การพัฒนาประตูทด-ระบายน้ำแบบอัตโนมัติ ROBOGATE และแนวคิดประยุกต์เพื่อการจัดการน้ำท่วม-หลากในลุ่มแม่น้ำเจ้าพระยา

มกราคม 4, 2012

การพัฒนาประตูทด-ระบายน้ำแบบอัตโนมัติ ROBOGATE และแนวคิดประยุกต์เพื่อการจัดการน้ำท่วม-หลากในลุ่มแม่น้ำเจ้าพระยา

การพัฒนาประตูทด-ระบายน้ำแบบอัตโนมัติ ROBOGATEและแนวคิดประยุกต์เพื่อการจัดการน้ำท่วม-หลากในลุ่มน้ำเจ้าพระยา
การพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อการชลประทาน การตรวจวัดและจัดเก็บข้อมูล การควบคุมการไหลของน้ำแบบอัตโนมัติ มีประโยชน์ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการจัดการน้ำชลประทาน ช่วยแก้ปัญหาหลายประการเช่น ปัญหาการขาดแคลนแรงงานฝีมือด้านการส่งน้ำ-ควบคุมอุปกรณ์หรืออาคารบังคับน้ำ การลดใช้พลังงาน ลดค่าใช้จ่ายในการจัดการน้ำ และการป้องกันบรรเทาน้ำท่วม-หลาก เป็นต้น
สำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีหรือวิธีการต่างๆเพื่อการควบคุมการไหลของน้ำแบบอัตโนมัติในต่างประเทศมีมานานแล้ว เช่น Ploss (1987) ได้พัฒนาวิธีการควบคุมระบบคลองส่งน้ำที่มีการไหลของน้ำแบบเป็นสัดส่วนกันคือ HY-FLO
(hydraulic filter offset method) โดยควบคุมระดับน้ำด้านท้ายประตู ถ้าระดับน้ำด้านท้ายประตูลดต่ำกว่าระดับที่กำหนดจะเปิดบานเพิ่มขึ้นเพื่อเพิ่มระดับน้ำด้านท้าย และทางกลับกันประตูจะลดบานลงถ้าระดับน้ำด้านท้ายสูงกว่าระดับที่กำหนด ซึ่งในเวลาต่อมาได้ใช้อุปกรณ์ทางอิเลคทรอนิคส์เสริมการทำงานด้านตรวจวัดระดับน้ำและตั้งชื่อการควบคุมใหม่นี้ว่า EL-
FLO plus, ระบบ BIVAL ที่พัฒนาโดย Chevereau and Schwartz-Benezeth (1987)
เป็นระบบที่ทำงานในสนามได้ดีมากโดยใช้วิธีการที่เรียกว่า constant downstream volume system ซึ่งเป็นการตรวจวัดระดับทางท้ายน้ำและควบคุมแบบ downstream water volume, Burt(1983) ได้พัฒนาระบบการควบคุมคลองแบบ CARDD โดยใช้การตรวจวัดระดับน้ำหลายแห่งพร้อมกันและควบคุมแบบ downstream water level
control แต่วิธีการนี้ Pongput(1994) อธิบายว่าใช้เวลามากสำหรับการเข้าสู่สภาวะ steady-state เมื่อเทียบกับวิธีการอื่น Zimbelman and Bedworth(1983)
ได้พัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์สำหรับการควบคุมการไหลของน้ำจากคอมพิวเตอร์ศูนย์กลาง มีหลักการควบคุมแบบ downstream control โดยประตูทด-
ระบายน้ำทางด้านเหนือน้ำจะทำหน้าที่ควบคุมระดับทางด้านท้ายน้ำให้อยู่ที่ระดับน้ำเป้าหมายโดยเรียกการควบคุมนี้ว่า dead band or tolerance in control routine อธิบายได้คือถ้าระดับน้ำท้ายน้ำอยู่ในช่วง tolerance เครื่องจะไม่ทำงานและรอจนกว่าระดับน้ำไม่อยู่ในช่วงดังกล่าวจึงเริ่มทำงานใหม่ เทคโนโลยีและวิธีการควบคุมการไหลของน้ำแบบอัตโนมัติยังมีอีกหลายเรื่อง  สำหรับส่วนของผู้เขียนได้ทำวิจัยร่วมกับท่าน รศ.ดร.วราวุธ วุฒิวณิชย์ ร่วมกันพัฒนาประตูทด-ระบายน้ำแบบอัตโนมัติโดยตั้งชื่อว่า ROBOGATE ตั้งแต่ปี 2546 – 2554
การพัฒนาเริ่มจากห้องปฏิบัติการของภาควิชาวิศวกรรมชลประทาน คณะวิศวกรรมศาสตร์ กำแพงแสน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ อ.กำแพงแสน จ.นครปฐม
และได้ขยายผลไปทดสอบใช้งานจริงในระดับโครงการชลประทานหลายแห่ง ซึ่งในปัจจุบัน ROBOGATE ในโครงการชลประทานหลายแห่งยังคงทำงานอยู่โดยไม่หยุดพัก

