СИСТЕМА ПРОГРАММИРУЕМОГО ПОЛИВА
PROGRAMMABLE IRRIGATION SYSTEM

Исследуемое техническое решение относится к области сельского хозяйства, а именно к оросительным системам для организации полива при выращивании растений, как в открытом, так и закрытом грунте, преимущественно, в теплицах, парниках и приусадебных участках.
Система программируемого полива предназначена для организации автоматического полива растений, посадок в парниках или в открытом грунте по задаваемой пользователем программе. Любые трудозатраты при поливе земельного участка можно свести к минимуму, если установить специальную систему программируемого полива.
Известно Автономное устройство для полива растений (Патент на полезную модель RU 85068, МПК A01G 25/00, опубл.: 27.07.2009, бюл. №21). Устройство относится к оросительным системам и предназначено для организации автономного полива сельскохозяйственных культур и растений, как в теплицах, парниках и приусадебных участках, так и для полива комнатных растений. Технический результат: обеспечивается возможность использования как при поливе комнатных растений, так и при поливе садовых и огородных растений в открытых и закрытых грунтах; обеспечивается большая стабильность и надежность системы автоматического полива; обеспечивается большая длительность работы в автономном режиме без участия человека; обеспечивается дистанционное управление устройством. Автономное устройство для полива растений, содержащее приемную емкость с питающей жидкостью, насос, выполненный с входным и выходным патрубками, при этом конец входного патрубка опущен в емкость, а выходной патрубок из насоса подведен к грунту с функцией полива растений, также содержащее датчик влажности, фотоэлектрический датчик, коммуникационное устройство, контроллер, при этом насос выполнен с возможностью запуска от контроллера, при этом контроллер выполнен с возможностью автоматического управления процессом полива растений по заданной программе, отличающееся тем, что насос, фотоэлектрический датчик, коммуникационное устройство, контроллер и элемент питания расположены в одном корпусе, причем коммуникационное устройство выполнено с возможностью получения и передачи данных в радиочастотном либо инфракрасном диапазоне. Недостатком известного устройства является подключение датчика к солнечной батарее, расположенной снаружи корпуса устройства и подающей питание на аккумулятор в течение светового дня, при затянувшейся пасмурной погоде может привести к разрядке аккумулятора; причем устройство само не способно набирать воду в емкость, а его функция лишь в программировании слива из емкости с уже налитой питающей жидкостью, так же стоит отметить, что любой жидкостной насос создает давление на выходе, а не на входе (всасывании), именно поэтому насосы либо погружные, либо их входной патрубок надо сначала заливать, т.е. надежность может оказаться низкой, возможны сбои при любом попадании даже незначительного количества воздуха во входной патрубок.
Известно Устройство для полива растений (Патент на полезную модель RU 160044, МПК A01G 27/00, опубл.: 27.02.2016, бюл. №6). Устройство для полива растений относится к оросительным системам и предназначено для организации автоматического полива растений. Устройство для полива растений содержит емкость 1 для воды, на дне которой установлен насос 2. Насос служит для подачи воды через шланг 3 с всасывающим коленом 4, краном 5 и наконечником 6 к приемным патрубкам 7. Насос 2 служит также для отвода воды при реверсе из шланга 3 в емкость 1 для воды. Гидравлические каналы 8 присоединены к приемным патрубкам 7 и распределительным трубопроводам 9 с капельницами 10. Трубки-датчики 11 расположены на окончаниях гидравлических каналов 8 около поливаемых растений и соединены с атмосферой. Управляемый от программного устройства 12 привод 13 служит для перемещения наконечника 6 от одного приемного патрубка 7 к другому приемному патрубку. Программное устройство 12 служит также для автоматического управления процессом полива растений по заданным программам. Уровни выходных отверстий 14 трубок-датчиков 11 от поверхности грунта располагаются выше уровней гидравлических каналов 8 и распределительных трубопроводов 9, но ниже или равны уровню приемных патрубков 7, с которыми они соединяются. Технический результат заключается в уменьшении времени работы насоса. Существенным недостатком данного устройства является отсутствие системы отслеживания максимального и минимального уровня воды в емкости, а то обстоятельство, что возможен избыток воды в приемных патрубках, приводящий к вытеканию воды из трубок-датчиков и, как следствие, неконтролируемым потерям воды; отсутствие синхронизации набора и слива; не определено каким образом производится набор воды в емкость; узкий выбор использования распределительных устройств; отсутствие возможности программировать работу насоса, таким образом, чтобы вся вода сливалась автосливом полностью; большая энергоемкость.
