Лекція №3. Автоматизація поверхневого поливу

Особливим видом поверхневого поливу є зрошення рисових чеків, що, як правило, тривалий час знаходяться у затопленому стані. Керування зрошенням таких систем в основному зводиться до підтримки необхідного рівня води в затоплених рисових чеках. Вода в чеки подається через трубчасті водовипуски, обладнані гідравлічними регуляторами рівня, що забезпечують підтримку заданого рівня з точністю ±10 мм, що відповідає технологічним вимогам.

На рисових системах, розташованих у зонах, де можливі значні опади, обов’язково встановлюють пристрої для автоматичного відводу надлишкових вод. Для цього застосовують зливальні споруди зі зливальними порогами, або гідравлічні регулятори сифонного типу. В результаті при досягненні гранично припустимого високого рівня води в чеку починається її скидання.

 

Автоматизація зрошення рисових чеків, які розташовані в зоні з підвищеною засоленістю і високими літніми температурами, вимагає контролю сольового складу води і температури. Для цього, крім автоматичних регуляторів водоподачі встановлюють і гідравлічні регулятори водовідведення води із чеків, які керуються сигналами солемірів і давачів температури. В якості таких регуляторів можна використати мембранні регулятори з дистанційним керуванням.

 

Рис. 5. Схема зрошення по борознах з поливних лотків.

 

Коли в наслідок тривалого випаровування вміст солі у воді досягне граничного значення від солеміра поступає сигнал на відкриття регулятора водовідведення. При цьому рівень води в чеку знижується, що призводить до збільшення подачі води регулятором водоподачі. Свіжа вода розчиняє сіль і її концентрація зменшується. Такий процес подачі і скиду води продовжується доти, доки концентрація солі не знизиться до нормального рівня. Після цього солемір подає сигнал на закриття регулятора водовідведення, і регулятор водоподачі стабілізує встановлений раніше рівень води в чеку.

Аналогічно відбувається і процес зниження температури води в чеку у тому випадку, коли вона нагрівається до граничнодопустимого значення. Тільки сигнали керування регулятору водовідведення посилає давач температури.

 

Дощування – це найбільш прогресивний і розповсюджений спосіб зрошення. Його застосовують на всіх типах ґрунтів і при будь-якому рельєфі місцевості, воно підвищує вологість і знижує температуру в приземному шарі повітря, добре піддається автоматизації. 

На водопровідній мережі встановлюються електромагнітні клапани, клапани послідовного переключення. 

На рис. 1.представлена схема зрошувальної системи з клапанами послідовної дії. Вона складається з помпової станції 1, мікроконтролерного пристрою керування помповою станцією, що забезпечує формування імпульсів зниження тиску 2, роздавального трубопроводу 3, поливних трубопроводів 4 з установленими на них клапанами 5, через які вода подається до дощувальних апаратів або в наступну секцію трубопроводу.

З поливних трубопроводів вода через перший ряд клапанів подається до першого ряду дощувальних апаратів. Після надходження імпульсу зниження тиску подача води до цих дощувальних апаратів припиняється і включається другий ряд, потім третій і т.д. В результаті полив відбувається смугами всієї зрошуваної площі. Норма поливу задається часом включення поливних трубопроводів за допомогою пристрою 2.

Рис. 1. Схема керування дощуванням з клапанами послідовної дії.

 

Перевага такої системи – простота керування і порівняльна надійність. Однак вона дозволяє змінювати норму поливу тільки строго по смугах, що не завжди задовольняє технологічним вимогам, і крім того, вихід з ладу одного з клапанів порушує роботу всіх розташованих за ним.

Підвищення гнучкості керування системою досягається заміною клапанів послідовного переключення гідроклапанами з програмним керуванням. Система керування така ж, як і при поверхневому поливі з використанням цих клапанів. Однак за надійністю і гнучкістю керування поступаються системам з використанням електричних виконавчих механізмів, що зумовлено більш складною конструкцією гідроклапанів, можливістю виникнення гідравлічних ударів при формуванні керуючих імпульсів перепаду тиску, що негативно впливає на роботу трубопроводів і гідроклапанів. Тому гідроклапани найчастіше застосовують у системах з порівняно невеликою довжиною трубопроводів.

Подальшим удосконалюванням керування стаціонарними дощувальними системами за заданою програмою є введення зворотного зв'язку за вологістю ґрунту. З цією метою на контрольній ділянці встановлюють датвач вологості ґрунту з електричним аналоговим виходом. При зниженні вологості ґрунту до нижньої межі формується сигнал який включає в роботу програмний пристрій керування дощувальною системою. Виконується один цикл зрошення заданої тривалості. Якщо в результаті поливу вологість ґрунту досягла встановленого значення, то наступне включення системи зрошення не відбувається. Коли вологість ґрунту не досягне встановленого значення, то формується наступний імпульс, тривалість якого пропорційна різниці між встановленим і фактичним значеннями вологості. Як давачі вологості використовують тензіометри або ємнісні вологоміри з аналоговими виходами.

Розроблена також система керування зрошенням із пристроєм, що враховує сумарну сонячну радіацію за визначений проміжок часу. Алгоритм керування ґрунтується на залежності між потребою сільськогосподарських культур у воді і сонячною радіацією.

На рис. 2 наведена блок-схема такого пристрою. Сонячна радіація сприймається напівпровідниковим фотоелементом ФЕ, який через перетворювач П живить формувач імпульсів ФІ. Робота формувача імпульсів заснована на інтегруючій властивості конденсатора. При досягненні встановленої напруги на конденсаторі відбувається його розряд і формування імпульсу, який подається на лічильник імпульсів СІ. З деякою затримкою з лічильника надходить сигнал на повну розрядку конденсатора і його підготовку для наступної зарядки. Після визначеної кількості імпульсів лічильник З подає команду на програмний пристрій ПП керування дощувальною системою ДС. Здійснюється один цикл зрошення з установленою нормою поливу. Подальше включення