Способ управления влагозапасами почвы на орошаемом массиве, состоящем из отдельных участков

Способ управления влагозапасами почвы на орошаемом массиве, состоящем из отдельных участков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСИИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

69} Ш) (21) 3882745/24-24 (22) 26. 12. 83 (46} 15.02.86. Бюл. У 6 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт механизации и техники полива (72) А.Ю.Штейнберг и В.В.Клейзит, (53) 621;327(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 484499, кл . G 05 В 15/00, 1975.

Патент США В 4194691, кл. В 05 В 12/04, 1980. (54)(57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЛАГОЗАПА-.

САИИ ПОЧВЫ НА ОРОБАЕИОМ МАССИВЕ, COCT0aglEM ИЗ OTAEJlbHblX yqACTK0B9 путем поочередной подачи воды на ..них в моменты достижения влагозапаV

61) G 05 D 9/00, G 06 Р 15/46

° . сами нижнего порогового значения и задания верхнего порогового значения влагозапасов на каждом участке, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективнос ти орошения, текущие влагозапасы на всех участках поддерживают .различ ными с обеспечением достижения влагозапасов на очередном участке нижнего порогового значения после достижения влагозапасов предыдущего участка верхнего порогового значения, причем верхние и нкжние пороговые значения определяют в Функции заданного дефицита влагоэапасов, ресурса производительности ирригационной сети и. оперативных .значений агрометеорологических факторов. е

1711704

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может использоваться при автоматизации оросительных систем. . Цель изобретения — повьппение эффективности орошения, позволяющего осуществить оптимальное управление влагоэапасами массива с большим количеством поливных участков с учетом производительности насосной станции и процессов эвапотранспирации.

На.фиг. 1 изображены графики поливов (иэменения влагозапасов во времени) в синхронном режиме, на фиг. 2 - изменение влагоэапасов при подсинхронном и синхронном режимах," на фиг. 3 - блок-схема системы уп-. равления, с помощью которой осуществляют предлагаемый способ.

Запишем основные соотношения для способа управления влагоэапасами путем циклического поочередного полира участков орошаемого массива, при котором отклонения дефицитов влагоэапасов V от заданного среднеt го значения 9 будут минимальными на всех участках с учетом существующей производительности системы am; и текущих значений агрометеорологических факторов И; (i — номер участка).

Полное время цикла полива, всех участков составляет и (K t1 +at» с1

Ю . где t - время полива, t

- время паузы, когда и . поливается ни один из участков, в предельном случае (at = О).

Для того, чтобы выполнялось осеовное условие способа (V; 8; ) ,т.е., текущие дефициты влагозапасов

Ч; на любом участке не выходили за заданные граничные. значения и процесс бып стабильным (периодическим) необходимо знать одинаковое время цикла Т для всех и участков

4 m

Т CO118t

N.

У

t что обеспечивается набором соответствующих граничных значений .

Н;

0;-Т (am;- К1), Время полина i-го участка при этом равно

20;

am — Н.

1 \

Время пауэь! в цикле

5 и

at = Т(1-;» ) .

dm< т

Таким образом, все основные параметры режима (t,at, Т, 9; ) зави10 сят от текущей метеорологической ситуации и производительности ирригационной сети и определяются заново для каждого цикла с минимизацией отклонений дефицитов влагозапасов V,.

Для осуществления способа по известным техническим характеристикам. системы дт; и вычисленным на основе измерений текущим значениям N;, находят все остальные параметры управления по приведенным вьппе соотношениям.

Изобретение иллюстрируется следующими двумя примерами реализации; н синхронном и подсинхронном режи25 мах.

Пример 1 (фиг. 1). Рассмот- рим основной режим — синхронный, который характеризуется тем, что выполняется следующее условие:

V,.,(t-t;} -e;, т.е. влагоэапасы двух последующих

-участков достигают соответственно верхней н нижней границы одновременно. Для определенности примем, что в момент t массив из трех участков. находился в состоянии, обозначенном точками А,, А, А q. Вначале определяют t;, at, Т, 9 . Далее в мо49 мент t, включают на полив первый участок. Через время t- t в мое 1 мент t „, когда взагозапасы первого участка достигают верхнего граничного значения 8, а- влагоэапасы

45 второго - соответственного нижнего граничного значения 6 полив первоЯ го,участка прекращается и начинают полив второго участка на время t; ай °

5О. В момент Времени t О прекращают полив второго участка и начинают полив третьего участка, при этом вновь влагоэапасы второго участка достигают верхнего порогового значе55 ния ez q а третьего нмжнего Вв °

В момент времени прекращают полив третьего участка и вьдерживают паузу at. В момент времени п, 12!1704 т. е. по истечению времени цикла Т процесс повторяют вновь.

