آبیاری، هواشناسی، داده‌های، خودکار، آبپاش، به‌هنگام، به‌صورت، آبفشان، آبپاش‌های، اندازه‌گیری، اتوماتیک، آبپاش¬های

خودکار به‌کار رفته است. این معادل بیشینه میزان تبخیر و تعرق دو روزه منطقه در طول ماه‌های داغ تابستان بود. بعد از آبیاری آخرین طرح خودکار، محور به‌صورت خشک تا نقطه شروع خود می‌چرخد. در طول یک دوره آبیاری دستی، محور به طور مشابه کار می‌کرد، غیر از اینکه تنها طرح‌های آبیاری دستی را با یک عمق کاربردی مورد نیاز دستی تنظیم شده برای پر کردن دوباره ظرفیت آب خاک و پرهیز از استرس محصول برای 100% طرح ها آبیاری می‌کرد. این کمبود آب خاک توسط قرائت‌های هفتگی نوترون پروب در 100% طرح‌های آبیاری دستی محاسبه می‌شده است. برای اینکه با هر دو روش خودکار و دستی بتوانیم یک محور را کنترل کنیم، آبیاری‌های خودکار تنها در روزهای زوج سال امکان‌پذیر بودند و آبیاری‌های دستی تنها در روزهای فرد سال امکان‌پذیر بودند.
رایانه کنترل مرکزی برنامه‌ریزی شده بود تا در هر دقیقه با ثبت‌کننده نصب شده بر روی محور و صفحه کنترل محور تماس برقرار کند تا گزارشات وضعیت را دریافت کند. نرم‌افزار توسعه‌یافته سفارشی در زبان ویژوال بیسیک نوشته شده بود تا بررسی کند آیا محور از مرز طرح عبور کرده است یا نه. اگر رد شده بود، دستورالعمل‌های جدیدی برای محور بسته به مکان و برنامه‌ای (خودکار یا دستی) که در حال پیاده کردن آن بوده فرستاده می‌شده است.
از ثبت کننده درون مزرعه تنها یک بار در طول روز آن هم دقیقاً بعد از نیمه شب نمونه‌برداری می‌شد. در این زمان، داده روز قبل تحلیل می شد تا راهکار روز بعد تعیین شود. اگر محور در طول روز قبل حرکت نکرده بود، منحنی دمای جمع‌آوری شده توسط IRTC های نصب شده بر روی محور از محلی که محور تمام روز را آنجا مانده بوده استفاده می‌شد تا تشخیص دهیم که آیا آبیاری نیاز است یا نه. اگر محور در طول روز قبل حرکت کرده بود بنابراین یک حالت غیرعادی پیش می‌آمد که اندازه‌گیری‌های دمای یک زمان از روز را مقیاس قرار می‌داد و براساس نتایج تصمیم‌گیری می‌کرد. اندازه‌گیری‌های دمای دو تاج از IRTC های نصب شده در مزرعه در طرح خودکار 100% با یکدیگر میانگین‌گیری می‌شدند و به‌عنوان منحنی مرجع برای مقیاس‌گذاری اندازه‌گیری‌های زمانی از روز درون یک منحنی روزانه (معادله 2-1) استفاده می‌شدند. مزرعه به اشکال گوه‌ای شکل چهار درجه‌ای تقسیم شده بود و قرائت‌های برداشت شده از درون هر کدام از این اشکال گوه‌ای شکل برای هر طرح شعاعی با یکدیگر میانگین‌گیری شدند. پرونده‌های مختلف شامل مقادیر هر یک از 8 طرح (4 سطح آبیاری در دو تکرار) در هر یک از این گوه‌ای شکل‌های چهار درجه‌ای ساخته شدند. پرونده‌ها این گونه بودند: میانگین دمای دوردست (چرا که بسیاری از قرائت‌ها ممکن است در هر گوه چهار درجه‌ای اتفاق افتاده باشد)، تعداد دقایقی که منحنی مقیاس بالای آستانه دما بوده است و دمای هر مکان دوردست به مقیاس ساعت 12:00 ظهر. هر یک از این پرونده‌ها تنها برای اهداف اطلاعاتی استفاده می‌شدند. آن‌ها برای تخمین هر تصمیم آبیاری و تخمین شرایط فضایی متغیر محصول استفاده شده‌اند. این گونه اطلاعات می‌توانند در آزمایشات آینده برای دقت در تصمیم‌گیری‌های کشاورزی استفاده شوند.
