Способ управления и контроля автоматизированной системой полива

(19) 80 А 1 Н 4 А 01 С 25/16, 27/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ц/а изводится формирование сигнала полив при достижении почвой вл ти увядания растений, т.е. по дельно допустимым значениям ис ния почвы, полученным эксперим ным путем. При этом дополнител определяют наличие дождя, налич полива и момент изменения влажн ажносре о-производПромавтоматиКоршунов тал ости ьство С 5/16, 1 почвы от величины полевои влагоемкоти в сторону увеличения иссушенияпочвы. На основе этих данных формирют сигнал неисправности какого-либоиз датчиков влажности при отсутствиполива или дождя и наличии моментаизменения влажности почвы, Сигналформируется независимо от того, каким количеством датчиков влажности а еСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) СПОСОВ УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМОЙ ПОЛИВ(57) Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в автоматизированных системахполива по показаниям датчиков влажности. Цель изобретения - повышениедостоверности и оперативности контроля и управления поливом. Способ включает измерение влажности почвы, Просировано иссушение, полив,Сигнал воспроизводится с пределенной задержкой по вр срабатывание остальных датТаким образом, данный способ позволяет определить неисправный датчик в двух состояниях. При первом состоянии во время дожця (полива) че" рез заранее рассчитанный промежуток времени после их начала определяется, идет ли дождь или полив. Если идет, то определяется, истекло ли время для промачивания слоев почвы до чувствительного элемента датчика. Если время истекло, то определяется сигнал о наличии полевой влагоемкости с каждого датчика. Если он есть, то все датчики исправны, если нет, то произошел отказ какого-либо датчика, Такой результат одинаково приемлем при любом количестве датчиков,1 1319803 2Изобретение относится к сельскомухозяйству и может быть использованов орошаемом земледелии для автоматической проверки исправности датчиковвлажности при управлении поливом.Целью изобретения является повышение достоверности и оперативностиконтроля и управления поливом.На фиг, 1 представлена схема автоматизированной системы полива с реализациейспособа устройством контроля и управления, разделенным на местное и центральное; на фиг, 2 - тоже, с реализацией способа толькоместным устройством контроля и упСпособ управления и контроля сис-. темы полива заключается в том, что система управления поливом поддерживает влажность почвы от полевой влагоемкости до влажности торможения развития растений или (пределе) до влажности увядания, т.е. при окончании полива количество влаги в почве соответствует полевой влагоемкости, а в случае иссушения почвы до величины влажности торможения или влажности увядания датчик влажности Формирует сигнал на начало полива, Способ позволяет также определить неисправность (отказ) датчика или нескольких датчиков не только при поливе, но и в случае выпадения осадков или полива, а также в промежутках между ними следующим образом.ъ го 25 30 Дополнительно определяют наличие и интенсивность осадков или полива и формируют сигнал неисправности 40 датчиков влажности в двух случаях: во-первых, при наличии осадков (или полива) после выдержки времени, достаточного для увлажнения почвы до величины полевой влагоемкости, рас считанной по интенсивности выпадения осадков (или полива) при условии фиксации хоть одним датчиком вгажности почвы ниже уровня полевой влагоемкости во-вторых после выпадения 50 осадков (или полива) при условии Фиксации хоть одним датчиком влажности уровня полевой влагоемкости после промежутка времени на срабатывание всех датчиков влажности, отсчитывае мого с момента срабатывания хотя бы одного датчика влажности при влажности почвы ниже полевой влагоемкосси. установленных на разных глубинах, причем время берется из условия достижения влагой самого глубинного чувствительного элемента. Время для промачивания слоев почвы рассчитывается по интенсивности выпадения осадков (или поливов) по известным формулам.Когда нет.дождя (полива), определяется, нет ли дождя или полива. Если нет и все датчики хотя бы один раз Фиксировали уровень ниже полевой влагоемкости, тогда в случае фиксирования хотя бы одним датчиком уровня полевой влагоемкости формируется сигнал отказа.