Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,686

ПРЕДПОСЫЛКИ В СОЗДАНИЕ СИСТЕМ ДИСТАНЦИОННО-АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЕ В ПРОЦЕССАХ ИМПУЛЬСНОГО ДОЖДЕВАНИЯ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСЛОВИЯМ ГОРНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ В АЗЕРБАЙДЖАНЕ

Алиев З.Г. 1
1 Институт Эрозия и орошение НАН Азербайджанской Республики
Предлагаемое автоматизированное управление в системах импульсного дождевания предназначенного для совершенствования управления технологическим процессом орошения на основе применения усовершенствованных конструкций дождевальных аппаратов, позволяющей оптимизировать процесс орошения способен работать в стол сложных производственно-климатических условиях горного земледелия.
дождеватели
водозабор
сооружение
микропроцессор
насос
стабилизатор
оптимизация
орошения
режим
импульсная
культура
автоматизация
контроль
управления и т.д.
1. Белик В.Ф. Овощеводство в открытом грунте. – М.: «Колос», 1976. – 92 с.
2. Беленький Д.Х., Бурнова Т.М. и др. О статистической минимизации потерь одного класса потребителей метеоинформации / Труды КазНИГМИ, 1978. – С. 176–180.
3. Беллман Р., Дрейфус С. Прикладные задачи динамического программирования. – М.: «Колос», 1988. – 219 с.

В горных районах, предгорьях Азербайджана в основном ведется богарное земледелие. Продуктивность низкая.

Суровые условия способствуют миграции и запустению земель. Существование обеспечивается за счет использования засухоустойчивых культур.

Нет подходящей малогабаритной техники с автоматизированными управлением технологическим процессом орошения и т.д. Для решения вышеуказанных проблем стал крайне необходим в национальных службах сельскохозяйственных исследований для обеспечения передовых разработок в области исследовательских работ.

На наш взгляд, сегодняшняя задача состоит в том, что необходимо для решения тех и других задач, сельскохозяйственных производств являются ключевыми стратегиями для более эффективного использования земельных и водных ресурсов в горных и предгорных регионах Азербайджана.

Отметим, что во всем этом хорошо зарекомендовало себя систем импульсного дождевания, что позволяет равномерному распределению поливаемой воды и хранения почвенной влаги на длительное время по с сравнению с предшественниками.

На рис. 1 показан принципиальная схема предлагаемой нами вновь разработанной систем импульсной дождевальной системы с автоматизированным управлением.

al1.tif

Рис. 1. Принципиальная схема импульсной дождевальной системы с автоматизированным управлением

Системы импульсного дождевания представляют собой технологические комплексы, состоящие из водозаборных сооружений, насосной станции, оросительной сети (магистрального, распределительного и поливных трубопроводов), импульсных дождевальных аппаратов и запорно-распределительных исполнительных устройств. Вместе с тем, для решения проблем компенсации возникшие дефициты почвенной влаги на поливных участках возможно путем автоматизации процесса орошения с применением систем импульсного дождевания с автоматизированным управлением.

Автоматизированное управление в системах импульсного дождевания предназначено для совершенствования управления технологическим процессом орошения на основе применения усовершенствованных конструкций дождевальных аппаратов, стабилизатора расхода, микропроцессорной техники, современных средств измерения и математических методов, позволяющих оптимизировать процесс орошения [1].

Автоматизированное управление в системах импульсного дождевания обеспечивает выполнение следующих функций:

– контроль и управление технологическим процессом орошения как по месту расположения технологического оборудования, так и с диспетчерского пункта в ручном и автоматическом режимах;

– управление технологическим процессом орошения в реальном масштабе, что позволит повысить оперативность управления и своевременно реагировать на различные отклонения в режимах работы технологического оборудования системы орошения;

– повышение эффективности управления, т.к. позволит обрабатывать и анализировать накопленную в ЭВМ информацию, находить необходимые задания для автоматизированного регулирования параметров технологического процесса, обеспечивающие оптимальные или близкие к ним режимы работы оборудования.

Отличительной особенностью системы импульсного дождевания является то, что дождеватели работают одновременно в циклическом режиме.

Цикл работы задается генератором командных сигналов и составляет ориентировочно 20–30 мин. Особенность технологии полива импульсными дождевателями заключается в том, что возникшие дефициты почвенной влаги на поливных участках компенсируются дождеванием.

Уровень влагозапасов в активном слое почвы устанавливается в зависимости от типа почвы, вида растения и фазы развития с/х культуры.

При снижении влагозапасов в активном слое почвы осуществляется дождевание в импульсном режиме до заданного уровня.

Цель исследования: является регулирование влажности почвы посредством систем автоматизации при дождевание в конкретных природно-климатических условиях земледелии.

