Автоматизированная оросительная система

 

Изобретение относится к области орошения с/х культур и может быть использовано при автоматизации водораспределения и полива из открытых оросителей широкозахватной дождеваль ной техникой. Целью изобретения является экономия поливной воды и электроэнергии путем сокращения объемов (П х эо

А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19} (И} (я} 4 A 01 G 25/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фие. /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3980064/30-15 (22) 26.08.85 (46) 30.06,87. Бюл. и 24 (71) йкный научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации (72) В.Н.Щедрин, В.И.Коржов, iN.М}.Красовский и А.А.Коренев (53) 63 1.347.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И» 1118321, кл. А 0 1 G 25/16, 1984. (54) АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ОРОСИТЕЛЬНАЯ

СИСТЕМА (57) Изобретение относится к области орошения с/х культур и может быть использовано при автоматизации водораспределения и полива из открытых оросителей широкозахватной дождевальной техникой. Целью изобретения является экономия поливной водыи электроэнергии путем сокращения объемов

131 повторно используемой воды. Система включает распределительный канал 4 со стабилизаторами уровня S, оросители 6 с дождевальными машинамй 8, снабженными датчиками 23 положения, а также водосброс 9 и насосную установку 11 в резервном бассейне 10 в конце распределительного канала 4.

Система содержит, кроме того, сигнализаторы 17 работы дождевальных машин, подключенные к дешифратору 21 и сумматору 18, связанным со счетнологическим устройствам 22 и далее через блок задержки 19 — с регулятором

2 водоподачи в распределительный канал 4. Управление насосной установкой осуществляется блоком управления 12, к которому подключены сигнализаторы 16 работы последних, ороси» телей. Информация об изменении режима работь1 дождевальной машины 8 (включении-выключении) в оросителе 6 и о ее удаленности от входа в этот ороситель передается на дешифратор 21, сумматор 18 и счетно-логическое уст9804 ройство 22 с помощью сигнализаторов работы машины 17, установленных на них, и датчиков 23 положения машины, что позволяет произвести кооректировку подачи воды в систему сразу же после этого события, без запаздываний.

В целях уменьшения непроизводительных сбросов воды через стабилизаторы уровня 5 в случаях, когда время добе гания возмущающего воздействия от створа машины 8 до входа в ороситель

t больше времени добегания от источника орошения 1 до входа в этот же ороситель t, увеличение подачи воды в систему регулятором водоподачи 2 производится не мгновенно, а через время задержки Т = „ -t„, обеспечиваемое устройством задержки 19. Вычисление значения Т и управление устройством задержки 19 производится с помощью счетно-логического устройства 22 на основе информации, полученной от сигнализаторов 17 работы машин и датчиков 23 положения машин.

1 э.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при автоматизации технологических процессов водораспределения и полива сельскохозяйственных культур иэ открытых оросителей, в частности, широкозахватными дождевальными машинами с забором воды в движении, например

"Кубань".

Целью изобретения является эконо10 мия поливной воды и электроэнергии путем сокращения объемов повторно используемой воды.

На фиг. 1 приведена схема автоматизированной оросительной системы; на 15 фиг. 2 — схема передачи информации по направляющему тросу от сигналиэаторов работы машины; на фиг. 3 — схема выполнения датчика положения машины; на фиг. 4 — структурная схема бло-!О ка управления неполной установки; на фиг. 5 — структурная схема счетно-логического устройства.

Автоматизированная оросительная система содержит источник 1 орошения, 25

2 регулятор 2 водоподачи, вход которого соединен с логическим блоком 3, распределительный канал 4 со стабилиза-. торами 5 уровня воды по длине канала в местах отвода в промежуточные 6 и последний 7 оросители с дождевальными машинами (ДИ) 8, водосброс 9, резервный бассейн 10, насосную установку 11, соединенную с блоком 12 управления, датчики верхнего 13 и нижнего 14 уровней в бассейне 10 (может быть установлен один датчик с двумя троса порогами срабатывания— верхним и нижним) и датчик 15 расхода воды в водосбросе, соединенные через блок 12 управления с логическим блоком 3. В систему включены сигнали- заторы 16, сигнализаторы 17 работы машины, связанные с сумматором. Система также содержит устройство 19 задержки с задатчиками 20 регулятора 2 водоподачи, дешифратором 21, подключенным своими входами параллельно входам сумматора 18. Система содержит также счетно-логическое устройство

22, входы которого связаны с датчиками 23 положения машины, и сумматоры 18, а выход — с устройством 19 задержки, причем сигнализаторы 16. соединены с сумматором 18 и дешифратором 21 через блок 12 управления.

