RU2797366C1 - Automated paddy irrigation system - Google Patents
Automated paddy irrigation system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2797366C1 RU2797366C1 RU2022124208A RU2022124208A RU2797366C1 RU 2797366 C1 RU2797366 C1 RU 2797366C1 RU 2022124208 A RU2022124208 A RU 2022124208A RU 2022124208 A RU2022124208 A RU 2022124208A RU 2797366 C1 RU2797366 C1 RU 2797366C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- regulators
- irrigation
- distributor
- control
- crop rotation
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к ирригационным системам и может быть использовано для эффективного автоматизированного управления водораспределением на рисовых оросительных системах.The invention relates to irrigation systems and can be used for efficient automated control of water distribution in rice irrigation systems.
Известно изобретение Способ и система управления дифференциальным поливом сельскохозяйственных культур (RU 2744069 С1, опубликовано: 02.03.2021 Бюл. №7), решающее задачи по дистанционному контролю и управлению подачей воды с учетом поливных норм для выращиваемых сельскохозяйственных (с/х) культур при применении различных видов оросительных систем, с применением сетей Wi-Fi или GSM для передачи данных, и передачей данных с датчиков на центральный блок посредством беспроводной технологии.Known invention Method and control system for differential irrigation of agricultural crops (RU 2744069 C1, published: 03/02/2021 Bull. No. 7), solving the problems of remote control and management of water supply, taking into account irrigation norms for cultivated agricultural (agricultural) crops when applied various types of irrigation systems, using Wi-Fi or GSM networks for data transmission, and transmitting data from sensors to the central unit using wireless technology.
Недостаток - ориентация на ОС нерисовых севооборотов и управление оросительной техникой, которая не характерна для орошения риса на РОС (несоответствие алгоритмов функционирования (управления) и структуры контрольно-измерительной аппаратуры, исполнительных механизмов и регулирующих органов), т.е. неприемлемость системы управления условиям эксплуатации.The disadvantage is the orientation towards the OS of non-rice crop rotations and the management of irrigation equipment, which is not typical for irrigating rice on the DSS (inconsistency between the functioning (control) algorithms and the structure of control and measuring equipment, actuators and regulatory bodies), i.e. unacceptability of the control system to operating conditions.
Наиболее близкими по технической сущности является (авторское свидетельство SU 1434388 А1, кл. G02B 13/00, опубликовано: 30.10.1988 Бюл. №40 - прототип), автоматизированная рисовая оросительная система, включающая сеть оросительных каналов с регуляторами водоподачи, картовыми оросителями, рисовыми чеками, контролируемый пункт, регуляторами, датчиками уровня, регуляторы водоподачи из картовых оросителей в рисовые чеки, линии связи подключения регуляторов к системе управления.The closest in technical essence is (author's certificate SU 1434388 A1, class G02B 13/00, published: 10/30/1988 Bull. No. 40 - prototype), an automated rice irrigation system, including a network of irrigation canals with water supply regulators, cart sprinklers, rice checks, a controlled point, regulators, level sensors, water supply regulators from cart sprinklers to rice checks, communication lines for connecting regulators to the control system.
Для увеличения точности, надежности и быстродействия регулирования в систему введены последовательно соединенные датчики уровня, сравнивающие элементы, многомерные широтно-импульсные регуляторы и блок управления регуляторами водовыпусков.To increase the accuracy, reliability and speed of regulation, series-connected level sensors, comparing elements, multidimensional pulse-width controllers and a control unit for water outlet regulators are introduced into the system.
Недостатком известного устройства является то, что оно имеет сложную схему взаимосвязей между диспетчерским пунктом, широтно-импульсным регулятором, сравнивающими элементами чековых и канальных датчиков уровня и сложную систему подзарядки химических источников электроэнергии, функционирующую за счет разности потенциалов между корнеобитаемым слоем почвы и поверхностным слоем воды в чеке.The disadvantage of the known device is that it has a complex scheme of relationships between the control room, pulse-width controller, comparing elements of check and channel level sensors and a complex system for recharging chemical power sources, which operates due to the potential difference between the root-inhabited soil layer and the surface layer of water in check.
Техническим результатом является повышение эффективности водораспределения на рисовых оросительных системах и точности регулирования уровня воды в каналах и чеках рисовых оросительных систем.The technical result is to increase the efficiency of water distribution in rice irrigation systems and the accuracy of water level control in the channels and checks of rice irrigation systems.
