Разработка и исследование автоматизированной системы управления поливом растений.

Введение…………………………………………………………………………...7
ГЛАВА №1 АНАЛИЗ НАУЧНОЙ И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ И ПАТЕНТОВ…………………………………………………11
1.1 Реализованные автоматические системы управления поливом зеленых насаждений……………………………………………………………………….11
1.2 Проблема измерения влажности почвы……………………………………15
ГЛАВА №2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ ПРОВОДИМОГО ИССЛЕДОВАНИЯ…24
2.1 Разработка программного обеспечения……………………………………24
2.2 Разработка программы управления для промышленного контроллера….25
2.1.1 Функциональный блок IF_1 – определение готовности системы к поливу…………………………………………………………………………….26
2.1.2 Функциональный блок IF_2 – управление сбросом таймера реального времени…………………………………………………………………………...28
2.1.3 Функциональный блок IF_3 – реализация таймера полива…………….30
2.1.4 Функциональный блок IF_4 — регулировка длительности цикла полива каждого клапана…………………………………………………………………32
2.1.5 Функциональный блок IF_5 — формирование времени повтора опроса системы о готовности к поливу…………………………………………………36
2.1.6 Функциональный блок MODEM3G — шлюз передачи данных в сеть...39
2.2 Основная программа PLC_PRG (PRG)……………………………………..43
2.2.1 Система функциональных блоков LT, GT, AND……………………..…43
2.2.2 Система функциональных блоков AND, RTC, DT_TO_REAL…………46
2.3 Панели экрана визуализации …………………………………………….…48
2.3.1 Панель мониторинга работы электромагнитных клапанов ……………50
2.3.2 Панель управления и мониторинга внешних условий………………….51
2.4 Расчет параметров энергопотребления системы………………………….54
2.5 Тестирование самодельного датчика влажности почвы………………….56
ГЛАВА №3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ…………….61

3.1 Описание технологического процесса ………………………………….…61
3.2 Перечень контролируемых и регулируемых параметров для системы автоматизации процесса очистки метана ……………………………………..62
3.3 Выбор регулирующих и функциональных средств автоматизации, их описание………………………………………………………………………….63
3.1.1 Программируемый логический контроллер ОВЕН ПЛК150 в составе автоматизированной системы управления поливом растений……………….63
3.1.2 Модуль ввода аналоговых сигналов ОВЕН МВ110-8А в составе автоматизированной системы управления поливом………………………….67
3.1.3 Применение модуля дискретного вывода ОВЕН МУ110-16К в автоматизированной системе управления поливом……………………….…71
3.2 Выбор первичных преобразователей и исполнительных механизмов.…75
3.3 Щитовое оборудование……………………………………………………102
3.4 Проектирование щита управления и монтаж средств автоматизации….107
Выводы………………………………………………………………………….113
Список литературы……………………………………………………………..116
Приложение……………………………………………………………………..120

Весь текст будет доступен после покупки

Загрязнение атмосферного воздуха остается одной из наиболее актуальных экологических проблем для современных мегаполисов, в особенности для промышленных и высокоурбанизированных территорий. Москва как крупнейший экономический и транспортный узел демонстрирует характерные вызовы, связанные с качеством воздуха: значительные выбросы от промышленных предприятий, интенсивное движение автотранспорта и высокая плотность застройки, ограничивающая рассеивание вредных примесей. В этих условиях поиск эффективных способов улучшения экологической обстановки становится важной задачей городского управления.
Одним из ключевых природных механизмов снижения уровня загрязнения является развитие системы озеленения. Городские зеленые насаждения, включая деревья, кустарники и газоны, выполняют многогранную экологическую роль: они не только поглощают углекислый газ и выделяют кислород, но и эффективно улавливают тонкодисперсные взвеси, абсорбируют вредные газообразные вещества, снижают уровень шума, регулируют температурный режим и влажность, а также создают комфортные рекреационные пространства, положительно влияющие на качество жизни горожан.
Тем не менее, поддержание устойчивости и функциональности зеленого фонда в условиях мегаполиса сопряжено с рядом трудностей. Для Московского региона характерны периоды летних засух, когда средние температуры в июне-августе превышают +25 °C, а количество осадков оказывается недостаточным для полноценного обеспечения растений влагой. В результате зеленые насаждения испытывают продолжительный гидротермический стресс, что приводит к снижению их физиологической активности, потере декоративности, усыханию и, как следствие, утрате способности выполнять санирующие и средообразующие функции.

