Автоматизированная система управления орошением

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 801419 1 1) 4 А 01 С 25/16 угщ 6%,О НИЕ ИЗ 0 НИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ва нии сигнал абатывае олива 2,и 3 усета. С к памя чания танав ачало от ивается н ю блока 6 а полипомощ ыбора учас рошаемая з ва определяетсуправления 8 инизмами вклюханизм 9 контр наБлок механый меа поля. олнительным исполнител ьного участча ьство С 5/16, 1 СИСТЕМА магистральног Вода поступает поливной трубо тока 12 выраба ик водногорическийию о расходеерез блокв 13 на блок д. Датч т элект орма сигнал, несущии воды. Сигнал по упае преобразователе ключей 14. Инфо ация о состоявшемсблоке памяти 3. полива хранится Когдг влажность рх очвы достигнет него предела, сщает орошениепереходит к сле стема полива прекр анного участ у участку. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетел ССРМф 1271456, кл. А 01 С 2 985.(54) АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ УПРАВЛЕНИЯ ОРОШЕНИЕМ(57) Изобретение относится к орошаемому земледелию. Цель изобретенияповышение качества полива и надежности управления, Система управлениясодержит датчик влажности почвы 1 ипрограммное устройство, имеющее блочную структуру. Датчики влажности почвы устанавливают на контрольномучастке орошаемого массива. При поо необходимости полок начала и оконИзобретение относится к сельскомухозяйству и может быть испольэованон орошаемом земледелии на севооборотном массиве поля при ннутрипочненноили бороэдконом поливе.Целью изобретения является повышение качества полива и надежностиуправления.На чертеже представлена блок-схе Ома автоматизированной системы управления орошением.Система управления орошением содержит датчики влажности почвы 1,подключенные к программному устройству, включающему последовательносоединенные блок начала и окончанияполива 2 и блок памяти 3, к которому подключены также выходы схем И 4формирователя адаптивной. программы 20полива. Программное устройство содержит также формирователь 5 импульсов управления поливом, подключенныйчерез блок 6 выбора участка полива.Последний первым и вторым входами . 25связан с блоком 3 памяти и блоком 2начала и окончания полива, к выходамкоторого подключены также первыевходы схем И 4, вторые входы которыхподключе и.л к выходу пересчетногоустройства 7 формирователя адаптивной программы. Выходы формирователя 5импульсов управления поливом подключены к блоку управления 8 исполнительными механизмами (ИМ) 9 для подачи воды из магистрального 10 в поливные 11 водоводы для орошения участков полива,Один иэ орошаемых участков является контрольным, поливается в первую очередь и на нем установлены датчики влажности почвы 1. В начале поливных нодоводов 11 на каждом участке установлены датчики водного тока12 (например, датчики расхода), подключенные к блоку 13 преобраэователей сигнала формирователя адаптивнойпрограммы. Последний содержит также блок 14 ключей, управляюшие входыкоторого подключены к блоку выбораучастка полива. Входом блока ключей 5014 является блок 13 преобразователейсигналов, а выход подключен к пересчетному устройству 7, На чертежепоказаны также выходы 15-19 блоканачала и окончания полива, подключенные соответственно: 15 и 16 - к блоку памяти, 17 - к одной из схемИ 4, 18 - к блоку 6 выбора участкаполина, 19 - ко второй схеме И 4,а также выход 20 блока выбора участка полива, подключенный к Формирователю импульсов упранления поливом.В случае использования системы для внутрипочвенного полива на контрольном участке поля устанавливаются не менее трех двухпороговых датчиков влажности почны 1, например, на электроконтактном вакуумметре типа ЭКВ с тензометрами для измерения потенциала почвенной влаги, соединенных отдельными проводами с блоком начала и окончания полива 2. Блок начала и окончания полива 2 содержит мажоритарное устройство, обеспечивающее формирование импульсов, определяющих продолжительность полива по количеству замкнутых контактов К датчиков 1 из И, а также формирователь импульсов сброса, соответствующего началу полива контрольного участка поля и импульса полива контрольного участка поля,Блок памяти 3 выполнен на двоичных счетчиках, один из которых обеспечивает счет импульсов времени полива с данным расходом воды на контрольном участке поля с запоминанием инФормации, другой с возможностью параллельной записи разрядов информации с первого счетчика н инверсном коде и обеспечивает счет импульсов до обнуления. Этим реализуется в данном случае операция логического вычитания, Кроме того, в блок памяти 3 входят логические элементы, обеспечивающие перезапись информации из первого счетчика во второй при обнулении последнего до завершения полива данного массива. Логические элементы И 4 предназначены для управления счетчиками блока памяти 3 в процессе полива участков.