environmentПриродообустройствоPrirodoobustrojstvo1997-6011РГАУ-МСХА10.26897/1997-6011-2022-5-6-14environment-169Research ArticleМЕЛИОРАЦИЯ, ВОДНОЕ ХОЗЯЙСТВО И АГРОФИЗИКАLAND RECLAMATION, WATER ECONOMY AND AGROPHYSICSАвтоматизированный измерительный комплекс для мониторинга уровневого режима каналов и параметров атмосферыAutomated measuring complex for monitoring the level mode of channels and atmospheric parametersСнежкоВ. Л.SnezhkoV. L.

д-р техн.наук, профессор,

127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

doctor of technical sciences, professor,

127434, Moscow, Timiryazevskaya, 49

vlsnejko@rgau-msha.ruБенинД. М.BeninD. M.

канд.техн. наук, доцент,

127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

candidate of technical sciences, associate professor,

127434, Moscow, Timiryazevskaya, 49

dbenin@rgau-msha.ruГавриловскаяН. В.GavrilovskayaN. V.

канд.техн.наук, доцент,

127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

candidate of technical sciences, associate professor,

127434, Moscow, Timiryazevskaya, 49

gavrilovskayanv@rgau-msha.ruПетуховаМ. В.PetukhovaM. V.

канд.пед.наук, доцент,

127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

candidate of pedagogical sciences, associate professor,

127434, Moscow, Timiryazevskaya, 49

petukhova@rgau-msha.ruПодобныйА. В.PodobnyjA. V.

преподаватель,

127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

lecturer,

127434, Moscow, Timiryazevskaya, 49

a.podobnyi@rgau-msha.ruРоссийский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. ТимирязеваРоссияRussian state agrarian university – МAА named after C.А. TimiryazevRussian Federation20222001202305614Copyright © Снежко В.Л., Бенин Д.М., Гавриловская Н.В., Петухова М.В., Подобный А.В., 20232023Снежко В.Л., Бенин Д.М., Гавриловская Н.В., Петухова М.В., Подобный А.В.Snezhko V.L., Benin D.M., Gavrilovskaya N.V., Petukhova M.V., Podobnyj A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://environment.timacad.ru/jour/article/view/169

Современная концепция развития орошения в Российской Федерации базируется на проведении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию новой техники и технологий ирригации. Особый акцент делается на широком внедрении автоматизации, энергосбережения, возможностей применения современных цифровых решений. Внедрение автоматизации на мелиоративных системах в России сдерживается не только низким уровнем их технического состояния, но и значительной удаленностью объектов автоматизации от источников энергоснабжения. Цель исследований – разработка автоматизированного измерительного комплекса, способного производить мониторинг уровневого режима открытой мелиоративной сети, атмосферного давления и температуры с передачей данных на сервер и последующим анализом данных мониторинга для условий, задаваемых пользователем. Разработанный автоматический измерительный комплекс может работать как от аккумуляторных батарей, так и от возобновляемого источника энергии – солнечных батарей. Приведены принципиальная схема комплекса и результаты экспериментальных испытаний опытного образца в лабораторных и полевых условиях. Описаны возможности специальной компьютерной программы, анализирующей данные мониторинга. Точность измерения атмосферного давления при температуре 25°С составляет ±0,12 гПа. Точность измерения температуры атмосферного воздуха составляет ±1°С, диапазон измерения лежит в пределах –40…+85°С. При наличии волновых явлений и отсутствии успокоительного колодца основная абсолютная погрешность измерения уровня – 0,02 м. В испытаниях при высоте установки от 0,4 до 2,0 м над статичным уровнем воды основная абсолютная погрешность составляет 0,01 м.

The modern concept of irrigation development in the Russian Federation is based on research and development works on the creation of new irrigation equipment and technologies. Particular emphasis is placed on the widespread introduction of automation, energy saving, the possibility of using modern digital solutions. The introduction of automation on reclamation systems in Russia is constrained not only by the low level of their technical condition, but also by the signifi cant remoteness of automation facilities from power supply sources. The purpose of the research is to develop an automated measuring complex capable of monitoring the level mode of an open reclamation network, atmospheric pressure and temperature with data transmission to the server and subsequent analysis of monitoring data for user-defi ned conditions. The developed automatic measuring complex can work both from batteries and from a renewable energy source – solar panels. The schematic diagram of the complex and the results of experimental tests of the prototype in laboratory and fi eld conditions are given. The capabilities of a special computer program that analyzes monitoring data are described. The accuracy of measuring atmospheric pressure at a temperature of 25°C is ± 0.12 hPa. The accuracy of measuring the temperature of atmospheric air ± 1°C, measuring range lies within –40..+85°C. In the presence of wave phenomena and the absence of a fl oat well, the main absolute error in measuring the level is 0.02 m. In tests at a height of the installation from 0.4 to 2.0 m above the static water level, the main absolute error is 0.01 m. 

