Skip to main content
SUPERVISOR
Samsolall Ayubi,Rasoul AmirFattahi,Seyed Jalil Razavi najafabadi,Jafar Ghaisari
شمس اله ایوبی (استاد مشاور) رسول امیر فتاحی ورنوسفادرانی (استاد راهنما) سیدجلیل رضوی نجف ابادی (استاد راهنما) جعفر قیصری (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ali Rezaee Shahraki
علی رضائی شهرکی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Design, Development and Evaluation of a Variable Flow Sprinkler Based on Sensor for Irrigation System
Water shortage as demand for more stable water sources increases, has become an important issue given the fact the agriculture sector is the highest consumer of water resources in any country. More efficient ways of water consumption, therefore, must be devised in order not to hamper the chain of food production in the country. Irrigation planning and choice of the proper method or system for irrigating farms might be an important management solution. In Iran , use of pressurized irrigation systems such as center pivot and linear because of small farm lands and topography may not be possible. For this reason, solid set irrigation system with removable sprinkler has become popular and fit with farmers’ farming conditions. To improve water use efficiency in solid set systems more than ever, a variable rate sprinkler working based on site specific soil moisture measurements by sensor was designed and evaluated under laboratory set up. Information related to land slope, soil texture, soil moisture content at field capacity (FC), plant permanent wilting point (PWP) and root development depth (Z) were given to a controller. The soil moisture sensor was from the type of FDR which transmitted data via wireless system. The controller and the sensor were designed based on AVR. Based on the data collected, flow and duration of irrigation would be determined automatically. Two variable rate sprinklers were designed and fabricated, one from brass which was tested with 3 levels of flow and second one equipped with an electric valve with 7 flow levels. Laboratory evaluation of the sprinkler with electrical valve showed that nozzle combination would result in a change in spray pattern from triangular to trapezoid pattern. This resulted in better performance of the sprinkler indices and meanwhile an increase in laterals distances which would lower initial investments in sprinkler irrigation systems. Use of different combinations of nozzles would improve uniformity of distribution. Maximum distribution coefficient of 89.3% for triangular spray pattern was obtained with lateral and sprinkler spacing (Sm × Sl) for 8+6+4 nozzle combination at 4 Bar pressure. However, considering economic aspect of system installation, the best performance for this sprinkler with same combination was obtained at 4.5 Bar with 40×30 meter spacing. The performance indices for 8+6+4 nozzle combination distribution coefficient, distribution uniformity and application efficiency were 80.1%, 80.14% and 69.32%, respectively. Distribution coefficient for nozzle combinations of 8+6, 8+4 and 6+4 at 4.5 Bar pressure and overlapping of 26×70%, 26×70% and 6×55%were 83.5%, 86.4% and 66.5%, respectively. The brass made sprinkler did not have nozzle combination but its
با توجه به کاهش منابع آب در دسترس و رقابتی شدن استفاده از منابع آب توسط بخشهای مختلف و با در نظر گرفتن این نکته که بخش کشاورزی به عنوان بزرگترین مصرف کننده آب مطرح است، این بخش باید راهکارهای مختلف افزایش بهره وری آب را مورد آزمایش قرار دهد تا در آینده نه چندان دور برای تامین نیاز غذایی دچار مشکل نشود. از مهمترین راهکارهای مدیریتی، برنامه ریزی آبیاری و انتخاب نوع سیستم آبیاری می باشد. در ایران به دلیل شرایط توپوگرافی و تقسیم اراضی به واحد های نسبتا کوچک امکان استفاده از سامانه های آبیاری عقربه ای و خطی محدود می باشد و به همین دلیل سامانه‌ کلاسیک ثابت با آبپاش متغییر بیشتر مورد توجه می‌باشد. در این تحقیق اقدام به طراحی و ساخت یک آبپاش کلاسیک ثابت دبی متغییر بر مبنای حسگر به صورت خاص مکانی گردید. اطلاعات مربوطه از قبیل شیب زمین، بافت خاک، رطوبت در حد ظرفیت مزرعه ای (FC)، رطوبت در حد نقطه پژمردگی (PWP) و عمق توسعه ریشه (Z)، از طریق یک پنل تعبیه شده روی کنترل کننده وارد می شود. حسگر استفاده شده از نوع انعکاس سنج دامنه فرکانسی (FDR) بوده و داده‌های رطوبتی را به صورت بی‌سیم به کنترل کننده ارسال می کند.کنترل کننده و حسگر طراحی شده بر مبنای میکرو (AVR) می‌باشند. بر اساس این داده ها سطح دبی مورد نظر و طول دوره آبیاری به طور هوشمند انتخاب شده و آبیاری شروع می شود. در نهایت دو شیر دبی متغیر طراحی و ساخته شد که شیر برنجی فرزکاری شده دارای سه سطح دبی و شیر مونتاژ شده با شیر برقی، هفت سطح دبی دارد. طی ارزیابی آزمایشگاهی آبپاش همراه با شیر برقی مشخص شد که ترکیب نازل‌های مختلف باعث تغییر الگوی پاشش از مثلثی به ذوزنقه‌ای می‌شود که این امر تاثیر بسزایی روی شاخصه‌های آبپاش دارد که ضمنا این امر، باعث افزایش فاصله بین لترال ها شده که موجب کاهش سرمایه گذاری اولیه می‌شود. استفاده از ترکیب نازل‌ها با قطرهای مختلف، باعث افزایش مضاعف در یکنواختی می‌شود لذا حداکثر ضریب یکنواختی در آرایش مثلثی و با فواصل 35×30 متر (Sm×Sl) برای ترکیب نازل‌های 4+6+8 میلی‌متری در فشار 4 بار، 3/89% بدست آمد. ولی با نگرشی اقتصادی و مقایسه‌ای بین همه نازل‌ها و شاخصه‌ها، بهترین فاصله برای این آبپاش در فشار 5/4 بار،‌ 30×40 متر (Sm×Sl) پیشنهاد می‌شود. در این فاصله برای ترکیب نازل‌های 4+6+8، ضریب یکنواختی 1/80%، بازده آبیاری 32/69% و یکنواختی توزیع 14/80% بدست آمده است. ضریب یکنواختی برای ترکیب‌های 6+8، 4+8 و 4+6 میلی‌متری (ترکیب‌های استفاده شده برای آبیاری متغیر مکانی) در فشار 5/4 بار در همپوشانی 70×26%، 70×26% و 55×6%، به ترتیب 5/83%، 4/86% و 5/66% می‌باشند. شیر برنجی ساخته شده فاقد ترکیب نازل بوده و الگوی پخش آن تقریبا مثلثی می‌باشد، این شیر با سه نازل 6، 8 و 10 میلی‌متری مورد ارزیابی قرار گرفت که به دلیل مثلثی بودن الگوی توزیع، با کاهش فاصله آبپاش‌ها، یکنواختی افزایش می‌یابد. به طور متوسط بهترین یکنواختی از آن نازل 10 میلی‌متری در فشار 4 بار می‌باشد که در 100% همپوشانی (5/22×5/22متر) 5/86% می‌باشد ولی با نگاهی به دیگر شاخصه‌ها برای هر سه نازل در فشار 4 بار فاصله30×30 متر پیشنهاد می‌شود که همپوشانی برای نازل‌های 6، 8 و 10 میلی‌متری به ترتیب 57 %، 62 % و 78% و ضریب یکنواختی به ترتیب 69%، 5/77% و 4/86% می‌باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی