ЦЕНТРОЛИЗОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ОРОШЕНИИ

ЦЕНТРОЛИЗОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ОРОШЕНИИ

По определению, централизованная система управления — это метод мониторинга при помощи автоматизированной системы. Цель состоит в том, чтобы управлять несколькими параметрами процесса орошения (время запуска, продолжительность, частота и др.) при помощи определенных входных данных (данных, получаемых от датчиков, размещенных стратегически на орошаемой площади). Централизованное положение автоматизированной системы позволяет осуществлять полный контроль над оросительными установками, или даже одна такая система может использоваться несколькими операторами.

ПРЕДЫСТОРИЯ
За последние десять лет такие системы стали довольно продвинутыми и надежными. Эта технология начала появляться в промышленности, когда владельцы предприятий почувствовали, что возникла необходимость связать инфраструктуры с инструментами удаленного производства (нефтехимическая отрасль, пищевая промышленность, тяжёлая промышленность и др.). При растущей популярности централизованных систем управления местные органы власти, имея щедрые муниципальные бюджеты, начали использовать такие системы для орошения парков и садов и затем — на полях для гольфа. Теперь эти системы используется для сельскохозяйственного орошения. Они особенно полезны для систем капельного орошения, которые (особенно подповерхностные системы) значительно усовершенствуются благодаря преимуществам, предлагаемым централизованными системами управления.

ГЛАВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА
датчик
С одной стороны, такие системы повышают безопасность (наличие сигнализации, датчиков), при этом, с другой стороны, они обеспечивают более эффективное и экономичное управление оросительными системами (при помощи логической системы принятия решений), что, в конечном счете, приводит к значительной оптимизации водопотребления.
Более высокая эффективность и безопасность: оросительная система удаленно управляется на основании данных, получаемых с поля орошения. Это обеспечивает экономию водопотребления (по крайней мере, на 30 %) и заметно повышает эффективность орошения (орошение производится в зависимости от метеорологических условий и влажности почвы). Неполадки в оросительной системе немедленно обнаруживаются, прежде чем они навредят растениям.

ОРОСИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА УДАЛЕННО УПРАВЛЯЕТСЯ НА ОСНОВАНИИ ДАННЫХ, ПОЛУЧАЕМЫХ С ПОЛЯ

Экономия времени: Специалисты по обслуживанию выезжают на поля по необходимости, при срабатывании сигнализации. При этом система часто сама определяет местонахождение неисправности. Сейчас, более чем когда-либо раньше, при помощи таких систем можно программировать и координировать многие устройства, находящиеся в поле, а также проверять или ремонтировать часть системы, обозначенную сигнализацией. Таким образом, производитель может сосредоточиться на других, более прибыльных, аспектах своего бизнеса.
Экономия воды: Это очевидно является большим преимуществом централизованных систем управления, особенно в случае систем капельного орошения, эффективность которых благодаря этому значительно повышается.
Преимущество для процесса управления орошением: заключительным преимуществом, очевидно, является возможность привлечения внешнего консультанта (например, профессионального агронома) для управления системой орошения и получения консультаций по оптимизации управления орошением. Таким образом, имея собираемую системой информацию, производителю больше не нужно управлять фермой одному — он может привлекать для поддержки высокоспециализированных третьих лиц.

АРХИТЕКТУРА ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

датчики
СЛЕВА НАПРАВО: ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ В ЛИНИИ КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ, ДАТЧИКИ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ NETAFIM™ И МЕТЕОСТАНЦИЯ.

В сельском хозяйстве эта система не сильно отличается от систем, применяемых в городских парках и садах. В основе системы лежит компьютер, на котором установлено мониторинговое программное обеспечение, и который подключен к устройствам, размещенным в поле. Во-первых, это датчики, измеряющие физические данные, такие как давление, скорость, объем воды, влажность почвы и даже, посредством метеорологической станции, локальные значения суммарных испарений. Это только несколько показателей орошения (влажность почвы, давление и др.) и локальные параметры испарений, влияющие на расход поливной воды.
Кроме этого, в оросительных системах есть исполнительные механизмы, такие как соленоидные клапаны, удаленно управляемые посредством программируемых модулей, часто расположенных на поле или рядом с ним, которые в свою очередь соединены с централизованной системой.
В масштабной сельскохозяйственной системе сложность состоит в том, чтобы связать эти различные элементы (датчики, исполнительные механизмы, система принятия решений и др.) при ограничениях, накладываемых большими расстояниями и расположением полей. Например, в случае самых распространенных культур (кукуруза, пшеница) или на виноградниках и в садах, расстояние между клапанами, датчиками и программируемыми модулями легко может достигать нескольких километров. Иногда сложно установить централизованную систему управления (компьютер с программным обеспечением) посреди поля. Поэтому вместо традиционных проводных соединений и телефонных линий используются новые технологии:
• Полевые шины: Как во всей сложной современной технике, связь между датчиками и исполнительными механизмами больше не производится по простым проводам. Вместо этого используются кодирующие/декодирующие устройства, соединенные со своего рода локальной сетью или компьютером. Они могут быть соединены с множеством систем и могут отправлять сигналы, преобразованные в данные по специальному протоколу (биты информации — 0 или 1), по двужильным кабелям на большие расстояния без каких-либо потерь качества сигнала. Такие кабели удобно прокладывать (для них не нужно рыть траншеи).
схема
• Радиолинии: Разместив в поле передатчик и удаленно — приемник, можно передавать сигналы на несколько километров (в зависимости от препятствий на пути радиосигнала). Это избавляет от необходимости рыть траншеи. В зависимости от расстояния и наличия препятствий используются релейные радиостанции. Используемые радиочастоты должны соответствовать европейскому законодательству. При ограниченном диапазоне радиосвязь позволяет, прежде всего, соединять между собой устройства в поле (датчики влажности и другие датчики, метеорологические станции, контроллеры, клапаны и др.).
Соединение по GSM/GPRS: В данном случае в беспроводной маршрутизатор устанавливается SIM-карта для цифровой передачи данных, давая ему возможность соединяться с сетью (Интернет или облаком). Такая связь используется для передачи собранной в поле информации или для обратной отправки команд управления от централизованной платформы. Для получения этой информации с полей централизованная система также должна быть соединена с этой сетью. Для этого лучше разместить централизованную систему на безопасном сетевом сервере — это повысит гибкость и безопасность.