Наиболее близким по технической сущности можно отнести Систему полива растений (Патент на изобретение RU 2463777, МПК A01G 25/00, опубл.: 20.10.2012, бюл. №29). Изобретение относится к оросительным системам и предназначено для организации автоматического полива сельскохозяйственных и декоративных культур и растений в зимних садах, теплицах, а также для полива комнатных растений. Система содержит емкость для поливочной жидкости, устройство подачи поливочной жидкости, программное устройство и блок управления. Вход устройства для поливочной жидкости подсоединен к емкости для поливочной жидкости. Выход устройства для поливочной жидкости подсоединен к распределительному трубопроводу для полива растений. Программное устройство выполнено с возможностью автоматического управления процессом полива растений по заданным программам. Выход блока управления соединен с устройством подачи поливочной жидкости. Соответствующие входы блока управления соединены с программным устройством, с выключателем ручного полива и с выключателем задержки полива. Выходы выключателя задержки полива соединены с входом программного устройства и с входом блока корректировки параметров полива. Другой вход блока корректировки параметров полива соединен с соответствующим выходом выключателя ручного полива. Вход-выход блока корректировки параметров полива соединен с входом-выходом программного устройства. Такая конструкция позволит регулировать параметры полива в широких пределах и обеспечит коррекцию параметров полива. Недостатком известного устройства является ручная корректировка программного устройства, а также низкий уровень автоматизации устройства и, как следствие, сложность в эксплуатации системы полива в целом, причем отсутствие блокирующих датчика влажности почвы и датчика дождя, при критическом состоянии погоды может привести к переувлажнению почвы или ее пересыханию в зависимости от погодных условий при несвоевременной корректировке установленной программы; отсутствие программируемого набора воды и ее синхронизации со сливом.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и улучшение эксплуатационных характеристик системы полива растений.
Технической задачей, на решение которой направлено настоящее техническое решение, является создание Системы программируемого полива растений.
Система программируемого полива растений позволяет по установленной программой полива осуществлять полив растений по 17 программам с установкой в каждой программе двух значений времени: время забора воды в исполнительное устройство и время слива воды в трубы полива; оснащена блокирующим датчиком влажности почвы, предотвращающим переувлажнение почвы при поливе в парнике, или блокирующим датчиком дождя, предотвращающим полив растений в открытом грунте при дождливой погоде, с регулировкой чувствительности датчиков, позволяющей оптимизировать полив; причем система полива не зависит от давления воды в системе водозабора и полив будет всегда равномерным, с постоянным давлением воды на выходе исполнительного устройства в течение всего времени полива, что исключает неравномерное распределение воды по распределительным устройствам (например, трубам), как, например, в случае использования естественного слива воды из емкостей, а низкое постоянное давление воды на выходе из поливочных труб позволяет использовать для полива трубы с отверстиями или форсунками без боязни вымывания растений из грунта, или оголения корневой системы струями воды; причем программатор системы имеет собственный источник энергии (аккумулятор), поддерживающий программу и установки системы длительное время (более 2 лет) и поэтому система восстанавливает функции после возможного отключения воды и электроэнергии без сброса режима полива. Предлагаемая Система программируемого полива применима для использования любых распределительных устройств на ее выходе, а низкое энергопотребление позволяет ее использование от автономных источников питания, например, от солнечных батарей.