วิธีดำเนินงาน

การพัฒนาเริ่มจากการสร้างแบบจำลองคลองและติดตั้งประตูทด-ระบายน้ำแบบอัตโนมัติเรียกว่า ROBOGATE ซึ่งใช้เทคโนโลยีหุ่นยนต์ที่ได้พัฒนาให้สามารถดัดแปลงไปติดตั้งประตูทด-ระบายน้ำที่มีอยู่แล้วทำหน้าที่ควบคุมระดับน้ำด้านเหนือน้ำหรือด้านท้ายน้ำตามที่กำหนดไว้เพื่อการควบคุมการไหลของน้ำในคลองให้เข้าสู่ภาวะ steady-state และการรักษาช่วง tolerance ของค่าระดับน้ำให้นานที่สุดการควบคุมสามารถทำได้ทั้งแบบ upstream volume control, downstream volume control และ water level controlซึ่งมีทั้งแบบ upstream และ downstream จากนั้นได้ทำการต่อยอดขยายผลการพัฒนานำไปใช้งานจริงที่โครงการชลประทาน สำหรับการพัฒนาประตูทด-ระบายน้ำแบบอัตโนมัติ ROBOGATE ได้พัฒนาถึงรุ่นที่ 7 แสดงในภาพที่ 1-2 และรายละเอียดการพัฒนาแสดงในตารางที่ 1