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА №1 АНАЛИЗ НАУЧНОЙ И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ И ПАТЕНТОВ
1.1 Реализованные автоматические системы управления поливом зеленых насаждений
1. Для верификации экономической целесообразности внедрения автоматизированной системы управления поливом был проведён анализ реализованного проекта «Истра 2 (ВАР1)» компании «Аквабаланс». Объектом автоматизации в данном проекте выступил озеленённый участок площадью 2400 м?, что сопоставимо с модельным объектом, рассматриваемым в настоящем исследовании.
Стоимостной анализ проекта показал следующую структуру затрат:
• Базовый комплект автоматизированной поливной системы: 359 тыс. рублей.
• Дополнительное оборудование (накопительная ёмкость 3000 л и насосная установка): 83 тыс. рублей (47 тыс. руб. + 36 тыс. руб.).
• Совокупная стоимость системы: 442 тыс. рублей.
Анализ данного кейса демонстрирует реальный уровень капитальных затрат на внедрение решений подобного класса. Полученные данные служат практическим обоснованием как технологической осуществимости, так и экономической рентабельности развёртывания систем автономного полива для задач благоустройства городских территорий.

Рисунок 4 – план-схема проекта «Истра 2(ВАР1)»

2. Сравнительный анализ рыночных предложений позволяет сформировать репрезентативные ценовые ориентиры и выявить типовую архитектуру автоматизированных систем полива. В качестве референсного кейса рассмотрен проект «Звенигород» компании «Аквабаланс», развернутый на территории 2300 м?, что сопоставимо с масштабами данного исследования.
Структура инвестиционных затрат проекта характеризуется следующими показателями:
• Базовая конфигурация системы полива: 315 тыс. рублей
• Накопительная емкость (3000 л): 47 тыс. рублей
• Насосная станция: 36 тыс. рублей
• Итоговая стоимость комплекса: 398 тыс. рублей
Реализация проекта «Звенигород» подтверждает растущую распространенность автоматизированных систем орошения в городской инфраструктуре и демонстрирует их экономическую целесообразность для обеспечения устойчивого функционирования зеленых зон. Анализ данного кейса в совокупности с предыдущим примером позволяет сформировать обоснованный диапазон бюджетных требований к внедрению аналогичных решений.

Рисунок 5 – план-схема проекта «Звенигород»
3. Значительный интерес на рынке автоматизированных систем полива представляет компания «GoodRain», предлагающая комплексные инженерные решения для территорий различного масштаба. Согласно анализу коммерческих предложений, компания использует принцип нормативного ценообразования, устанавливая стоимость системы в диапазоне 12 тыс. рублей за каждые 100 м? обслуживаемой территории для объектов площадью от 2000 до 5000 м?.
Применительно к рассматриваемому участку площадью 2400 м? расчетная стоимость базовой конфигурации системы составляет 288 тыс. рублей. В стандартную комплектацию, как правило, входят:
• магистральные трубопроводы и распределительные сети;
• электромагнитные клапаны управления зонами полива;
• программируемый контроллер с базовым алгоритмом управления;
• система фильтрации воды и соединительная арматура.
Проведенный анализ ценовой политики компании «GoodRain» подтверждает рыночную обоснованность стоимости автоматизированных систем полива и демонстрирует возможность тиражирования подобных решений для различных городских территорий при соблюдении требований к технической эффективности и бюджетным ограничениям. Сравнительный анализ трех рассмотренных кейсов формирует надежную основу для экономического обоснования разрабатываемой системы.

Рисунок 6 – фотографии работ компании GoodRain
Следует отметить, что анализ рынка систем автоматического полива сопряжён с определёнными трудностями, поскольку многие коммерческие организации не предоставляют в открытом доступе детализированные сметы реализованных проектов. Стандартная практика предполагает платный выезд специалиста и индивидуальный расчёт, что объективно затрудняет формирование прозрачной и сопоставимой ценовой картины на предпроектной стадии.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ГОСТ 2.701-2019. Единая система конструкторской документации. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению. – М.: Стандартинформ, 2019.
2. ГОСТ Р МЭК 61131-1-2016. Программируемые контроллеры. Часть 1. Общая информация. – М.: Стандартинформ, 2016.
3. ГОСТ Р МЭК 61131-2-2018. Программируемые контроллеры. Часть 2. Требования к оборудованию. – М.: Стандартинформ, 2018.
4. Величко В.А., Козлов А.Н. Программируемые логические контроллеры в системах автоматизации: учебное пособие. – М.: Инфра-Инженерия, 2023. – 412 с.
5. Астапенко А.Ю., Белов М.П. Проектирование автоматизированных систем управления технологическими процессами. – М.: Форум, 2024. – 568 с.
6. Фролов К.В., Петров С.А. Мехатроника и робототехника в агропромышленном комплексе. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2024. – 478 с.

Весь текст будет доступен после покупки