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Die Erfindung betrifft eine Bewässerungsanlage mit einer Mehrzahl von Bewässerungsstellen und diesen Bewässerungsstellen zugeordneten Magnetventilen, die von einer zentralen Steuereinheit mit Rechner über eine gemeinsame Steuer- und Stromversorgungsleitung über kodierte Signale schaltbar sind, wobei die Magnetventile bündelweise nacheinander geöffnet sind.
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Aus der US-PS 40 04 612 sind Bewässerungssysteme bekannt, bei denen zu jedem Zeitpunkt jeweils nur eine kleine Anzahl von Bewässerungsstellen bewässert wird. Wenn ein bestimmtes Gebiet bewässert werden soll, werden die Bewässerungsstellen bzw. Gruppen von Bewässerungsstellen nacheinander ein- und ausgeschaltet. Dieser Sequenzbetrieb wird nicht nur deshalb angewandt, weil die Wasserversorgung in der Regel beschränkt ist, sondern auch deshalb, weil die Wasserleitungen zu den Bewässerungsstellen und die Pumpen nicht beliebig groß gemacht werden können, um alle Bewässerungsstellen gleichzeitig zu beregnen.
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Die Ansteuerung der den einzelnen Bewässerungsstellen zugeordneten Magnetventile erfolgt über kodierte Signale von einer zentralen Steuereinheit mit Rechner über eine gemeinsame Steuer- und Stromversorgungsleitung.
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Aus der DE-OS 32 38 073 ist es bekannt, die Wasserzufuhr zu Gartenflächen, Sportflächen und landwirtschaftlich genutzten Flächen so zu steuern, daß die Bodenfeuchtigkeit konstant bleibt. Durch eine Verknüpfung von Meßwerten in logischen Elementen wird die Wasserzufuhr in Bezug auf konstante Bodenfeuchtigkeit so geregelt, daß der Boden bei sparsamer Wasserverwendung optimal bewässert wird und zwar unter Berücksichtigung von Parametern wie Lufttemperatur, Luftdruck und Windgeschwindigkeit. Dabei ist auch vorgesehen, nach Maßgabe des Querschnitts der Wasserzuleitung und des in dieser herrschenden Wasserdrucks Pumpen und/oder Druckerhöher zuzuschalten. Es wird der jeweilige Istdruck in der Wasserzuleitung gemessen. Sofern dieser zum Bewässern mehrerer Sektoren nicht mehr ausreicht, werden Pumpen oder Druckerhöher zugeschaltet, andererseits ist die Möglichkeit vorgesehen, einzelne Sektoren nacheinander zu bewässern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Bewässerungsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit geringen Leitungsquerschnitten die Verwendung von Magnetventilen zu ermöglichen, die durch Dauerstrom offengehalten werden und durch Federkraft schließen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß bei Ausführung der Magnetventile mit Schließung durch Federkraft und Offenhaltung durch Dauerstrom eine solche Aufeinanderfolge der Öffnung der an unterschiedlichen Stellen längs der Steuer- und Stromversorgungsleitung gelegenen Magnetventile erfolgt, daß Spannungsabfallspitzen in der Stromversorgungsleitung vermieden sind.
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Es ist vorteilhaft, die Magnetventile durch Dauerstrom offen zu halten und etwa gegen Federkraft zu schließen. Man hat dann nämlich die Gewähr, daß jedenfalls bei vollständiger Abschaltung der Stromversorgung sämtlicher Magnetventile, ein infolge Defekts nicht mehr schließendes Magnetventil geschlossen werden kann. Andererseits bedeutet das Offenhalten der Magnetventile durch Dauerstrom, daß die gemeinsame Steuer- und Stromversorgungsleitung erhebliche Ströme führen muß und daß es zu erheblichen Spannungsabfällen in der Stromversorgungsleitung kommen kann. Diese Spannungsabfälle können dazu führen, daß die in den einzelnen Magnetventilen liegenden Spannungen nicht mehr ausreichen, um die Magnetventile zu öffnen. Besonders gefährdet sind dabei diejenigen Magnetventile, die in der elektrischen Stromversorgungsleitung am weitesten von der Stromversorgungsquelle entfernt liegen. Der Spannungsabfall für diese am weitesten entfernt liegenden Magnetventile ergibt sich nämlich aus den Spannungsabfällen auf dem Weg zu sämtlichen näher liegenden Magnetventilen.
