Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
RAPORTARE ŞTIINŢIFICĂ
RST - Raport științific şi tehnic în extenso
Titlu proiect:
TEHNOLOGIE DE IRIGARE INDIVIDUALĂ CU COLECTOARE PLUVIALE A VIŢELOR DE VIE ÎN PRIMII ANI
DE VEGETAŢIE
Coordonator proiect:
INSTITUTUL NAŢIONAL DE CERCETARE DEZVOLTARE PENTRU MECATRONICĂ ŞI TEHNICA
MĂSURĂRII – INCDMTM București
CUPRINS
1. Obiective etapa a 3-a
2. Rezumatul etapei a 3-a
3. Descrierea științifică şi tehnică, cu punerea în evidentă a rezultatelor etapei a 3-a şi a gradului de
realizare a obiectivelor
4. Anexe
5. Concluzii
2
1. OBIECTIVE ETAPA a 3 a
Activitățile aferente etapei a 3-a au fost desfășurate în anul 2016 şi au urmărit realizarea următoarelor
obiective:
amenajarea infrastructurii parcelei experimentale (finalizare);
scrierea codului sursa al programului pentru comanda sistemului automatizat de irigare
punctiformă cu colectoare pluviale care cuprinde:
o scrierea codului sursă al subprogramului de monitorizare a stărilor contactelor
electrice ale senzorilor de prag de umiditate sol;
o scrierea codurilor sursă ale subprogramului de monitorizare a configurațiilor matricei
stărilor contactelor electrice ale senzorilor de prag de umiditate sol, a
subprogramului de monitorizare a indicatorilor care descriu calitativ;
o funcționarea sistemului automatizat de udare şi a subprogramului pentru alarmarea
locală şi la distanță la apariția disfuncționalităților.
testarea programului ;
realizarea a 24 modele funcționale de colector pluvial;
stabilirea parametrilor monitorizați de dezvoltare a viței de vie;
elaborarea programelor de încercări pentru modelele funcționale ale colectorului pluvial şi
senzorului de prag de umiditate sol;
testarea în condiții de laborator a modelelor funcționale ale colectorului pluvial şi ale senzorului de
prag de umiditate sol.
2. REZUMATUL ETAPEI a-3-a
Coordonatorul proiectului, INCDMTM București împreună cu partenerii din consorțiu ICDVV Valea
Călugărească, INOE - IHP București şi SC ELECTROZEP EXIM SRL Popești - Leordeni, prin activitățile
desfășurate in cadrul etapei, au finalizat amenajarea infrastructurii parcelei experimentale, stabilind configurația,
schema experimentala, componenta si modul de realizare a parcelei experimentale. Parcela s-a realizat pe un lot
de plantație viță de vie pus la dispoziție de ICDVV Valea Călugărească. Parcela are in componență:
grup fotovoltaic pentru generare de energie electrică solară;
container metalic tip birou;
instalație de irigare prin picurare ce poate iriga 2 zone din parcela experimentala: una cu
colectoare pluviale si alta fără colectoare pluviale;
o electrovalvă magistrală;
două debitmetre electromagnetice
4 electrovalve linie picurare;
24 colectoare pluviale;
10 senzori cu contact electric prag de umiditate sol;
2 traductoare analogice umiditate sol referință;
dulap de automatizare pentru controlul şi conducerea procesului de udare;
3
Având in vedere complexitatea infrastructurii parcelei experimentale, locul de amplasare al acesteia şi
pentru asigurarea condițiilor de buna funcționare, independent de condițiile meteo exterioare, s-a impus
necesitatea achiziționării unor componente obligatorii care sa intre ȋn dotarea parcelei experimentale:
container metalic tip birou in care s-a amenajat camera tehnică si care adăpostește toate
componentele electrice si electronice, elementele de acționare şi comandă;
un sistem cu patru panouri solare pentru producerea energiei electrice, care poate furniza o
putere de maximum 1 kW, şi care asigură independența energetică a parcelei experimentale.
SC ELECTROZEP EXIM SRL Popești - Leordeni pe baza algoritmului pentru controlul şi conducerea
procesului de udare si a schemei logice a algoritmului întocmite de parteneri in etapa 2 de realizare a proiectului,
a fost scris codul sursa al programului de comanda sistemului automatizat de irigare punctiforma cu colectoare
pluviale aferent limbajului de programare specific PLC-ului PANASONIC care echipează dulapul de automatizare
, program ce a fost testat in condiții de laborator. De asemenea , a realizat si implementat in parcela experimentala
următoarele produse si componente: dulap automatizare (tablou electric logic), elemente de automatizare, 5
electrovalve si 2 debitmetre, cabluri, două traductoare de umiditate, s-au montat tuburi riflate, platbanda pentru
împământare , electrozi de împământare şi alte materiale.
INCDMTM București a realizat 24 de modele funcționale de colector pluvial in cadrul departamentului sau
de „Execuție modele experimentale, prototipuri şi unicate” ce au fost transportate si amplasate pe parcela
experimentala.
La stabilirea parametrilor de monitorizare pentru dezvoltarea vitelor de vie ICDVV a ținut seama de o serie
de factori de influenta cum ar fi: factorii climatici , pedologici , observații si determinări efectuate la butucii de viță
de vie din cadrul dispozitivului experimental si observații şi determinări de laborator, ICDVV Valea Călugărească
fiind dotat cu o stație meteo automatizată şi aparatura de laborator necesară.
INCDMTM București si INOE-IHP București au elaborat programele de încercări pentru modelele
funcționale ale colectorului pluvial şi senzorului de prag de umiditate sol si au testat, în condiții de laborator,
modelele funcționale ale colectorului pluvial şi ale senzorului de prag de umiditate sol.
Activitățile de aprovizionare si achiziție a ansamblelor si subansamblelor funcționale au fost desfășurate
prin licitații ȋn SEAP.
3. DESCRIEREA ŞTIINŢIFICĂ ŞI TEHNICĂ, CU PUNEREA ÎN EVIDENŢĂ A REZULTATELOR ETAPEI A 3-A
ŞI A GRADULUI DE REALIZARE A OBIECTIVELOR.
3.1. Finalizare amenajării infrastructurii parcelei experimentale
Parcela experimentală cuprinde 3 loturi cultivate cu viță de vie separate de rânduri martor:
lot cu sistem automatizat de irigare prin picurare cu colectoare pluviale (48 butuci)
lot cu sistem de irigare prin picurare (48 butuci)
lot neirigat (48 butuci)
Schematic parcela experimentală este prezentată ȋn fig. 1.a şi 1.b.
4
Fig. 1 a – Schema parcelei experimentale
Fig. 1.b – Schema detaliată a parcelei experimentale
5
unde:
F 1 = 6 butuci-distanta de izolare
F 2 = 6 butuci de control
F 3 = 6 butuci de control
R 3-R 6 = varianta colector + irigare picurare
R 9-R 12 = varianta irigare picurare
R 14-R 17 = varianta neirigat
R 1, 2, 7, 8, 13 = distanta de izolare
Fiecare variantă experimentală este amplasată în 4 repetiții, repetiția cuprinzând un număr de 12 butuci de
control (48 butuci de control/variantă).
ICDVV Valea Călugăreasca s-a ocupat de amplasarea , amenajarea si dotarea infrastructurii lotului
experimental cu container, instalație de irigare prin picurare si sursa de energie electrica necesara alimentarii
componentelor sistemului de irigare (traductoare analogice umiditate sol, pompă, electroventile, debitmetre) şi
dulapul de automatizare pentru aceste componente, fig.2.
1. vas presiune
2. controler panou solar
3. panou solar
4. rezervor apă
5. senzor mers ȋn gol pompă
6. filtru apă
7. pompă solară
8. kit instalare pompă
9. semnalizator deconectare
panou solar
10. semnalizator supratensiune
11. protecție supratensiune
Fig. 2 Alimentarea cu apa a parcelei experimentale
Dispozitivul experimental, a fost amplasat în toamna anului 2016 într-o plantație în vârstă de 3 ani cu soiul
tămâioasa românească altoita pe portaltoiul SO4-4, soi pentru vinuri aromate de calitate recomandat pentru
centrul viticol Valea Călugărească.
