نظام تحكم ذكي لمراقبة صيانة نظام الري بالرش المحوري

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

1 أستاذ هندسة نظم الري، قسم الهندسة الزراعية والنظم الحيوية، كلية الزراعة، الشاطبى، جامعة الإسكندرية.

2 طالب ماجستير، قسم الهندسة الزراعية والنظم الحيوية، كلية الزراعة، الشاطبى، جامعة الإسكندرية.

3 مدرس هندسة نظم الري، قسم الهندسة الزراعية والنظم الحيوية، كلية الزراعة، الشاطبى، جامعة الإسكندرية.

المستخلص

تركز الإستراتيجية الوطنية المصرية للتنمية الزراعية المستدامة
(SADS-2030) على إضافة حوالي 1.5 مليون فدان إلى المساحة الزراعية لمواجهة الفجوة الغذائية. ويعتبر نظام الري المحوري المركزي من أنسب الأنظمة لتحقيق هذا الهدف. من الصعب صيانة جهاز المحور المركزي. علاوة على ذلك، فإن إصلاح الضرر الذي يحدث بعد عطل الجهاز سيكلف الوقت والمال. لذلك، كان الهدف الرئيسي من هذه الدراسة هو المراقبة والكشف المبكر عن الأخطاء وتحذير المشغل قبل البدء بأي عملية ري، مما يمنع حدوث أي خلل أو تعطل للمحور المركزي. تتكون أنظمة المراقبة المطورة من ثرمستورات NTC وجهاز استشعار لمستوى الزيت لمراقبة درجة حرارة الزيت وتسرب الزيت في علبة التروس ومحرك التروس. تم استخدام جهاز استشعار مراقبة ضغط الإطارات (TPMS) لمراقبة ضغط إطارات الأبراج. تم تركيب جميع هذه المستشعرات في وحدة تعرف باسم "لوحة العقدة البرجية/المركزية" والتي تتكون من وحدتي تحكم ESP32 مثبتتين داخل لوحة التحكم الرئيسية. تقوم لوحة التحكم الرئيسية بالجهاز بجمع كافة القراءات الحيوية من كافة الأبراج وربطها بالخادم السحابي باستخدام الإنترنت مما يتيح التحكم بالجهاز عن بعد.
تم إجراء الاختبارات الميدانية باستخدام النظام المحوري المركزي "Valley" بظروف محافظة الإسماعيلية المصرية للكشف عن دقة حساسية النظام. تم جمع البيانات من برجين لنظام المحور المركزي وتحليلها في نموذج رقمي بسيط تم استخدامه لمعالجة وتحديد تعليمات الصيانة المحتملة.

الكلمات الرئيسية

الموضوعات الرئيسية


Aaron, A. A.; Danny, H.R.; and Jonathan P.A. (2021). Novel Monitoring System for Detecting Malfunctioning In-Canopy Sprinklers on a Center Pivot Irrigation System. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, © ASCE, ISSN 0733-9437. J. Irrig. Drain Eng., 2021, 147(6): 04021019.
Alptekin, Y. (2011). Integrated pest management of potatoes. Agricultural Sciences, 2(3), 297-300.
Brar, D.; Kranz, W. L.; Lo, T. H.; Irmak, S. and Martin, D. L. (2017). Energy conservation using variable-frequency drives for center-pivot irrigation: Standard systems. Transactions of the ASABE, 60(1), 95-106.
Buono Silva Baptista, V., Colombo, A., Barbosa, B. D., Alvarenga, L. A., & Valentim Diotto, A. (2020). Pressure Distribution on Center Pivot Lateral Lines: Analytical Models Compared to EPANET 2.0. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 146(8), 04020025.
Debauche, O.; Mahmoudi, S.; Elmoulat, M.; Mahmoudi, S. A.; Manneback, P. and Lebeau, F. (2020). Edge AI-IoT pivot irrigation, plant diseases, and pest’s identification. Procedia Computer Science, 177, 40-48.
Devan, P. K.; Arun, K.; Arvindkumar, N. H.; Aravind, R. and Kumar, R. D. (2021). IoT based solar powered smart irrigation system. In Journal of Physics: Conference Series (Vol. 2054, No. 1, p. 012074). IOP Publishing.
Dong, Y.; Kelley, L. and Anderson, E. (2023). Demonstration of Center Pivot Uniformity Evaluation and Retrofit to Improve Water Use Efficiency. Journal of Water Resource and Protection, 15(3), 71-84.
Dong, Y.; Kelley, L. and Miller, S. A. (2020). Efficient Irrigation Management with Center Pivot Systems. Development, 5-8.
Fipps, G. and New, L. (2005). Center Pivot Workbook. Texas Cooperative Extension, Texas A & M University System.
Gillespie, T. (Ed.). (2021). Fundamentals of vehicle dynamics. SAE international.
Grassini, P.; Torrion, J. A.; Yang, H. S.; Rees, J.; Andersen, D.; Cassman, K. G. and Specht, J. E. (2015). Soybean yield gaps and water productivity in the western US Corn Belt. Field Crops Research, 179, 150-163.
Grassini, P.; Yang, H.; Irmak, S.; Thorburn, J.; Burr, C. and Cassman, K. G. (2011). High-yield irrigated maize in the Western US Corn Belt: II. Irrigation management and crop water productivity. Field crops research, 120(1), 133-141.
Hines, S. and Neibling, H. (2013). Center pivot irrigation for corn: water management and system design considerations. Reno, NV, 11-13.
Kumar, G. K.; Bangare, M. L.; Bangare, P. M.; Kumar, C. R.; Raj, R.; Arias-Gonzáles, J. L. and Mia, M. S. (2023). Internet of Things Sensors and Support Vector machine integrated intelligent irrigation system for agriculture industry.
Matilla, D. M.; Murciego, A. L.; Jiménez-Bravo, D. M.; Mendes, A. S. and Leithardt, V. R. (2022). Low-cost Edge Computing devices and novel user interfaces for monitoring pivot irrigation systems based on Internet of Things and LoRaWAN technologies. Biosystems Engineering, 223, 14-29.
Nguyen, C. T.; Walker, P. D.; Zhou, S. and Zhang, N. (2022). Optimal sizing and energy management of an electric vehicle powertrain equipped with two motors and multi-gear ratios. Mechanism and Machine Theory, 167, 104513.
Ouazaa, S.; Latorre, B.; Burguete, J.; Serreta, A.; Playán, E.; Salvador, R. and Zapata, N. (2015). Effect of the start–stop cycle of center-pivot towers on irrigation performance: Experiments and simulations. Agricultural Water Management, 147, 163-174.
Paparao Nalajala, D.; Hemanth Kumar, P. and Bhavana Godavari, (2017). Design and Implementation of Modern Automated Real Time Monitoring System for Agriculture using Internet of Things (IoT). Journal of Engineering and Applied Sciences,12: 9389-9393.
Waller, P. and Yitayew, M. (2016). Center Pivot Irrigation Systems. In: Irrigation and Drainage Engineering, Springer, Cham, 209-228.
Zyrianoff, I.; Heideker, A.; Silva, D. and Kamienski, C. (2018). Scalability of an Internet of Things platform for smart water management for agriculture. In 2018 23rd conference of open innovations association (FRUCT) (pp. 432-439). IEEE.