Автоматиза́ция поли́ва, оснащение и использование устройств автоматики, позволяющих осуществлять эксплуатацию водопроводящих сетей и оборудования для полива сельскохозяйственных культур без непосредственного участия человека.

Преимущества автоматизированных систем орошения

Система орошения как объект автоматизации, основным назначением которой является проведение вегетационных поливов, имеет следующие специфические особенности:

• большое количество объектов управления и контроля;

• преимущественно одиночное, диспергированное расположение объектов управления и контроля, среди которых – насосные станции, головные сооружения магистральных каналов и трубопроводов, распределительные колодцы с регулирующей арматурой, поливная техника и т. д.;

• наличие гидравлической связи через водный поток между водопроводящими сооружениями и регулирующим оборудованием;

• наличие датчиков влажности почвенных горизонтов, используемых в качестве триггеров поливов.

Автоматизация процессов полива осуществляется для всех видов и типов орошения: поверхностный полив – закрытая трубчатая сеть полива по бороздам и полосам, рисовые чеки; дождевание – передвижные широкозахватные и полосовые машины, системы стационарного дождевания, системы искусственного тумана и подкронового дождевания; подпочвенное и капельное орошение. Перечисленные объекты автоматизации в настоящее время оборудуются средствами искусственного интеллекта и интернета вещей в рамках платформы прецизионной (точной) мелиорации.

Автоматизация полива сельскохозяйственных культур обеспечивает высокий уровень производительности труда и организации следующих производственных процессов – управления очерёдностью поливных токов, планового и равномерного водораспределения по площади полива, учёта и анализа эффективности использования водных ресурсов, контроля послеполивной влажности почвы, регулирования сброса избыточных и аварийных потоков.

Этапы внедрения средств автоматики полива

Исторически внедрение средств автоматики для полива сельскохозяйственных культур реализовывалось в три стадии.

На первой стадии осуществлялось применение автоматизированных устройств, облегчающих условия эксплуатации поливных машин и трубопроводов при поливах, гидравлических автоматов и электроподъёмников на гидросооружениях, расходографов и лимниграфов на постах учёта воды, приборов связи и диспетчерских пультов.

На второй стадии осуществлялось применение датчиков, электромоторов, программников и компьютеров для диспетчерского управления и устройств для осуществления расчётной программы водораспределения и поливов для различных видов оросительных машин и установок в различных природно-климатических условиях.

На третьей стадии, которая соответствует текущему тренду на цифровизацию управления, осуществляется полная автоматизация полива, при которой данные датчиков поступают на программаторные устройства, где уточняется программа действий – выбор участков поливов, включение водопитающих устройств в заданном режиме, выбор каналов и трубопроводов для подачи расчётных объёмов воды, выбор программы режима водоподачи для конкретного участка и другие процессы, которые обеспечиваются посредством эвристической программы в зависимости от параметров сложившейся ситуации.

Применительно к оборудованию и средствам полива в зависимости от конкретных условий и технико-экономической целесообразности могут реализовываться следующие новации: автоматический контроль состояния оборудования и сооружений; автоматическая защита от некорректных режимов работы и повреждений; автоматизация работы отдельного объекта в целом; централизованный учёт и контроль за водозабором и водораспределением; комплексная автоматизация водоподачи и водораспределения; телеавтоматизация процесса полива.

Получение и обработка информации

Средства получения информации включают различные устройства (датчики) для измерения и контроля уровня, давления, расхода и скорости потока, температуры воды, влажности и температуры почвы и др. Например, колебания и амплитуду уровней воды автоматизировано контролируют поплавковыми, электродными или акустическими датчиками уровня жидкости. Расход воды в напорных трубопроводах измеряют индукционными или ультразвуковыми расходомерами (датчиками расхода).

Для преобразования информации в сигналы и передачи её в диспетчерскую (пункт управления) по единой линии связи, а также для формирования и передачи диспетчером на поливные участки управляющих команд включения, отключения, изменения положения используют средства телемеханизации.

Средства локальной электроавтоматики располагают на головных участках систем орошения. К ним относятся электрифицированные подъёмники затворов или задвижек, электроавтоматические регуляторы, механизмы отработки задания, датчики контроля и мониторинга технологических параметров, шкафы управления и ящики автоматики, программные и измерительные устройства.

Локальные системы автоматизации с дистанционным управлением отличаются тем, что пункт управления и объекты управления расположены недалеко друг от друга. Расстояние между ними составляет, как правило, десятки и сотни метров. В отличие от системы телемеханики каждая управляющая команда или передача информации о состоянии объекта управления отправляется по независимому проводу (системы телемеханики исключают прокладку отдельных проводов для каждой команды).

Средства и инструменты гидравлической автоматизации размещаются на диспетчерских пунктах. К ним относятся дистанционные регуляторы (давление), регуляторы падения уровня, пороги переполнения и сифоны, регуляторы расхода, стабилизаторы расхода.

Наиболее полной и совершенной является комплексная автоматизация поливов, т. е. сочетания всех мероприятий, необходимых для централизованного учёта, контроля и управления всеми регулируемыми сооружениями системы без использования постоянного обслуживающего персонала.

Автоматизация поливов является ключевым элементом цифровых технологий для мелиоративных систем, а также способом реализации мероприятий «точной» мелиорации.