УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОЛИВА

Полезная модель относится к оросительным системам и предназначена для организации автоматического полива растений.
Известна «СИСТЕМА БЕСПРОВОДНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОЛИВОМ С УДАЛЕННЫМ ПРИЛОЖЕНИЕМ» US 89300321 [2], содержащее: модуль управления беспроводной сети орошения; процессор; множество независимо регулируемых интерактивных зон с клапанами для соединения с множеством удаленных устройств орошения, каждая зона переключения приспособлена для обнаружения диагностического состояния каждого оросительного устройства; энергонезависимое запоминающее устройство, соединенное с процессором, имеющий процессор исполняемых инструкций для непосредственной работы каждого интерактивного переключателя зон; беспроводной сетевой компонент, соединенный с процессором и энергонезависимой памяти; по меньшей мере, одно удаленное приложение, чтобы установить расписание в энергонезависимой памяти для работы для каждого интерактивного переключателя зоны и получить расписание из энергонезависимой памяти в ответ на желание пользователей пересмотреть или изменить расписание, приложение позволяет прямое управление каждой интерактивной зоны переключателя.
Недостатком устройства является невозможность точного определения количества воды, поступающее на орошаемую территорию через управляемые оросительные устройства и отсутствие контроля над увлажнением объекта, что может привести к избыточному поливу и угнетению или гибели растений.
Наиболее близким техническим решением является «СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ОРОШЕНИЯ» US 2009099701 [1], использующая оросительное устройство, подключенное к устройству подачи воды посредством минимум одного клапана, управляемого компьютером с процессором, соединенным с памятью хранения программного обеспечения, к входному устройству компьютера подключены датчики влажности почвы, датчики давления воды, блок управления клапанами, блок управления насосом.
Устройство обладает большей степенью контроля за результатом полива по сравнению с [2] благодаря наличию датчиков влажности и давления воды в устройстве подачи воды, а также благодаря наличию возможности управления насосами.
Недостатком является нестабильность полива при нестабильном или периодическом водоснабжении, приводящая к неравномерности орошения и излишнему расходу воды. Недостатком также является невозможность улучшения качества воды, используемой для полива. Недостатком также является излишняя сложность и меньшая надежность устройства.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение стабильности полива, повышение равномерности орошения, экономия воды, повышение надежности.
Технический результат достигается тем, что устройство автоматического полива, подключенное минимум к одному устройству подачи воды посредством минимум одного клапана, управляемого компьютером с процессором, соединенным с памятью хранения программного обеспечения, к входному устройству компьютера через АЦП подключены датчики влажности почвы, датчики давления воды, блок управления клапанами, блок управления насосом, характеризуется тем, что дополнительно используют минимум один датчик давления воды в подающей магистрали и накопительный бак (гидроаккумулятор) в качестве устройства подачи воды.
Устройство может быть выполнено в виде контроллера (например, одноплатного). Указанное выполнение позволит облегчить выполнение задачи технического решения - повышение стабильности и качества полива при минимизации монтажных и пусконаладочных работ.
Контроллер может быть расположен в корпусе с разъемами для подключения внешних устройств (в том числе интерфейс связи с сетью Интернет) и иметь блок радиосвязи (Wi-Fi). Указанное выполнение позволит защитить устройство от внешних воздействий и допускает управление без оперативного подключения разъемов.
Контроллер может дополнительно содержать ИК-приемник пульта дистанционного управления. Наличие пульта управления позволит оперативно изменять режим работы устройства без механического воздействия на контроллер.
Контроллер может дополнительно содержать звуковой усилитель. К звуковому усилителю подключают динамик оповещения, возможно использование встроенного динамика, что позволит повысить оперативность оповещения о режимах работы устройства.
Контроллер может дополнительно содержать блок питания клапанов, например, напряжением 24 в. Наличие блока питания клапанов в составе устройства позволит уменьшить количество коммутационных элементов смонтированного устройства, что упростит монтаж и дополнительно повысит надежность.
Компьютер может управлять дополнительным насосом, соединенным последовательно с выходом накопительного бака, с минимум одним фильтром и обратным клапаном. Указанное выполнение позволит улучшить стабильность и равномерность орошения и обеспечить рабочие параметры воды магистрали путем поддержания оптимального для полива давления.
Наполнение накопительного бака можно производить из источника воды с (как минимум периодически возникающим) избыточным по сравнению с верхним уровнем бака давлением, а уровень воды ограничивать поплавковым клапаном. Указанное выполнение позволит упростить систему наполнения баков и обеспечить автоматическое наполнение при нерегулярной подаче воды.
Дополнительно можно использовать капельный шланг, подключенный к одному из клапанов через фильтр-регулятор давления. Применение капельного шланга с фильтром для исключения засорения пор и с поддержанием давления, необходимого для капельного полива, позволит производить экономию воды.
Дополнительно к входному устройству компьютера может быть подключен датчик температуры воздуха. Использование информации, полученной от датчика, позволит спрогнозировать на ближайшее время испарение воды из приповерхностного слоя для корректировки количества воды для полива.