формирователь импульсов управления поливом 5 содержит одновибратор с логическими элементами управления и распределитель импульсов.Блок выбора участков полива 6 содержит счетчик импульсов поливаемого участка с дешифратором, имеющим десятичные выходы, соединенные через коммутационный элемент (переключатель) выбора количества поливаемых участков с логическими элементами управления, а также содержит индикатор номера поливаемого участка. В конкретном варианте выполнения данного блока его функции во взаимосвязи могут быть выполнены задатчи 141 961 2 4ком групп и участков полива, счетчиком участков полива и индикаторомучастка полива. Возможен вариант выполнения программного устройства, вкотором функции блока памяти, блокавыбора участка полива, формирователя импульсов управления выполненына основе микропроцессора.Пересчетное устройство 7 выполняется на двоичных счетчиках с заданным коэффициентом деления.Блок управления исполнительнымимеханизмами 8 выполнен на коммутирующих элементах, например на релеили оптронах с усилителями мощностиимпульсов управления.Исполнительный механизм 9 представляет собой гидрозадвижку, управляемую злектрогидрореле типа КЭГ.Магистральный и поливные водоводыв конкретном исполнении могут представлять собой трубопроводы расчетного диаметра. В качестве датчиковводного тока могут быть использованыдатчики расхода 12, например расходомеры типа ИРД, ИРИ или другие,имеющие выход частотный, токовый,напряжения, числоимпульсный,Блок преобразователей сигналов13 содержит преобразователи соответствующего аналогового сигнала в частоту, чиспо импульсов и формирователи выходных импульсовБлок ключей 14 может быть выполнен на логических элементах, например ИЛИ-НЕ, И-НЕ, с двумя и более выходами и входами.Автоматизированная система управ ления орошением работает следующим образом.При замыкании контактов нижнего значения уставки датчиков влажности почвы К датчиков из И, установленных на контрольном участке поля, блок: начала и окончания полива 2 по принципу мажоритарности вырабатывает по выходу 17 разрешающий потенциал напряжения ("1"), а по выходу 19 - запрещающий потенциал напряжения ( О которые поступают на соответствующие входы логических элементов, И 4. Одновременно импульсом сброса с выхода 15 блока начала и окончания полива 2 устанавливаются на начало отсчета блок памяти 3, счетчик блока выбора участка полива 6 и пересчетное устройство 7 в исходное состояние. С выхода 18 блока 2 им.пульсом, сформированным по окончании,.5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1 броса, записывается "1 в счетчик блока выбора участка пол ва 6, В то же время импульсом напряжения, выработанным на первом выходе формирователя импульсов управления поливом 5 по перепаду напряжения с выхода 20 блока выбора участка полива 6, через блок управления исполнительными механизмами Я включается исполнительный механизм 9 контрольного участка поля. При этом водный ток из магистрального водовода 10 поступает через исполнительный механизм в поливной водовод для орошения контрольного участка поля. С появлением водного тока в водоводе 11 датчик водного тока 12 контрольного участка вырабатывает электрический сигнал (напряжение, частота и др,), несущей информацию о расходе воды. Электрический сигнал с выхода датчика расхода 12 поступает на первый вход блока преобразователей сигналов 13, в котором входной сигнал преобразуется ь частоту импульсов выходного сигнала, в данный момент на первом выходе блока 13. При этом частота импульсов на соответствующем выходе блока 13 изменяется в зависимости от расхода воды в данный момент. С первого выхода блока преобразователей сигналов 13 частота импульсов поступает на первый вход блока ключей 14, на соответствующий управляющий вход блока ключей 14 поступает разрешающий потенциал с логического элемента, связанного со счетчиком блока выбора участка полива 6. При этом частота импульсов с выхода блока ключей 4, соответствующая сигналу с первого датчика расхода 12, через логический элемент И 4 поступает в счетчик времени полива контрольного участка поля в блоке памяти 3, где производится запись импульсов количества полива в двоичном коде и хранение данной исходной информации до окончания полива. всех участков поля.