Магистрант - Шулека Е.В.,

Костанайский государственный университет им. А. Байтурсынова, Казахстан

Научный руководитель - Иванова И.В., к.п.н., ст. преподаватель,

Костанайский государственный университет им. А. Байтурсынова, Казахстан

ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПОЛИВА РАСТЕНИЙ

На данный момент развитие автоматических систем продвигается высокими темпами. Перспективы этой отрасли определены государственными планами по экономическому и техническому развитию.

Внедрение новых технологий, которые не обходятся без автоматических систем управления и контроля, обеспечивает стабильный экономический рост производства с высокой конкурентоспособностью на мировом рынке. Немаловажное значение мировое сообщество уделяет свойствам и параметрам, которыми обладает та или иная автоматическая система, т.е. учитывается не только способы управления и контроля, но и безопасности: блокировка и защита.

Экономические преимущества использования автоматических систем в производстве вытекают из их технических преимуществ. К экономическим преимуществам автоматизации можно отнести: возможность значительного повышения производительности труда; более экономичное использование физического труда, материалов и энергии; более высокое и стабильное качество продукции; сокращение периода времени от возникновения потребности в изделии до получения готовой продукции; возможность расширения производства без увеличения трудовых ресурсов.

Современные технологии постепенно проникают во все сферы человеческой деятельности, в том числе и в сельское хозяйство, помогая ухаживать за растениями. Облегчить работу помогают не только удобные электрические инструменты, роботы-помощники садовода, но и автоматизированные системы полива растений.

Автоматизированная система полива — это своеобразный комплекс инженерных коммуникаций, который обеспечивает орошение или дождевание участка через определённое время с учётом погодных условий.

Системы полива подразделяются на 2 категории:

- ландшафтный полив;

- сельскохозяйственный полив.

Рассмотрим более подробно системы ландшафтного полива растений. Их можно разделить на три вида по степени участия человека:

1. Ручная система полива — включается и выключается человеком посредством подачи воды в систему.

2. Система автоматического полива  — включается и выключается, по заранее запрограммированному графику. Автоматический полив снабжается специальным контролирующим устройством, которое определяет время открытия и закрытия клапанов подачи воды, также определяет продолжительность и время полива. Большинство таких систем снабжены датчиками дождя и уровня влажности почвы. Система связывает получаемые параметры и принимает решение, нужно ли поливать растения. Принцип работы автоматического полива в некоторых системах предполагает возможность подогрева воды, до оптимального температурного уровня.

3. Комбинированные системы полива — часть системы управляется контроллером, другая часть человеком.

  Системы автоматического полива являются неотъемлемой частью для различных объектов, например таких как:  газоны и цветники, парки и сады, зимние сады и теплицы, футбольные и гольф поля, дачные участки и др.

По способу подачи воды системы полива бывают: 

1. Дождевальные

Дождевальная система автоматического полива предполагает подачу воды под напором и последующее ее распыление по определенной территории. Данная разновидность полива может размещаться над землей или под ней. В этом случае для полива наверх выдвигаются специальные дождеватели. Очевидно, что дождевальные системы лучше всего использовать для полива газонов.

2. Капельные

Капельный полив - это орошение корней растений водой, которая выходит через маленькие отверстия в трубах. При использовании капельного орошения производится подача воды или удобрительного раствора непосредственно под основание растения, что позволяет существенно экономить воду, удобрения, позволяет сократить время полива, препятствует росту сорняков, обеспечивает постоянный удобный доступ к растениям. Данный вид считается самым экономным, так как растения впитывают весь объем предоставленной им воды, и следовательно, износ и энергопотребление контура такой системы минимальны. Однако в виду высокой стоимости, капельный полив применяют при возделывании высокорентабельных многолетних насаждений (сады, виноградники, ягодники) и при ограниченных водных ресурсах.

Системы капельного орошения могут быть стационарными и сезонно-стационарными. Капельный полив включает в себя: узел подготовки и распределения воды, фильтры очистки оросительной воды, магистральные и распределительные трубопроводы, оросительные трубопроводы с микроводовыпусками, систему автоматизации.

Наиболее важными элементами системы капельного полива являются микроводовыпуски (капельницы), устанавливаемые на поливном трубопроводе и обеспечивающие подачу воды непосредственно к корневой системе растений.

