Комплексна автоматизована теплогідромеліоративна система

Реферат: Комплексна автоматизована теплогідромеліоративна система включає насосну станцію, магістральний, розподільний, збірний, скидний трубопроводи, секції гнучких тонкостінних оболонок-теплообмінників і крапельну зволожувальну систему в укриттях тунельного типу, трирівневу систему автоматизованого керування із безпровідним зв'язком між окремими рівнями, причому укриття обладнані жалюзі із електроприводом, датчиками температури повітря та концентрації вуглекислого газу в укритті, а крапельна зволожувальна система додатково облаштована засобами для внесення рідких добрив. UA 76071 U (54) КОМПЛЕКСНА АВТОМАТИЗОВАНА ТЕПЛОГІДРОМЕЛІОРАТИВНА СИСТЕМА UA 76071 U UA 76071 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі сільського господарства, зокрема до меліорації і може бути використана для покращення умов вирощування сільськогосподарських культур, а саме для оптимізації теплового, водного та повітряного режимів вирощування сільськогосподарських культур і внесення поживних речовин. Відома автоматизована меліоративна система, яка включає водоприймач, колектор, дренажну мережу, засувки з електроприводом на колекторі, реле граничної витрати, реверсивний насос, водоповітряну накопичувальну ємність з реле рівня і тиску, блок управління з датчиками вологості ґрунту та підсистему підігріву ґрунту [1]. Недоліком цієї системи є низька ефективність підґрунтового нагріву ґрунту та втрати теплоносія через дрени осушувально-зволожувальної системи, використання електроенергії для підігріву води, значна величина капіталовкладень на створення, складнощі при здійсненні ремонтно-експлуатаційних робіт, низька якість регулювання водного та температурного режимів ґрунту. Відома теплогідромеліоративна система (ТГМС), яка складається із насосної станції, мережі прокладених в ґрунті труб, що з'єднані роздавальним і збірним трубопроводами в окремі секції, закриті дрени, окремі відкриті відвідні і зрошувальні канали [2]. Недоліком цієї системи є підґрунтова система обігріву ґрунту, значні теплові втрати через відсутність укриття ґрунту, використання відкритих зрошувальних каналів та пересувних дощувальних машин для поливу, відсутність автоматизованої системи управління, через що система вимагає значних капіталовкладень на її створення, має значний час розгортання та складнощі при здійсненні ремонтно-експлуатаційних робіт, недостатню якість регулювання гідротермічного режиму ґрунту та приземного шару повітря. Найбільш близькою до запропонованої корисної моделі є автоматизована ТГМС, яка включає насосну станцію, магістральний, розподільчий, збірний та скидний трубопроводи, секції гнучких тонкостінних оболонок-теплообмінників і крапельну зволожувальну систему в укриттях тунельного типу, трирівневу систему автоматизованого керування із безпровідним зв'язком між окремими рівнями [3]. Недоліком прототипу є відсутність можливості управління повітряним режимом та недостатня якість регулювання температурного режиму в укритті, відсутність засобів для внесення добрив, що не дозволяє створити оптимальні умови для вирощування рослин. В основу запропонованої корисної моделі поставлена задача забезпечення можливості регулювання повітряного режиму захищеного ґрунту, покращення якості регулювання температурного режиму ґрунту та повітря в укритті, забезпечення можливості внесення добрив через систему крапельного зрошення. Поставлена задача вирішується тим, що в ТГМС, яка включає насосну станцію, магістральний, розподільний, збірний, скидний трубопроводи, секції гнучких тонкостінних оболонок-теплообмінників і крапельну зволожувальну систему в укриттях тунельного типу, трирівневу систему автоматизованого керування із безпровідним зв'язком між окремими рівнями, укриття обладнані жалюзі із електроприводом, датчиками температури повітря та концентрації вуглекислого газу в укритті, а крапельна зволожувальна система додатково облаштована засобами для внесення рідких добрив. Таким чином, заявлене технічне рішення завдяки наявності в ньому відмітної ознаки укриття обладнані жалюзі із електроприводом, датчиками температури повітря та концентрації вуглекислого газу в укритті, а система крапельного зволоження додатково облаштовується засобами для внесення рідких добрив - дозволяє покращити повітряний режим в укритті, підвищити якість регулювання температури ґрунту та повітря, вносити поживні речовини, що в свою чергу збільшує урожайність вирощуваних культур і, відповідно, прибутковість виробництва. На кресленні показана функціональна схема комплексної автоматизованої ТГМС. До складу автоматизованої ТГМС входить насос 1, асинхронний двигун 2, частотний перетворювач 3, магістральний 4, розподільний 5, збірний 6, скидний 7 трубопроводи, блокмодулі 8 із гнучких тонкостінних оболонок-теплообмінників під укриттям тунельного типу 9 із жалюзі вентиляції 10 з електроприводом 11 на його торцевих кінцях. На розподільчих трубопроводах 5 встановлені регулюючі клапани 12 із електроприводом. На трубопроводі 13 подачі води для зрошення встановлений насос 14, пристрій 15 змішування води для зрошення із концентрованими добривами із ємності для добрив 16. На трубопроводах 17 підведення води в