Целью функционирования автоматизированных систем импульсного дождевания является обеспечение посредством регулирования влажности почвы максимальной в конкретных природных и агротехнических условиях отдачи от поливов при экономном использовании его ресурсов и минимизации отрицательных воздействий на плодородие земель и окружающую среду.

Задачи исследования: является изучения параметров контроля и управления процесса орошения (в.т.ч. работа технологических и измерительных оборудований).

Ходы и результатов исследования

Для достижения вышеуказанной цели система управления выполняет следующие функции:

– непрерывно-циклические и по вызову измерение, обработку, оперативное отображение значений технологических параметров, аварийного состояния технологического процесса и оборудования, срабатывания защит оборудования;

– регулирование отдельных параметров технологического процесса;

– автоматическое программное управление оборудованием (насосными агрегатами, запорными исполнительными устройствами);

– формирование оперативных сведений персоналу диспетчерского пункта;

– предоставление оператору результатов решения функциональных задач по формированию планов поливов при недостаточности ресурсов, оптимизации планов и сроков поливов, по прогнозированию динамики запасов влаги в почве, оперативных графиков поливов и сводок отчетности.

Импульсные дождевальные системы с автоматизированным управлением функционируют в комбинированном режиме, при котором средства вычислительной техники наряду с непосредственным управлением насосными и запорными исполнительными устройствами вырабатывают и выдают оперативному персоналу рекомендации по рациональному управлению технологическим процессом орошения [2].

Автоматизированная система управления технологическим процессом орошения обеспечивает выполнение следующих функций:

1. Контроль состояния оборудования и автоматическое управление работой оборудования – программный пуск и остановка насосных агрегатов, отключение их при срабатывании технологических и электрических защит, автоматический ввод резервного насоса при выходе из строя рабочего насоса;

2. Измерение и обработку технологических параметров, хранение и учет объективной и точной сезонной и оперативной информации о рабочих параметрах всех звеньев управляемой системы, о природных и технологических процессах, протекающих на каждом поле;

3. Регулирование расхода воды, подаваемой к импульсным дождевальным установкам;

4. Управление запорно-распределительными исполнительными устройствами в соответствии с заданной программой;

5. Решение функциональных задач по оперативному программированию динамики запасов влаги в почве каждого поливного участка по определению наиболее целесообразных сроков полива, формированию планов поливов при дефиците ресурсов;

6. Диалог с оператором-технологом (диспетчером);

7. Формирование сменных, суточных, сезонных сведений, отчетно-отправочной информации и вывод ее на дисплей и на принтер.

Функциональная схема задачи «контроль и управление технологическим процессом орошения» условно не показан.

Автоматизированная система управления импульсными дождевальными аппаратами строится с учетом следующих принципов:

1. Модульность построения технических и программных средств, включающих программно-аппаратные унифицированные блоки контроля и управления технологическим оборудованием;

2. Гибкость, позволяющая легко настраивать систему на конкретный объект управления;

3. Простота и удобства обслуживания, эксплуатации и ремонта технических, восстановления программных средств;

4. Соответствие современным требованиям эстетики и эргономики.

По насосной станции:

1. Управление насосными агрегатами, задвижками на выкиде насосов, на коллекторе, на водоводе.

2. Сигнализация предельного давления на всосе и на выкиде насосов;

– предельной температуры подшипников насосов;

– предельной амплитуды вибрации корпуса насосных агрегатов;

– состояния насосов («работает» и «не работает»);

– аварийного отключения насосов;

– предельного уровня воды в приемной камере;

– входа в помещение.

3. Измерение аналоговых сигналов – давления на выкиде насосов, в коллекторе, водоводе; мутности воды в приемной камере;

4. Измерение интегральных параметров – расхода воды на выходе насосной по направлениям, мотопробега (времени работы) каждого насосного агрегата.

По поливному участку:

1. Управление задвижками по направлению к каждому поливному участку;

2. Сигнализация положения задвижек («откр», «закр») по направлениям предельного давления в гидроаккумуляторе генератора командных импульсов;

3. Измерение аналоговых параметров:

– влажности почвы, температуры почвы, испарения влаги, электрического сопротивления стеблей растений, давления воды в трубопроводах;

4. Измерение интегральных параметров:

– расхода воды по направлениям, количества рабочих циклов генератора командных импульсов.

По гидрометеопункту:

1. Измерение аналоговых параметров:

– влажности воздуха, температуры воздуха, скорости и направления ветра.

По трансформаторной подстанции:

1. Сигнализация положения коммутирующих аппаратов (масляных выключателей), предупредительной и аварийной ситуаций, входа в помещение;

2. Измерение аналоговых параметров: нагрузки по току, напряжения на отводах к потребителям электроэнергии;

3. Измерение интегральных параметров: расхода активной и реактивной энергии по потребителям электроэнергии.