Регулятор 2 водоподачи выполнен в виде стабилизатора расхода и состоит иэ затвора 24, привода 25, устройства 26 сравнения и датчики 27 расхо- 10 да. В качестве регулятора Е водоподачи может быть использован любой иэ известных регуляторов расхода с дистанционно изменяющейся установкой задатчика 20. Стабилизаторы 5 уровня 15 могут быть выполнены в виде водосливной стенки или в виде электро- и.гидрорегуляторов уровня верхнего бьефа.

Для передачи информации от сигнализаторов 17 работы машины и датчи- 2р ков 23 положения машины в качестве линии связи используют направляющий трос 28 системы стабилизации машины, изолированный от земли с помощью изоляторов 29 и соединенный с линией 25 связи всей системы. Для обеспечения возможности передачи информации по направляющему тросу 28 стабилизации машины сигнализаторы 17 работы. машины соединены через преобразователь 30 30 и шифратор 31 номера машины с направляющим тросом 28 пантографом 32.

В качестве датчика положения машины использованы датчики в виде многооборотного резистора 33, движок 34 которого вращается с помощью тросика 35, натянутого от машины 8.

Блок 12 управления (фиг. 4) содержит задатчики минимального 36 и максимального 37 уровней воды в бассей- р не, компараторы минимального 38 и максимального 39 уровней воды в бассейне, триггерное устройство 40, устройство 41 сопряжения с блоком 3 логики, схему совпадения ИЛИ 42 и блок 45

43 управления насосной установкой.

Блок 12 управления обеспечивает управление насосной установкой 11 (включение-отключение), передачу информации о наличии необходимых запасов во-gg ды в бассейне 10 сумматору 18 и дешифратору 21; передачу информации о наличии непроизводительных сбросов воды на водосбросе 9 логическому блоку 3. 55

Счетно-логическое устройство 22 (фиг. 5) может быть выполнено в виде стандартного микроконтроллера и включает интерфейсный блок 44 ввода-выво3 1319804 4 да, процессор 45, оперативное запоминающее устройство 46 и постоянное запоминающее устройство 47.

Интерфейсный блок 44 ввода-вывода обеспечивает аппаратное и программное согласование внешних устройств с процессором 45. Процессор 45 обеспечи- вает выполнение счетно-логических операций и операций по организации ввода-вывода информации. Алгоритм работы процессора 45 записан в постоянном запоминающем устройстве 47, а для хранения текущей информации служит оперативное запоминающее устройство 46.

Счетно-логическое устройство 22 обеспечивает определение номера машины, изменившей рсжим работы (удаленность оросителя); определение характера переключения; расчет удаленности дождевальной машины от входа в ороситель; определение необходимости задержки изменения установки регулятора; расчет времени задержки; управ- ление устройством 19 задержки.

Система работает следующим образом.

Сигналиэаторы 17 работы машины подают сигнал об изменении (начале или прекращении) водопотребления в оросителе 6 на сумматор 18 немедленно после этого изменения, а не через время добегания возмущения от створа машины 8 до входа в ороситель t no оросительному каналу 6, которое по мере удаления машины 8 от распределительного канала 4 может достигать значительных величин. Одновременно этот же сигнал подается на дешифратор 21, с помощью которого определяется номер машины, изменившей свой режим работы.

На выходе сумматора t8 формируется сигнал, пропорциональный изменению потребления воды системой, однако на вход датчика 20 он поступает не сразу, а после его анализа счетно.логическим устройством 22, управляю-, щим устройством 19 задержки.

Необходимость задержки подачи сигнала с сумматора 18 на задатчик 20 вызвана тем, что при условии увеличения водоподачи в систему, и в случае когда время добегания от источника орошения до входа ороситель, на котором произошло включение машины t, меньше времени добегания от створа машины до входа в ороситель наблюдаются сбросы воды через

5 13198 стабилизатор 5 уровня, так как возмущающее воздействие к этому времени еще не дошло от створа машины до вхоь да в ороситель. Очевидно, что для обеспечения минимальных сбросов воды при условии максимального быстродействия системы должно выполняться условие одновременного добегания возмущающих воздействий от источника 1 орошения и створа машины 8 до входа 1О в ороситель 6.

Условие одновременного добегания возмущающих воздействий от источни-ка 1 и створа ДМ до входа в ороситель 6 достигается следующим образом. 15

Счетно-логическое устройство 22 на основе информации от датчика 23 положения, изменившей режим работы ДМ, рассчитывает время, в течение которого возмущающее воздействие доходит от створа этой ДМ до входа в ороситель. Далее на основе информации от дешифратора оно определяет номер этой

ДМ (т.е. фактически номер оросителя, а следовательно, его удаленность 25 от источника 1 орошения)и рассчитывает время, которое необходимо для добегания измененного расхода от источника 1 орошения до входа в ороситель. В тех случаях, кбгда это время 30 меньше, чем время добегания возмущающего воздействия от ДМ до входа в ороситель, производится задержка изменения расхода, равная разнице этих времен. Очевидно, что в,тех случаях, когда оно больше, необходимо производить управление изменения подачи расхода из источника 1 орошения. В этих случаях изменение расхода производится просто без задержки. Задержка àí- 40 нулируется в тех случаях, когда происходит отключение машины, так как она в этом случае не имеет смысла.