мелиорацияканалуровень водыконтрольавтоматическое измерениеавтоматизациядатчикиland reclamationchannelwater levelmonitoringautomated measurementautomationsensorsИсследование профинансировано программойразвития Российского государственного аграрного университета – МСХА имени К.А. Тимирязева «Агропрорыв-2030» в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».The study was funded by the development program of the Russian State Agrarian University – Moscow Agricultural Academy named after C.A. Timiryazev «Agro breakthrough-2030» as part of the strategic academic leadership program «Priority-2030».ReferencesИтоги реализации (2014-2017 годы) федеральной целевой программы «Развитие мелиорации земель сельскохозяйственного назначения России на 2014-2020 годы»: Информационное издание. – М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2018. – 108 с.Itogi realizatsii (2014-2017 gody) federalnoj tselevoj programmy «Razvitie melioratsii zemel selskohozyajstvennogo naznacheniya Rossii na 2014-2020 gody»: inform. izdanie – M.: FGBNU «Rosinformagroteh», 2018. – 108 s.ГОСТ Р 58376-2019.Мелиоративные системы и гидротехнические сооружения. Эксплуатация. Общие требования. – М.: Стандартинформ, 2019. – 42 с. – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200163279.GOST R58376-2019 Meliorativnye sistemy i gidrotehnicheskie sooruzheniya. Ekspluatatsiya. Obshchie trebovaniya. – M.: Standartinform, 2019. – 42 s. https://docs.cntd.ru/document/1200163279Шепелев А.Е., Юченко Л.В. Анализ средств водоизмерения на пунктах водоучета мелиоративных систем Минсельхоза России // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. – 2019. – № 1 (73). – С. 43-46.Shepelev A.E., Yuchenko L.V. Analiz sredstv vodoizmereniya na punktah vodoucheta meliorativnyh sistem Minselhoza Rossii // Puti povysheniya eff ektivnosti oroshaemogo zemledeliya. – 2019. – 1(73): 43-46Методы измерения расхода воды на реках, каналах, в напорных трубопроводах насосных станций оросительных систем: Обзор. Межгосударственная координационная водохозяйственная комиссия Центральной Азии. – Ташкент: Научно-информационный центр, 2014. – 84 с.Metody izmereniya raskhoda vody na rekah, kanalah, v napornyh truboprovodah nasosnyh stantsij orositelnyh sistem. Obzor. Mezhgosudarstvennaya koordinatsionnaya vodohozyajstvennaya komissiya Tsentralnoj Azii. – Tashkent: Nauchno-informatsionnyj tsentr, 2014. – 84 s.Вайнберг М.В., Чураев А.А. Основные требования, предъявляемые к средствам измерения параметров водного потока с учетом новых условий водопользования // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. – 2017. – № 2 (66). – С. 249-253.Vajnberg M.V., Churaev A.A. Osnovnye trebovaniya, predjyavlyaemye k sredstvam izmereniya parametrov vodnogo potoka s uchetom novyh uslovij vodopolzovaniya // Puti povysheniya eff ektivnosti oroshaemogo zemledeliya. – 2017. – № 2 (66). – S. 249-253.Пахомов А.А. Измерение расхода воды в открытых каналах с использованием штангового расходомера/ А.А. Пахомов, С.В. Тронев, К.М. Мелихов, Н.А. Колобанова // Мелиорация. – 2010. – № 1 (63). – С. 65-69.Pakhomov A.A. Izmerenie raskhoda vody v otkrytyh kanalah s ispolzovaniem shtangovogo raskhodomera/ Tronev S.V., Melikhov K.M., Kolobanova N.A. // Melioratsiya. – 2010. – № 1 (63). – S. 65-69.Greswell R. The design and application of an inexpensive pressure monitoring system for shallow water level measurement, tensiometry and piezometry / P. Ellis, M. Cuthbert, R. White and V. Durand // Journal of Hydrology. – 2009. – № 373(3-4) pp. 416-425. DOI: 416-425. 10.1016/j.jhydrol.2009.05.001Greswell R., Ellis P., Cuthbert M., White R. and Durand V. The design and application of an inexpensive pressure monitoring system for shallow water level measurement, tensiometry and piezometry. Journal of Hydrology. 2009;373(3-4) pp. 416-425. DOI: 416-425. 10.1016/j.jhydrol.2009.05.001Чураев А.А., Шепелев А.Е., Юченко Л.В. Оценка работоспособности испытываемого средства водоучета в диапазоне допустимой погрешности измерений // Мелиорация и гидротехника. – 2022. – № 12(1). – С. 228-244.Churaev A.A., Shepelev A.E., Yuchenko L.V. Otsenka rabotosposobnosti ispytyvaemogo sredstva vodoucheta v diapazone dopustimoj pogreshnosti izmerenij // Melioratsiya i gidrotehnika. – 2022. – 12(1). – S. 228-244. DOI: 10.31774/2712-9357-2022-12-1-228-244.