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Erfindungsgemäß wird aber verhindert, daß beispielsweise die drei am weitesten entfernt liegenden Magnetventile gleichzeitig mit Strom versorgt werden müssen, was zu einem maximalen Spannungsabfall führen müßte.
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Vielmehr wird erfindungsgemäß die Aufeinanderfolge der Öffnung an unterschiedlichen Stellen längs der Steuer- und Stromversorgungsleitung so gelegt, daß die Spannungsabfallspitzen in der Steuer- und Stromversorgungsleitung unterdrückt werden. Auch wenn man die Magnetventile bündelweise nacheinander öffnet, hat man immer noch Freiheitsgrade bezüglich der jeweiligen Kombination von Bewässerungsstellen und kann die Bewässerungsstellen so kombinieren, daß keine Spannungsabfallspitzen auftreten, indem man beispielsweise verhindert, daß die drei von der Stromversorgung am weitesten entfernt liegenden Bewässerungsstellen gleichzeitig unter Dauerstrom offengehalten werden.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung erhält der Rechner Informationen, welche die Lage der Magnetventile in der gemeinsamen Stromversorgungsleitung repräsentiert. Man kann dann den Rechner derart programmieren, daß er unter Berücksichtigung dieser Ortsinformationen die Spannungsabfallspitzen verhindert, indem er die Bündelung der Öffnungszeiten und die Aufeinanderfolge von Öffnungszeitenbündel entsprechend wählt.
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Der Rechner kann ferner die Bündel der Öffnungszeiten und die Aufeinanderfolge von Öffnungszeitenbündel über die verfügbare Beregnungszeit gleichmäßig verteilen. Die verfügbare Beregnungszeit ist von verschiedenen Parametern abhängig, insbesondere auch von der jeweiligen Jahreszeit. Bei einem Golfplatz ist die verfügbare Beregnungszeit gleich dem Zeitabstand zwischen der spätestmöglichen Abendspielzeit und der frühestmöglichen Morgenspielzeit. Dadurch, daß der Rechner die Bündel der Öffnungszeiten und die Aufeinanderfolge von Öffnungszeitenbündel über die verfügbare Beregnungszeit gleichmäßig verteilt, werden auch Spitzenbelastungen des Wasserleitungsnetzes, an welches die Bewässerungsanlage angeschlossen ist, vermieden und die Zuleitungsquerschnitte können entsprechend gering gehalten werden.
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Die Figur zeigt das Schema einer Beregnungsanlage für einen Golfplatz.
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In der Figur ist eine Wasserleitung mit 10 bezeichnet. An diese Wasserleitung sind eine Mehrzahl von Bewässerungsstellen angeschlossen, deren jeder ein Magnetventil 12 a, eine Regnerdüse 12 b und eine Adresseneinheit 12 c zugeordnet sind. Die Adresseneinheiten 12 c sind an eine dreiadrige Leitung 14 angeschlossen. Über diese dreiadrige Leitung werden sowohl kodierte Impulsfolgen zum Ansteuern der Adresseneinheiten 12 c als auch Leistungsströme zum Öffnen und Offenhalten der Magnetventile 12 a übertragen. An die Wasserleitung 10 ist eine Pumpeneinheit 16 angeschlossen, die vier Pumpen 16 a, 16 b, 16 c, 16 d in Parallelschaltung umfaßt. Die Manometer 16 e und 16 f deuten an, daß der Druck an der Druckseite der Pumpen 16 a bis 16 d innerhalb vorbestimmter Grenzen konstant gehalten wird.
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Der Pumpeneinheit 16 ist eine Adresseneinheit 16 g zugeordnet. Man kann entweder jeder einzelnen Pumpe eine solche Adresseneinheit 16 g zuordnen oder man kann, so wie in der Zeichnung dargestellt, eine einzige Adresseneinheit 16 g für alle vier Pumpen vorsehen und durch Zusatzsignale die einzelnen Pumpen einzeln ansteuern. Ferner umfaßt die Pumpeneinheit einen Rückmeldesender 16 h, welcher dazu dient, Informationen über den Zustand der Pumpeneinheit 16 an die zentrale Steuereinheit 18 zu übermitteln.
