ในการชลประทานทางการเกษตรความต้องการเครื่องสูบน้ำและการใช้พลังงานของเครื่องสูบน้ำจะทำให้เกิดความสมดุลได้อย่างไร?

ในบริบทของการขาดแคลนน้ำทั่วโลกและวิกฤตพลังงานระบบการชลประทานทางการเกษตรกำลังเผชิญกับความท้าทายสองประการของการรับประกันน้ำประปาและการควบคุมการใช้พลังงาน ในฐานะที่เป็นแหล่งพลังงานหลักของระบบชลประทานประสิทธิภาพการทำงานของ มอเตอร์ปั๊ม ส่งผลโดยตรงต่อความยั่งยืนทางเศรษฐกิจและระบบนิเวศของการผลิตทางการเกษตร
1. การออกแบบการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบที่เน้นความต้องการความต้องการ
ระบบชลประทานแบบดั้งเดิมโดยทั่วไปมีปรากฏการณ์ของ "ม้าตัวใหญ่ดึงเกวียน" ของเสียพลังงาน จากการวิจัยของกระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริการะบบปั๊มน้ำที่ใช้เทคโนโลยีการจับคู่พลังงานสามารถลดการใช้พลังงานได้ 23% สถานีสูบน้ำที่ทันสมัยคำนวณความต้องการน้ำที่แท้จริงของแต่ละรอบการชลประทานโดยการสร้างแบบจำลองความต้องการน้ำของพืชและรวมข้อมูลการตรวจสอบความชื้นในดิน ตัวอย่างเช่นระบบชลประทานแบบหยดของอิสราเอลใช้การกำหนดค่าหน่วยพลังงานผันแปร ในฤดูแล้งปั๊มหลักกำลังสูงใช้เพื่อให้แน่ใจว่าน้ำประปาและในฤดูฝนจะเปลี่ยนเป็นปั๊มเสริมกำลังต่ำเพื่อรักษาความดันของระบบ กลยุทธ์การกำหนดค่าแบบไดนามิกนี้จะช่วยลดการใช้พลังงานต่อพื้นที่ชลประทานหน่วย 37%ในขณะที่ทำให้มั่นใจได้ว่าประสิทธิภาพการใช้น้ำของพืชนั้นยังคงอยู่เหนือ 92%
2. ระบบควบคุมอัจฉริยะภายใต้ Internet of Things Architecture
ระบบควบคุมปั๊มอัจฉริยะที่ใช้เทคโนโลยี Internet of Things กำลังปรับเปลี่ยนรูปแบบการจัดการการใช้พลังงานชลประทาน ด้วยการปรับใช้เครือข่ายการตรวจสอบซึ่งประกอบด้วยเซ็นเซอร์ความดันมิเตอร์การไหลและเครื่องวัดอัจฉริยะระบบสามารถรับพารามิเตอร์สำคัญเช่นความดันไปป์ไลน์การไหลแบบทันทีและการใช้พลังงานมอเตอร์แบบเรียลไทม์ ข้อมูลการทดลองจาก Jiangsu Academy of Fricultural Sciences แสดงให้เห็นว่าระบบการควบคุมความเร็วความถี่ผันแปรโดยใช้อัลกอริทึมการควบคุม PID แบบฟัซซีสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของปั๊มเป็น 88.6% ประหยัดพลังงาน 31% เมื่อเทียบกับสถานีสูบน้ำความเร็วคงที่แบบดั้งเดิม เมื่อระบบตรวจจับความดันส่วนเกินในตอนท้ายคอนโทรลเลอร์จะปรับความเร็วมอเตอร์โดยอัตโนมัติเพื่อให้เครือข่ายน้ำประปาทำงานในช่วงประสิทธิภาพที่ดีที่สุดเสมอ กลไกการปรับตัวแบบปรับตัวนี้จะเพิ่มการใช้พลังงาน 25% และลดขยะน้ำลง 15%
3. ระบบการจัดการพลังงานเสริมหลายพลังงาน
การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียนและการจัดเก็บพลังงานแบบบูรณาการได้เปิดเส้นทางใหม่สำหรับการประหยัดพลังงานในสถานีสูบน้ำ โครงการปั๊มน้ำพลังงานแสงอาทิตย์ในปัญจาบประเทศอินเดียได้พิสูจน์แล้วว่าระบบไฮบริดโซลาร์เซลล์ดีเซลสามารถลดการใช้พลังงานฟอสซิลได้ 45% ระบบการจัดการพลังงานขั้นสูงประสานงานลำดับการจัดหาของแหล่งพลังงานที่แตกต่างกันผ่านอัลกอริทึมการทำนาย: พลังงานแสงอาทิตย์ใช้ในการขับปั๊มน้ำในวันที่มีแดดจัดแบตเตอรี่ที่เก็บพลังงานเริ่มเสริมแหล่งจ่ายไฟในวันที่มีเมฆมาก โหมดการทำงานร่วมกันหลายพลังงานนี้ช่วยให้ดัชนีประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ครอบคลุม (CEEI) ของระบบชลประทานถึง 0.89 ซึ่งเป็น 18 เปอร์เซ็นต์คะแนนสูงกว่าระบบพลังงานเดียว
ในโครงการสาธิตของเขตชลประทาน Yanghuang ใน Ningxia ระบบสถานีปั๊มอัจฉริยะที่รวมเทคโนโลยีข้างต้นได้รับระดับชั้นนำของอุตสาหกรรม 0.38kWh ต่อการใช้พลังงานน้ำลดลง 42% จากก่อนการเปลี่ยนแปลง การปฏิบัติได้แสดงให้เห็นว่าโดยการสร้างวงปิดแบบปิดของ "การกำหนดค่าการดำเนินงานการดำเนินงานการดำเนินงานการดำเนินงานที่ชาญฉลาดอย่างชาญฉลาด-การกำหนดค่าการเพิ่มประสิทธิภาพพลังงาน" ระบบมอเตอร์ปั๊มที่ทันสมัยสามารถบรรลุการควบคุมการใช้พลังงานอย่างเข้มข้นในขณะที่มั่นใจได้ว่าคุณภาพการชลประทาน ด้วยการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีใหม่ ๆ เช่น Digital Twins และ Edge Computing ระบบชลประทานทางการเกษตรจะยังคงพัฒนาไปในทิศทางที่ชาญฉลาดมีประสิทธิภาพและยั่งยืนมากขึ้น นวัตกรรมทางเทคโนโลยีนี้ไม่เพียง แต่เกี่ยวข้องกับผลประโยชน์การผลิตทางการเกษตรเท่านั้น แต่ยังเป็นการสนับสนุนที่สำคัญสำหรับการตระหนักถึงความมั่นคงด้านอาหารทั่วโลกและเป้าหมายการพัฒนาคาร์บอนต่ำ