Authors

Abstract

A field experiment was conducted with the purpose of testing and evaluating the use of a closed-loop, real-time control system which was developed by (Elnemr M.K., 2017) for application to a poor hydraulic performance drip irrigation system with sandy loam soil cultivated with cucumber crop. This control system collects soil moisture data through three sensors distributed along each third of the lateral. The control system was based on calculating the average soil moisture content (MC) of the three readings and using it as an indicator to start or stop irrigation process according to the requirements of the plant. The control system will start the pump after the depletion of allowed MC percentage of available water which is one of the required inputs to operate the control system. The irrigation process continues until reaching the field capacity (FC) value. The study compared two management methods for the irrigation system. First one was using the proposed control system (Aum) and the other one was manual operation based on calculating water requirement from climatic data (Clm). Using the proposed control system led to increase cucumber crop production by 23.8% of Clm productivity. The control system led to save water and seasonal irrigation time. This led to increase water productivity and energy use efficiency of Aum if compared to Clm by 41.71% and 110% respectively. Despite the added cost to the irrigation system because of the control system, the benefit/cost ratio for Aum was higher by 24.39% due to the decrease in energy and labour costs in addition to the increase in crop production. The study recommended using the researched control system with drip irrigation systems which show poor hydraulic performance to reduce negative effects on crop production and to reach more efficient use for both water and energy with keeping the opportunity to increase benefit/cost ratio. Further studies should be done on the system with drip irrigation system that work under acceptable ranges of hydraulic performance. Also, further studies should be done to investigate the most effective and suitable distribution of the sensors along lateral.

Abstract in Arabic

تم اجراء تحربة حقلية بغرض اختبار وتقييم استخدام نظام تحكم أوتوماتيكي من نوع الحلقة المغلفة والوقت الحقيقي تم تطويره بواسطة النمر (2017) للتطبيق على نظام رى بالتنقيط ذو أداء هيدروليكي ضعيف في تربة رملية لومية مزروعة بمحصول الخيار. يقوم النظام بتجميع بيانات المحتوى الرطوبي للتربة من خلال توزيع ثلاث حساسات للرطوبة داخل التربة على طول الخط الحقلي بحيث يكون كل منها في أحد اثلاث الخط. يعتمد نظام التحكم على حساب متوسط الرطوبة للقراءات الثلاث واستخدامها كمؤشر لبدء عملية الرى أو ايقافها طبقاً لاحتياجات النبات. يقوم النظام بتشغيل طلمبة الرى عند استنفاذ نسبة الرطوبة المسموح بها من الماء الميسر والتي هى أحد مدخلات تشغيل نظام التحكم وتستمر عملية الرى حتى الوصول للسعة الحقلية وهى نقطة ايقاف التشغيل. قارنت الدراسة .بين طريقتين لإدارة نظام الرى الأولى باستخدام نظام التحكم المقترح والأخرى تشغيل النظام بشكل يدوي اعتماداً على حساب الاحتياجات المائية من خلال البيانات المناخية. أدى استخدام نظام التحكم المقترح إلى زيادة في محصول الخيار بنسبة بلغت 23.8% مقارنة بإنتاجية المعاملة المدارة اعتماداً على البيانات المناخيةً. كما أدى الاعتماد على نظام التحكم الى توفير في مياه وزمن الرى خلال الموسم. ادى ذلك الى زيادة انتاجية المياه بنسبة 41.71% مع زيادة في كفاءة استخدام الطاقة بنسبة 110% مقارنة بالتشغيل اليدوي.بالرغم من زيادة تكاليف نظام الرى نتيجة استخدام نظام التحكم الا أن هناك زيادة في نسبة العائد الى التكاليف بمقدار 24.39% لمعاملة التحكم الأوتوماتيكي مقارنة بالتشغيل اليدوي نتيجة تقليل تكلفة العمالة والطاقة بالإضافة لزيادة المحصول. أوصت الدراسة باستخدام نظام التحكم المقترح لتجنب الآثار السلبية للأداء الهيدروليكي الضعيف من ناحية الحفاظ على الانتاجية في مستواها الطبيعي واستخدام المياه والطاقة بشكل أكثر كفاءة مع الحفاظ على فرصة زيادة نسبة العائد/ التكاليف. وأوصت الدراسة بإجراء مزيد من التجارب لتحديد التوزيع الأمثل لأجهزة الاستشعار الخاصة بنظام التحكم وعددها الأمثل على طول الخط الحقلي للوصول لأفضل أداء ممكن للنظام المقترح.