Работа с системами капельного и спринклерного полива на открытых территориях требует постоянного контроля над процессом орошения, анализа метеорологических условий и ручного запуска насосных установок, что предполагает значительные затраты труда. Сотрудники отдела оросительных систем и гидротехнических сооружений ФГБНУ «ВолжНИИГиМ» в рамках экспериментальной лаборатории создали опытный образец автоматизированной системы комбинированного полива.
Модуль управления автоматизированной системой комбинированного полива предназначен для контроля процессов автоматического полива сельскохозяйственных культур, регулировки микроклимата растений и контроля уровня влажности почвы в жаркие и сухие периоды вегетации.
Если уровень влажности почвы длительное время остаётся низким, согласно установленному графику, насос автоматически запускается в магистральный трубопровод капельного полива для поддержания оптимальной влажности почвы, необходимой для роста растений.
В засушливые летние месяцы, когда датчик температуры и влажности воздуха фиксирует критические показатели, система управления активирует насос в магистральном трубопроводе спринклерного полива для защиты растений и обеспечения их нормального роста. Микроконтроллерный блок управления поочерёдно открывает соленоидные клапаны, установленные на каждой спринклерной насадке, обеспечивая последовательное увлажнение растений в заданных зонах с определённым интервалом времени. Система управления основана на оборудовании ОВЕН.
Реализация проекта
Сенсорный панельный контроллер СПК110 с сенсорным экраном 10,2 дюйма отвечает за управление программой, которая запускает насосные станции для капельного и спринклерного полива. Для связи модуля определения параметров почвы и удалённого мобильного устройства мониторинга с контроллером СПК110 используется GSM/GPRS-модем ПМ01. Модуль аналогового ввода МВ110 с универсальными входами предназначен для измерения аналоговых сигналов и преобразования измеренных значений в физические величины с датчиков температуры/влажности воздуха, влажности листовой поверхности, дождя и скорости ветра. Затем данные передаются по сети RS-485 на СПК110.
Возможности системы управления
Система управления может функционировать в ручном или автоматическом режиме. В ручном режиме управление системой происходит напрямую от пользователя, а в автоматическом — все действия выполняются в соответствии с определённой настройкой системы.
Контроллер опрашивает все датчики системы и отправляет на мобильное устройство (веб-сервер) информацию об измеренных параметрах почвы и микроклимата.
Если есть осадки, управляющая программа блокирует работу всей системы на время, указанное в настройках системы, после чего основной цикл программы возобновляется.
Когда измеренная влажность почвы не выше заданного значения, подаётся сигнал на активацию реле насоса капельного полива. Если скорость ветра выше указанного пользователем порога или температура приземного слоя воздуха не достигает заданного значения, работа системы дождевания блокируется.
Если влажность листьев растений оказывается ниже требуемого уровня (сухая), управляющая программа отправляет сигнал на включение реле насоса спринклерного полива и соленоидных клапанов. Все действия управляющей программы дублируются сообщением на мобильное устройство (веб-сервер).
Внедрение разработки обеспечивает:
- создание системы точного орошения;
- оптимизация использования водных ресурсов;
- отслеживание почвенно-метеорологических условий для оперативного принятия агротехнических решений;
- сокращение трудовых затрат при выращивании сельскохозяйственных культур примерно на 15 % благодаря автоматизации мониторинга и управления;
- повышение урожайности орошаемых культур в среднем на 20 % и улучшение качества продукции;
- увеличение прибыльности производства продукции в среднем на 20 %.