Сущность заявленного технического решения поясняется графическим материалом, где на фиг. 1 - представлен общий вид Системы программируемого полива, на фиг. 2 - общий вид Исполнительного устройства, на фиг. 3 - передняя панель дисплея Блока автоматического управления.
Система программируемого полива состоит из двух блоков: Блока автоматического управления 1 и Исполнительного устройства 2, запитываемых от адаптера 3.
Блок автоматического управления 1 предназначен для автоматического управления Исполнительным устройством по заданной программе и представляет собой электронное устройство с программируемым таймером 5, смонтированное в коробе с защитой 65 IP. Короб оснащен тумблером включения/отключения выключателем питания 6, разъемом подключения блока питания 7, разъемом подключения ИУ со стороны БАУ 8, тумблером включения/отключения датчика влажности почвы (датчика дождя) 9, ручкой регулировки чувствительности датчика влажности почвы (датчика дождя) 10, разъемом подключения датчика влажности почвы (датчика дождя) 11.
Исполнительное устройство 2 предназначено для набора необходимого количества воды, ее естественного нагрева до температуры окружающей среды и слива необходимого количества воды через отвод 14 в любые распределительные устройства - виды водоотводов (трубы, капельный полив, желоб, и.т.д.) и представляет собой электронное устройство, смонтированное на баке, состоящего из: бака емкостью 200 литров с клапаном сброса излишнего внутреннего давления; системы датчиков отслеживания максимального 15 (верхнего уровня наполнения бака водой) и минимального 16 (полного слива воды) уровня воды; электромагнитного клапана открытия забора воды 13; помпы 17.
Блок автоматического управления позволяет использовать любые емкости с сохранением рабочих характеристик исполнительного устройства.
3
Исполнительное устройство 2 работает на чистой воде. Давление воды на выходе устройства системы слива воды 14 обеспечивается собственной помпой 17 и не зависит от давления подводимой воды. Низкое давление воды на выходе ИУ 2 позволяет использовать любую известную систему полива. ИУ 2 позволяет подключать помпы 17 разной мощности (в стандартной комплектации - от 0,6 до 5 м/час), и может быть адаптирована для более производительных насосов. ИУ 2 производит полив водой с температурой окружающей среды, что является наиболее благоприятным для развития растений.
Исполнительное устройство производит полив по циклическим программам с учетом погоды или влажности почвы. Автономное питание программатора позволяет устройству вернуться к своей работе в случае отключения воды и электричества при дальнейшем их включении, причем настройки БАУ при этом сохраняются, система позволяет ее использование от автономных источников питания, например, от солнечных батарей
Система программируемого полива работает следующим образом
ИУ 2 устанавливается на постоянное место на горизонтальной площадке размером не менее 700×700 мм, которое выбирается Потребителем. К выходу системы слива воды 14 исполнительного устройства подключается система сливных труб, которая выбирается Потребителем самостоятельно. Ко входу ИУ 2 через электромагнитный клапан открытия забора воды 13 подключается труба подачи воды (водопровод). Устанавливают БАУ 1 в удобное для Потребителя место. Соединяют с помощью соединительного кабеля ИУ и БАУ (кабель имеет разные разъемы на концах, предотвращающие неправильное подключение). Проверяют выключатели БАУ 2 - они должны быть в выключенном состоянии «0». Подключают адаптер 3 питания 12 В к БАУ.
На дисплее таймера 5 производят обнуление системы путем нажатия кнопки «С». Включают БАУ 2 переводом тумблера питания 6 в положение «1». Вода начинает набираться в ИУ 1 до момента его заполнения и срабатывания датчика 15, после чего ИУ 1 отключается. Для установки времени набора и слива воды, тумблер питания БАУ 6 выключают (перевод в положение «0»). Программируют таймер:
1. Устанавливают текущее время и день недели. Для этого удерживая на таймере 5 кнопку установки дня и времени 21, надавливают на кнопку «D» (день) для установки дня недели, кнопку «Н» для установки текущего часа, кнопку «М» для установки текущей минуты. На дисплее высвечивается текущее время и день недели.