ตารางที่ 1รายละเอียดการพัฒนาประตูทด-ระบายน้ำแบบอัตโนมัติ ROBOGATE

รายการ คุณสมบัติและการทำงาน หน้าที่และการใช้งาน
1.ROBOGATE Ver. 1 ปี 2546-2548 1.ไมโครคอนโทลเลอร์ BS2SX ประมวลผลแบบ polling ทุกๆ 5 วินาที
2.วงจร RC-Time
ร่วมกับตัวต้านทานปรับค่าได้ตรวจวัดระดับน้ำและระยะเปิดบานประตูทด-
ระบายน้ำ
3.ใช้ DC เกียร์มอเตอร์ปรับระยะเปิดบานประตูอัตโนมัติ
1.ติดตั้งที่ประตูทด-ระบายน้ำในแบบจำลองคลองอัตโนมัติของภาควิชาวิศวกรรมชลประทาน
คณะวิศวกรรมศาสตร์กำแพงแสน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ อ.กำแพงแสน จ.นครปฐม
2.ควบคุมการไหลของน้ำที่บานประตูทด-ระบายน้ำแบบ upstream water level control
2.ROBOGATE Ver.2ปี 2547-2548 1.ไมโครคอนโทลเลอร์ BS2SX ประมวลผลแบบ polling
เลียนแบบกราฟการขึ้น-ลงของระดับน้ำทะเลบริเวณปากแม่น้ำเจ้าพระยา
2.วงจร ADC 12 bit
ร่วมกับตัวต้านทานปรับค่าได้ตรวจวัดระดับน้ำและระยะเปิดบานประตูทด-
ระบายน้ำ
3.ใช้ DC เกียร์มอเตอร์ปรับระยะเปิดบานประตูแบบหางปลาวาฬ
1.ติดตั้งในแบบจำลองแม่น้ำเจ้าพระยาเพื่อศึกษาการไหลของน้ำสำหรับการจัดการน้ำที่ประตูร
ะบายน้ำคลองลัดโพธิ์ ฝ่ายชลศาสตร์ สำนักวิจัยและพัฒนา กรมชลประทาน
2.ควบคุมการไหลของน้ำที่บานประตูทด-ระบายน้ำแบบ upstream water level control
3.ROBOGATE Ver.3ปี 2548-2549 1.ไมโครคอนโทลเลอร์ 14bit core (PIC)ประมวลผลแบบ polling
และทำงานร่วมกับคอมพิวเตอร์แบบ PC
2.วงจร ADC 10bitร่วมกับตัวต้านทานปรับค่าได้ตรวจวัดระดับน้ำและระยะเปิดบานประตูระบายน้ำ
3.ใช้ DC เกียร์มอเตอร์ปรับระยะเปิดบานประตูอัตโนมัติ
4.สื่อสารกับ PC สถานีแม่ข่ายทำงานเป็นระบบ SCADA ผ่านคลื่นวิทยุ CB
245 MHz รัศมีการสื่อสาร 1 – 3 กิโลเมตร
1.ติดตั้งที่ประตูระบายน้ำปากคลองของแบบจำลองคลองอัตโนมัติ
ภาควิชาวิศวกรรมชลประทาน ฯ
2.ควบคุมการไหลของน้ำที่บานประตูระบายน้ำแบบ downstream volume control
4.ROBOGATE Ver.4ปี 2548-2550 1.ไมโครคอนโทลเลอร์ PIC 14bit core ประมวลผล
2.วงจร ADC 10bit ร่วมกับ potentiometer
ตรวจวัดระดับน้ำและระยะเปิดบานประตูระบายน้ำ
3.ใช้ AC / DC เกียร์มอเตอร์ปรับระยะเปิดบานประตูอัตโนมัติ
สามสารถติดตั้งได้กับบานประตูทด-ระบายน้ำในโครงการชลประทาน
4.สื่อสารกับ PC สถานีแม่ข่ายเพื่อทำงานเป็นระบบ SCADA ผ่านคลื่นวิทยุ CB
245 MHz หรือ VHF 139 MHz ด้วยวิธี dual tone multi frequency encoding
data รัศมีการสื่อสาร 20 – 40 กิโลเมตร
1.ติดตั้งที่ประตูทด-ระบายน้ำทดแทน ROBOGATE Ver.1 ของแบบจำลองคลองอัตโนมัติภาควิชาวิศวกรรมชลประทาน ฯ จำนวน 4 แห่ง
2.ควบคุมการไหลของน้ำหน้าบานประตูทด-ระบายน้ำแบบ upstream volume control
3.ติดตั้งใช้งานที่คลองส่งน้ำสายใหญ่ฝั่งซ้าย โครงการส่งน้ำและบำรุงรักษาน้ำอูน อ.พังโคน
จ.สกลนคร จำนวน 5 แห่ง
4.ควบคุมการไหลของน้ำที่บานประตูทด-ระบายน้ำแบบ upstream/downstream volume
control
5.ROBOGATE Ver.5
ปี 2549-2551
1.ไมโครคอนโทลเลอร์จำนวน 2 unit ประมวลผลแบบ polling
2.วงจร ADC 10bit ร่วมกับ potentiometer
