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