في الري الزراعي ، كيف يمكن للطلب على مياه محرك المضخة استهلاك المياه واستهلاك الطاقة؟

في سياق نقص المياه العالمي وأزمة الطاقة ، تواجه أنظمة الري الزراعية التحديات المزدوجة المتمثلة في ضمان إمدادات المياه والتحكم في استهلاك الطاقة. كمصدر للطاقة الأساسية لنظام الري ، فإن كفاءة التشغيل محرك المضخة يؤثر بشكل مباشر على الاستدامة الاقتصادية والبيئية للإنتاج الزراعي.
1. تصميم تحسين النظام الموجه للطلب الدقيق
تتمتع أنظمة الري التقليدية عمومًا بظاهرة "Big Horse Howsing Small Cart". وفقًا لبحث وزارة الزراعة الأمريكية ، فإن نظام مضخة المياه باستخدام تقنية مطابقة الطاقة يمكن أن يقلل من استهلاك الطاقة بنسبة 23 ٪. تحسب محطات الضخ الحديثة بدقة الطلب الفعلي للمياه لكل دورة ري من خلال إنشاء نموذج للطلب على مياه المحاصيل والجمع بين بيانات مراقبة رطوبة التربة. على سبيل المثال ، يعتمد نظام الري بالتنقيط في إسرائيل تكوين وحدة طاقة متغيرة. في موسم الجفاف ، يتم استخدام المضخة الرئيسية ذات الطاقة العالية لضمان إمدادات المياه ، وفي موسم الأمطار ، تتحول إلى مضخة مساعدة منخفضة الطاقة للحفاظ على ضغط النظام. تقلل استراتيجية التكوين الديناميكية من استهلاك الطاقة لكل وحدة ري للوحدة بنسبة 37 ٪ ، مع ضمان الحفاظ على كفاءة استخدام مياه المحاصيل أعلى من 92 ٪.
2. نظام التحكم الذكي تحت بنية إنترنت الأشياء
يعيد نظام التحكم في المضخة الذكي استنادًا إلى تقنية إنترنت الأشياء إعادة تشكيل نموذج إدارة استهلاك طاقة الري. من خلال نشر شبكة مراقبة تتكون من أجهزة استشعار للضغط وأعداد التدفق والمقاييس الذكية ، يمكن للنظام الحصول على معلمات رئيسية مثل ضغط خطوط الأنابيب ، والتدفق الفوري ، واستهلاك الطاقة الحركية في الوقت الفعلي. تُظهر البيانات التجريبية من أكاديمية Jiangsu للعلوم الزراعية أن نظام تنظيم سرعة التردد المتغير باستخدام خوارزمية التحكم في PID غامض يمكن أن يزيد من كفاءة تشغيل المضخة إلى 88.6 ٪ ، مما يوفر 31 ٪ من الطاقة مقارنة مع محطات ضخ السرعة الثابتة التقليدية. عندما يكتشف النظام الضغط الزائد في النهاية ، تقوم وحدة التحكم تلقائيًا بضبط سرعة المحرك بحيث تعمل شبكة إمدادات المياه دائمًا في نطاق الكفاءة الأمثل. هذه آلية التكيف التكيفية تزيد من استخدام الطاقة بنسبة 25 ٪ وتقلل من نفايات المياه بنسبة 15 ٪.
3. نظام إدارة الطاقة التكميلي متعدد الطاقة
لقد فتح التطبيق المتكامل لتكنولوجيا تخزين الطاقة المتجددة وتكنولوجيا الطاقة مسارًا جديدًا لتوفير الطاقة في محطات الضخ. أثبت مشروع مضخة المياه الشمسية في البنجاب ، الهند أن نظام الهجينة الكهروضوئية للديزل يمكن أن يقلل من استهلاك الطاقة الأحفورية بنسبة 45 ٪. ينسق نظام إدارة الطاقة المتقدم تسلسل التوريد لمصادر الطاقة المختلفة من خلال الخوارزميات التنبؤية: يتم استخدام الطاقة الشمسية لدفع مضخات المياه في الأيام المشمسة ، وتبدأ بطاريات تخزين الطاقة في استكمال إمدادات الطاقة في الأيام الملبدة بالغيوم ، ويتم تحويل شبكة الطاقة أو الطاقة الاحتياطية للديزل إلى الطقس القاسي. يمكّن وضع التآزر متعدد الطاقة هذا مؤشر كفاءة الطاقة الشامل (CEEI) لنظام الري للوصول إلى 0.89 ، وهو أعلى 18 نقطة مئوية من نظام طاقة واحد.
في المشروع التوضيحي لمنطقة ريغانغ للري في نينغشيا ، حقق نظام محطة الضخ الذكي الذي يدمج التقنيات المذكورة أعلاه مستوى رائد في الصناعة قدره 0.38 كيلو واط لكل طن من استهلاك طاقة المياه ، بنسبة 42 ٪ من قبل التحول. لقد أظهرت الممارسة أنه من خلال بناء حلقة تقنية مغلقة من "تكوين تحسين الطاقة للتشغيل والمواد ذاتية للطلب" ، فإن أنظمة محرك المضخة الحديثة قادرة تمامًا على تحقيق التحكم المكثف في استهلاك الطاقة مع ضمان جودة الري. مع تطبيق تقنيات جديدة مثل التوائم الرقمية والحوسبة الحافة ، ستستمر أنظمة الري الزراعية في التطور في اتجاه أكثر ذكاءً وأكثر كفاءة وأكثر استدامة. لا يرتبط هذا الابتكار التكنولوجي فقط بمزايا الإنتاج الزراعي ، ولكن أيضًا دعمًا مهمًا لتحقيق الأمن الغذائي العالمي وأهداف تنمية الكربون المنخفضة .