Однако даже в этих случаях система остается эффективнои за счет того, что сигнализаторы работы ДМ установлены не .на входах в оросители, а на самих ДМ, так как реакция системы на изменение водопотребления в ней в этом случае выше на величину времени добегания возмущения от створа ДМ до входа в ороситель.

Работоспособность оросителей 7 в течение того небольшого времени, которое необходимо для подачи воды из бассейна !О на их входы, может быть обеспечено за счет полного использования объемов воды, накопленных в оро".нтельном канале 4 перед этими нижележащими оросителями, поскольку они не влияют на работоспособность нижележащих бьефов (которых попросту нет). Таким образом, поскольку время добегания от створа машины 8 до входа в ороситель 6 является функцией ее удаленности от него, а время добегання от источника 1 орошения до входа в ороситель 6 t„ — функцией удаленности данного оросителя от источника орошения (номера машины), то счетно-логическое устройство 22, получив от дешифратора 21 информацию о номере включившейся машины 8 (номере оросителя), а от датчиков 23 положения машины— о ее удаленности от входа в ороситель, вычисляет задержку 1, необходимую для обеспечения условия одновременного добегания возмущающих воздействий от источника I и створа машины 8 до входа в ороситель з "ор вр По истечении времени задержки Т счетно-логическое устройство 22 разрешает прохождение сигнала с сумматора 18 через устройство 19 задержки на вход задатчика 20, в результате чего регулятор 2 водоподачи перестраивается на подачу нужного системе количества воды. Время регулирования Т при этом определяется временем добегания возмущающего воздействия от створа машины до входа в ороситель. Для осуществления этих операций счетно-логическое устройство 22 осуществляет следующие действия.

Прбцессор 45 запрашивает информацию с дешифратора 21 о номере машины, изменившей режим своей работы, определяет по нему номер оросителя, в котором это событие произошло. Одновременно с этим процессором 45 анализируется характер этого изменения (включение или отключение) по информации, поступающей с выхода сумматора 18 и считывается информация об удаленности машины от входа в ороситель с датчика 23 положения машины. После этого процессор 45 производит обработку этой информации с целью определения целесообразности изменения уставки регулятора с задержкой Т . или без нее. В тех случаях, когда задержка не нужна, процессор 45 выдает через интерфейсный блок 44 команду разрешения изменения уставки на блок 19 задержки немедленно. Когда задержка нужна, процессор 45 рассчитывает

7 131980

Датчик 15 расхода на водосбросе 9 через блок 12 управления производит управление логическим блоком 3 и насосной установкой 11. Отклонение уровня воды в бассейне 10 фиксируется с помощью датчиков 13, 14 уровня .и через блок управления подается на сумматор 18 и дешифратор 21. Обработка полученной таким образом счетнологическим устройством информации производится так же, как и для промежуточных оросителей 6. Изменение состояния работы машины (включение-отключение) фиксируется с помощью сигнализатора 17 работы машины, в простейшем случае выполненного в виде лопатки с замыкающимися контактами, установленной в водозаборном трубоее численное значение, выдерживает равную ей паузу, после чего выдает разрешение на прохождение сигнала изменения уставки регулятора через устройство 19 задержки. Аналогичным образом обрабатывается и информация, поступающая с блока 12 управления.

Блок 12 управления в свою очередь, осуществляет следующие действия. Перед началом работы системы 36 и 37 10 задатчика задаются минимально и максимально допустимые уровни воды в бассейне 10. При достижении уровня воды в бассейне ниже (вьппе) заданного срабатывает компаратор 3 минимального 15 (максимального) уровня. Триггерное устройство 40 при этом перебрасываетсн в состояние логической единицы (нуля), которая поступает на вход сумматора 18 и означает необходимость 0 увеличения (уменьшения) подачи воды в систему.

Одновременно с таким регулированием воды в бассейне регулируется и расход воды на водосбросе. Наличие непроизводительных сбросов на нем фиксируется датчиком 15 расхода воды и информация о необходимости увеличения (или уменьшения) задания регулятору 2 водоподачи через устройство сопряже- 30 ния подается на логический блок 3.

Управление насосной установкой осуществляется так.