ПРИМЕР ИСПОЛЬЗОВАНИЯ NETAFIM uMANAGE ИЛИ NMC AIR
Эти типы соединений (полевые шины, радиосвязь, GSM/GPRS и облако) должны использоваться совместно, таким образом, чтобы это удовлетворяло потребности фермеров, желающих соединить свою ферму с системой и таким образом иметь возможность управлять орошением с централизованного участка. Это включает в себя возможность управлять системой дистанционно, в том числе, когда фермер отсутствует на ферме, при помощи удаленного доступа с ПК через Интернет или даже при помощи смартфона.
Фермер может получить доступ к uMANAGE или NMC Air через выделенный и безопасный сервер, введя свои имя пользователя и пароль. После авторизации фермер получает прямой доступ к личному кабинету, который является строго конфиденциальным и настроенным согласно параметрам поля: слой оросительной системы, отображающий в символической форме оросительную систему; слой, представляющий ее систему сбора данных (датчики, исполнительные механизмы, метеостанция и др.); и слой, имеющий отношение к сельхозкультурам (ограничения участка или вида культуры). В этой схеме доступно очень много виртуальных объектов, позволяющих определить реальные потребности орошения и, таким образом, дать оператору возможность более эффективно спланировать орошение.
Доступно несколько программных инструментов, помогающих пользователю в анализе и принятии решений: кривые, показывающие, например, тенденции во влажности почвы на различной глубине, которые могут быть наложены на кривую, построенную на основании данных расходомера воды с учетом значений испарений, подсчитанных из данных, собранных в поле посредством метеостанции. Это объективная информация, которая позволит пользователю регулярно и профессионально адаптировать свою оросительную стратегию.
Пользователю также будут доступны несколько видов отчетов (по орошению и др.), возможность получать SMS-сообщения, информирующие о неполадке в системе, и другие инструменты. Трендовые кривые хранятся в базе данных в течение нескольких сезонов (история), помогая пользователю определить эффективность применяемой оросительной стратегии (ее влияние на количество и качество урожая). Доступны также несколько инструментов, помогающих в принятии решений и выборе действий.

ОГРАНИЧЕНИЯ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОРОШЕНИЕМ
Имея эти обязательные инструменты, не нужно забывать, что присутствие на поле человека все же необходимо. Независимо от качества и надежности технологии могут происходить инциденты (например, вандализм), и, в зависимости от конфигурации, система может сообщить пользователю только о части реальной проблемы. Например, важно установить достаточное количество датчиков, чтобы обеспечить перекрестную проверку, и датчики должны быть размещены в местах, позволяющим беспрепятственно собирать информацию о контролируемом участке. Таким образом, необходимо иногда отстраняться от этой технологии, поскольку именно производитель должен контролировать ситуацию, чтобы избежать каких-либо причин возникновения ошибок в управлении. Необходим период освоения, чтобы достигнуть полного понимания системы и, таким образом, добиться успешности в ее применении.

В настоящее время такие системы, как uMANAGE™ или NMC Air™ позволяют добиться очень большого повышения эффективности орошения. Однако мы рекомендуем, чтобы оператор начал с использования широких возможностей модульности и возможностей новейших технологий, применяемых в таких системах.
Например, возможно следует начать с менее масштабного управления (например, записывая реакцию растений на различные применяемые оросительные стратегии), а не внедрять сразу систему удаленного управления орошением. Начинать с полной автоматизации процесса мониторинга, без какого-либо вмешательства человека, не следует — каждый производитель должен научиться интерпретировать данные на основании своего незаменимого опыта, и уже потом можно подумать, стоит ли переходить на метод полной автоматизации.

Кристоф Дербе, Netafim

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

code