2. Программируют режим полива. Для чего, нажимают и отпускают кнопку таймера «Р» 26 один раз. На дисплее отображается «ON» и «1». Режим «ON» соответствует сливу воды, режим «OFF» соответствует режиму набора воды. Кнопками «Н» и «М» устанавливают время полива, кнопкой «D» устанавливают режим полива по дням. Дни недели, в которые будет осуществляться полив, высвечиваются на экране таймера 28.
3. Программируют режим набора воды. Для чего нажимают и отпускают кнопку таймера «Р» 26 снова один раз. На дисплее отображается «OFF» и «1». Режим «ON» соответствует сливу воды, режим «OFF» соответствует режиму набора воды. Кнопками «Н» и «М» 21 устанавливают время набора воды, кнопка «D» не используется, поскольку режим для программы 1 уже установлен.
4. Аналогично программируются программы 2-17.
Включается тумблер питания 6 переводом в положение «1». Система настроена на полив по времени.
Подключение датчика влажности почвы осуществляется к разъему датчика 11 на БАУ 1. Для настройки датчиков влажности почвы 4, берется какая-либо емкость с грунтом. Грунт поливается водой и доводится до такой влажности, которую потребитель считает минимальной для состояния почвы поливаемого участка (влажность выше - не поливается, влажность ниже - поливается). Датчик 4 подключается к БАУ 1 с помощью разъема. В грунт втыкается вилка датчика 4 на полную глубину. Тумблер включения датчика влажности почвы 9 переводится в положение «1». Вращением регулятора чувствительности датчика влажности 10 выключают БАУ 1 (гаснет лампа 22). Таким образом система настроена на данную влажность и будет работать только при влажности почвы ниже установленной. Вилку датчика 4 вынимают из пробной емкости с почвой и втыкают в поливаемый участок в наиболее информативном (с точки зрения Потребителя) месте.
Настройка датчика дождя 4 производится в такой же последовательности, только датчик помещают в горизонтальном положении в емкость. Наливают в емкость воду, настраивают чувствительность датчика. После настройки, помещают датчик в горизонтальном положении в емкость под открытым небом. В случае дождя, датчик блокирует БАУ, полив не производится. В зависимости от продолжительности и силы дождя, воды в емкость будет набираться различное количество. Пока вода не высохнет в емкости, БАУ не сработает. Этим обеспечивается задержка полива после окончания дождя.
Система отслеживания максимального и минимального уровня воды, состоит из датчиков верхнего 15 и нижнего 16 уровня воды, а также электронной системы, находящейся в БАУ 1. Система путем обмена сигналами, контролирует предельные границы заполнения и опустошения бака водой. После выпуска необходимого количества воды, ИУ 2 закрывает слив и встает в режим ожидания. В заданное время, система включает набор воды 13. Вода наполняет бак до необходимого уровня. После набора необходимого уровня, ИУ 2 закрывает набор воды и встает в режим ожидания. Режим работы ИС 1: ожидание - набор воды - ожидание - слив воды - ожидание...
Помпой 17 с потребляемой мощностью 20 Вт осуществляется подача воды из бака в систему полива (систему сливных труб), причем время слива бака объемом 200 литров составляет 20 минут, энергопотребление составит 7 Ватт/час.
В случае, когда в установленное время полива срабатывает датчик влажности 22, а в случае полива на открытой местности - датчик дождя, то система блокирует полив.
Программируемый таймер 5 состоит из дисплея и кнопок управления. Дисплей отображает информацию о состоянии таймера (отображение установленной информации, программирование, сброс данных). Кнопки управления позволяют производить установочные действия с таймером и его программирование.
