Паметна контролна кутија за наводњавање

Контролна кутија интегрише ПЛЦ или наменски контролер за наводњавање, прекидаче, контакторе пумпе или ВФД, излазне терминале вентила, управљачки трансформатор и заштиту од пренапона у једно кућиште за постављање на зид или под. Прихвата улазне податке од сензора влаге у земљишту, мерача кише, сензора температуре и влажности, мерача протока и трансмитера притиска, а затим извршава програмиране распореде наводњавања у зонама које се могу конфигурисати — обично 4 до 120 електромагнетних вентила у зависности од модела — било узастопно или у групама које се преклапају. Логика покретања пумпе обезбеђује да се главна пумпа или пумпа за повишење притиска активира пре него што се било који вентил отвори и искључи након што се сви вентили затворе, спречавајући рад на суво и скокове притиска. Интегрисани 4Г/ЛоРа/Ви-Фи комуникациони модул преноси податке о пољу и оперативни статус у реалном времену на платформу у облаку, где узгајивачи могу да виде историју наводњавања, прилагођавају распореде и примају аларме о грешкама преко апликације за паметне телефоне или веб контролне табле. Вишеканална контрола фертигације је доступна као опција, омогућавајући прецизно дозирање течног ђубрива или киселине преко конфигурабилних пумпи за убризгавање на основу циљаних ЕЦ и пХ вредности. Кућиште је израђено од поцинкованог или нерђајућег челика са прашкастим премазом отпорним на временске услове, ИП55 или више за вањску инсталацију. Компатибилност са соларном енергијом са резервном батеријом доступна је за локације ван мреже, док стандардни модели наизменичне струје покривају једнофазно или трофазно напајање од 110 В до 415 В.

Идеалне апликације

Од малих хортикултурних тунела до огромних операција у воћњацима, паметна контролна кутија за наводњавање замењује ручно наводњавање и нагађање аутоматизованим управљањем водом вођеним сензорима који одговара на оно што усеву заиста треба.

Пољопривредно наводњавање и обрада усева

Велики ратарски усеви, воћњаци и виногради имају користи од аутоматизованог наводњавања у више зона које управља десетинама електромагнетних вентила широм имања. Контролер секвенцира зоне једну по једну како би одржао стабилан системски притисак док испоручује воду у складу са праговима влажности земљишта, фази раста усева и подацима о локалној евапотранспирацији. Интеграција мерача протока пружа потврду у реалном времену да је сваки циклус наводњавања испоручио предвиђену запремину, одмах означавајући блокаде или ломове цеви.

Стакленици и заштићени усеви

Окружење стакленика захтева прецизну контролу воде и хранљивих материја у скученом простору за узгој. Контролна кутија се интегрише са сензорима животне средине — температуром, влажношћу, интензитетом светлости и влагом у подлози — да покрене наводњавање на основу потражње биљака, а не фиксних тајмера. Вишеканални ињектори за фертигацију дозирају течно ђубриво и пХ регулаторе под контролом ЕЦ/пХ затворене петље, обезбеђујући да сваки усев добије тачан рецепт за хранљиве материје у правој концентрацији. Даљински приступ омогућава узгајивачима да прате више стакленика са једног паметног телефона.

Пејзаж и општински зелени простор

Паркови, спортски терени, терени за голф и уређење крајолика којима управљају општинске власти захтевају поуздано, програмабилно наводњавање на дисперзованим локацијама. Контролна кутија управља вишеструким станицама електромагнетних вентила по распореду заснованом на времену или сензору, са улазом сензора за кишу који аутоматски обуставља наводњавање током влажног времена како би се избегло расипање воде. 4Г повезивање омогућава централизовано управљање из градског оперативног центра, смањујући потребу за особљем за одржавање да посете сваку локацију.

Удаљене фарме на соларни погон

Многим пољопривредним локацијама недостаје поуздана електрична енергија. Контролна кутија се може конфигурисати са низом соларних панела, банком батерија и излазима електромагнетног вентила мале снаге са ДЦ закључавањем за потпуно аутономан рад ван мреже. Контролер управља покретањем пумпе (из бушотине или резервоара са соларним напајањем), зонским секвенцирањем вентила и преносом података — све то напаја фотонапонски систем на лицу места.