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Die zentrale Steuereinheit 18 übermittelt über die dreiadrige Leitung 14 an die Adresseneinheiten 12 c die Befehle zum Öffnen und Schließen der einzelnen Magnetventile 12 a. Ferner übermittelt die Adresseneinheit 12 c Rückmeldesignale an die zentrale Steuereinheit 18, welche besagen, ob ein Befehl ordnungsgemäß ausgeführt worden ist oder nicht. Von der zentralen Steuereinheit werden ferner kodierte Impulsfolgen an die Adresseneinheit 16 g der Pumpeneinheit 16 gesandt, welche das Ein- und Ausschalten einzelner Pumpen bewirken. Der Rückmeldesender 16 h meldet die Ausführung von Befehlen aus der Pumpeneinheit 16 zurück an die zentrale Steuereinheit 18. Auch ist es möglich, von der zentralen Steuereinheit 18 aus Informationen über den Zustand der Pumpeneinheit 16 abzufragen, wiederum über die Adresseneinheit 16 g und den Rückmeldesender 16 h.
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An die Leitung 14 ist ferner ein Impulsfolgesender 20 eines Feuchtefühlers angeschlossen, der entweder periodisch oder auf Abfrage hin Informationen über den Feuchtezustand bestimmter Stellen des zu bewässernden Geländes an die zentrale Steuereinheit 18 liefert. Die Leistungsversorgung für die Magnetventile ist mit 22 bezeichnet. Mit 24 ist eine Leitungskontrolleinheit bezeichnet, die dazu dient, kurzfristig die Leitung 14stromlos zu machen, um im Falle der Störung eines Magnetventils dieses mit Sicherheit zum Schließen zu bringen.
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Die zentrale Steuereinheit umfaßt einen Prozeßrechner 18 a, einen Impulsfolgesender 18 b, einen Displayschirm 18 c, einen Drucker 18 d und ein Bedienungsfeld 18 e.
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In dem Bedienungsfeld 18 e werden die verfügbare Beregnungszeit und die Öffnungszeiten der einzelnen Bewässerungsstellen eingestellt. Dem Prozeßrechner 18 a sind ferner die Orte der Adresseneinheiten 18 b längs der Leitung 14 bekannt. Aufgrund dieser Daten errechnet der Prozeßrechner ein Ventilöffnungsprogramm, wobei die Öffnungszeiten der Magnetventile so gebündelt und die Bündel so hintereinander angeordnet sind, daß die von der Wasserleitung abverlangte Gesamtwasserabgabe während der verfügbaren Beregnungszeit annähernd konstant bleibt. Der Prozeßrechner weiß ferner aufgrund der Kenntnis über die jeweils offenen Magnetventile und/oder aufgrund des Drucks in der Wasserleitung 10, wieviele Pumpen benötigt werden, um den jeweiligen Bedarf zu befriedigen. Hierzu steuert die zentrale Steuereinheit 18 über den Impulsfolgesender 18 b und die Adresseneinheit 16 g die Pumpeneinheit 16. Der Prozeßrechner weiß aus einem Speicher eine Pumpenfolge, die dafür sorgt, daß die Pumpen gleichmäßig belastet werden, d. h. innerhalb einer bestimmten Periode annähernd gleiche Einsatzzeiten haben. Der Impulsfolgesender 20 sendet dem Rechner 18 Informationen über den Wasserbedarf an bestimmten Stellen des Geländes. Aufgrund dieser Informationen entscheidet der Prozeßrechner, wie oft eine Bewässerungsstelle mit der jeweiligen Öffnungszeit zum Einsatz zu bringen ist. Dies wird bei der Bündelbildung und Bündelfolgebildung berücksichtigt. Fällt eine Bewässerungsstelle aus, so wird dies über die Adresseneinheit 12 c dem Prozeßrechner mitgeteilt, so daß der Prozeßrechner dann bis zur Reparatur diese Bewässerungsstelle aus dem weiteren Betrieb ausscheidet. Das gilt auch für den Ausfall einzelner Pumpen.