Оперативность заключения о неисправности того или иного датчика определяется следующими обстоятельствамнеОтказ датчика (тенэометра) можно определить по его текущим показаниям. Такое заключение можно сделать в слу" чае, если при диапазоне измерения всасывающего давление О - минус 1 кгс/см он показывает О кгс/см Это может быть при поливе, когда влажность почвы больше порога срабатывания датчиков на полив (когда идет дождь), по той же причине и в случае, когда датчик о тказ ал из-за раз герметизации чэмерительной системы в результате механических повреждений, неправильной эксплуатации датчика, утечки жидкости иэ датчика или просто вследствие отказа вакуумметра иэза поломки возвратной пружины или измерительного механйзма. Таким обра" эом, можно сформулировать отказ датчика, определив момент повышения иссуше13198 ния почвы от наименьшей влагоемкости при условии отсутствия полива и дождя еИтак, если показатель влажности почвы определяется несколькими датчи ками, то отказ одного датчика влажности в известных устройствах мог бы привести к ложному срабатыванию блока управления поливом. Для устранения этого недостатка в данном устройстве 1 О отказ определяется первым вьппедшим из строя датчиком несмотря на задержку времени переключения остальных.Способ осуществляют следующим образом, 15Вода на орошение подается по магистральному трубопроводу 1. Непо" средственно на участок орошения поливная вода подается с помощью сети поливных трубопроводов 2 из смонти рованных на них водовыпусков, Подача воды осуществляется с помощью исполнительных механизмов 3 водораспределения. Управление исполнительным механизмом 3 (ИМ) осуществляется от местного устройства 4 контроля и управления, которое формирует сигнал на управление им по времени. Длительность полива определяется набором на лицевой панели цифровой информа ции о желаемой продолжительности полива.Местные устройства 4 контроля и управления формируют или снимают сигналы управления поливом по данным 35 датчиков 5 влажности почвы с пороговыми устройствами 6. Пороговые устройства 6 по верхней границе сраба-тывания (минус 1 кгс/см ) соединены с местными устройствами 4 контроля и 40 управления. По нижней границе (О кгс/см ) пороговые устройства 62соединены с логическим элементом И 7 и элементом ИЛИ 8, Выходы логических элементов 7 и 8 соединены с 45 входами логического элемента И 9. Выпадающие осадки регистрируются осадкомером 10. Сигнал отказа датчиков влажности, сформированный логическим элементом И 9, подается в линию 11 связи. Сигнал от местного устройства контроля и управления через линию 12 связи подается в центральное устройство 13 контроля и управления (фиг. 1). Устройство содержит также элемент 14 для ввода дискретных сигналов, микропроцессор 15, оперативное запомина 03 4ющее устройство 16 и элемент 17 связи с устройством 18 печати, Элементыобъединены интерфейсной магистралью(типа ИК) 19.В устройстве предусмотрен элемент20 сглаживания (фиг. 2), выполняющийфункции отсечки случайных сигналови продолжения "последействия" импульсов, приходящих от осадкомера 10,необходимого для более четкой работылогической схемы И 9 в качестве устройства запрета,Устройство для реализации предлагаемого способа работает следующимобразом.Определение влажности орошаемогоучастка. осуществляют с помощью датчиков 5 влажности (тензометров) с пороговыми устройствами 6При достижении значения влажности почвы минус0,8-0,85 кгс/смг (80-85 кПа) по показаниям электроконтактных вакуумметров включается местное устройство 4контроля и управленияПри срабатывании трех из четырех или двух из че тырех пороговых устройств местноеустройство 4 контроля и управленияформирует управляющий сигнал на исполнительный орган 3. Последний открывает поступление воды по магистральному трубопроводу 1 к поливным трубопроводам 2 со смонтированными наних ИИ (водовыпусками). Идет поливвысаженных растений. При поливе влажность верхних слоев почвы повьппается до значения полной влагоемкости, Вода под действием сил гравитации перемещается в более глубокие слои почвы. Таким образом влага достигает чувствительных элементов датчиков влажности. Величина влажности в этих слоях повышаетсягдо 0 кгс/см (О кПа) по показаниям электроконтактного вакуумметра. Этот момент воспринимают пороговые устройства 6, На входах логических элемента ИЛИ 8 и элемента И-НЕ 7 напряжение понижается до 0При этом на выходе логического элемента ИЛИ 8 присутствует сигнал "0", на выходе погического элемента И-НЕ 7 - сигнал 1 И1 за счет того, что он совмещен с логическим элементом НЕ. Оба выходных сигнала приложены к входам логического элемента И 9. Логический элемент И 9 формирует в линии 11 связи сигнал "0", т.е, сигнал об отсутствии разгерметизации (отказа) дат 5 13чиков 5 влажности с пороговыми устройствами б,Сигнал, сформированный логическим.элементом И 9, по линии 11 связипоступает в центральное устройство13 контроля и управления, Сигнал отлогического элемента И 9 поступаеттакже в элемент 14 ввода дискретныхсигналов. Одновременно на этот элемент заведен сигнал от местного устройства контроля и управления черезлинию 12 связи (сигнал о наличииполива), а также сигнал от датчикажидких осадков от осадкомера 10 (им"пульсы наличия дождя). Элемент 14ввода дискретных сигналов передаетимеющуюся у него информацко (наличиесигналов на входе) программе обработки ее в микропроцессоре 15, который обрабатывает информацию с помощьюоперативного запоминающего устройства 16 и выводит выходную информациюпо интерфейсной магистрали 19 черезэлемент связи с устройством 17 печати и самого печатающего устройства18 на печать. Программа реализует логику: при наличии сигнала на поливили сигнала наличия дождя запрещается выдача сигнала (печать) неисправности датчиков влажности,Датчик жидких осадков-осгдкомер10 - при наличии дождя формируетимпульсы, частота следования которыхзависит от интенсивности выпаденияосадков. Для того, чтобы отметитьфакт наличия дождя во времени, программа не снимает условие "Идетдождь" в течение некоторого временипосле получения очередного импульса.