Корольков В.А. Автоматизированный ультразвуковой метеорологический комплекс АМК-03 / А.А. Азбукин, А.Я. Богушевич, В.С. Ильичевский и др. // Метеорология и гидрология. – 2006. – № 11. – С. 89-97.Korolkov V.A. Avtomatizirovannyj ultrazvukovoj meteorologicheskij kompleks AMK-03 / A.A. Azbukin A.Ya. Bogushevich, V.S. Iljichevskij i dr. // Meteorologiya i gidrologiya. – 2006. – № 11. – S. 89-97.Хаханина Т.И. Инверсионно-вольтамперометрический аналитический контроль наносо- содержаний ртути в системах городского водоснабжения / И.Н. Петухов, Н.Ю. Кузьмичев, О.В. Кольцова // Природообустройство. – 2013. – № 4. – С. 27-32.Hahanina T.I., Petukhov I.N., Kuzjmichev N.Yu., Koljtsova O.V. Inversionno-voljtamperometricheskij analiticheskij kontrol nanoso-soderzhanij rtuti v sistemah gorodskogo vodosnabzheniya // Prirodoobustrojstvo. – 2013. – № 4. – S. 27-32.Made van derJ.E. Determination of the accuracy of water level observations // In Proceedings of the Exeter Symposium. IAHS Publications. – 1982. – № 134. – Рр. 172-184.Made van der J.E. Determination of the accuracy of water level observations. In Proceedings of the Exeter Symposium. IAHS Publications. 1982; 134: 172-184.Horner I., Renard B., Le Coz J. Impact of stage measurement errors on streamfl ow uncertainty / F. Branger, H.K. Millan and G. Pierrefeu //Water Resources Research. – 2018. – № 54(3). – Рр. 1952-1976.Horner I., Renard B., Le Coz J., Branger F., McMillan H.K. and Pierrefeu G. Impact of stage measurement errors on streamfl ow uncertainty. Water Resources Research. 2018; 54(3): 1952-1976.Пугин М.А. Уровнемер жидких сред с коррекцией температурной погрешности // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. – 2011. – № 3. – С. 12-17.Pugin M.A. Urovnemer zhidkih sred s korrektsiej temperaturnoj pogreshnosti // Avtomatizatsiya, telemehanizatsiya i svyaz v neftyanoj promyshlennosti. – 2011. – № 3. – S. 12-17.Жмудь В.А. Ультразвуковой датчик измерения расстояния HC-SR04 / Н.О. Кондратьев, К.А. Кузнецови др. // Автоматика и программная инженерия. – 2017. – № 4 (22). – Рр. 18-26.Zhmud V.A. Ultrazvukovoj datchik izmereniya rasstoyaniya HC-SR04 / Kondratjev N.O., Kuznetsov K.A. i dr. // Avtomatika i programmnaya inzheneriya. 2017; 4(22): 18-26.Hsien P.P., Sung C.L. A precision water-level and sediment-load monitoring system-an update. Journal of Hydrodynamics, Ser. B. 2006;18(3): 287-290. DOI: 10.1016/S1001-6058(06)60067-XHsien P.P., Sung C.L. A precision water-level and sediment-load monitoring systeman update. Journal of Hydrodynamics, Ser. B. 2006; 18(3): 287-290. DOI: 10.1016/S1001-6058(06)60067-XZhang Z. In-situ water level measurement using NIR-imaging video camera / Y. Zhou, H. Liu and H. Gao // Flow Measurement and Instrumentation. – 2019. – № 67. – Рр. 95-106.Zhang Z., Zhou Y., Liu H. and Gao H. In-situ water level measurement using NIR-imaging video camera. Flow Measurement and Instrumentation. 2019; 67: 95-106. DOI: 10.1016/j.flowmeasinst.2019.04.004Bai G., Hou J., Zhang Y. An intelligent water level monitoring method based on SSD algorithm / B. Li, H. Han, T. Wang, R. Hinkelmann, D. Zhang and L. Guo // Measurement. – 2021. – № 185.: DOI: 10.1016/j.measurement.2021.110047.Bai G., Hou J., Zhang Y., Li, B., Han H., Wang T., Hinkelmann R., Zhang D. and Guo L. An intelligent water level monitoring method based on SSD algorithm. Measurement. 2021; 185: DOI: 110047.10.1016/j.measurement.2021.110047.Обработка данных автоматического мониторинга уровневого режима водных объектов и параметров атмосферы. Свидетельство о Государственной регистрации программы для ЭВМ № 2022681565. Заявка № 2022680800 от 3 ноября 2022 г., дата гос. регистрации 15 ноября 2022 г. / В.Л. Снежко, Д.М. Бенин, Н.В. Гавриловская, А.В. Подобный, М.В. Петухова.Obrabotka dannyh avtomaticheskogo monitoringa urovnevogo rezhima vodnyh objektov i parametrov atmosfery. Svidetelstvo o Gosudarstvennoj registratsii programmy dlya EVM № 2022681565. Zayavka № 2022680800 ot 03 noyabrya 2022 g., data gos. registratsii 15 noyabrya 2022 g. // Snezh ko V.L., Benin D.M., Gavrilovskaya N.V., Podobnyj A.V., Petukhova M.V

The authors declare that there are no conflicts of interest present.