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Wenn keine Bewässerung stattfindet, wird in der Wasserleitung 10 gleichwohl ein Druck aufrechterhalten. Hierzu wird jeweils eine der Pumpen 16 a bis 16 d betrieben, wobei auch diese Betriebszeiten bei der Ermittlung des Pumpeneinsatzprogramms berücksichtigt werden.
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Der Displayschirm 18 c dient dazu, um augenblickliche Zustände zu erfassen. In dem Drucker können alle Ereignisse während der verfügbaren Beregnungszeit aufgezeichnet werden.
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Da die Öffnungszeiten und die Aufeinanderfolge von Öffnungszeitenbündel über die verfügbare Beregnungszeit gleichmäßig verteilt sind, ist die Gesamtwasserabgabe der Pumpeneinheit 16 pro Zeiteinheit während der verfügbaren Beregnungszeit annähernd konstant entsprechend einer minimalen Dauerpumpenabgabeleistung. Die Pumpeneinheit 16 wird jeweils nur mit so vielen Pumpen 16 a bis 16 d betrieben, als zur Erreichung dieser minimalen Dauerpumpenabgabeleistung notwendig sind, wobei die Pumpen 16 a bis 16 d abwechselnd betrieben werden. Natürlich werden jeweils so viele Pumpen 16 a bis 16 d eingesetzt, daß die Pumpen im jeweils günstigsten Bereich ihrer Wirkungsgradkennlinie laufen, um den Stromverbrauch zu optimieren. Werden einzelne der Pumpen 16 a bis 16 d zu- oder abgeschaltet, so findet die Zu- bzw. Abschaltung zeitlich versetzt statt, um die Überlagerung von Anlaufstromspitzen und induktiven Abschaltspitzen zu vermeiden.
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Die Feuchtfühler 20 bestimmen die Öffnungshäufigkeit einzelner Bewässerungsstellen 12. Hat man für eine Anzahl von Bewässerungsstellen 12 einen gemeinsamen Feuchtfühler 20, so kann man die relative Wasserabgabemenge der einzelnen Bewässerungsstellen 12 durch Einstellung der jeweiligen Öffnungszeit bestimmen.
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Die kodierten Impulsfolgen gehen von der zentralen Steuereinheit 18 jeweils gleichzeitig an sämtliche Bewässerungsstellen, von diesen sprechen jeweils nur diejenigen an, deren Adresse der jeweiligen kodierten Impulsfolge entspricht. Zur Kontrolle des ordnungsgemäßen Betriebs durch die zentrale Steuereinheit 18 ist vorgesehen, daß die jeweils ansprechenden Bewässerungsstellen 12 ein den Empfang und das richtige Ansprechen bestätigendes Rückmeldesignal an die zentrale Steuereinheit 18 liefern.
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Tritt an einem Magnetventil 12 a eine von der zentralen Steuereinheit 18 aus nicht behebbare Schließstörung ein, so wird die elektrische Stromversorgung sämtlicher Beregnungsstellen 12 kurzfristig unterbrochen. Für die Dauer dieser Unterbrechung wird die Identifizierung der jeweils ordnungsgemäß geöffneten Bewässerungsstellen gespeichert, so daß diese nach Beendigung der Unterbrechung wieder geöffnet werden können. Ist eine Bewässerungsstelle defekt, so wird von der Feststellung des Defekts bis zu seiner Behebung diese Bewässerungsstelle bei der Ermittlung der Bündelung und der Bündelfolge ausgeschlossen.
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Ist eine Pumpe defekt, so wird von der Feststellung des Defekts bis zu dessen Behebung die Pumpe in der zentralen Steuereinheit 18 aus der Ermittlung des Pumpenbündelungsprogramms ausgeschaltet.
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Die Magnetventile 12 a und die Adresseneinheiten 12 c sind zu vormontierten Baugruppen zusammengefaßt. Dabei kann eine Adresseneinheit 12 c jeweils mit mehreren Magnetventilen 12 a zu einer Baueinheit zusammengefaßt sein, wobei die Magnetventile 12 a durch Zusatzinformationen unterschiedlich ansteuerbar sind. Auch die Feuchtefühler können in die vormontierten Baueinheiten integriert sein.