Хортикултура, расадници и специјалне културе

Контејнерски расадници, фарме јагодичастог воћа и операције резаног цвећа често наводњавају мале зоне са различитим врстама усева, од којих свака захтева различите режиме заливања. Контролна кутија подржава програмиране распореде по зони са независним временима почетка, трајањем рада и рецептима за фертигацију. Поништавање влаге у земљишту спречава прекомерно заливање осетљивих усева, док секвенце прскалица за заштиту од мраза могу бити покренуте праговима сензора температуре.

Окрузи за наводњавање и комуналне шеме

У регионима где се вода додељује по запремини или времену појединачним узгајивачима, контролна кутија подржава ИЦ картицу или РФИД аутентификацију корисника за мерење воде у пољопривреди. Потрошња сваког корисника се евидентира и отпрема на платформу за управљање, омогућавајући доделу воде на основу накнада, годишње границе повлачења и аутоматско искључивање пумпе када се квоте премаше.

3. Техничко дубоко роњење

Паметна контролна кутија за наводњавање комбинује секвенцирање засновано на ПЛЦ-у, обраду улаза са више сензора и управљање напајањем на индустријском нивоу у једно фабрички тестирано кућиште, пружајући поуздану аутоматизацију наводњавања без надзора у различитим условима на терену.

Језгро контролера и логика програмирања

Контролна кутија је изграђена око индустријског ПЛЦ-а или наменског контролера за наводњавање са подесивим И/О. Контролер извршава програме за наводњавање који дефинишу које се зоне активирају, којим редоследом, колико дуго и под којим условима стартовања. Опције распореда укључују временску (одређени дани и време), на основу сензора (праг влаге у тлу, детекција кише) и на основу интервала (сваких Н сати или дана). Контролер такође управља логиком покретања пумпе: главни релеј пумпе се затвара пре него што се електромагнет првог вентила укључи и остаје затворен док се последњи вентил не затвори плус конфигурабилни период рада за испирање главног вода. Ова секвенца спречава отварање вентила против суве пумпе, елиминише водени чекић од наглог покретања и заустављања и штити пумпу од рада без притиска. За рад у више зона, подесиво кашњење између зона омогућава стабилизацију притиска система између прелаза вентила.

Улаз сензора и праћење животне средине

Контролна кутија прихвата низ улаза сензора поља: аналогне сигнале од 4–20 мА или 0–10 В са сонди за влагу у земљишту, трансмитера притиска и мерача протока; дигитални импулсни улази са мерача протока и кишомера; дигитални улази за укључивање/искључивање од прекидача са пловком и прекидача притиска; и РС485 Модбус РТУ подаци са вишепараметарских сензора тла који мере влагу, температуру и електричну проводљивост. Контролер континуирано скенира све улазе, упоређујући очитања са кориснички дефинисаним праговима. Ако влага у земљишту падне испод циља, покреће се наводњавање. Ако се открију падавине, планирано наводњавање се обуставља. Ако брзина протока одступи од очекиваног опсега, генерише се аларм за прекид цеви или блокаду емитера. Сви подаци сензора су временски означени и евидентирани за анализу тренда.

Контролни излази вентила и пумпе

Излази вентила су обично 24 ВАЦ или 12 ВДЦ, компатибилни са стандардним електромагнетним вентилима за наводњавање. Излазна конфигурација подржава и АЦ соленоиде са закључавањем (тренутни импулс за отварање/затварање) и ДЦ соленоиде за закључавање за апликације ван мреже мале снаге. Излази пумпе су контакти релеја назначени за намотај контактора мотора пумпе или команду за покретање ВФД. За локације које користе пумпе са променљивом брзином, аналогни излаз од 4–20 мА или 0–10 В обезбеђује референцу брзине за ВФД на основу притиска система или захтева протока. Сваки излаз је појединачно спојен и оптички изолован од контролера како би се спречило оштећење процесора због грешака у ожичењу на терену.