در یک دید کلی از فناوری‌های نوین آبیاری دقیق ایوانز و همکاران (2000) به این نتیجه رسیدند که برای اینکه مکان مخصوص آبیاری در مقیاس بالا عملی باشد، آزمایش همزمان و کم هزینه خاک و یا وضعیت گیاه با استفاده از شبکه‌های ارتباطی و کنترل و سامانه‌های پشتیبانی تصمیم بایستی توسعه پیدا کنند. یک روش برای مدلسازی دینامیکی دمای تاج با استفاده از یک اندازه‌گیری روزانه دما و یک منحنی مرجع ارائه و آزمایش شده است. یک آبفشان دوار آزمایشی سه برجکه برای ارتباطات بسیار مناسب است و سخت‌افزار کنترلی برای کنترل خودکار (تروی پیترز و اوت، 2004).
2-3-1-2- اتوماسیون آبیاری با استفاده از داده‌های به‌هنگام هواشناسی، حاصله از دستگاه اتوماتیک هواشناسی موجود در داخل مزرعه
در این روش کاربر با استفاده از داده‌های هواشناسی حاصله از این دستگاه، که به‌صورت مستقیم و غیرمستقیم قابل برداشت است، به سیستم آبیاری موجود در مزرعه فرمان داده و آبیاری در دور آبیاری مربوطه صورت می‌گیرد. متأسفانه در ایران شرکت‌های واردکننده این دستگاه هواشناسی، فقط قسمت اندازه‌گیری و ارسال داده بر روی اینترنت را خریداری کرده و قسمت مربوط به ارسال فرمان به سیستم آبیاری و کنترل به‌صورت کاملاً خودکار در ایران موجود نیست. بنابراین هنوز امکان اتوماسیون کاملاً اتوماتیک فراهم نگردیده و برای قسمت کنترل نیاز به یک کاربر وجود دارد.
در این زمینه می‌توان به تحقیق موسوی 1387 اشاره کرد. وی به‌منظور مقایسه میزان مصرف آب آبیاری و تأثیر آن بر کارائی مصرف آب در سه وضعیتی که در آنها میزان آبیاری براساس: 1- داده‌های به‌هنگام هواشناسی مزرعه، 2- داده‌های به‌هنگام ایستگاه هواشناسی خارج از مزرعه و 3- داده‌های میانگین هواشناسی منطقه محاسبه و انجام شده بود آزمایش صحرائی روی محصول ذرت علوفه‌ای در منطقه کرج انجام دادند. در قطاع آزمایشی که براساس داده‌های به‌هنگام آبیاری می‌شد، از طریق دستگاه اتوماتیک هواشناسی نصب شده در مزرعه و با استفاده از سنسورهای موجود در دستگاه پارامترهای هواشناسی شامل دماهای حداکثر و حداقل، سرعت باد، تابش آفتاب و بارش اندازه‌گیری و به سیستم آبیاری منتقل گردید. در این سیستم براساس معادله پنمن مونتیت تبخیر- تعرق در فاصله بین دو آبیاری به‌صورت خودکار محاسبه و بر روی اینترنت قرار می‌گرفت و با توجه به دور آبیاری، به کاربر داخل مزرعه فرمان داده و به‌همان میزان آبیاری انجام می‌گرفت. سپس کارایی مصرف آب، در وضعیتی که میزان آبیاری براساس برآورد نیاز آبی روزانه به‌صورت خودکار و به‌هنگام در مزرعه و با استفاده از دستگاه اتوماتیک هواشناسی براورد و اعمال شد با حالت دیگری که برآورد نیاز آبی با استفاده از داده‌های طولانی‌مدت هواشناسی موجود در منطقه صورت می‌پذیرفت مقایسه شد. نتایج کار آن‌ها نشان داد که بین داده‌های هواشناسی از نظر دما، رطوبت و سرعت باد در مزرعه و نزدیکترین ایستگاه هواشناسی و یا داده‌های میانگین منطقه تفاوت وجود داشته و همین امر باعث گردید که در وضعیتی که مقدار آب آبیاری براساس داده‌های هواشناسی به‌هنگام داخل مزرعه صورت گرفت، مصرف آب در هر هکتار ذرت 6838 مترمکعب و مقدار تولید 78 تن و لذا کارائی مصرف آب 4/11 کیلوگرم بر مترمکعب بوده است. حال آنکه این ارقام در شرایطی که مقدار آبیاری براساس داده‌های به‌هنگام ایستگاه هواشناسی غیرکشاورزی خارج از مزرعه که در فاصله 4 کیلومتری مزرعه آزمایشی واقع بود صورت گرفت، به‌ترتیب 7640، 2/78، 2/10 و در شرایطی که از آمار میانگین 20 ساله هواشناسی برای آبیاری مزرعه استفاده گردید به‌ترتیب 9350، 9/79 و 5/8 بدست آمد که نشان می‌دهد در صورت اندازه‌گیری داده‌های هواشناسی در مزرعه و انجام آبیاری براساس آنها کارائی مصرف آب نسبت به وضعیتی که از داده‌های میانگین هواشناسی منطقه استفاده شود 27 درصد افزایش پیدا می‌کند.