Distanța de plantare este de 2 m intre rânduri si 1 m intre plante pe rând.
Ȋn vederea amenajării parcelei experimentale s-a realizat defrișarea arboretului si nivelarea terenului de
pe o porțiune de terasa, realizarea unei fundații din spaliere de beton având dimensiunile de: 360x260x18 cm,
achiziția si amplasarea unui container metalic in care s-a amenajat camera tehnica (Foto 1).
6
Foto 1 –Amplasarea containerului metalic tip birou
Camera tehnica este un container metalic tip birou, având următoarele caracteristici:
dimensiuni: 3000x2400x2700 mm;
planșeu: tablă zincată groasă de 0,5 mm dublu fălțuită;
acoperiș: structură metalică zincată profilată la rece, grunduită reactiv şi vopsită, tablă zincată
dublu fălțuită (0,5 mm), folie anti-condens (vată minerală 100 mm), tavan PVC;
instalația electrică:
o exterior: 1 priza CEE 220-230 V;
o interior: tablou siguranțe automate, 2 prize duble PT SCHUKO, 1 întrerupător PT SCHUKO,
2 lămpi neon 2x18 W IP 55 cu neon
pereții: panou sandvici poliuretan, 1 ușă 800×2000 mm, 1 fereastră 1000x1000 mm PVC, 1 rulou
PVC fereastră 1000 x 1000 mm.
Având ȋn vedere ca in locul unde este amplasată parcela experimentală nu exista alimentare electrică de la
rețea, s-a optat pentru un sistem solar de producere a energiei electrice necesare funcționării sistemului de irigat
cu consum redus de apă şi a dulapului de automatizare.
Sistemul de irigare cu panouri solare este o structura autonomă independentă energetic. Acest sistem are
in componenta o pompă solară de apă Lorentz, de suprafață, panouri fotovoltaice împreună cu regulatoare solare
MPPT si acumulatori. Sistemul poate funcționa pe timp de zi dar si pe timp de noapte.
7
Structura tehnică conține următoarele componente:
pompă de apă, de suprafață cu regulator inclus - PS150 BOOST 240;
4 panouri fotovoltaice 250 W - AXITEC AC-250M/156-60S;
filtru apă Lorentz;
senzor de mers in gol - Lorentz Well;
4 acumulatori GEL/AGM - Rolls S12-95AGM;
două controlere încărcare panouri solare - Steca Solarix MPPT 2010.
Ȋn camera tehnică au fost montate următoarele componente: pompă de apa, filtru de apă, 4 acumulatori,
controler panouri solare, dulap de automatizare (Foto 2 si 3).
Foto 2 – Amplasarea componentelor sistemului de Foto 3 –Amplasarea dulapului de automatizare in
irigat in camera tehnica camera tehnica
Esențială ȋn aplicație este pompa de curent continu care are un randament foarte ridicat, folosind pentru
pomparea apei o cantitate foarte mică de energie electrică. Pompa de apă se alimentează direct de pe acumulatori
la 24V. Colectarea apei pentru irigare este asigurată de un sistem format din 4 cuburi de polietilena cu volumul de
1000 l, interconectate prin conducte la conducta principală de alimentare DN 25. Acestea vor fi alimentate cu apă
de un camion cisternă pentru a asigura funcționarea normală a sistemului de irigat. Protecția pompei este
asigurată de senzorul de mers ȋn gol, care oprește pompa ȋn cazul ȋn care, accidental se termină apa din
rezervoare. Pompa Lorentz cuplată la panourile solare fotovoltaice, cu o putere instalata totala de 1kW, poate
ajunge la un randament de pana la 1000 litri de apă/h, in perioada de vară.
8
Pompa conține inclusiv un regulator echipat cu potențiometru pentru reglarea debitului. Cantitatea de
energie consumata este de 0,8 kWh/zi la care se mai adaugă consumul calculatorului şi pierderile pe conversie.
Distanta dintre camera tehnică şi rezervoare este de 1 m, iar ȋntre camera tehnică şi panourile solare 2,5 m. Pentru
fixarea panourilor solare s-a turnat o fundație de beton armat cu dimensiunile: 80x80x80 cm. Armatura a fost
îngropată ȋn beton până la placa metalică superioara, care conține 4 prezoane filetate. Panourile solare au fost
montate pe un suport metalic, fixat in fundația de beton (Foto 4). Panourile au fost orientate spre sud, sud-vest,
terenul este curățat de vegetația lemnoasă şi nu există alte construcții care să afecteze producția de energie (Foto
5).
Foto 4 si 5 – Montarea panourilor solare
De la camera tehnică până la parcela experimentală s-a săpat mecanic un șanț de 48 m lungime, cu
adâncimea de 80 cm si lățimea de 40 cm (Foto 6). In acest șanț au fost instalate conducte gofrate din polietilena
de 110 mm in diametru prin care se vor introduce conductele de aducțiune a apei de la electrovalvele montate in
panoul de automatizare pana la rândurile: 3, 4, 5, 6 si 9 (Foto 7).
Foto 6,7 – Săparea mecanică a șanțului ȋn care se așază şi se îngroapă conductele gofrate
9
Peste aceste conducte s-a așezat un strat de nisip de 10 cm grosime. Peste stratul de nisip au fost instalate
conducte gofrate din polietilena de 110 mm in diametru prin care se vor introduce cablurile electrice, montate cu
un capăt in panoul de automatizare si celălalt capăt pe rândurile de vie unde se vor amplasa senzorii de umiditate
(Foto 8). S-a astupat parțial șanțul cu pământ şi s-a așezat banda de protecție de culoare galbenă, amplasată ca
măsură de siguranță ȋn eventualitatea ȋn care ȋn mod accidental se sapă ȋn această zonă, după care șanțul a fost
astupat (Foto 9).
Foto 8,9 – Poziționarea pe fiecare capăt de rând a conductelor gofrate
INCDMTM București a realizat 24 modele colectoare pluviale in cadrul departamentului sau de „Execuție
modele experimentale, prototipuri şi unicate”. Colectoarele pluviale au fost transportate la parcela experimentală
şi montate ȋn zona a1 “irigare prin picurare şi colectoare pluviale” (48 butuci), pe rândurile R3 ÷ R6.
Foto 10,11- Amplasare colectoare pluviale
10
Colectoarele pluviale sunt plasate ȋntre butucii de vie, şi sunt integrate ȋn sistemul automatizat de irigare cu
picătura. Colectoarele înglobează un vas de stocare prevăzut cu capac, care asigură reducerea vitezei de evaporare
a apei acumulate. Geometria capacului asigură captarea eficientă a apei de ploaie şi de condens cedată ulterior lent
vițelor de vie, prin intermediul unor fitile textile. Un grătar din plasa de sarma împiedică pătrunderea resturilor vegetale
in interiorul cuvei. Forma şi dimensiunile de gabarit ale colectorului nu afectează lucrările mecanizate, specifice culturii
viței de vie, acestea fiind amplasate intre plante , pe fiecare rând; o cuva alimentează doua plante. Cuvele se sprijină
pe sol si se fixează cu 4 tije, udarea se realizează prin intermediul a două fitile textile aflate la marginile cuvei.
Capacitatea cuvei colectoare este de max. 60 l si gaura de trecere pentru fitile este de 4 mm. Integrarea colectoarelor
ȋn sistemul automatizat de irigare cu picătura determină reducerea consumurilor energetice, de apă şi substanțe de
fertilizare datorită capacității complementare de udare oferite.
Fig.3. Cuva colector pluvial
SC ELECTROZEP EXIM SRL Popești - Leordeni dotează parcela experimentală cu:
dulap automatizare (tablou electric logic)
tuburi riflate
cabluri electrice
3 traductori analogici de umiditate sol de referință
5 electroventile
două debitmetre electromagnetice
platbandă pentru împământare
electrozi de împământare
alte materiale
Ȋn cadrul parcelei se afla 8 senzori digitali de prag de umiditate sol on/off (plasați cate doi pe rândurile 3,4,5
şi 6) şi 3 traductoare analogice de umiditate sol (plasate pe rândurile 3,10 şi 14).