Полив контрольного участка продолжается до замыкания вторых контактов верхнего значения уставки влажности К датчиков из М. С выхода 17 блока начала и окончания полива 2 поступает запрещающий потенциал на вход первого элемента И 4, а с выхода 19 блока 2 - разрешающий потенциал на вход второго элемента И 4. В результате прекращается за 141 961 235 пись импульсов количества полива н счетчик времени контрольного участка блока памяти 3. С выхода 16 блока начала и окончания полива 2 сформированным импульсом (через логическую схему перезаписи блока памяти 3) производится перезапись информации двоичного кода в инверсном виде из первого счетчика контрольного участка во второй счетчик блока 3. Кроме того, с логической схемы перезаписи блока памяти 3 импульс записывает вторую единицу в счетчик блока выбора участка полива 6 и через логические элементы (дешифратор, схемы И, ИЛИ) перепад напряжения с выхода 20 блока 6 поступит на формирователь 5. На втором выходе формирователя появляется импул с необходимой длительности, которьм через блок управления исполнительными механизмами Ь включается второй исполнительный механизм 11 и выключается первый, Таким обра.,ом, полив контрольного участка прекращается и появляется водный ток но втором отводящем оросительном сооружении. При этом сигнал со второго датчика расхода 12 через блок преобразователей 13, второй ключ блока ключей 14, включенный разрешающим потенциалом с блока вьйора участков полина 6 и через соответственно пересчетное устройство 7, второй элемент И 4 поступает на второй счетчик блока памяти 3. В данном счетчике блока памяти 3 производится счет импульсов, соответствующих сигналу со второго датчика расхода 12, суммируясь с ранее записанным инверсным кодом до обнуления счетчика. Темсамым но втором счетчике производится логическая операция вычитания по исходному коду, хранящемуся в первом счетчике блока 3,Данная технология полива позволя ет точно выдавать норму расхода поливной воды по выданной норме на контрольном участке, даже при изменении в процессе полива в оросительных сооружениях количества воды, давле ния воды, а также кратковременном прекращении воды по разным причинам.Описанный процесс полива по всем участкам повторяется до окончания полина всего массива, после чего ав томатизиронанная система орошения находится н режиме ожидания до новых замыканий контактов датчиков. Технико-экономическая эффективность использования изобретения заключается в значительном повышении качества полива культур на орошаемом поле с учетом фазы их роста и разнития, а также параметров водного тока. Так, пересушивание одного участка поля при отработке полива в случае нарушения водного тока приво" дит к снижению урожайности культур до 303, а при бесконтрольном поливе вплоть до гибели культур.Использование изобретения позволяет исключить потерю урожайности и возможную гибель культур при отсутствии водного тока или при изменении его параметров.Ф о р м у л а изобретенияАвтоматизированная система управления орошением, включающая исполнительные механизмы, установленные на выходах из магистрального в поливные нодоноды по числу участков орошения один из которых является контрольным, программное устройство, выполненное н виде последовательно включенных блока начала и окончания поЛива, блока памяти, блока выбора участка полива, подключенного вторым входом к блоку начала и окончания полива, и формирователя импульсов управления поливом, а также датчики влажности на контрольном участке, подключенный к блоку начала и окончания полива, и бпок управления исполнительными механизмами, подключенный к формирователю импульсов управления поливом, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества полива и надежносТи, система снабжена формирователем адаптивной программы управления поливом, подключенным к блоку памяти и выполненным в виде последовательно включенных блока преобразователей сигналов, блока ключей, пересчетного устройства и двух схем И, и датчиками водного тока в начале поливных водоводов, подключенными к входам блока преобразователей сигналов, причем управляющие входы блока ключей подключены к выходам блока выбора участков полива, а вторые входы схем И подключены к дополнительным выходам блока начала и окончания полива.