مطلب مرتبط با این موضوع :  اتوماسیون، بهره¬وری، کارکنان، مدیران، اطلاعاتی، دفتری، ارتباطات، اثربخشی، سرمایه¬گذاری، مفهومی، رایانه، اطلاعات،

2-3-1-3- اتوماسیون آبیاری با استفاده از روش کمبود رطوبت خاک
در این روش در نقاط مختلف مزرعه و در اعماق مختلف سنسورهای رطوبت خاک نصب می‌گردد، سنسورها رطوبت خاک در مزرعه را اندازه‌گیری کرده سپس با استفاده از چند پردازشگر کمترین رطوبت انتخاب و به کدهای قابل‌قبول برای سیستم کنترل مرکزی تبدیل می‌گردد. برای سیستم کنترل مرکزی نیز با توجه به بافت خاک و دیگر پارامترهای مؤثر در تعیین نیاز آبی، برنامه آبیاری تعریف می‌گردد تا با توجه به کدهای ارسالی از سنسورها به‌صورت مستقیم و بدون نیاز به کاربر برای سیستم آبیاری موجود در مزرعه فرمان شروع آبیاری را صادر نماید. این سیستم به‌صورت هوشمند است و انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به سیستم‌های هوشمند زمان محور دارد.
اکثر فناوری‌های دقیق آبیاری بسیار هزینه برتر و پیچیده‌تر از آن هستند که بتواند توسط کشاورزان عادی به کار برده شوند. به هر حال هزینه‌ها و سادگی روش‌های مشابه با آن چیزی که اینجا ارائه شده است ممکن است برای تولیدکننده‌ها جذاب باشد. به‌خصوص اینکه این روش هم پتانسیل مدیریت آسان را دارد و هم در عین‌حال افزایش محصول و یا کاهش هزینه‌های مربوط به آب را باعث می‌شود. در مجموع می‌توان گفت که کامل‌ترین نوع اتوماسیون آبیاری در بین 3 روش بالا، روش استفاده از کمبود رطوبت خاک (روش سوم) است و این مزیت را نیز داراست که در داخل کشور ساخته می‌شود و می‌توان با هزینه کمتری از امکان اتوماتیک کردن و آبیاری دقیق بهره برد.

2-4- معرفی آبپاش‌ها در سیستم آبفشان دوار
مواردی از جمله نوع آبپاش و نازل، نوع و سایز روزنه خروجی، موقعیت نصب و فاصله آبپاش‌ها و فشار کارکرد به‌طور گسترده‌ای بر روی عملکرد تأثیرگذار است. بعضی از این فاکتورها به یکدیگر وابسته‌اند، بنابراین برای اهداف مورد نظر نیاز است تا برخی تعاریف ارائه گردد:
پکیج آبپاش : مجموعه¬ای از آبپاش¬ها و نازل¬ها که بر روی آبفشان دوار نصب می¬شوند که سطح خاصی از مزرعه را آبیاری کنند.
نازل : روزنه¬ای در آبپاش یا اسپریر که برای کنترل سرعت جریان آب در خارج آبپاش استفاده می‌گردد.
آبپاش ضربه‌ای : وسیله توزیع آب که با یک یا دو نازل و یک بازوی ضربه¬زن جهت چرخش آبپاش و شکست جریان آب مجهز گردیده است.
نازل اسپریر : وسیله توزیع آب که با یک صفحه ثابت ، چرخشی و یا نوسانی که آب را در دایره‌ای بین 180 تا 360 درجه پخش می¬کند، تجهیز شده است.
میانگین سایز قطرات: وزن متوسط قطرات که توسط آبپاش در یک فشار کارکرد خاص تولید می‌شود.
پتانسیل رواناب: آب توزیع شده توسط آبپاش که بیش از نفوذ خاک است. بدون وجود ذخیره سطحی خاک، این آب قادر به حرکت به نقطه‌ای غیر از محل توزیع می‌باشد.
آبپاش‌ها به‌طور کلی شامل سه گروه زیر می‌باشند:
1- آبپاش‌های ضربه¬ای
2- اسپریر با صفحه ثابت
3- اسپریر با صفحه چرخشی یا نوسانی
هر یک از انواع آبپاش‌ها برای شرایط خاصی طراحی شده‌اند (فشار کار، خاک مزرعه و شیب زمین).
در شکل (2-8) انواع آبپاش‌ها نشان داده شده است.

