителем.

1434388

Составитель Т,Параев

Редактор Н, Килтулинец Техред Л. Сердюкова Корректор В.Романенко

Заказ 5551/48

Тираж 533 Под пи с но е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4