Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

  
Телефон +3 8(066) 185-39-18
Телефон +3 8(093) 202-63-01
 (066) 185-39-18
Вконтакте Студентська консультація
 studscon@gmail.com
 facebook.com/studcons

<script>

  (function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){

  (i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),

  m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)

  })(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');

 

  ga('create', 'UA-53007750-1', 'auto');

  ga('send', 'pageview');

 

</script>

Лекція 10. Автоматизація зрошення

Предмет: 
Тип роботи: 
Лекція
К-сть сторінок: 
24
Мова: 
Українська
Оцінка: 
ЛЕКЦІЯ № 10
ТЕМА: „АВТОМАТИЗАЦІЯ ЗРОШЕННЯ”
Автоматизація зрошення. Принципи автоматизації поверхневого поливу і краплинного зрошення. Автоматизація стаціонарних і напівстаціонарних дощувальних систем.
 
Зрошення – це один з видів гідротехнічних меліорацій. За його допомогою змінюють водно-повітряний режим ґрунту, коли в природних умовах рослинам не хватає вологи. До складу зрошувальної системи входять: джерело зрошення, зрошувальна мережа, споруди і пристрої, що забезпечують забір, подачу і розподіл води по зрошуваному полю. Автоматизовані зрошувальні системи додатково мають комплекс технічних засобів, що забезпечують керування процесом зрошення без участі персоналу (автоматичні системи управління) або з його частковою участю (автоматизовані системи управління).
Зрошувальні системи відрізняються між собою способом подачі води, способом зрошення, конструкцією зрошувальної мережі, режимом роботи в залежності від ступеня забезпеченості поливною водою. За способом подачі води їх поділяють на самопливні і з машинним водопідйомом, за способом зрошення – із поверхневим поливом, дощуванням та з підґрунтовим зволоженням. У свою чергу поверхневий полив може проводитись по борознах, смугами і затопленням. При зрошенні дощуванням застосовують пересувні, напівстаціонарні і стаціонарні дощувальні установки. Конструктивно розрізняють системи з закритою і відкритою зрошувальною мережею.
Ці різновиди зрошувальних систем як об'єктів управління визначають структуру і алгоритми керування зрошенням, а також технічні засоби їх реалізації. Характер алгоритмів залежить і від ступеня забезпечення поливною водою. При повному забезпеченні керування здійснюється в залежності від вологозабезпеченості рослин, а при дефіциті води додатково вводяться критерії пріоритетності її розподілу між полями або і між окремими ділянками одного поля.
Найбільше складним при автоматизації зрошення є отримання достовірної інформації про вологість ґрунту або інтегральної оцінки – вологозапасу кореневмісного шару ґрунту. Надійність цієї інформації визначає ефективність управління процесом зволоження.
 
Автоматизація поверхневого поливу
Поверхневий спосіб зрошення відомий із стародавніх часів і був першим штучним способом зволоження ґрунту. Він  порівняно простій, не вимагає застосування складних технічних засобів, у зв'язку з чим і в даний час знаходить широке застосування. Найбільш розповсюдженим є полив по борознах. Його використовують при закритій і відкритій зрошувальній мережі для зрошення просапних культур, садів і виноградників. На рис.10.1 представлена схема поливу по борознах із закритих трубопроводів. Вода з магістрального каналу 1 помповою станцією ПС подається в транспортуючий трубопровід 2, до якого через водовипускні механізми 4 приєднані трубопроводи 3. З поливних трубопроводів вода через водовипуски 5 подається в борозни, прокладені в міжряддях. Полив здійснюється по черзі з одночасною подачею води в один або два поливні трубопроводи у залежності від продуктивності помпової станції та конкретних умов. При цьому одночасно змочується 400...500 борозен, забезпечуючи зрошення на площі до 15 га.
Керування такою системою повинно забезпечити рівномірний і оптимальний за часом процес зволоження ґрунту, а також необхідні черговість і тривалість підключення поливних трубопроводів.
 
Рис. 10.1. Схема поливу по борознах із закритих трубопроводів.
Рівномірність подачі води в усі борозни забезпечують, відповідним розрахунком пропускної здатності водовипусків вздовж поливного трубопроводу з врахуванням втрат напору між ними. Так, при водовипусках у вигляді отворів витрата і-того водовипуску
 , /10.1/
 
де   – коефіцієнт витрати, який залежить від форми отвору;   – площа отвору;   – напір в центрі отвору. З рівняння /10.1/ слідує, що для забезпечення  , добуток   також повинен бути сталим. Цього досягають відповідною зміною   вздовж поливного водопроводу.
Оптимальний за часом процес зволоження забезпечується тим, що подача води в борозни здійснюється у два етапи. На першому етапі, коли відбувається замочування борозен, у поливному трубопроводі підтримується підвищений напір. За рахунок цього збільшується витрата з водовипусків, що призводить до зменшення часу добігання води в кінець борозни. На другому етапі, щоб уникнути розмиву борозен, напір зменшують, що призводить до зниження витрати і швидкості руху води. Цей режим продовжується доти,доки не буде забезпечена розрахункова норма зволоження, яку можна проконтролювати за вологістю у нижньому шарі ґрунту або за часом з врахуванням інтенсивності випаровування води з борозен. Отже, описаний процес зволоження зв’язаний з необхідністю визначення початку зволоження, моменту визначення добігання води в кінець борозни, зниження напору в поливному трубопроводі і кінця зволоження.
Всі ці операції може виконувати оператор або технічні засоби в автоматизованій системі.
На рис.10.1 наведена схема поливу і функціональна схема автоматизації на базі мікроконтролера, який здійснює наступний процес поливу: при зниженні вологості ґрунту до мінімально допустимого значення від давача вологості 6, який виробляє дискретні сигнали при мінімальному та оптимальному значеннях вологості, поступає сигнал на мікроконтролер МК, який формує команду на включення помпової станції ПС. Через заданий проміжок часу, який визначається часом пуску помпових агрегатів, МП подає сигнали на відкриття водовипускних механізмів, кількість і черговість яких наперед вводиться в пам’ять МП програмними засобами ПЗ. Вода поступає в поливні водопроводи, а із них – в борозни. Коли вода добіжить до кінця контрольної борозни, давач добігання 7 посилає сигнал і мікроконтролер передає на помпову станцію команду зменшити напір. На ПС це може бути здійснене відключенням одного з працюючих помпових агрегатів або зменшенням швидкості обертання помпи шляхом зміни числа пар полюсів асинхронного двигуна чи частоти живлення. При зниженому напорі зволоження буде продовжуватись
Фото Капча