11
Tuburile, care au rolul protejării cablurilor si furtunilor, s-au montat îngropat pe două straturi, la o adâncime
de 0,8 m pentru cabluri şi respectiv 0,9 m pentru furtunuri. La final s-a efectuat compactarea manuală la fiecare
20 ÷ 30 cm pământ adăugat. S-a acordat o grija deosebita firului de tragere din interiorul tubului riflat, prelungindu-
se acolo unde a fost nevoie. S-a montat banda de avertizare ”ATENTIE! CABLURI ELECTRICE”.
Monitorizarea consumurilor de apă se face cu 2 debitmetre: 1 pentru parcela dotată cu sistem automatizat
de picurare şi colectoare pluviale integrate şi unul pentru parcela dotată doar cu sistem de picurare.
Sistemul de control şi monitorizare este centralizat ȋntr-un computer industrial (PLC Panasonic), ȋn care
sunt prezentate sinoptic elementele din câmp. Pe ecranul principal se pot vedea elementele de sesizare si de
acționare amplasate ȋn așa fel încât sa reproducă cât mai intuitiv imaginea sistemului. Animația se desfășoară
dinamic pentru a se sugera funcționarea sau nefuncționarea irigării, fig. 4.
Fig. 4
Instalația de irigare este împărțită ȋn trei circuite:
circuit de monitorizare şi control sistem automatizat picurare cu colectoare pluviale;
circuit de monitorizare şi control sistem irigare;
circuit de monitorizare condiții naturale.
Circuitul de monitorizare şi control picurare+ colectoare are in componenta următoarele:
un debitmetru, D2;
4 electrovalve linie picurare EV1,EV2,EV3,EV4;
8 senzori de prag de umiditate on/off – S11,S12,S21,S22,S31,S32,S41,S42;
un traductor de umiditate sol referință.
12
Circuitul de monitorizare si control irigare are in componenta următoarele:
un debitmetru - D1;
o electrovalvă magistrală EV5;
un traductor de umiditate sol referință.
Circuitul de monitorizare a condițiilor naturale are in componență un traductor de umiditate sol referință.
Pentru pornirea sistemului de control se comută butonul pe poziția START. Reglajele se pot realiza înaintea
pornirii sau ȋn timpul funcționării.
Modul de funcționare ANALOGIC
Daca se vizualizează semnalizarea ANALOGIC atunci controlul se face cu ajutorul
traductoarelor analogice de umiditate.
Traductorul de umiditate din parcela, ȋn funcție de procentul volumetric de umiditate sol detectat transmite către
electrovalve comanda de funcționare/oprire irigare. Pragul de umiditate al solului este semnalizat de traductoare.
Valoarea de prag a umidității (umiditatea cerută) se poate regla ȋn funcție de tipul de sol de operator. De
asemenea, histerezisul este reglabil din interfața cu operatorul a tabloului electric logic.
Timpul de reacție normal de la momentul irigării la momentul umezirii la nivelul adâncimii senzorului de prag
de umiditate este de aproximativ 48 h. De aceea este programat un timp de așteptare şi un timp de Irigare, pentru
a permite o reacție corectă din partea sistemului de automatizare, fără efect de supra-irigare.
Dacă după întârzierea programată umiditatea H este:
mai mică sau egală cu umiditatea cerută din care se scade valoarea h (histerezis) se realizează
udarea, adică se comandă deschiderea electrovalvei de pe linia respectivă de picurare. Pe ecran
apare imaginea următoare, sugerându-se irigarea:
mai mare decât umiditatea cerută, se așteaptă până când valoarea umidității H descrește la
valoarea: umiditatea cerută - h.
13
Modul de funcționare DIGITAL
Daca se vizualizează semnalizarea DIGITAL atunci controlul se face cu ajutorul senzorilor de umiditate
digitali care dau un contact la o umiditate volumetrică a solului de 17 %.
In funcție de modul in care se dorește funcționarea avem posibilitate de a alege controlul sistemului de
picurare si irigare pe rânduri.
Modul de lucru in acest caz se poate selecta după cum urmează:
cu senzorul S1 – controlul se realizează de către senzorul 1 din fiecare rând şi decizia de irigare
se ia ȋn funcție de activarea acestui senzor (trecerea acestuia ȋn starea off)..
cu senzorul S2 – controlul se realizează de către senzorul 2 din fiecare rând şi decizia de irigare
se ia ȋn funcție de activarea acestui senzor.
cu senzorul S1 şi cu senzor S2 – controlul se realizează de către senzorii 1 şi 2 din fiecare rând
şi decizia de irigare se ia doar când ambii senzori sunt activați (starea off).
Atunci când senzorii sunt activați, pe display aceștia clipesc pentru a se indica coborârea sub pragului de
umiditate a solului (umiditatea cerută).
De asemenea, culoarea electrovalvelor şi ȋn plus acestea clipesc pe ecran ȋn starea de funcționare.
Ecranul care corespunde funcționării ȋn modul DIGITAL, cu selecția tuturor senzorilor de umiditate, ȋn starea
senzori activați şi cu electrovalvele de linie acționate este prezentat ȋn fig. 5.
14
Fig. 5
Modul de funcționare MANUAL
Acest mod de lucru se folosește pentru a realiza irigarea manuală, pe fiecare din zone, independent de
semnalele primite de la senzorii de prag de umiditate volumetrică sol sau traductoarele de umiditate volumetrică
sol. Acest mod de lucru se folosește ȋn general la punerea in funcțiune sau la verificarea funcționării
electrovalvelor. Pentru acest mod de lucru se apasă pe ecranul tactil butonul MANUAL (start manual
irigare/picurare pe rândul respectiv), fig. 6.
Fig.6
Cu ajutorul sistemului de monitorizare se stochează date referitoare la parametrii de proces programați sau
măsurați. Cu aceste baze de date se generează grafice care servesc la urmărirea funcționalității instalației si
măsurarea eficientei irigării.
Ȋn fig. 7 sunt prezentate graficele stărilor contactelor senzorilor de prag de umiditate distribuiți ȋn două grafice:
Grafic 1 pentru rândurile 3 si 4 si Grafic 2 pentru rândurile 5 si 6.
15
Grafic 1 Grafic 2
Fig. 7
Graficul umidității cerute şi al umidității realizate
Graficul 3, prezentat ȋn fig. 8 are drept scop monitorizarea exactității funcționării sistemului de control şi
comandă a procesului de irigare, permițând de asemenea testarea ȋn condiții reale a senzorilor de prag de
umiditate digitali.
Fig. 8
16
Monitorizarea stărilor senzorilor de prag de umiditate ȋntr-un interval dat de timp
Toate stările elementelor digitale care compun instalația de irigat sunt monitorizate într-o baza de date
care conține istoricul de funcționare, fig. 9 şi care permite vizualizarea momentului cuplării şi decuplării elementelor
de acționare. Acest lucru ajută la îmbunătățirea funcționării sistemului de comandă şi control al irigării, prin
modificarea parametrilor de lucru.
Fig.9 – Istoric funcționare
Racordarea tabloului electric logic al instalației de irigare (dulapul de automatizare DAA IRIGATII) se va
face cu panouri fotovoltaice care generează tensiunea ȋn invertor cu următoarele caracteristici:
tensiune: 24 Vcc
putere instalată: 1 KW, (4 panouri x 250 W)
nr. acumulatori: 4
Instalații de protecție
Instalația de legare la pământ, fig. 10, a fost realizata conform normativului I7-2011.
Priza de legare la pământ este formata din 3 electrozi verticali pozați îngropat ȋn pământ la adâncimea de
80 cm, conectați ȋntre ei prin conductor din bandă din oțel zincat cu dimensiunea 25x4 mm.
17
Fig. 10
Cei 3 țăruși cu o lungime de 1,5 m s-au unit in forma labei de gâscă, convergent spre piesa de separare.