Структурная схема сбора и передачи сигналов данных с поливных участков 1-n, насосной станции НС, трансформаторной подстанции ТП и гидрометеопункта условно не показан.

Информация, собираемая и обрабатываемая в объектных контроллерах Ко1-Ко7, через линейные коммутаторы КЛ направляемая через контроллер связи КС и персональный компьютер ПЭВМ, где она обрабатывается, решаются функциональные задачи, определяются сроки и нормы полива по участкам и выдаются команды через контроллер связи, линейные коммутаторы и объектные контроллеры Ко1-Ко7 для управления насосными агрегатами и запорно-распределительными устройствами. Функциональная схема диспетчерского управления и перечень задач, решаемых по уровням управления, представлены условно не показан [3].

При поступлении сигналов одновременно от нескольких датчиков необходимости полива (например, датчиков влажности почвы) нескольких поливных участков система автоматизированного управления осуществляет последовательный запуск насосных агрегатов и управление запорно-распределительными устройствами с отработкой по каждому поливному участку.

Технические средства автоматизированной системы импульсного дождевания включают:

1. Импульсные дождевальные установки;

2. Запорно-распределительные исполнительные устройства;

3. Генераторы командных сигналов;

4. Насосные агрегаты;

5. Блоки управления насосными агрегатами;

6. Блоки регулирования частоты оборотов двигателей (регулирование производительности насосных агрегатов);

7. Первичные измерительные преобразователи и сигнализаторы аварийных состояний перечисленных выше параметров;

8. Объектные контроллеры;

9. Контроллеры связи;

10. Персональные ЭВМ.

Съем информации о текущих параметрах технологического процесса и состоянии его технологического оборудования осуществляется первичными измерительными преобразователями в соответствии с функциональной схемой задачи «Контроль и управление технологическим процессом орошения».

al2.wmf

Рис. 2. Структурная схема комплекса задач АСУ ТП орошения

Сбор данных с первичных измерительных преобразователей и сигнализаторов, первичная их обработка и передача на диспетчерский пункт управления осуществляется программируемыми контроллерами (объектными контроллерами).

Прием данных с контроллеров, их достоверизация, обработка, промежуточное хранение и передача на ПЭВМ диспетчерского пункта управления осуществляется через программируемые контролеры связи (КС).

Состав объектных контроллеров (КО) и контроллеров связи (КС), место их размещения и объемы обрабатываемых сигналов по технологическим объектам автоматизированной импульсной системы дождевания приведены на структурно-функциональной схеме АСУ ТП орошения. Исходным режимом работы автоматизированных импульсных систем дождевания является циклический опрос всех объектных контроллеров для обновления информации о текущих и интегральных параметрах и обнаружения аварийного и предаварийного состояния технологического оборудования, а также отклонений контролируемых параметров за установленные пределы.

При передаче команд управления и регулирования исходный режим автоматизированной системы управления импульсными дождевальными установками прерывается.

Структура технологического процесса сбора, обработки, передачи и формирования базы данных предусматривает:

1. Сбор информации с датчиков контролируемых параметров и выдачу команд управления технологическим оборудованием и регулирования технологическим процессом орошения;

2. Первичную обработку измеряемых сигналов и их линеаризации;

3. Масштабирование;

4. Сглаживание;

5. Усреднение;

6. Контроль введенной информации на соответствие заданным технологическими границами измерения, на соответствие заданной скорости изменения контролируемого параметра;

7. Формирование, отображение и печать нарушений, возникших в процессе работы;

8. Формирование информационных массивов баз данных;

9. Отображение и печать требуемой (текущей, усредненной, архивной) информации в заданном формате;

10. Отображение графической информации на технологических схемах;

11. Печать результатов решения функциональных задач по назначению сроков и норм полива;

12. Возможность просмотра отдельных промежуточных результатов решения задач, массивов данных, констант и их корректировку.

Заключение

Автоматизированные импульсные дождевальные системы обеспечивают выполнение функций автоматизации, формирования команд управления, а также измерение контролируемых параметров по технологическому оборудованию в соответствии с потребной перечню.


Библиографическая ссылка

Алиев З.Г. ПРЕДПОСЫЛКИ В СОЗДАНИЕ СИСТЕМ ДИСТАНЦИОННО-АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЕ В ПРОЦЕССАХ ИМПУЛЬСНОГО ДОЖДЕВАНИЯ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСЛОВИЯМ ГОРНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ В АЗЕРБАЙДЖАНЕ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 4-2. – С. 238-242;
URL: http://applied-research.ru/ru/article/view?id=6624 (дата обращения: 22.05.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252