Комуникација и даљинско управљање

Контролна кутија укључује 4Г мобилни модем, ЛоРа модул, Ви-Фи интерфејс или Етхернет порт у зависности од инфраструктуре локације. Подаци се преносе на клауд платформу користећи МКТТ или ХТТП протокол. Платформа обезбеђује веб контролну таблу и апликацију за паметне телефоне (иОС и Андроид) за праћење у реалном времену свих повезаних сензора и излаза, даљинско подешавање распореда, ручно преклапање појединачних вентила или пумпи, обавештење о аларму путем пусх поруке или СМС-а и историјски графикон података о влажности тла, протоку, притиску и догађајима наводњавања. За локације са постојећим СЦАДА системом, контролер подржава Модбус РТУ преко РС485 или Модбус ТЦП, излажући све И/О тачке и конфигурационе параметре за директну интеграцију без слоја облака.

Интеграција фертигације

Када је укључен опциони модул за фертигацију, контролна кутија управља једним до четири канала за убризгавање, сваки са наменском пумпом за дозирање или вентури ињектором. Контролер надгледа главни мерач протока за наводњавање да би израчунао потребну брзину убризгавања на основу циљаног односа ђубрива, а затим модулира дозирну пумпу да би одржала задату вредност. У ЕЦ/пХ контролисаним конфигурацијама, сензори у главном или повратном воду за наводњавање дају повратну информацију, а контролер прилагођава стопе убризгавања преко ПИД петље да би одржао концентрацију хранљивих материја и пХ унутар дефинисаних опсега. Контролни излази мешалице одржавају мешање резервоара залиха ђубрива.

Напајање и конфигурација ван мреже

Стандардна контролна кутија ради од једнофазног 110–240 ВАЦ или трофазног напајања од 380–415 ВАЦ. Управљачки трансформатор обезбеђује 24 ВАЦ/ВДЦ за излазе контролера и вентила. Конфигурације ван мреже интегришу МППТ соларни контролер пуњења, ПВ низ (обично 300 В до 1.000 В) и батерију дубоког циклуса (12 В или 24 В). Контролер прати стање напуњености батерије и може смањити некритична оптерећења или одложити планирано наводњавање ако напон батерије падне на кориснички дефинисани праг мале снаге. ДЦ електромагнетни вентили са закључавањем, који троше енергију само током тренутног импулса отварања/затварања, специфицирани су за соларне локације како би се минимизирали захтеви за капацитетом батерије.

Ограђеност и заштита животне средине

Кућиште је израђено од 1,5–2,0 мм поцинкованог челичног лима или нерђајућег челика 304 са УВ-отпорним прашкастим премазом. Стандардна ИП55 оцена одговара спољашњој зидној монтажи или монтажи на стуб на ивици површине која се наводњава. За окружења склона поплавама или са високом влажношћу, доступан је ИП65. Надстрешница за сунце се препоручује за инсталације директног сунца у тропским климама. Улаз кабла је преко ИП-класификованих компресионих уводница на бази кућишта. Унутрашња вентилација је пасивна, са одводима за дисање који изједначавају притисак док искључују влагу и инсекте. Све унутрашње плоче су конформно обложене како би се спречила корозија услед влаге и испарења пољопривредних хемикалија. Уређаји за заштиту од пренапона на улазним енергетским и комуникационим водовима штите од пролазних појава изазваних громом. Главни изолатор са закључавањем врата обезбеђује сигуран приступ за одржавање. Контролер складишти све програме, распореде и забележене податке у непроменљивој меморији, обезбеђујући нулти губитак података током прекида напајања.

4. Често постављана питања

П1: На које типове сензора може да се повеже контролна кутија?

Контролна кутија прихвата: сензоре влаге у земљишту (тензиометријски, капацитивни или ТДР тип са 4–20 мА, 0–10 В или Модбус РС485 излаз), кишометар (импулсни улаз), мјерач протока (пулс или 4–20 мА), предајник притиска (4–20 мА), сензор температуре и флоат 4–20 мА прекидачи и предајници нивоа за резервоаре и резервоаре, и подаци метеоролошке станице (преко Модбус-а са екстерне метеоролошке станице или АПИ-ја за облак). Наши инжењери ће потврдити компатибилност сензора током спецификације пројекта.