Distanta dintre cei țăruși este de 1,5 m unul fata de celălalt. Rezistența de dispersie a prizei de pământ este mai
mica de 1 Ω, şi va fi comună pentru toata instalația. De la piesa de separație s-a trasat perimetrul camerei tehnice
prin exterior cu platbanda la înălțimea de 20 cm de la baza containerului birou. Impedanța curentului de defect
anormal şi dispozitivele de protecție au fost alese astfel încât circuitul defect să fie deconectat de la sursă într-un
timp acceptabil. Pârțile metalice ale instalației sunt conectate la acest punct de nul prin conductoare de protecție.
Instalația de paratrăsnet
Soluția aleasa este formata din rețea de captare realizata cu platbandă din oțel zincat, 25x4 mm. Ȋn cele
patru colțuri ale containerului s-a urcat platbanda la o înălțime mai mare decât a containerului cu 0,8m, pentru a
se realiza captatorii, fig. 11. Platbanda perimetrală s-a unit cu suportul metalic al panourilor solare pentru a se
proteja si acest dispozitiv. Coborârile s-au legat la priza de pământ printr-o piesa de separație. Aceasta s-a
semnalizat şi protejat împotriva deschiderii de către personalul neautorizat.
Fig. 11
18
Dulapul de automatizare DAA IRIGATII
Dulapul de automatizare DAA IRIGATII al echipamentului de irigare, prezentat ȋn fig. 12, a fost executat
conform schemei electrice desfășurate din ANEXA 1.
Amplasarea aparatajului in dulap s-a făcut pe contra-panou, pe șine metalice, ȋn șiruri orizontale, cu canale
de conductoare ȋntre șiruri. Aparatajul electric utilizat, amplasat pe contra-panouri, este ușor de montat si de
demontat, cu legături fata, ușor accesibile.
Intrările/ieșirile in/din dulap (accesul cablurilor electrice) s-a realizat pe partea inferioara laterala a acestuia,
prin tuburile gofrate îngropate, care au făcut trecerea de la subteran la suprateran.
Dulapul de automatizare a fost executat sub forma unei cutii paralelipipedice din tabla metalica, cu acces
din față, prevăzut cu dispozitive de închidere a ușilor, grunduite şi vopsite ȋn câmp electrostatic, ceea ce face
posibil montajul ȋn exterior. Contra-panoul, ușa şi cutia dulapului au fost prevăzute cu borne de împământare
marcate. Carcasa tabloului s-a legat la centura de protecție prin conductor flexibil de cupru. Dulapul s-a montat
pe pardoseală, cu partea din spate lipită de perete.
Fig. 12 – Dulap automatizare DAA IRIGATII
S-au furnizat etichete specifice sau observații, pentru:
aparataj sau incinta ȋn care nu sunt de așteptat, ȋn mod normal, tensiuni mai mari de 230V;
etichete pentru elementele din interiorul tabloului electric;
schema electrică.
19
Ventilarea dulapului s-a făcut cu ventilator acționat prin intermediul unui termostat.
Încălzirea s-a făcut cu 5 radiatoare de 150 W acționate de un termostat.
Dulapul de automatizare a fost livrat cu schema electrică desfășurată şi cu buletinul de verificare si de
testare, conform SR EN 60439-1.
Toate materialele folosite ȋn execuția dulapului sunt de înaltă calitate pentru care furnizorul prezinta
certificate de conformitate şi de garanție.
Dulapul de automatizare DAA IRIGATII îndeplinește următoarele condiții:
permite mentenanță sau extinderea unui circuit fără disturbarea parților importante ale instalației;
conține dispozitive speciale de protecție la supratensiune atmosferice şi de comutație;
toate cablurile de legătura dintre dulap (cablurile de ieșire) şi, acolo unde este cazul, cablurile
pentru legăturile dintre componentele interne, se concetățeană la șiruri de cleme terminale
montate pe șine.
capetele terminale ale firelor se identifică prin atașarea unor etichete numerotate.
Proiectul asigură realizarea unei instalații electrice de calitate corespunzătoare, urmărind satisfacerea
exigențelor esențiale de calitate (rezistență şi stabilitate, siguranță în exploatare, siguranță la foc, sănătatea
oamenilor şi protecția mediului, economia de energie, protecția împotriva zgomotului) şi a reglementarilor tehnice
în vigoare privind calitatea în construcții.
3.2. Scrierea codului sursa al programului pentru comanda sistemului automatizat de irigare
punctiformă cu colectoare pluviale
Scrierea codului sursa pentru programul de comandă a sistemului automatizat de irigare cuprinde:
scrierea codului sursă al subprogramului de monitorizare a stărilor contactelor electrice ale
senzorilor de prag de umiditate sol;
scrierea codului sursă al subprogramului de monitorizare a configurațiilor matricei stărilor
contactelor electrice ale senzorilor de prag de umiditate sol;
scrierea codului sursă al subprogramului de monitorizare a indicatorilor care descriu calitativ
funcționarea sistemului automatizat de udare;
scrierea codului sursă al subprogramului pentru alarmarea locală şi la distanță la apariția
disfuncționalităților.
Ȋn această etapă, pe baza algoritmului pentru controlul şi conducerea procesului de udare şi a schemei
logice a algoritmului pentru controlul şi conducerea procesului de udare întocmite de parteneri ȋn etapa 2 de
realizare a proiectului, a fost scris codul sursă al programului de comandă a sistemului automatizat de irigare
punctiformă cu colectoare pluviale ȋn limbaj de programare Ladder logic, specific PLC-ului PANASONIC care
echipează dulapul de automatizare. Codul sursă al programului de comandă a sistemului automatizat de irigare
este prezentat ȋn ANEXA 2.
20
3.3. Testarea instalațiilor electrice şi a programului de comandă a sistemului automatizat de irigare
Înaintea punerii ȋn funcțiune a instalației electrice s-a realizat inspecția vizuală şi testele preliminare pentru
asigurarea unei bune funcționari a instalației electrice executată.
Inspecția vizuală si testele au constat ȋn următoarele:
verificarea continuității circuitelor de protecție, a conductivității electrice a conductoarelor si a
circuitelor de echipotențializare;
verificarea rezistentei de dispersie a prizei de pământ;
verificarea puterii pe circuit, respectiv a receptoarelor conectate pe fiecare circuit;
verificarea secțiunii tuturor conductoarelor, ținând cont de modurile de pozare;
verificarea legăturilor de echipotentializare a tuturor maselor metalice.
Verificări specifice tablourilor electrice
Echipamentele au fost realizate conform dispozițiilor standardului național de tablouri electrice SR EN
60439-1:2001 care garantează siguranța si fiabilitatea instalațiilor electrice. Standardul SR EN 60439-1:2001 este
identic cu standardul european EN 60439-1:1999, care a preluat fără modificări standardul internațional CEI
60439-1:1999.
SR EN 60439-1 stabilește definițiile, condițiile de utilizare, dispozițiile constructive, caracteristicile tehnice
si încercările pentru ansamblurile de aparataj de joasa tensiune (dulapuri automatizare).
Toate elementele care constituie tabloul sunt luate in considerare de acest standard: aparatele,
componentele şi legăturile mecanice şi electrice.
Tabloul testat trebuie sa fie conform cu standardul SR EN 60439-1:2001.
S-au făcut următoarele verificări:
Verificarea limitelor de încălzire
In condițiile încărcării la curent nominal, in regim termic permanent, s-a verificat daca nu sunt depășite
limitele de încălzire prescrise pentru diferite parți ale tabloului:
70 °C pentru bornele in care se racordează conductoarele exterioare;
15 °C pentru organele de comanda manuala (sau 25 °C, ȋn funcție de tipul de material);
30 ÷ 40 °C pentru elementele anvelopei (carcasei) accesibile din exterior.
Verificarea eficacității circuitului de protecție
Eficacitatea circuitului de protecție s-a controlat prin doua încercări:
măsurarea rezistenței ȋntre borna de intrare a conductorului de protecție si diferitele părți
conductoare expuse ale ansamblului (sub un curent de 10 A), rezistenta care nu trebuie sa fie mai
mare de 0,1 ;
verificarea ținerii la curentul de scurtcircuit realizat ȋntre conductorul de protecție şi faza cea mai
apropiata de acesta.
Verificarea funcționării mecanice
S-au efectuat cicluri de manevre. Mecanismele de încuiere, de interblocare si alte elemente mobile ale
tabloului si-au conservat proprietățile inițiale din punct de vedere al funcționarii si efortului de manevrare.