Регулировка программируемого таймера БАУ происходит следующим образом
Необходимо убедится, что таймер 5 находится в автоматическом режиме 19 (на дисплее отображается надпись AUTO). Перевод в режим AUTO осуществляется кнопкой 19. После чего необходимо выставить реальное время удерживая кнопку 24 с одновременным нажатием на кнопку 21 Н (установка часов) и 21 М (установка минут) а также устанавливают текущий день недели нажав кнопку 24 с одновременным нажатием кнопки 21 D. На дисплее будет отображаться текущее время и текущий день (верхняя строка 20).
Программирование осуществляется следующим образом:
«Р» 26 - кнопка перевода таймера в режим программирования. Каждое нажатие кнопки переводит таймер последовательно от 1 программы до 17. Каждая программа позволяет установить значения для дня полива, а также для времени полива и времени набора воды в ИУ 2. Номер вызванной программы высвечивается на дисплее 28, установка времени слива или времени набора воды высвечивается на дисплее 27 (ON соответствует режиму установки времени слива, OFF соответствует режиму установки времени набора воды). Установка дня (дней) полива производится кнопкой 21 D, установка времени полива в режиме «ON» производится кнопками «Н» и «М». Время набора воды устанавливается в режиме «OFF» аналогично.
Каждое нажатие кнопки 26 последовательно переводит программатор таймера 5 к последующим программам, причем на дисплее всегда будет отображаться номер программы 28. Использование нескольких программ нужно в случае необходимости производства нескольких поливов в день, или в случае необходимости производства поливов в разное время дня в течении недели. В случае, если полив производится в одинаковое время и один раз в день, достаточно установить одну программу. Задание времени для каждого режима и программы задается кнопками 21 (D+; Н+; М+). Сброс текущей установки осуществляется кнопкой 23, сброс всех установок - 25.
Широкий спектр программ позволяет осуществлять цикличность полива и реализовывать от семнадцати поливов в день до одного полива в неделю, а также производить полив по циклическим программам с учетом погоды или влажности почвы.
Предлагаемая система программируемого полива позволит полностью автоматизировать процесс полива при выращивании растений, как в открытом, так и закрытом грунте, преимущественно, в теплицах, парниках и приусадебных участках, но также и как контроллер в профессиональных системах полива на производстве, по задаваемой пользователем программе, позволяющей по установленной программой полива осуществлять полив растений по 17 программам; с синхронизацией забора воды в исполнительное устройство; оснащенной блокирующим датчиком влажности почвы, предотвращающим переувлажнение почвы при поливе в парнике, или блокирующим датчиком дождя, предотвращающим полив растений в открытом грунте при дождливой погоде, с возможностью регулировки чувствительности датчиков, позволяющей оптимизировать полив; причем система полива не зависит от давления воды в системе водозабора и полив будет с одинаковым давлением воды; постоянное давление воды на выходе исполнительного устройства в течение всего времени полива, исключает неравномерное распределение воды по распределительным устройствам (например, трубам) в случае использования естественного слива воды из емкостей, а низкое постоянное давление воды на выходе из поливочных труб позволяет использовать для полива трубы с отверстиями или форсунками без боязни вымывания растений из грунта, или оголения корней струями воды; причем программатор системы имеет собственный источник энергии (аккумулятор) и поэтому система восстанавливает функции после возможного отключения воды и электроэнергии без сброса режима полив.
Предлагаемая система программируемого полива сводит к минимуму энерго- и трудозатраты, а также позволит идеально наладить и осуществить качественный и грамотный уход за растениями, избежать недополива или переувлажнения и экономить тем самым расход воды.
Предлагаемая Система программируемого полива имеет широкий спектр использования распределительных устройств, низкую энергоемкость, система позволяет применение для ее использования автономных источников питания, например, солнечных батарей.