Технический результат достигается тем, что автоматизированная рисовая оросительная система, включающая сеть оросительных каналов с регуляторами водоподачи, картовыми оросителями, водовыпусками, рисовыми чеками, контролируемым пунктом, регуляторами, датчиками уровня, регуляторы водоподачи из картовых оросителей в рисовые чеки, линии связи подключения регуляторов к системе управления, согласно изобретению имеет распределитель севооборотного участка, снабженный бесконтактными датчиками уровня, расположенными в головной части и по длине распределителя севооборотного участка у водовыпусков в оросительные каналы, головным регулятором распределительного канала со встроенным управляющим микроконтроллером, оросительные каналы, снабженные головными регуляторами прямого действия, выполненными в виде подвижных кольцевых водосливов, обеспечивающих постоянную разность уровней оросительного канала и распределителя севооборотного участка, а водовыпуски в рисовые чеки оснащены чековыми регуляторами уровня непрямого действия, при этом для управления головным регулятором распределителя севооборотного участка использована беспроводная линия связи для передачи данных в систему управления, состоящую из сообщенных между собой бесконтактных датчиков уровня, управляющего микроконтроллера, облачного хранилища данных и контрольного пункта удаленного операторского управления.The technical result is achieved by the fact that an automated rice irrigation system, including a network of irrigation canals with water supply regulators, kart irrigators, water outlets, rice checks, a controlled point, regulators, level sensors, water supply regulators from kart irrigators to rice checks, communication lines for connecting regulators to the system control, according to the invention, has a crop rotation area distributor equipped with non-contact level sensors located in the head part and along the length of the crop rotation area distributor at water outlets to irrigation channels, a head regulator of the distribution channel with a built-in control microcontroller, irrigation channels equipped with direct-acting head regulators made in in the form of movable annular weirs, providing a constant difference in the levels of the irrigation canal and the distributor of the crop rotation area, and the water outlets in rice fields are equipped with check level regulators of indirect action, while a wireless communication line is used to control the head regulator of the distributor of the crop rotation area to transmit data to the control system, consisting of interconnected non-contact level sensors, a control microcontroller, a cloud data storage and a control point for remote operator control.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 представлена конструкция автоматизированной рисовой оросительной системы, на фигуре 2 показана схема головного регулятора распределительного канала, на фигуре 3 поясняется принцип работы головных регуляторов оросительных каналов.The essence of the invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows the design of an automated rice irrigation system, figure 2 shows a diagram of the head regulator of the distribution channel, figure 3 explains the principle of operation of the head regulators of irrigation channels.
Автоматизированная рисовая оросительная система содержит сеть оросительных каналов, состоящую из распределителя старшего порядка 1, по которому вода поступает на севооборотный участок - модуль рисовой оросительной системы Кубанская (возможна адаптация схемы к рисовой оросительной системе, соответствующей конструкции карт Краснодарского типа), распределителя севооборотного участка 2, оросительных каналов севооборотного участка 3 и рисовые чеки 4. Для точного поддержания уровня в распределителе севооборотного участка 2 на требуемой отметке на водовыпуске в распределителе севооборотного участка установлен головной регулятор распределительного канала 5 (фигура 2), который имеет линию беспроводной связи с бесконтактными датчиками уровня 6 в распределителе севооборотного участка 2. По сигналам датчиков уровня 6, расположенных в головной части и по длине распределителя севооборотного участка у водовыпусков в оросительные каналы, регулятор 5 пополняет канал 2 водой, поддерживая уровень воды на заданной (const) отметке, устанавливаемой специалистами службы эксплуатации рисовой системы.The automated rice irrigation system contains a network of irrigation canals, consisting of a distributor of the