Caracteristicile inițiale de funcționare mecanica ale tabloului electric au fost conservate după ȋncercare.
21
Verificarea gradului de protecție
S-a verificat astfel aptitudinea tabloului complet montat de a:
proteja persoanele împotriva accesului la pârțile aflate sub tensiune;
proteja materialul din interior împotriva pătrunderii corpurilor solide străine si a lichidelor;
proteja materialul din interior împotriva influentelor externe (lovituri, coroziune).
Verificarea masurilor de protecție si a continuității electrice a circuitelor de protecție
Examen vizual:
verificarea continuității circuitelor de protecție la nivelul asamblărilor metalice: carcasa, ecrane
frontale, ușa.
elementele metalice montate pe balamale sau cele nesudate ferm la carcasa dulapului (ușa,
contra-panou, etc.) care susțin aparate sub tensiune, sunt echipate cu cate o conexiune de masa.
Testarea programului de comandă a sistemului automatizat de irigare
După alimentarea cu energie electrică a dulapului de automatizare (tablou electric logic) s-a trecut in
modul de funcționare MANUAL, pe fiecare din zonele de control. S-a constatat cuplarea corespunzătoare a fiecărui
releu, alocat zonei respective.
Apoi, s-a trecut la verificarea funcționării ȋn regim AUTOMAT, modul de lucru DIGITAL (control cu senzori
digitali), mai întâi cu senzorii 1 pentru fiecare din zone. S-au făcut ştrapuri pe clemele de intrare a senzorilor, iar
după timpul de așteptare programat s-a acționat electrovalva corespunzătoare fiecărui circuit pentru un timp dat
de timpul de irigare. Ciclul s-a desfășurat repetitiv.
După aceea, s-a verificat funcționarea regimului automat, programându-se controlul cu senzori digitali, cu
senzorii 2 pentru fiecare din zone. S-au făcut ştrapuri pe clemele de intrare a senzorilor, iar după timpul de
așteptare programat s-a acționat electrovalva corespunzătoare fiecărui circuit pentru un timp dat de timpul de
irigare. Ciclul s-a desfășurat repetitiv.
Apoi s-a programat de pe afișaj controlul digital, cu senzor 1 si senzor 2. S-au realizat ştrapurile pentru
simularea condițiilor de intrare si s-a constatat ca după timpul de așteptare programat s-a acționat electrovalva
corespunzătoare fiecărui circuit pentru un timp dat de timpul de irigare. Ciclul s-a desfășurat repetitiv.
S-a comutat ȋn modul de lucru ANALOGIC si s-a simulat cu un generator de semnal 4 ÷ 20mA modificarea
umidității citite. In momentul ȋn care umiditatea realizată a devenit mai mică decât umiditatea cerută din care s-a
scăzut valoarea histerezisului h, s-a desfășurat ciclul timpul de așteptare/timp de irigare, electrovalvele cuplând
corespunzător.
3.4. Stabilirea parametrilor monitorizați de dezvoltare a viței de vie
3.4.1. Observații si determinări
3.4.1.1. Observații şi determinări cu privire la factorii climatici
La întocmirea studiului privind condițiile eco-climatice din dispozitivul experimentat, amplasament inclus in
centrul viticol Valea Călugărească sunt folosite datele înregistrate la Stația meteorologică automată a ICDVV
(latitudine 44°59’, longitudine 26°13’, altitudine 210 m), fig. 13.
22
Pentru caracterizarea condițiilor eco-climatice din perioada de experimentare vor fi folosiți o serie de
indicatori simpli şi cu caracter sintetic: temperatura medie anuală, suma gradelor de temperatura globală (ΣTg),
suma gradelor de temperatura activa (ΣTa), suma gradelor de temperatura utilă (ΣTu), temperatura minimă
absolută a aerului, insolația reală (Ir), suma precipitațiilor anuală şi în perioada de vegetație. La aceștia s-au mai
adăugat indicatorii eco-climatici cu caracter sintetic: indicele heliotermic real (IHr), indicele heliotermic (IH), indicele
de răcire a nopților (IF), coeficientul hidrotermic (CH), indicele bioclimatic al viței de vie (Ibcv) şi indicele aptitudinii
oenoclimatice (IAOe).
Bilanțul termic activ se obține prin însumarea temperaturilor medii diurne mai mari de 10°C, considerat ca
prag biologic al creșterii viței de vie.
Bilanțul termic util (eficace) s-a calculat prin însumarea temperaturilor medii diurne, din care, în prealabil,
s-a scăzut pragul biologic de 10°C. Insolația reală a rezultat din cumularea orelor de strălucire efectivă a soarelui.
Indicele heliotermic (IH), ia în calcul suma gradelor de temperatură zilnică, suma gradelor de temperatură
maximă zilnică şi un coeficient de lungime a zilei în funcție de latitudine. Valorile acestui indicator se corelează
strâns cu conținutul de zahăr din must.
Indicele de răcire a nopților (IF) care reprezintă media temperaturilor minime zilnice din ultima lună înainte
de recoltare (septembrie). Acest indice se corelează cu nivelul calitativ al aromelor si polifenolilor din struguri.
Coeficientul hidrotermic (CH), este definit ca fiind raportul dintre suma precipitaților (P) din perioada de
vegetație şi bilanțul termic activ (Ta).
Indicele bioclimatic al viței de vie (Ibcv), este definit ca raportul dintre suma orelor de insolație reală (I) din
timpul perioadei de vegetație înmulțit cu bilanțul termic activ (Ta) şi suma precipitațiilor (P) înmulțită cu numărul
zilelor din perioada de vegetație (Nzv).
Fig. 13. Stația meteorologică automată a ICDVV
23
3.4.1.2.Observaţii si determinări cu privire la factorii pedologici
Se vor efectua observații şi determinări privind principalele proprietăți fizice, hidrice şi agrochimice ale
solului din cadrul dispozitivului experimental.
Analizele privind proprietățile fizice şi hidrice ale solului se executa conform metodologiei recomandată în
,,Metode de cercetare a solului”, Ed. Academiei RPR, București (1964), iar cele privind proprietățile agrochimice
ale solului conform metodelor prezentate în lucrarea “Metodologie de analiză agrochimică a solurilor în vederea
stabilirii necesarului de amendamente si îngrășăminte”, ASAS-ICPA, București (1981).
3.4.1.3.Observaţii si determinări efectuate la butucii de viță de vie din cadrul
dispozitivului experimental
Determinările privind principalele procese fiziologice şi biochimice din plantă se vor efectua la două
momente vegetative: înflorit si pârgă.
Acestea sunt:
intensitatea procesului de fotosinteză, care se determină cu analizorul automat LCA-4, rezultatele
fiind exprimate în μmoli CO2/m2/s.
intensitatea procesului de respirație care se determină cu analizorul automat LCA-4, rezultatele
fiind exprimate în μmoli CO2/m2/s,
Creșterea butucilor de vită de vie se va aprecia pe baza următoarelor determinări:
indicele suprafeței foliare (LAT), reprezintă raportul dintre suprafața foliară şi suprafața de nutriție
lungimii de creștere a lăstarilor la sfârșitul perioadei de vegetație prin măsurarea tuturor lăstarilor
si însumarea lungimii acestora (m/but)
determinarea greutății lemnului de un an înlăturat la tăierea în uscat (kg/but)
Maturarea lemnului, va fi apreciată pe baza exprimării procentuale a creșterilor maturate/ butuc fată de
totalul acestora.
Fertilitatea butucilor de control se va aprecia prin determinarea coeficienților de fertilitate absolut şi relativ.
coeficientul de fertilitate absolut, reprezintă raportul dintre numărul de struguri pe butuc şi numărul
lăstarilor cu rod .
coeficientul de fertilitate relativ, reprezintă raportul dintre numărul de struguri pe butuc şi numărul
total de lăstari pe butuc .
Producția de struguri (kg/butuc) se determina prin cântărirea strugurilor recoltați individual de la butucii de
control.
