Автоматизированный измерительный комплекс для мониторинга уровневого режима каналов и параметров атмосферы

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.

1. Итоги 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.

2. ГОСТ Р 58376-2019.Мелиоративные системы и гидротехнические сооружения. Эксплуатация. Общие требования. – М.: Стандартинформ, 2019. – 42 с. – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200163279.

3. Шепелев 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.

4. Методы 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.2009.05.001

8. Чураев 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. Пугин М.А. Уровнемер жидких сред с коррекцией температурной погрешности // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. – 2011. – № 3. – С. 12-17.

14. 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.

15. 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-X

16. Zhang 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.

17. Bai 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.

18. 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.