П2: Колико зона за наводњавање може да управља једна контролна кутија?

Стандардне конфигурације подржавају 4 до 24 жичане зоне. Модули за проширење омогућавају скалирање на 48, 72 или више зона. За веома велике примене, бежичне удаљене терминалне јединице које комуницирају преко ЛоРа могу да контролишу додатне групе вентила до неколико километара од главне контролне кутије, омогућавајући централизовано управљање стотинама зона широм имовине.

П3: Може ли контролна кутија радити без напајања из мреже?

Да. Конфигурација ван мреже је доступна са интегрисаним МППТ соларним контролером пуњења, ПВ панелима и складиштењем батерија дубоког циклуса. ДЦ електромагнетни вентили са закључавањем се користе за минимизирање потрошње енергије. Контролер прати стање батерије и одложиће некритичне операције ако напон падне на праг мале снаге. Ова конфигурација се широко користи на удаљеним фармама и пашњацима где је напајање из мреже неекономично.

П4: Могу ли да контролишем систем за наводњавање са свог паметног телефона?

Да. Контролна кутија преноси податке на платформу у облаку преко 4Г, Ви-Фи или Етхернет мреже. Можете да видите влажност тла, податке о протоку и статус вентила у реалном времену; покренути или зауставити наводњавање на даљину; прилагодити распореде и прагове; и примајте обавештења о аларму путем пусх поруке или СМС-а — све из пратеће апликације за паметне телефоне или веб контролне табле.

П5: Како се контролер понаша са заштитом пумпе?

Контролер секвенцира покретање пумпе пре него што се отвори било који вентил и заустављање пумпе након што се сви вентили затворе, спречавајући рад мртве главе. Ако мерач протока открије да нема протока упркос томе што пумпа ради, генерише се аларм рада на суво и пумпа се искључује. Улаз сензора притиска омогућава заштиту од искључења високог и ниског притиска. Излаз пумпе може да се повеже са меким стартером или ВФД за веће моторе.

П6: Шта се дешава са наводњавањем ако се комуникација изгуби?

Контролер чува све програме и распореде у локалној непроменљивој меморији. Ако се комуникација са платформом у облаку изгуби, контролер наставља да извршава свој програмирани распоред аутономно користећи свој интерни сат у реалном времену. Услови покретања на основу сензора (влажност тла, кишомера) такође настављају да раде. Када се комуникација успостави, баферовани подаци се синхронизују са облаком.

П7: Може ли једна контролна кутија управљати и наводњавањем и фертигацијом?

Да. Опциони модул за фертигацију управља једним до четири канала за убризгавање са наменском контролом пумпе или вентури. Дозирање се може заснивати на времену, убризгавању пропорционалном протоку или контроли ЕЦ/пХ у затвореној петљи користећи повратне информације од сензора у главној линији за наводњавање. Излази мешалице држе резервоаре залиха ђубрива у суспензији.

П8: Какво одржавање је потребно за контролну кутију?

Рутинско одржавање је минимално: месечна визуелна контрола кућишта и заптивке врата, квартална провера заптивености прикључака напајања и годишње функционално тестирање свих излаза вентила и улаза сензора. Ако је инсталиран соларни систем за напајање, терминале батерије и нивое електролита (за преплављене батерије) треба проверавати квартално. Сам контролер нема покретне делове и не захтева замену по распореду.

5. Обимна операција воћњака — аутоматизовано наводњавање у више зона

Позадина

Воћарско предузеће у јужној Европи управљало је са 180 хектара засада коштичавог воћа и цитруса на таласастом терену. Наводњавање је извучено из неколико бушотина и заједничког резервоара, распоређених кроз мрежу магистралних водова до приближно 90 кластера соленоидних вентила који опслужују појединачне блокове воћњака. Операција је наводњавала по фиксним временским распоредима којима су ручно управљали теренски радници, који су се возили између блокова да би отворили и затворили вентиле током дана и ноћи.