Relațiile care se stabilesc între creștere şi producție, se exprimă prin următorii indicatori sintetici:
indicele de echilibru vegeto-productiv (IEVP), care reprezintă raportul dintre greutatea lemnului
înmulțită cu 100/producția de struguri plus lemnul eliminat;
indicele Ravaz care reprezintă raportul producție/lemn eliminat;
productivitatea suprafeței foliare exprimată prin: raportul dintre suprafața foliară (cm2) şi producția
de struguri (g) şi respectiv prin raportul dintre suprafața foliară (cm2) şi conținutul în zaharuri (g)
24
3.4.1.4. Observații si determinări în laborator
Rezistența la temperaturi scăzute (procentul de muguri porniți în vegetație), a fost determinat prin
secționarea mugurilor şi determinarea mugurilor viabili şi a celor morți.
Procentul de boabe meiate, se determina la 10 zile după înflorit, la un număr de 10 ciorchini/varianta. Se
calculează procentul de boabe meiate în raport cu numărul total de boabe.
Conținutul de antocieni din boabe se determina prin extracția acestora în alcool metilic cu 1% acid clorhidric.
Dozarea se face la un spectrofotometru Jasko, prin citirea extincției la lungimea de undă de 540 nm. Rezultatele
sunt exprimate în mg/kg struguri.
Substanța uscată totală din frunze şi struguri se determină prin uscarea acestora in etuvă la temperatura
de 105°C, timp de 24 ore. Rezultatele sunt exprimate în procente.
Analiza mecanică a strugurilor se realizează conform următoarei metodologii: din probele medii recoltate
se aleg 10 struguri cu dezvoltare normală şi de greutate medie. Pentru fiecare strugure se efectuează următoarele
determinări: cântărirea, numărarea şi cântărirea boabelor, separat cele sănătoase de cele vătămate. Scăzând
greutatea boabelor din cea a strugurilor se obține greutatea ciorchinilor, care se verifică şi prin cântărirea directă
a acestora. Boabele se zdrobesc, mustuiala se presează cu presa de laborator, iar la mustul rezultat se determină
volumul şi greutatea. Se calculează apoi prin diferență greutatea restului de miez, pielițelor şi semințelor, care
reprezintă tescovina. Se determină volumul boabelor de la fiecare strugure prin scufundarea lor într-un cilindru
gradat în care, în prealabil s-a pus un volum cunoscut de apă. Boabele se scot din apă, se zvântă şi usucă pe o
hârtie de filtru. Pielițele boabelor se desprind de pe pulpă cu ajutorul unei pensete, se șterg de mustul ce adera la
partea lor interioară prin tamponare ușoară pe o hârtie de filtru şi după uscare (cca. 30 minute) se cântăresc.
Datele obținute se raportează la 1 kg struguri.
Pe baza datelor obținute se calculează indicii tehnologici ai strugurilor:
Indicele de structură a strugurelui = greutatea boabelor/ greutatea ciorchinilor;
Indicele de alcătuire a bobului = greutatea miezului/ greutate pielițe şi semințe;
Indicele de boabe = numărul de boabe la 100 g struguri;
Indicele de randament = greutatea mustului/ greutatea tescovinei.
Compoziția mustului se apreciază pe baza următorilor parametrii: zaharul (g/l) si aciditatea titrabila a
mustului. Zaharul se determină refractometric, iar aciditatea titrabilă prin neutralizarea acizilor din must cu o soluție
de NaOH în prezența fenolftaleinei ca indicator.
3.4.1.5. Determinări referitoare la regimul hidric al solului şi butucilor de control din
cadrul dispozitivului experimental
Utilizarea noilor mijloace tehnice de monitorizare a mediului şi a plantei, bazate pe senzori de mare
precizie, precum şi elaborarea unor modele matematice de simulare permit alocarea udărilor cu mare precizie în
funcție de condițiile climatice şi stadiul de dezvoltare al plantelor, astfel încât eficienta irigării să fie maximizată.
Studiile realizate pe plan mondial au evidențiat faptul că noile mijloace tehnice au permis o reducere cu 25% a
cantității de apă utilizată în irigarea culturilor agricole. Având în vedere aceste considerente, în cadrul proiectului
ne-am propus realizarea unui sistem ,,inteligent” şi ,,automatizat” de irigare a viței-de-vie, care să utilizeze cu
25
maximă eficientă atât apa pluviometrică, cât şi pe cea administrată prin irigare, în condițiile în care apa
pluviometrică nu poate satisface necesitățile hidrice ale viței-de-vie.
Ideal, stresul hidric ar trebui măsurat prin monitorizarea unuia, sau mai multor parametri fiziologici ai plantei,
cum ar fi: potențialul de apă al frunzelor, conductanța stomacală sau fluxul sevei brute în tulpină. Indirect, el poate
fi estimat şi prin măsurarea tensiunii apei din sol (în kPa) cu ajutorul unui tensiometru, adică a forței cu care apa
este reținută de particulele de sol.
În cadrul experimentului vom folosi pentru determinarea nivelului de aprovizionare a solului cu apă senzori
de umiditate, atât ȋn variantele de irigare cu colector pluvial + sistem de irigare prin picurare, si irigare prin picurare,
cat si la varianta martor (neirigat). Senzorul măsoară conținutul de apă al solului (% vol.) cu o acuratețe de ± 2%.
Măsurătorile pot fi stocate într-un data logger şi pot fi transferate printr-un cablu cu interfață pe un laptop, sau pot
fi transmise automat sistemului de comandă cu ajutorul unei mici antene speciale.
Informațiile furnizate vor fi utilizate pentru monitorizarea continuă a umidității solului şi efectuarea de calcule
privind rezerva de apă din sol şi oportunitatea irigării. Inputurile de apă pluvială şi pierderile de apă prin
evapotranspiraţie vor fi stabilite în baza datelor furnizate de o stație meteo automată amplasată în apropierea
poligonului experimental
Măsurătorile efectuate, la un interval de 15 minute, vor fi transmise automat programului de prelucrare a
datelor. Stația meteo transmite informații privind: temperatura aerului, radiația solară, precipitațiile, umiditatea
aerului, temperatura solului, direcția şi viteza vântului.
Pentru a estima în teren starea hidrică a vițelor vom folosi o metodă indirectă, determinând potențialului de
apă al frunzelor cu ajutorul unei camera de presiune Scholander (SPC) portabile (Foto 12).
Foto 12- Camera de presiune Scholander (SPC)
26
Măsurătorile obținute vor permite stabilirea cu precizie a momentului optim de aplicare a udărilor în funcție
de deficitul hidric din plantă. În acest fel vița-de-vie poate fi folosită ca indicator al propriei stări de aprovizionare
cu apă. Această metodă este larg utilizată în prezent în țâri precum SUA, Australia, Franța, Italia.
Evaluarea dezvoltării aparatului foliar al vițelor, de care depinde în mod direct cantitatea de apă pierdută
prin transpirație, va fi monitorizată prin determinarea săptămânală a indexului suprafeței foliare (LAI – Leaf Area
Index). Acest indice care caracterizează interfața frunziș-atmosferă, reprezintă raportul între unitatea de suprafață
foliară (m2) şi unitatea de sol (m2). Pentru determinarea acestui indice vom folosi analizorul automat LAI-2200C
Plant Canopy Analyzer.
În afara metodelor prezentate, starea hidrică a plantelor poate fi estimată indirect şi prin măsurarea fluxului
de sevă în părțile lemnoase ale plantei (tulpină, cordoane) cu ajutorul unor senzori speciali.
Acești senzori pentru măsurarea continuă a absorbției apei în plante funcționează după principiul Granier
şi pot avea 2 sau 4 tije de măsurare de diferite lungimi în funcție de grosimea tulpinii. Măsurătorile obținute pot fi
prelucrate cu ajutorul unui soft special care calculează debitul fluxului de sevă.
În baza datelor obținute în teren poate fi elaborat un Sistem Suport de Decizie (SSD), care să unifice toate
cunoștințele, datele şi modelele de simulare (fig.14).