ตรวจวัดระดับน้ำและระยะเปิดบานประตระบายน้ำ
3.ใช้ DC/AC เกียร์มอเตอร์ปรับระยะเปิดบานประตูอัตโนมัติ
4.สื่อสารกับ PC สถานีแม่ข่ายเพื่อทำงานเป็นระบบ SCADA ผ่านคลื่นวิทยุ CB245 MHz หรือ VHF 139 MHz ด้วยวิธี dual tone multi frequency encodingdata รัศมีการสื่อสาร 50 – 80 กิโลเมตร หรือเลือกการสื่อสารผ่านระบบ GPRS
5.ข้อมูล automatic upload ที่หน้าเวปเพจพร้อมกับใช้ host ของ internet เป็นdata logger
6.ใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์
คัดแยกช่องความถี่ย่อยโดยใช้ CTCSS tone รัศมีการสื่อสาร 50 – 80 กิโลเมตร
5.ใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์
1.ติดตั้งที่ประตูทด-ระบายน้ำของคลองส่งน้ำภายในมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ อ.กำแพงแสน
จ.นครปฐม จำนวน 4 แห่ง
2.ติดตั้งใช้งานที่ประตูทด-ระบายน้ำ กม.3+500, 9+813, 20+300 คลอง 5L-2Lโครงการส่งน้ำและบำรุงรักษาสองพี่น้อง จ.สุพรรณบุรี
3.ติดตั้งที่ประตูทด-ระบายน้ำสำหรับ
การเรียนการสอนและการฝึกอบรมที่สถานีบริหารจัดการน้ำด้วยเทคโนโลยีสมัยใหม่สถาบันพัฒนาการชลประทาน กรมชลประทาน จำนวน 14 แห่ง
4.ควบคุมการไหลของน้ำที่บานประตูทด-ระบายน้ำแบบ upstream/downstream volume
control
6.ROBOGATE Ver.6
ปี 2551-2552
1.ไมโครคอนโทลเลอร์จำนวน 4 unit ประมวลผล
2.วงจร ADC 12 bit ร่วมกับวงจรเปรียบเทียบแรงดันน้ำpotentiometer
ตรวจวัดระดับน้ำและระยะเปิดบานประตูระบายน้ำ
3.ใช้ AC เกียร์มอเตอร์ปรับระยะเปิดบานประตูอัตโนมัติ
4.สื่อสารกับ PC สถานีแม่ข่ายเพื่อทำงานเป็นระบบ SCADA ผ่านคลื่นวิทยุVHF 139 MHz ด้วยวิธี dual tone multi frequency encoding data
1.ติดตั้งใช้งานที่ประตูทด-ระบายน้ำ กม.0+000 ,10+300,49+750 คลอง 2L
ของเขื่อนทดน้ำแม่กลอง
2.ติดตั้งใช้งานที่ประตูทด-ระบายน้ำ กม.14+750, 26+300, 33+750 คลอง 5L-2L
โครงการส่งน้ำและบำรุงรักษาสองพี่น้อง จ.สุพรรณบุรี
3.ควบคุมการไหลของน้ำที่บานประตูทด-ระบายน้ำแบบ upstream/downstream volume
control
7.ROBOGATE Ver.7
ปี 2552-2554
1.ไมโครคอนโทลเลอร์ 14/16bit core ประมวลผลแบบ polling
2.วงจร ADC 12bit ร่วมกับวงจรเปรียบเทียบแรงดันน้ำตรวจวัดระดับน้ำ
3.วงจร ADC 12bit
ร่วมกับตัวต้านทานปรับค่าได้ตรวจวัดระยะเปิดบานประตูระบายน้ำ
4.ใช้ AC เกียร์มอเตอร์ปรับระยะการเปิดวาล์วน้ำขนาดใหญ่
5.สื่อสารกับ PC สถานีแม่ข่ายเพื่อทำงานเป็นระบบ SCADA ผ่านคลื่นวิทยุVHF 139 MHz ด้วยวิธี dual tone multi frequency encoding data
คัดแยกช่องความถี่ย่อยโดยใช้ CTCSS tone รัศมีการสื่อสาร 60 – 100
กิโลเมตร
5.ข้อมูล automatic upload ที่หน้าเว็บเพจพร้อมกับใช้ host ของ internet เป็นdata logger
6.ใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์
1.ติดตั้งที่ โครงการเครือข่ายอ่างเก็บน้ำ อันเนื่องมาจากพระราชดำริ อำเภอชะอำ
จังหวัดเพชรบุรี และอำเภอหัวหิน จังหวัดประจวบคีรีขันธ์
2.ควบคุมการไหลของน้ำแบบ upstream/downstream volume control