Тхе Цхалленге

Ручни рад вентила био је радно интензиван и непрецизан. Иригатори су применили исто време рада без обзира на варијацију влаге у земљишту између блокова, што је довело до прекомерног наводњавања у зонама где доминира глина и недовољно наводњавања на пешчаним гребенима. Током лета, тим се борио да заврши све заказане сетове у року од 24 сата. Покретање пумпе често није било координисано са положајима вентила — вентили би се отварали пре него што је пумпа радила, узрокујући ваздушне браве и водени удар који је оштетио арматуру главне линије. Пумпе за бушотине на фарми су такође радиле на затвореним вентилима на крају смена, изазивајући преоптерећења. Убризгавањем ђубрива управљао је посебан ручни вентури систем без бележења количине примене по блоку.

Узгајивач је желео јединствен интегрисани контролни систем који би могао да управља свим вентилима, пумпама и фертигацији, да буде надгледан на даљину и смањи рад на наводњавању на надзорну улогу.

Зашто паметне контролне кутије за наводњавање?

Блоковни распоред фарме је сугерисао централизовану архитектуру: једна главна контролна кутија на пумпи која управља свим стартовима пумпи и главним притиском, са ЛоРа бежичним даљинским терминалним јединицама на сваком кластеру сателитских вентила који комуницирају назад са главним контролером. Тиме је избегнуто копчање контролних каблова преко воћњака.

Контролна кутија је конфигурисана са шест излазних канала пумпе (четири бушотине, две пумпе за повишење притиска), улазом за трансмитер притиска на главној линији, улазима мерача протока на сваком пражњењу пумпе за заштиту од рада на суво и тотализовано праћење протока, и 90 излаза бежичних вентила преко сателитских РТУ-ова. Мрежа за праћење влаге у земљишту је распоређена — шест сонди са више дубина капацитивности у репрезентативним зонама тла — повезаних са контролером преко Модбус РС485.

Фертигација је интегрисана кроз три дозирна канала, сваки са пумпом за убризгавање променљиве брзине контролисаном логиком пропорционалног протока. Контролор је надгледао главни мерач протока и подешавао брзину убризгавања како би одржао циљну концентрацију ђубрива без обзира на то који блокови су наводњавали.

Програмирање је било структурирано према блоку воћњака, са праговима влажности тла који су одређивали да ли ће се планирани циклус наводњавања наставити за сваки блок. Улаз кишомера је аутоматски обуставио све планирано наводњавање на 24 сата након 5 мм падавина. Сви подаци су пренети на платформу у облаку преко 4Г, дајући менаџеру фарме једну контролну таблу за целу операцију.

Деплоимент

Две примарне паметне контролне кутије за наводњавање су инсталиране на две главне пумпе, са 16 ЛоРа бежичних РТУ-ова распоређених по воћњаку. Систем је контролисао шест пумпи, 90 вентила за наводњавање и три канала за фертигацију. Струја је била напајана из мреже на пумпама; РТУ-ови су били на соларни погон са унутрашњим батеријама. Инсталација и пуштање у рад су завршени током четири недеље ван периода жетве, уз задржавање постојећих електромагнетних вентила и контактора пумпи на фарми.

Резултати

●  Рад на наводњавању је смањен са теренског тима од четири особе на једног супервизора који надгледа контролну таблу у облаку и обавља повремене инспекције на терену.

●  Потрошња воде је смањена за приближно 28% у првој пуној сезони, подстакнута блоковним распоредом заснованим на влажности земљишта који је елиминисао непотребно наводњавање на тежим земљиштима.

●  Позиви за одржавање у вези са пумпама су значајно опали: искључења су искључена заштитом заснованом на протоку, а оштећење арматуре од воденог удара престало је са координисаним редоследом пумпе и вентила.

●  Употреба ђубрива је смањена за 15% кроз убризгавање пропорционално протоку, при чему се записи о примени по блоку сада аутоматски евидентирају ради усаглашености и агрономског прегледа.

●  Менаџер фарме је известио да је могућност прегледа целокупног статуса система за наводњавање на паметном телефону — посебно током ван радног времена и викендом — била значајна оперативна предност.