Fig. 14 Sistem suport de decizie pentru controlul irigării şi managementul bolilor si dăunătorilor ȋn plantațiile viticole
Alimentat cu măsurătorile din teren, care pot fi transmise automat sistemului de comandă el ar trebui să
furnizeze fermierului informații privind momentul irigării şi norma de udare necesară pentru combaterea stresului
hidric. Elaborarea unui astfel de sistem are avantajul că el se poate adapta ușor la strategia şi posibilitățile tehnice
de irigare ale fermierilor.
27
3.5. Elaborarea programelor de încercări pentru modelele funcționale ale colectorului pluvial şi
senzorului de prag de umiditate sol
La elaborarea programelor de încercări pentru colectorul pluvial si senzorul de prag de umiditate au
participat INCDMTM București si INOE - IHP București. Cele doua programe sunt prezentate in ANEXA 3.
Colectorul pluvial este un subansamblu funcțional care, amplasat in parcela experimentala , colectează apa
pluvială şi de condens pe care o cedează ulterior lent vițelor de vie prin intermediul unor fitile textile aflate in contact cu
solul din jurul butucilor de viță de vie. De aceea, parametrul care interesează este timpul de golire, exprimat ȋn zile, a
cantității de apa colectată.
Senzorul de prag de umiditate sol cu contact electric on/off care monitorizează umiditatea volumetrică a
solului şi care, pe baza algoritmului logic de comandă al sistemului automat de irigare prin picurare, declanșează
procesul de irigare. Senzorii sunt amplasați ȋn parcela experimentala şi ȋn funcție de starea contactelor fiecăruia,
se ia o decizie. Pentru senzorul de prag de umiditate reglat la 17 % umiditate volumetrică, (valoare stabilită ȋn
funcție de tipul de sol şi de stresul hidric acceptat pentru condițiile parcelei experimentale de la ICDVV Valea
Călugărească) se urmărește determinarea timpului său de răspuns, la un salt al valorii umidități volumetrice a
solului de la 23 % la valoarea de prag reglată.
3.6. Testarea în condiții de laborator a modelelor funcționale ale colectorului pluvial şi ale
senzorului de prag de umiditate sol.
Testele au fost efectuate in cadrul laboratorului de debitmetrie, mase , forte al INCDMTM București cu
participarea INOE - IHP București (camera climatică).
Verificare aspect si dimensiuni
Verificarea aspectului s-a făcut vizual apreciindu-se calitatea execuțiilor ,integritatea structurala si calitatea
materialelor utilizate. Pentru controlul dimensional s-au utilizat instrumente de măsură si control corespunzătoare
aflate in dotarea laboratorului: ruleta de 1,5 m cu o precizie de 1 mm, șubler de 500 mm cu valoarea diviziunii de
0,1 mm. micrometru 0-50 mm si 50-100mm , precizie 0,01mm. Au fost verificate cotele de execuție, de gabarit si
corelările dimensionale ȋntre subansamblele componente.
Verificări funcționale
Colectorul pluvial
Timpul de golire, exprimat in zile, a cantității de apă colectată este parametrul funcțional al subansamblului. Pe
lângă cantitatea de apa colectată ȋn cuva colectorului, viteza de golire depinde de natura solului, condițiile meteo,
diametrul găurilor de trecere necesare montării a fitilelor textile. Ȋn condiții de laborator este dificil de realizat condiții
similare cu cele din parcela experimentală, dar rezultatele obținute pot fi un indiciu de eficiență a colectorului pluvial.
Încercările se fac pe 3 colectoare , variind cantitatea de apă stocată ȋn cuvă şi diametrele găurilor de trecere necesare
montării a futilelor textile (diametre de 2, 3 si 4 mm). Cantitățile de apă utilizate la experimentări (5, 15 şi 30 l) corespund,
teoretic, cu trei tipuri de regimuri pluviometrice distincte la nivelul parcelei experimentale: sărac, mediu şi excedentar.
Verificările s-au desfășurat astfel:
simultan cu cele trei colectoare cu diametrul găurilor de trecere de 2, 3 şi 4 mm;
s-au utilizat succesiv cantități de apă stocată de 5, 15 şi 30 l;
28
cuvele cu capacele puse au fost așezate pe suporți de lemn pe pardoseală cu fitilele textile întinse
vertical;
au fost lăsate şi urmărite până la scurgerea completa a apei;
s-a măsurat timpul de golire, exprimat ȋn zile.
Rezultatele obținute sunt trecute in ANEXA 4.
Senzorul de prag de umiditate sol
Timpul de răspuns (la un salt al valorii umidități volumetrice a solului de la 23% la valoarea de prag de 17%)
Mijloace de măsurare: balanță analitică 0 ÷ 5 kg cu rezoluția de 2 g, balanță analitică 0 ÷ 150 g cu rezoluția
de 1 mg, led de control, ceas electronic, vas de experimentare cu capac de etanșare, cameră climatică şi mostre
de sol umed.
Încercările se fac pentru toți cei 10 senzori realizați şi funcționali, fiind realizate trei mostre de sol umed cu
valori de umiditate masică ȋn imediata vecinătate a valorii corespunzătoare pragului reglat de 17% umiditate
volumetrică. Mostrele sunt realizate cu ajutorul unei balanțe analitice (utilizată pentru determinarea masei de
pământ uscat şi respectiv a masei de pământ umed), a unei seringi gradate (utilizată pentru adăugarea ȋn regim
controlat al cantității de apă necesare), a unei camere climatice (utilizată pentru uscarea prealabilă a pământului)
şi a unui traductor de umiditate volumetrică sol de referință (cu incertitudinea de măsurare de ± 2%, pentru
determinarea umidității mostrelor de sol umed realizate). Pentru uscarea solului se utilizează o cameră climatică
existenta ȋn dotarea INOE - IHP București.
Umiditatea masică Um, exprimată ȋn procente, este dată de relația:
𝑈𝑚 =𝑀𝑎𝑝𝑎
𝑀𝑠𝑜𝑙
∙ 100 [%𝑀]
unde:
Mapa: masa de apa conținută de mostra de sol umed;
Msol: masa de sol uscat conținută de mostra de sol umed.
Umiditatea volumetrică Uv, exprimată ȋn funcție de umiditatea masică, este dată de relația:
𝑈𝑣 = 𝑈𝑚 ∙𝜌𝑎𝑠𝑜𝑙
𝜌𝑎𝑝𝑎
[%𝑉]
unde:
apa: densitatea apei;
asol: densitatea aparentă a solului (densitate sol necompactat cu valoarea medie de 1,15 g/cm3).
Ca urmare a fost calculată valoarea umidității masice corespunzătoare pragului reglat de umiditate
volumetrică de 17%:
𝑈𝑚 = 𝑈𝑣 ∙𝜌𝑎𝑝𝑎
𝜌𝑎𝑠𝑜𝑙
= 17 ∙0,998
1,15= 14,75 [%𝑀]
Metoda de ȋncercare utilizată a presupus parcurgerea următoarelor etape:
sunt măsurate cu traductorul analogic de referință umiditățile volumetrice ale mostrelor de sol
umed realizate;
senzorii de prag de umiditate, cu elementul sensibil preîncărcat cu apă corespunzător unei
umidități volumetrice cu valoarea de 23 ± 2% (ȋn conformitate cu experimentările efectuate ȋn
etapa anterioară cantitatea de apă cu care este preîncărcat elementul sensibil este egală cu de
29
cinci ori masa acestuia: masă apă = 5 x 17 mg = 85 mg), sunt introduși ȋn mostrele de sol umed
plasate ȋn vase de experimentare etanșate pentru a împiedica evaporarea apei;
se realizează un dispozitiv de monitorizare şi semnalizare a stării contactului electric al senzorilor
testați care include o baterie de 1,5 Vcc, un circuit electric de alimentare a unui ceas electronic
martor pe care este înseriat contactul normal deschis al senzorului şi un led de semnalizare stare
contact senzor;
după realizarea tuturor conexiunilor electrice se notează data şi ora;
se așteaptă închiderea contactului electric al senzorului însoțită de aprinderea led-ului de
semnalizare şi pornirea cronometrării timpului scurs de la schimbarea stării contactului.
se calculează timpul de răspuns al senzorului
Rezultatele obținute sunt trecute ȋn ANEXA 4.