مطلب مرتبط با این موضوع :  مدیران، .، اتوماسیون، سازمانها، کامپیوتر، اطلاعاتی، سازمانهای، استراتژیک، -، چشم، سنتی، ؟

الف) آبپاش‌های ضربه‌ای کم‌فشار و پرفشار

ب) اسپریرهای کم¬فشار با صفحه ثابت

ج) اسپریرهای کم¬فشار با صفحه چرخشی

د) اسپریرهای کم¬فشار با صفحه نوسانی

شکل 2-8- انواع آبپاش¬ها

جدول (2-1) خصوصیات عمومی عملکرد هر یک از آبپاش¬های آبفشان دوار را نشان می¬دهد.

جدول 2-1- خصوصیات عمومی عملکرد برای انواع آبپاش‌ها
نوع آبپاش جنس زاویه پاشش
نسبت به افق سایز قطرات فشار کارکرد
(اتمسفر) قطر خیس شده (متر)
ضربه‌ای کم‌فشار پلاستیک 5 تا 15 درجه متوسط تا بزرگ 4/1 تا 8/2 17 تا 25
پر فشار پلاستیک 10 تا 20 درجه متوسط تا بزرگ 8/2 تا 6/5 18 تا 45
اسپریرهای 360 درجه صفحه چرخشی پلاستیک 12- تا 35 درجه متوسط تا بزرگ 1 تا 3 12 تا 23
صفحه نوسانی پلاستیک 21تا 12 درجه متوسط تا بزرگ 7/0 تا 8/2 10 تا 18
صفحه ثابت پلاستیک 5- تا 15 درجه کوچک تا متوسط 4/0 تا 2 3 تا 12
چند صفحه‌‌ای پلاستیک 5- تا 15 درجه کوچک تا متوسط 4/0 تا 4/1 3 تا 12

خط جریان خروجی از طریق فشار و شکل و اندازه نازل کنترل می‌شود. شکل (2-9) نمونه‌هایی از نازل انواع آبپاش¬ها را نشان می¬دهد.

شکل 2-9- نمونه¬هایی از نازل و صفحات انعکاس جریان در انواع آبپاش‌های ضربه‌ای و اسپریرها

2-4-1- آبپاش‌های پرفشار
در دهه 1960 در سیستم آبفشان دوار از آبپاش¬هایی با فشار کارکرد بیش از psi50 (5/3 اتمسفر) استفاده می¬گردید. این آبپاش¬ها در شرایطی که در سایز مناسب انتخاب شده باشند و تغییرات فشار در طول لترال در محدوده مناسب بود، از عملکرد خوبی برخوردار بودند. به هر حال تلفات تبخیر و بادبردگی در مناطق خشک و نیمه‌خشک یا در هوای خشک و بادی زیاد می‌شد. به¬همین جهت آبپاش‌های کم‌فشار و کم‌زاویه با فشار 25 تا psi40 (7/1 تا 8/2 اتمسفر) از نوع آبپاش‌های ضربه‌ای توسعه یافتند. اینها به‌شدت تلفات تبخیر و بادبردگی را کاهش دادند. اما تغییرات دبی ناشی از نوسانات توپوگرافی به‌عنوان مشکل اساسی مطرح گردید. در اواسط دهه هفتاد رگلاتورهای کنترل فشار آبپاش¬ها توسعه یافتند. در نتیجه آبپاش¬های ضربه¬ای کم¬فشار برای آبفشان دوار¬ها می¬تواند مورد استفاده قرار گیرد.

مطلب مرتبط با این موضوع :  آبلیمو، مغازه، لیمو، تفاله، لیموها، اسانس

2-4-2- اسپریرهای کم¬فشار
در اواسط دهه هفتاد هزینه¬های انرژی به نگرانی اصلی آبپاش¬های ضربه¬ای که نیاز به انرژی زیادی دارند، بدل گردید. به¬همین جهت تولیدکنندگان آبپاش، آبپاش¬های اسپری¬کننده با فشار کار کمتر از psi30 (2 اتمسفر) را توسعه دادند. در این آبپاش¬ها از یک صفحه انعکاس جریان در برابر جریانی که از نازل‌ها خارج می¬شود استفاده می¬گردد. صفحه انعکاس جریان می¬تواند صاف و یا شیاردار با تقعر، تحدب و یا مسطح باشد. آب ازصفحات صاف به شکل اسپری مه¬آلود و از صفحات شیاردار به شکل جریان‌های باریک خارج می¬شود. از رگلاتورها برای اراضی ناهموار و یا خنثی نمودن کاهش فشار ناشی از افت در طول لترال استفاده می¬شود.
آبپاش¬های اسپری¬کننده سطح پاشش کمتری از آبپاش¬های ضربه¬ای دارند و بایستی در فاصله کمتری از یکدیگر قرار گیرند. سطح خیس¬شده کمتر باعث افزایش شدت¬پخش می¬گردد. این مسئله باعث افزایش رواناب به¬خصوص در خاک¬های لوم و سیلتی لومی می¬شود. بوم¬های مختلفی برای کاهش شدت¬پخش از طریق افزایش سطح