Дополнительно к входному устройству компьютера может быть подключен датчик температуры почвы. Использование информации, полученной от датчика, позволит в реальном времени корректировать расписание полива в зависимости от среднесуточного изменения температуры.
Осуществление способа проиллюстрировано схематически на фиг. 1, на фиг. 2 показана блок-схема устройства для осуществления способа, где:
1 - оросительные устройства;
2 - управляемые клапаны;
3 - компьютер с процессором;
4 - накопительные баки;
5 - датчик влажности почвы;
6 - датчик давления воды;
7 - дополнительный насос;
8 - фильтр;
9 - обратный клапан;
10 - поплавковый клапан;
11 - источник воды;
12 - фильтр-регулятор давления;
13 - капельный шланг;
14 - датчик температуры почвы;
15 - процессор;
16 - АЦП;
17 - блок управления клапанами;
18 - блок управления насосом;
19 - ИК-приемник;
20 - звуковой усилитель;
21 - кнопка info/stop;
22 - часы реального времени;
23 - интерфейс подключения к интернет;
24 - блок питания клапанов;
25 - динамик оповещения.
Устройство действует следующим образом: оросительные устройства, например, спринклеры 1 посредством управляемых клапанов 2, которые могут быть объединены в клапанную коробку, управляемых компьютером с процессором 3, гидравлически соединены с накопительными баками 4. С входами компьютера 3 соединены датчики влажности почвы 5, датчик температуры почвы 14, датчик давления воды 6. Компьютером управляется дополнительный насос 7, соединенный с фильтром 8 и обратным клапаном 9. Баки 4 наполняются из источника воды 11, ограничение наполнение осуществляет поплавковый клапан 10. К бакам 4 подключен через один из управляемых клапанов 2 фильтр-регулятор давления 12, соединенный с капельным шлангом (шлангом капельного полива) 13.
Устройство для осуществления способа, выполненное в виде контроллера в корпусе (не показан) состоит из процессора 15, с которым соединены: блок радиосвязи (не показан), аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 16 для подключения датчиков, блоки управления клапанами 17 и насосом 18. Блок управления клапанами может питаться от блока питания клапанов 24. В составе контроллера также имеется ИК-приемник пульта управления 19, через который может осуществляться управление посредством ИК пульта управления (не показан). Также в составе контроллера есть звуковой усилитель 20, подключенный к динамику оповещения 25. Для соединения с проводной сетью интернет предусмотрен интерфейс подключения к сети интернет 23. Для обеспечения сервисных функций предусмотрена кнопка info/stop 21. Для обеспечения временной синхронизации предусмотрены часы реального времени 22.
Работу устройства обеспечивает контроллер на основе данных, полученных с датчиков и погодных прогнозов по Интернет. Контроллер запрограммирован на создание рабочего давления в магистральном трубопроводе, на управление клапанами в соответствии с графиком полива и алгоритмом обработки данных с датчиков температуры окружающего воздуха и влажности почвы, датчика давления в магистральном трубопроводе. Алгоритм полива предусматривает особенности полива по зонам: теплицы или открытый грунт, по видам растений: влаголюбивые или нет, по цикличности подачи / отключения воды.
Управление контроллером осуществляется дистанционно с ИК пульта или через WEB интерфейс. Данные о текущем состоянии системы отображаются на управляющем компьютере, получаемые по Wi-Fi соединению, а также на контрольном компьютере, получаемые по организованному каналу в сети Интернет.
Контроллер представляет из себя микрокомпьютер с блоком питания, кнопкой включения, часами, ИК-приемником, АЦП для подключения датчиков, слаботочными блоком управления клапанами и блоком пускателя насоса, Wi-Fi адаптером, усилителем звуковой частоты для подключения динамика оповещения.
В системе может присутствовать нагнетательный насос, подающий воду в накопитель, в зависимости от вида источника воды. Во время хранения воды в баке температура воды уравнивается с температурой окружающей среды, которая летом в период полива в средних широтах, как правило, выше температуры источников воды. Также появляется возможность нагрева воды путем поглощения солнечной энергии баками. Дополнительное улучшение качества воды достигается применением фильтра, через который прокачивается вода из бака (баков).
Технический результат повышение стабильности полива достигается тем, что время полива может не совпадать со временем подачи воды в накопительный бак, что особенно важно при нестабильной подаче воды или большом количестве потребителей и стохастическом снижении давления воды в подающей системе. Технический результат - повышение равномерности орошения достигается благодаря обратной связи от датчика (датчиков) давления в магистрали подающей воду систему и возможностью поддержания оптимального для полива давления посредством включения нагнетательного насоса (насосов). Технический результат - экономия воды достигается тем, что отсутствует необходимость излишнего полива излишнего полива благодаря использованию датчиков влажности и температуры почвы, а также учета информации прогноза погоды на ближайшие дни. Технический результат - повышение надежности достигается при применении контроллера, обладающего функциональными возможностями нескольких устройств, при этом сокращается количество контактов, проводников между устройствами, вероятность выхода из строя каждого из которых отлична от нуля.
Промышленное применение. Полезная модель может с успехом применяться для производства и эксплуатации систем полива, в том числе и в условиях нестабильного водоснабжения.