Головной регулятор распределительного канала 5 является электропневматическим регулятором непрямого действия, содержащий водовыпускную трубу 7 (фигура 2), выполненную виде изогнутой под углом 90° металлической трубы, закрепленный на глубинном плоском скользящем затворе 8. Водовыпускная труба 7 содержит в верхней части затвор в виде кольцевого водослива, выполненного в виде подвижного оголовка 9 (выполненного из пеноматериала в жестком корпусе), соединенного эластичной сильфонной трубой 10 и направляющей трубой 11 с управляющей камерой 12. Управляющая камера 12 является жестким металлическими коробом цилиндрический формы, в нижней части которого выполнена прорезь круглой формы для входа направляющей трубы 11. Управляющая камера 12 жестко присоединена к трубе водовыпуска 7. Внутри управляющей камеры 12 к направляющей трубе 11 с жестко прикреплена площадка 13. Над площадкой 13 размещена воздухонаполняемая эластичная емкость 14, соединенная воздуховодом 15 с компрессором 16. Регулятор распределительного канала 5 оборудован управляющим микроконтроллером 17, управляющий запуском компрессора 16. Датчики уровня 6 оборудованы микроконтроллерами 18. Компрессор 16, микроконтроллеры 17, 18 оборудованы автономными источниками питания (аккумуляторы+солнечные батареи). Линия связи для передачи управляющего потока данных между микроконтроллерами является беспроводной, организована по принципу IoT-технологии (internet of things). Микроконтроллеры 18 датчиков уровня 6 транслируют данные значения уровня в распределительном канале 2 напрямую на микроконтроллер 17 регулятора 5 и в облачное хранилище данных 19 (фигура 1), связанное с контрольным пунктом удаленного операторского управления 20, обладающего функциям эксплуатационной настройки системы и аварийного управления.The head regulator of the
На водовыпусках в оросительные каналы 3 установлены головные регуляторы прямого действия оросительных каналов 21, закрепляемые на трубе водовыпусков 22 (фигура 3), состоящие из вставки 23, кольцевого водослива 24, устанавливаемого на поплавке 25, соединенном с вставкой 23 гофрированной трубой 26. Гофрированная труба 26 имеет возможность растяжения-сжатия, поэтому, при снижении уровня в оросительных каналах поплавок 25 опускается и за счет перелива через верхнюю грань кольцевого водослива 24 уровень воды в оросительных каналах 3 пополняется и восстанавливается до требуемой отметки, при этом сохраняется постоянное значения перепада уровней Z с распределителем севооборотного участка 2.At the water outlets in the
На водовыпусках в чеки устанавливаются чековые регуляторы непрямого действия уровня 27, обеспечивающие высокую точность поддержания уровня в чеках 4 (с отклонением от заданной отметки не более ±2 см, оптимальное значение отклонения уровня от заданной отметки составляет ±1 см).Check regulators of indirect action of
Автоматизированная рисовая оросительная система работает следующим образом.Automated rice irrigation system works as follows.
Верхним регулируемым звеном автоматизированной оросительной системы является распределитель севооборотного участка 2. Заданное положение уровня воды в нем (УНБ заданный, фигура 2) контролируется установленными в канале бесконтактными датчиками уровня 6. Датчиков уровня 6 в распределителе севооборотного участка 2 может быть размещено 4 и более штук (в головной части и по длине распределителя севооборотного участка у водовыпусков в оросительные каналы), они настраиваются на единую отметку заданного к поддержанию уровня. Датчики уровня 6 измеряют, а совмещенные с ними микроконтроллеры 18 передают сигнал о положении уровня в распределителе 2 на микроконтроллер 17 головного регулятора распределительного канала 5. Показания о плоскости уровня усредняются и при понижении уровня относительно заданного более чем на два сантиметра микроконтроллер 17 включает компрессор 16, который по воздуховоду 15 нагнетает воздух в воздухонаполняемую эластичную емкость 14. За счет увеличения емкости 14 опускаются вниз площадка 13, направляющая труба 11 и соединенный с ней оголовок 9 кольцевого водослива. В результате вода из канала 1, попадая в отверстие оголовка 9 затопленного кольцевого водослива движется через водовыпускную трубу 7 в нижний бьеф и наполняет распределитель севооборотного участка 2. При достижении уровнем в процессе наполнения в распределителе севооборотного участка 2 заданной отметки (УНБ заданный) датчики уровня 6 фиксируют достижение, а микроконтроллеры 18 передают сигнал о достаточном наполнении на микроконтроллер 17. При достаточном наполнении распределителя севооборотного участка 2 микроконтроллер 17 обеспечивает остановку компрессора 16 и сброс воздуха из емкости 14 в атмосферу, при этом подвижный оголовок 9 кольцевого водослива всплывает выше УВБ в распределителе старшего порядка 1 и вода перестает поступать в распределитель севооборотного участка 2. По мере разбора воды из распределителя севооборотного участка 2 при последующем понижении УНБ циклы наполнения из распределителя старшего порядка 1 через регулятор распределительного канала 5 повторяются, таким образом, в распределителе севооборотного участка 22 поддерживается постоянный уровень.The upper adjustable link of the automated irrigation system is the distributor of