Пример 2 (фиг. 2). Рассмотрим подсинхронный режим, возникший, например, в результате обильно выпавших осадков. Пусть в начальный момент t, массив, представленный, тремя участками (их характеристики дш и N приняты идентичными) находился в состоянии, обозначенном точками В, В, Вэ ° Далее определяют значения параметров управления

Т, Qt В момент t (синхронный режим) включают на полив первый участок, в момент t„, когда влагозапасы первого участка достигают верхней границы, а влагоэапасы второго участка нижней границы, полив первого участка прекращают и включают полив.на втором участке. В мо.мент t фиксируют начало дождя, полив прекращают, массив находится в состоянии А„ A A . В результате выпадания осадков все влагозапасы уравниваются (С,, С, C ) и начинается естественньгй процесс эвапотранспирацин. По текущим измеренным и расчетным значениям Аш и И определяют параметры подсинхронного режима и в момент и включают полив на втором участке на Время д . Момент

С и время 3 выбирают так, чтобы влагозапасы второго участка достигли нижнего порогового значения тогда, когда влагозапасы первого участка будут равны верхнему пороговому значению. В момент прекращают полив второго участка и начинают полив третьего участка на время P . No-. мент времени tî и время 8, выбирают так, чтобы влагоэапасы третьего участка достигли нижней границы в тот момент, когда влагозапасы второго участка станут равными верхнему . пороговому значению.

Я момент t включают полив на 5 первом участке, далее выполняют про- цедуру управления в синхронном ре:.жиме.

На фиг. 2 для примера показаны управления при известном способе, .когда в момент t (при достижении влагозапасами нижней границы) включают полив на первом участке, в мо- мент t прекращают полив на первом участке и включают полив на втором . участке, но его влагозапасы неизбежно оказались ниже зацанных. В момент В, когда включают полив на третьем участке его влагоэапасы (3> ) могут уже существенно отличаться ,от заданных и даже быть недопустимыми. Действительно, на фиг. 2 видно, что 9 значительно больше 8

Устройство управления для осуществления способа (фиг. 3) состоит из электронно-управляющей машины

1 с программируема адаптером 2

1О сопряжения, соединенным с буфером 3 ° битовые входы которого подключены к двухпозиционным исполнительным органам 4 поливной сети, питаемой водой от насосной станции 5. Датчики б расхода каждого поливного участка соединены с интерфейсными картами

1. К входу электронно-управляющей машины 1 подключена аппаратура передачи данных (первый асинхронный

Zg адаптер 8 интерфейса, первый модем

9, телефонная линия 10-связи, второй модем 11, второй асинхронный адаптер

12 интерфейса), соединенная с коммутатором 13, к входам которого

25 подсоединены интерфейсные карты 7 датчиков 5 расхода и агрометеопостов 14.

Устройство работает следующим.образом.

При инициализации системы в начале поливного сезона в память машины 1 вводят следующие данные: интейсивиость полива всех участков ьш °

1 ° конфигурацию массива (количество участков и и групп в каждом из никс), . значения биоклиматических коэффициентов для сельскохозяйственных куль. тур, произрастающих на участках, в зависимости от фазы вегетации, нат чальные значения дефицитов влагоза4О пасов участков Ч, измеренные терЭ мостатно-весовым способом. Электрон" но-управляющая машина 1 через канал связи получает от агрометеопостов

14 информацию о метеорологической

4> обстановке и на ее основе с заданным периодом, равным одним или несколь:ким суткам, вычисляет интенсивности эвапотранспирации на всех участках и параметры циклического полива, 5О такие как время цикла Т, времена полива всех участков t; и время паузы М. Затем электронно-управляю щая машина 1 начинает процесс управления влагозапасами почвы, сос5З тоящий из элементарных этапов управления, каждый из которых начинается с анализа соотношений текущих значенил дефицитов влагоэапасов участ121 1

S ков Ч;,-определения в каком из двух режимов находится орошаемый массив — в синхронном или подсинхронном, и в каждом случае принимается решение по. управлению, состоящее в выборе участка, на котором следует начать (продолжнть) полив, и расчете времени его полива или времени паузы. В соответствии с принятым решением машина 3 выдает ко- 10 манды управления через программируемый адаптер 2 сопряжения и буфер 3 на исполнительные органы 4 поливной сети и к насосной станции 5, обеспечивая таким образом требуемые вклю- 15 чения, переключения-или выключения полива на участках и подачу нужного количества воды. Контроль исполнения команд управления и учет поданной оросительной воды на участке 20 осуществляется по показаниям датчиков б расхода значения которых интегрируются в интерфейсных картах

7 и передаются по каналу связи в

704 4 электронно-управляющую машину 1

Каждый элементарный этап управления завершается после истечения времени управления (полива илн паузы) и оканчивается расчетом в машине 1 но" вых текущих значений дефицитов влагозапасов участив в с учетом ðåàлизов иной полнвно нормы, произошедшей звапотранспирации H выпавших осадков.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить эффективность орошения за счет более точного уп;равления влагозапасами и устойчиво го поддержания их в оптимальной для растения зоне с учетом складывающейся метеорологической обстановки и реального ресурса производительности ирригационной сети, а также предотвращения выходов влагозапасов на любом участке нике заданного значе- .ния, что имеет место в известных спо-. собах орошения.

Диг;2.

1211704

Тираж 837 Подцисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ко делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 640/52 г

Филиал ППП "Патент", r. Укгород, ул. Проектная, 4

Составитель Ю.Апарин

Редактор IO.Ñåðåäâ Техред Л.Микеш Корректор E.Ñèðîõìàí.