4. ANEXE
ANEXA 1 Schema electrică dulap automatizare irigare, DAA IRIGATII
ANEXA 2 Codul sursă al programului scris ȋn limbajul de programare Ladder logic
ANEXA 3 Programul de încercări pentru modelele funcționale ale colectorului pluvial şi senzorului de prag
de umiditate sol
ANEXA 4 Rezultatele testării în condiții de laborator a modelelor funcționale ale colectorului pluvial şi
senzorului de prag de umiditate sol
5. CONCLUZII
Ȋn primăvară, imediat ce condițiile climatice o vor permite, vor fi trase cablurile electrice şi furtunurile prin
tuburile gofrate, vor fi plasați ȋn câmp senzorii digitali de prag de umiditate volumetrică a solului, traductoarele
analogice de referință pentru măsurarea acestui parametru fizic şi furtunurile liniilor de picurare. Vor fi efectuate
conexiunile electrice şi hidraulice necesare şi vor fi efectuate teste ale sistemului automatizat de irigare.
Experimentările pe parcela experimentală vor permite evaluarea concludentă a avantajelor privind
producțiile realizate şi a economiilor obținute. Comparațiile se vor face ȋntre cele trei loturi ale parcelei
experimentale şi prin monitorizarea automată a consumurilor de apă şi energie electrică şi respectiv a parametrilor
selectați pentru descrierea dezvoltării vițelor de vie.
1
ANEXA 3
PROGRAM DE PROBE ŞI ȊNCERCĂRI
1. Colector pluvial
Nr.
crt. Condiția tehnică
Valori limită
admise Mijloace şi metoda de verificare Obs.
1. Dimensiuni de gabarit L = 705 mm
I = 400 mm
h = 304 mm
Se verifică cu ruleta de 1,5 m cu o precizie de
1 mm si șubler de 500 mm cu valoarea diviziunii de
0,1 mm. Se măsoară lungimea, lățimea, înălțimea si
cotele de legătură ȋntre subansamble.
2 Capacitate V =60 litri Se verifica cu un vas gradat de capacitate 10
l cu care se umple cuva colectorului.
3 Timpul de golire Tg = 18-21zile Verificarea se face astfel:
se utilizează 3 cuve având diametrul găurilor de
trecere de: 2, 3 si 4 mm.
fiecare cuva este alimentata succesiv cu
următoarele cantități de apa: 5, 15 si 30 litri
cuvele cu capacele puse si așezate pe suporți de
lemn pe pardoseala si fitilele textile întinse , au fost
lăsate pana la scurgerea completa a apei;
se măsoară timpul de golire exprimat in zile.
Se utilizează un vas gradat.
2
2.Senzor prag de umiditate sol cu contact electric
Nr.
crt. Condiția tehnică
Valori
limită
admise
Mijloace şi metoda de verificare Obs.
1 Timpul de răspuns,
ȋn ore, la un salt al
valorii umidități
volumetrice a
solului de la 23% la
valoarea de prag
reglată de 17%.
Tr = 48 h Mijloace de măsurare:
balanță analitică 0 ÷ 5 kg cu rezoluția de 2 g, balanță
analitică 0 ÷ 150 g cu rezoluția de 1 mg,
led de control, ceas electronic,
vas de experimentare cu capac de etanșare, cameră
climatică
mostre de sol umed
Metoda de verificare:
Încercările se fac pentru toți cei 10 senzori realizați şi
funcționali, fiind realizate trei mostre de sol umed cu valori de
umiditate masică ȋn imediata vecinătate a valorii corespunzătoare
pragului reglat de 17 % umiditate volumetrică. Mostrele sunt
realizate cu ajutorul unei balanțe analitice (utilizată pentru
determinarea masei de pământ uscat şi respectiv a masei de
pământ umed), a unei seringi gradate (utilizată pentru adăugarea
ȋn regim controlat al cantității de apă necesare), a unei camere
climatice (utilizată pentru uscarea prealabilă a pământului) şi a
unui traductor de umiditate volumetrică sol de referință (cu
incertitudinea de măsurare de ± 2%, pentru determinarea
umidității mostrelor de sol umed realizate). Pentru uscarea solului
se utilizează o cameră climatică existenta ȋn dotarea INOE - IHP
București.
Umiditatea masică Um, exprimată ȋn procente, este dată de
relația:
𝑈𝑚 =𝑀𝑎𝑝𝑎
𝑀𝑠𝑜𝑙
∙ 100
unde:
Mapa: masa de apa conținută de mostra de sol umed;
Msol: masa de sol uscat conținută de mostra de sol umed.
Umiditatea volumetrică Uv, exprimată ȋn funcție de umiditatea
masică, este dată de relația:
3
𝑈𝑣 = 𝑈𝑚 ∙𝜌𝑎𝑠𝑜𝑙
𝜌𝑎𝑝𝑎
unde:
apa: densitatea apei;
asol: densitatea aparentă a solului (densitate sol
necompactat cu valoarea medie de 1,15 g/cm3).
Ca urmare a fost calculată valoarea umidității masice
corespunzătoare pragului reglat de umiditate volumetrică de 17%:
𝑈𝑚 = 𝑈𝑣 ∙𝜌𝑎𝑝𝑎
𝜌𝑎𝑠𝑜𝑙
= 17 ∙0,998
1,15= 14,75 [%]
Metoda de ȋncercare utilizată a presupus parcurgerea
următoarelor etape:
sunt măsurate cu traductorul analogic de referință umiditățile
volumetrice ale mostrelor de sol umed realizate;
senzorii de prag de umiditate, cu elementul sensibil
preîncărcat cu apă corespunzător unei umidități volumetrice
cu valoarea de 23 ± 2 % (ȋn conformitate cu experimentările
efectuate ȋn etapa anterioară cantitatea de apă cu care este
preîncărcat elementul sensibil este egală cu de 5 ori masa
acestuia: masă apă = 5 x 0,017 mg = 0,085 mg), sunt
introduși ȋn mostrele de sol umed plasate ȋn vase de
experimentare etanșate pentru a împiedica evaporarea apei;
se realizează un dispozitiv de monitorizare şi semnalizare a
stării contactului electric al senzorilor testați care include o
baterie de 1,5 Vcc, un circuit electric de alimentare a unui
ceas electronic martor pe care este înseriat contactul normal
deschis al senzorului şi un led de semnalizare stare contact
senzor;
după realizarea tuturor conexiunilor electrice se notează data
şi ora;
se așteaptă închiderea contactului electric al senzorului
însoțită de aprinderea led-ului de semnalizare şi pornirea
cronometrării timpului scurs de la schimbarea stării
contactului.
se calculează timpul de răspuns al senzorului
Rezultatele obținute sunt trecute ȋn ANEXA 4.
ANEXA 4
Rezultatele testărilor în condiții de laborator a modelelor funcționale ale colectorului pluvial şi ale
senzorului de prag de umiditate sol.
1. Colectorul pluvial
Nr. crt.
cuvă
Diametru gaură
trecere (mm)
Cantitatea de
apa (l)
Timp de golire
( zile) Observații
1 2
5 16
Ȋn condițiile pedoclimatice din
parcela experimentală se
recomandă utilizarea cuvelor cu
găuri de trecere de 4mm
15 27
30 43
2 3
5 12
15 23
30 36
3 4
5 8
10 14
30 23
2. Senzorul de prag de umiditate
Umiditate
volumetrică mostră
sol (%V)
Nr. crt.
senzor Timp de răspuns (ore) Observații
17,5
S1 30
Elementul sensibil al
senzorului (poliamidă cu
masa de 171mg) a fost
preîncărcat cu o cantitate
de apă de 85 mg
corespunzătoare cantității
de apă absorbite de
acesta atunci când
senzorul este plasat ȋntr-
un sol cu umiditatea
volumetrică de 23 0,2%.
S2 27
S3 31
S4 34
S5 29
S6 36
S7 28
S8 32
S9 29
S10 33
17,8
S1 29
S2 26
S3 30
S4 32
S5 28
S6 34
S7 27
S8 30
S9 28
S10 31
16,9
S1 32
S2 30
S3 33
S4 36
S5 31
S6 38
S7 31
S8 34
S9 32
S10 36