Средним регулируемым звеном автоматизированной рисовой оросительной системы являются оросительные каналы 3 с установленными головными регуляторами прямого действия в оросительных каналах 21 (по принципу действия - это гидравлические регуляторы с подвижным кольцевым водосливом), закрепляемыми на трубе водовыпусков 22 (фигура 3). Высота кольцевого водослива 24, размещаемого на поплавках 25 регуляторов 21 побирается для каждого оросительного канала 3 таким образом, чтобы при наполнении канала 3 до отметки УНБ заданный переток воды через верхнюю грань водослива 24 прекращался и между уровнями распределителя севооборотного участка 2 и каналом 3 поддерживался установленный перепад Z. В ходе полива риса поплавок 25 следует за уровнем воды в оросительном канале 3 и при понижении уровня за счет разбора в рисовые чеки 4 вместе с поплавком понижается верхняя грань кольцевого водослива 24, что приводит к переливу воды через нее из распределителя севооборотного участка 2 в канал 3 и автоматическому поддержанию уровня в канале 3 на отметке, которая соответствует отметке УНБ заданный.The middle adjustable link of the automated rice irrigation system is
Нижним регулируемым звеном автоматизированной рисовой оросительной системы являются водовыпуски в рисовые чеки 4, оборудованные регуляторами непрямого действия уровня 27 (по принципу действия - это гидравлические регуляторы). Регуляторы уровня 27 поддерживают положение уровня воды в чеках с высокой точностью с оптимальным значением отклонения уровня от заданной отметки, составляющим ±1 см.The lower regulated link of the automated rice irrigation system is water outlets into
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2797366C1 true RU2797366C1 (en) | 2023-06-05 |
Family
ID=
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU432886A1 (en) * | 1972-01-31 | 1974-06-25 | AUTOMATED RISK IRRIGATING SYSTEM | |
FR2320045A1 (en) * | 1975-08-07 | 1977-03-04 | Kuban G P | Irrigation system for cultivating rice - has narrow feed and discharge tubes buried in ground with water control at each end |
SU1434388A1 (en) * | 1986-01-21 | 1988-10-30 | Одесский Политехнический Институт | Automated rice-field watering system |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU432886A1 (en) * | 1972-01-31 | 1974-06-25 | AUTOMATED RISK IRRIGATING SYSTEM | |
FR2320045A1 (en) * | 1975-08-07 | 1977-03-04 | Kuban G P | Irrigation system for cultivating rice - has narrow feed and discharge tubes buried in ground with water control at each end |
SU1434388A1 (en) * | 1986-01-21 | 1988-10-30 | Одесский Политехнический Институт | Automated rice-field watering system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105265282B (en) | Agricultural water conservation pulsating intelligent drip-irrigation tank irrigation system | |
US10039242B1 (en) | Automated irrigation gate system and method for regulating water in an irrigation channel and conserving water in an agricultural region | |
CN104674784B (en) | Side slope tidal level regulation device when hypergravity | |
CN103982700B (en) | A kind of passive type field irrigation automaton | |
US10654062B2 (en) | Irrigation system | |
CN105352844A (en) | Lysimeter water level automatic compensation system and method | |
EP3382102A1 (en) | Irrigation network valve | |
US20210329861A1 (en) | Apparatus, systems and methods for irrigating lands | |
RU2797366C1 (en) | Automated paddy irrigation system | |
WO2009057050A2 (en) | Crop irrigation system | |
CN102696454B (en) | Trickle irrigation can for agricultural irrigation | |
WO2021137156A1 (en) | Drip irrigation system | |
CN107535311B (en) | A kind of crop field Water saving type watering arrangement and its irrigation method | |
CN202635252U (en) | Drip irrigation pot for agriculture irrigation | |
US11716973B2 (en) | Apparatus and method for fluid level measurement and control | |
CN210947106U (en) | Floating ball type double-water-level automatic control and adjustment reservoir | |
CN208446273U (en) | Terraced fields irrigation emitter unit and irrigation and drainage system for terrace irrigation and draining | |
SU1319805A1 (en) | Automated watering system for rice growing | |
CN206744123U (en) | A kind of potted landscape automatic water-replenishing device | |
KR20160044714A (en) | System for supplying water | |
KR101920696B1 (en) | Deep flow technique system for controlling dissolved oxygen | |
JP7288722B1 (en) | Systems and methods for controlling the pressure of water supplied to fields | |
CN105580725A (en) | Automatic watering system for large-scale water planting | |
KR20160044715A (en) | System for supplying water | |
CN212279112U (en) | Automatic irrigation equipment of large-scale glass greenhouse |