Капельницы имеют устройство для гашения напора в сети, один или несколько водовыпусков, устройство для стабилизации расхода при переменном давлении в сети и устройство для самоочистки водопроводящих микроканалов.

Системы автоматического полива (САП) можно назвать «умным дождём» созданным руками человека, которым можно управлять. Автоматический полив является более качественным и равномерным по сравнению с ручным.

  Система автоматического полива выгодна тем, что происходит экономия воды и электричества. Так как на системе стоят датчики, определяющие погодные условия (влажность окружающей среды), то система не будет включаться, когда на улице довольно влажно и, соответственно установкам на контроллере, система не будет переливать воду в почву, что может вызвать ухудшенное состояние растений и лишнюю трату воды и электричества.

Система автоматического полива имеет на контроллере такие задачи, которые можно программировать на 1 неделю, 1 месяц, или даже на 1 год! Система полива предполагает в своей конструкции специальные блоки для удобрений, подкормок и садовой химии. Обработка растений будет производиться автоматически, если в блок автополива засыпана или залита подкормка или инсектицид в необходимом количестве на нужный период.

Самым главным достоинством САП является дистанционное управление системой. Кодируемое автоматическое управление не требует ежедневного присутствия человека, так как с помощью контроллера задаются один раз все необходимые параметры — время полива, его длительность и частота. Есть возможность корректировать режим работы автополива как вручную, так и дистанционно через интернет.

Кроме того, основные инженерные линии располагаются под землей, что позволяет не загромождать участок.

Установка САП подразумевает под собой 4-е этапа: проектирование, осмечивание, инсталляцию и ввод в эксплуатацию. Как любая система инженерных коммуникаций, система автополива требует серьёзного отношения и качественного проектирования. Комплектующие должны быть профессионально подобраны на основе типа объекта, условий эксплуатации.

Необходимое для полива оборудование включает в себя: электромагнитные гидравлические клапаны, программаторы, фильтры, капельное орошение, форсунки, датчики, регуляторы, автоматическое насосное оборудование, трубы, зажимные фитинги, ёмкость или резервуар для воды, пульт управления (контроллер) и др.

Эксплуатация системы полива проста и не требует особых усилий. Для того чтобы автоматическая система полива была постоянно в рабочем состоянии, за ней нужно периодически следить и устранять «ошибки», которые не заберут так много времени, как раньше занимал полив лейкой или шлангом. Нужно иногда проверять работу дождевателей, возможно так же потребуется изменение угла полива или сам сектор полива — это зависит от роста растений.

На зиму система не демонтируется, нужно только продувать трубопровод сжатым воздухом перед наступлением зимнего периода, и запускать систему после зимней консервации. Использование мягких шлангов из морозоустойчивого пластика позволяет оставлять устройства на зиму, они могут зимовать и в земле, и на открытом грунте.

Самыми последними разработками в данной области можно считать создание роботов – садовников, это полностью автоматические робототехнические устройства. К настоящему времени разработаны роботы разного типа. Одни из них получают информацию о состоянии почвы от установленных в ней датчиков, другие от погодных станций, благодаря этому устройство самостоятельно определяет количество необходимой на данный момент воды для каждого из растений. Роботы способны учитывать такую информацию, как состояние почвы, время года, скорость испарения воды различными представителями флоры, и другие факторы.

Некоторые из роботов оборудованы механической рукой с захватом и водяным насосом для полива растений. На «подопечных» растениях установлены специальные датчики, датчики других типов установлены в грунте. Все датчики объединены в сеть, что позволяет производить постоянный мониторинг почвы, влажности и диагностировать состояние растений.
На основе данных, поступающих от датчиков, система управления робота принимает решение о необходимости своевременного полива растений, съема созревшего урожая и т.п. Механическая рука робота снабжена очень чувствительными сенсорами, что позволяет роботу сорвать созревший помидор, поднять упавшие листья, провести процедуру опыления растения и многое другое.

У автоматизированной сельскохозяйственной системы есть несколько преимуществ перед традиционными способами посева, ухода и сбора сельскохозяйственных культур. Первое и самое главное преимущество заключается в способности автоматизированной системы оценить состояние каждого растения в отдельности и уделить ему должное внимание, что включает в себя снабжение растения необходимыми питательными веществами и водой, обработку различными химическими препаратами, защищающими от вредителей или болезней. Второе, не менее важное преимущество – это снижение количества тяжелого человеческого труда.