Если это время превышено, условие"Идет дождь" снимается.По окончании полива или дождя почва начинает терять полученную воду.Влажность почвы постепенно снижается и наступает момент, когда пороговые элементы б всех датчиков 5 влажности отмечают повышение иссушенияпочвы выше наименьшей влагоемкости,т,.е, отход стрелок вакуумметров от0 кгс/см (О кПа). Происходит это не сразу со всеми датчиками из-за неравных условий, при которых расходуется вода При срабатывании какого-либо порогового устройства б на выходе у него Формируется сигнал высокого напряжения ("1"), которое прикладывается одновременно к логическим элементу ИЛИ 819803 5 10 а 5 20 25 735 40 45 5 О и элементу И-НЕ 7, На выходе логического элемента ИЛИ 8 Формируетсясигнал "1", на выходе логического элемента И-НЕ сохраняется "1". Навыходе логического элемента И 9 формируется сигнал "1", который по линии 11 связи заводится в элемент 14ввода дискретных сигналов.Срабатывание всех датчиков 5 с пороговыми элементами 6 происходит занекоторое время (например, 1 ч), втечение которого программа, реализо"ванная центральным устройством 13контроля и управления, запрещает печать сообщения о неисправности датчиков 5 влажности, Если это времяпревышено и не сработали один илинесколько датчиков 5 влажности, томикропроцессор 15 Формирует на устройстве 18 печати печать сообщенияо неисправности датчиков влажности,Если же все пороговые устройства бдатчиков 5 влажности сработали занормируемое время, то печать такогосообщения запрещается,При этом на выходе всех пороговыхэлементов б Формируются сигналы "1".На выходе логического элемента ИЛ 4 8остается сигнал "1", а на выходе логического элемента И-НЕ формируетсясигнал "О". При этом на выходе логического элемента И 9 появляетсясигнал О" который воспринимаетсяцентральным устройством управлениякак момент начала иссушения почвыпо величине ниже 0 кгс/см по пока 2заниям электроконтактного вакуумметра.Если после этого происходит разгерметизация любого из датчиков 5влажности или их отказ, это сразуже отмечает соответствующее пороговое устройство 6 (на нем появляетсясигнал "0"), На выходе логическогоэлемента И 7 появляется сигнал "1",с выхода элемента И 9 - тоже сигналкотсрый воспринимается центральным устройством 13 управления какотказ одного или нескольких датчиковвлажностн. Об этом печатается сооб"щение, При поливе или наличии дождяцикл повторяется. Реализация предлагаемого способа с помощью одного местного устройства по Фиг. 2 аналогична реализации способа по Фиг. 1, Отличие только в том, что запрет выхода сигнала о неисправности датчиков влажности Фор-.19803 7 13мйруется на логическом элементе И 9,имеющем на два входа больше, чем пофиг. 1. В случае, если есть сигналыуправления на полив или сигнал о наличии дождя, сигнал неисправностидатчиков 5 влажности не проходит,Если этих сигналов нет, а какои-либо из датчиков влажности дает показания 0 кгс/см , то это говорит о неисправности датчиков и логическийэлемент И 9 формирует сигнал "1" наличия неисправности,Блок 20 формирует сигнал последействия импульсов датчика жидких осадков, т.е, элемент задержки,Данный способ обладает большейоперативностью определения неисправньм датчиков влажности, что исключает возможность ложных включений-выключений устройством ИИ полива сельскохозяйственных культур. формула изобретения Способ управления и контроля автоматизированной системой полива, включающий измерение влажности почвы, наличия и интенсивности осадков с помощью датчиков влажности почвы,осадкомера и таймера, и назначениеполива при достижении почвой влажности увядания растений, а окончание -при влажности почвы не менее ее полевой влагоемкости, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности и оперативностиконтроля и управления, сигнал о не- Ю исправности хотя бы одного датчикавлажности формируют в случае наличияосадков после выдержки времени, достаточной для увлажнения почвы довеличины полевой влагоемкости, рас считанной по интенсивности осадков,при условии фиксации хоть одним датчиком влажности почвы уровня влажности ниже полевой влагоемкости илив случае отсутствия осадков после вы держки времени на срабатывание всехдатчиков влажности, отсчитываемойс момента фиксации хотя бы одним датчиком влажности почвы состояния влажности последней ниже полевой влагоемкости, при условии фиксации хотьодним датчиком влажности почвы уровня влажности ниже полевой влагоемкости..1 р Тираж 629 ВНИИПИ Государствен по делам изобретен 13035, Москва, Жо комитета СССРи открытийаушская наб., д. 4/