Изменения водопотребления в последнем оросителе регистрируется сиг- 35 нализатором 16 работы машины в последнем оросителе 6 и через схему

ИЛИ 42 подается команда на блок 43 управления насосной установкои. Срабатывание хотя бы одного из сигнализ -40 торов 16 работы машины соответствует уровню логической единицы на выходе схемы ИЛИ 42, т.е. означает включение насосной установки. Работа насосной установки 11 разрешается только 45 при отсутствии расхода, поступающего в бассейн 10 и фиксируемого. датчиком 15 расхода. Это означает, что через время добегания измененного расхода от головного водозабора до входов в оросители 7, насосная установка отключается (так как появляется излишний расход в бассейн 10) и подача воды в них осуществляется не иэ бассейна 10, а из распределительного канала 4.

В тех случаях, когда „ t, а ор также при условии уменьшения водоподачи в систему счетно-логическое уст4 8 ройство 22 выдает немедленное разрешение на прохождение сигнала с выхода сумматора 18 через устройство 19 задержки на эадатчик 20 регулятора 2 водоподачи. Время задержки Т1 при этом фактически равно нулю, а время регулирования Т определяется только временем добегания измененного расхода от источника орошения до входа в ороситель. Поскольку время добегания от источника 1 орошения до последних оросителей 7, как правило, больше максимального времени добегания от створа машины до входа в ороситель и значительно больше времени, затрачиваемого на перекачивание воды насосной 1гстановкой 11 из резервного бассейна 10 в оросители 7, то сигнализаторы 16 работы машины установлены на входах этих оросителей.

Изменение состояния машины на оросителях 7 через время добегания возмущающего воздействия t, фиксируется сигналиэаторами 7, и через блок 12 управления передается команда насосной установке (включение и отключение) на отработку этого возмущения.

Время регулирования при этом определяется временем добегания возмущающего воздействия от створа машины до входа в ороситель t . Установка сигнализаторов расхода на машине в данном случае является нецелесообразной, так как включение насосной установ- ки 11 непосредственно после включения дождевальной машины 8 приводит к бесполезному перекачиванию объемов воды до момента возмущающего воздействия от створа машины к входу в ороситель, т.е. в течение времени t

9 13198 проводе машины, и преобразуетс,я преобразователем 30 в электрический сигнал, Для определения машины, на которой произопио изменение состояния, этот. сигнал шифруется шифратором 31 и через патограф 32 и направляющий трос системы стабилизации машины передается на сумматор 18 и дешифратор 21. Положение машины относительно входа в ороситель определяется как 1р величина. сопротивления переменного резистора 33. Перемещение машины через тросик 35 приводит к повороту резистора 33, т.е, изменению его сопРотивления, пропорциональному вели- 15 чине этого перемещения.

Таким образом, изобретение обеспечивает значительное повышение быстродействия системы, решая одновременно задачи снижения объемов транзитной и 20 повторно используемой воды, уменьшения объемов регулирования в распределитель-. ных каналах, оросителях и резервных бассейнах.

Экономия воды при использовании 25 предлагаемой оросительной системы составляет 15"20% от общего поступления, что позволяет оросить дополнительную площадь при использовании

10 машин в размере 250-300 га. ЗО

Формула изобретения

1. Автоматизированная оросительная система, включающая распределительный 35 канал со стабилизаторами уровня в местах отвода в оросители с дождевальными машинами, источник орошения с регулятором водоподачи, снабженный

04 10 логическим блоком, водосброс в конце распределительного канала в резервный бассейн с насосной установкой, снабженной блоком управления, подключенным входами к датчику уровня в бассейне и датчику расхода водосброса, а выходом — к логическому блоку регулятора водоподачи, сумматор и сигнализаторы работы последних оросителей, связанных с сумматором через блок управления- насосной установкой, выход которой связан с последними оросителями, отличающаяся тем, что, с целью экономии поливной воды и электроэнергии путем сокращения объемов повторно используемой воды, система снабжена датчиками положения машин и сигнализагорами их работы, дешифратором, счетно-логическим устройством и устройством задержки, причем блок управления насосной установкой и сигнализаторы работы машин линиями связи подключены к дешифратору и сумматору, датчики положения машин, дешифратор и сумматор — к счетно-логическому устройству, а устройство задержки подсоединено входом к сумматору и счетно-логическому устройству, а выходом — к регулятору водоподачи.

2. Система по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что линии связи выполнены в виде тросов систем стабилизации машин, изолированных от земли, сигнализаторы работы машин - в виде датчиков технологического процесса попива, преобразователя и шифратора, связанного через пантограф с направляющим тросом, а датчики положения машин — в виде переменного резистора.

1319804.1319804

Составитель Г.Параев

Редактор Н.Швыдкая ТехредН,Глущенко Корректор А.Обручар

Заказ 2538/1 Тираж 629 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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