системи крапельного зрошення 18 встановлені електромагнітні клапани 19. Кожний блокмодуль ТГМС має локальний керуючий пристрій 20, до якого підключені датчики температури повітря в укритті 21, температури ґрунту 22, концентрації вуглекислого газу в повітрі укриття 23 та вологості ґрунту 24. До місцевого пункту управління 25 підключені датчики тиску 26 в 1 UA 76071 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 магістральному трубопроводі, вхідної витрати 27, температури вхідної води 28, температури оточуючого повітря 29, вихідної витрати 30, нижнього рівня концентрату добрив 31. Центральний пункт управління ТГМС містить ПЕОМ 32, що з'єднана із місцевим пунктом управління 25 за допомогою стільникового модема 33, або через мережу Internet при використанні пакетного режиму передачі даних. До складу автоматизованої ТГМС входять також мобільні термінали керування 34, які працюють у стільниковій мережі. Автоматизована ТГМС працює наступним чином. На першому рівні системи керування, що включає мережу локальних керуючих пристроїв 20 на блок-модулях 8 ТГМС, здійснюється регулювання температури, вологості ґрунту, температури повітря та контроль якості повітря в укритті, які вимірюються відповідно датчиками 21, 22, 23, 24. Локальні керуючі пристрої 20 обробляють виміряну інформацію та по запрограмованих алгоритмах здійснюють керуючий вплив на окремих секціях ТГМС на температуру ґрунту та повітря в укритті за допомогою регулюючих клапанів 12 на розподільчих трубопроводах 5 і жалюзі вентиляції 10 із електроприводом 11, на вологість ґрунту за допомогою електромагнітних клапанів 19 на трубопроводах 17 підведення води для зрошення через трубопроводи крапельного зрошення 18. Змішування концентрованих добрив із ємності 16 із водою для зрошення, що подається через трубопровід 13 відбувається в пристрої змішування 15. При перевищенні вмісту вуглекислого газу в повітрі укриття, локальний керуючий пристрій 20 здійснює вентиляцію повітря в укритті шляхом відкриття жалюзі вентиляції 10 із електроприводом 11. Завдання та настроювання для локальних керуючих пристроїв 20 надходять від місцевого пункту управління 25 по радіоканалу. Місцевий пункт управління 25 здійснює вимірювання та збереження інформації від датчиків тиску 26 в магістральному трубопроводі, вхідної витрати 27, температури вхідної води 28, температури оточуючого повітря 29, вихідної витрати 30. По виміряному значенню тиску в магістральному трубопроводі 4, здійснюється регулювання тиску шляхом зміни швидкості обертання насоса 1 за допомогою асинхронного двигуна 2 з частотним перетворювачем 3. По виміряних значеннях температури навколишнього середовища, температури вхідної води місцевий пункт управління 25 здійснює корекцію завдань настроювань локальних керуючих пристроїв 20 та збір виміряної ними інформації з окремих блок-модулів 8 через радіоканал. При різкому зростанні вологості на окремих блок-модулях 8, падінні тиску в магістральному трубопроводі 4 після насоса 1, значній невідповідності витрат на вході і виході системи місцевий пункт управління 25 робить висновок про пошкодження гнучких тонкостінних оболонок-теплообмінників і здійснює сигналізацію на центральний пункт управління із ПЕОМ 32 і стільниковим модемом 33, мобільні термінали керування 34 та аварійне блокування подачі води на відповідні блок-модулі 8 шляхом закриття клапанів 12, 19, або всю ТГМС шляхом зупинки насоса 1. Інформація, безпосередньо виміряна місцевим пунктом управління 25 та зібрана із мережі локальних керуючих пристроїв 20, періодично передається на ПЕОМ 32 центрального пункту управління, в якому здійснюється обробка, відображення, архівування прийнятої інформації. Оператор центрального пункту управління здійснює контроль за роботою всіх рівнів ТГМС, корекцію завдань та настроювань по короткотермінових метеорологічних прогнозах. Запропонована комплексна автоматизована ТГМС дозволяє ефективно та якісно здійснювати комплексне оперативне регулювання теплового, водного, повітряного режимів життєзабезпечення сільськогосподарських культур та внесення добрив через систему крапельного зрошення в умовах захищеного ґрунту, що дозволить отримувати максимальні врожаї при зниженні затрат на її побудову та експлуатацію, здійснювати швидке розгортання та налаштування. Джерело інформації: 1. Авторське свідоцтво СРСР, № 1048039, кл. A01G25/16, 1983 р. 2. Авторське свідоцтво СРСР, № 1414927, кл. Е02В11/00, 1988 р. 3. Патент на корисну модель UA №49688, 11.05.2010, A01G25/06. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 Комплексна автоматизована теплогідромеліоративна система, яка включає насосну станцію, магістральний, розподільний, збірний, скидний трубопроводи, секції гнучких тонкостінних оболонок-теплообмінників і крапельну зволожувальну систему в укриттях тунельного типу, трирівневу систему автоматизованого керування із безпровідним зв'язком між окремими рівнями, яка відрізняється тим, що укриття обладнані жалюзі із електроприводом, датчиками температури повітря та концентрації вуглекислого газу в укритті, а крапельна зволожувальна система додатково облаштована засобами для внесення рідких добрив. 2 UA 76071 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3