ผลและสรุปการทดสอบใช้งาน

การทดสอบการทำงานของ ROBOGATE ที่พัฒนาขึ้นในแต่ละรุ่นได้ทำทุกครั้ง
แต่ในที่นี้ขอนำเสนอในส่วนการทดสอบที่โครงการส่งน้ำและบำรุงรักษาสองพี่น้อง จ.สุพรรณบุรี ในช่วงปี 2553-2554 (ตารางที่ 2) โดยใช้ ROBOGATE Ver.5 และ ROBOGATE Ver.6 ทำงานร่วมกับแบบจำลอง Canal Operation Model (COM) ซึ่งเป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่พัฒนาขึ้น (อุรินทร์ 2552และ2010) เพื่อช่วยในการควบคุมระดับน้ำด้านหน้าอาคารควบคุมน้ำ ของช่วงคลองต่าง ๆ ในคลองส่งน้ำให้อยู่ในระดับเป้าหมายที่กำหนด ประกอบด้วย 3 แบบจำลองย่อย ได้แก่ แบบจำลองคาดการณ์ผลการรบกวนระบบส่งน้ำ (Forecasted Perturbation Model) แบบจำลองระดับน้ำในคลอง (Water Surface Profile Model) และแบบจำลองการไหลแบบไม่มั่นคงของน้ำในคลอง (Unsteady Flow Model) โดยแบบจำลอง COM จะจำลองระดับน้ำด้านหน้าอาคารควบคุมน้ำในคลอง 5L – 2L
เพื่อคำนวณหาระยะยกบานประตูที่สามารถควบคุมน้ำด้านหน้าอาคารให้อยู่ที่ระดับเป้าหมายที่กำหนด ผลลัพธ์ของแบบจำลองคือ ระยะเปิดบาน และผลการจำลองระดับน้ำด้านหน้าของอาคารควบคุมน้ำในคลอง 5L – 2L ที่ช่วงเวลาต่าง ๆ ควบคุมอัตราการไหลของน้ำที่ส่งเข้าคลองซอยให้มีการเปลี่ยนแปลงไม่เกิน 10% ของอัตราการไหล โดยพิจารณาจากดัชนีผลสัมฤทธิ์ด้านการควบคุมระดับน้ำ 3 ดัชนี ประกอบด้วย ดัชนีความคลาดเคลื่อนสูงสุด (Maximum Absolute Error, MAE) ดัชนีความคลาดเคลื่อนเฉลี่ย (Integrated Absolute Error, IAE) และดัชนีความน่าเชื่อถือของการควบคุมระดับน้ำ (Reliability of Water Level Control, RWLC) ที่ระดับนัยสำคัญของการทดสอบ 0.05 ( = 0.05) และค่าดัชนีที่ได้จากการทดสอบในช่วงเวลาดังกล่าวแสดงในตารางที่ 3-5 ซึ่งผลการทดสอบสามารถสรุปจากค่าดัชนีจากตาราง 3-5 ได้คือ ROBOGATE สามารถใช้งานในโครงการชลประทานได้จริงและทำงานได้ในระดับดี

แนวคิดประยุกต์ ROBOGATE เพื่อการจัดการน้ำท่วม-หลากในลุ่มน้ำเจ้าพระยา

ภาพที่ 3 แนวคิดระบบชะลอ-พักน้ำส่วนเกินเพื่อระบายในช่วงเวลาที่เหมาะสม

สำหรับการจัดการน้ำท่วมลุ่มน้ำเจ้าพระยาตอนล่าง

ประโยชน์ของการพัฒนาประตูทด-ระบายน้ำแบบอัตโนมัติ หรือ ROBOGATE คือกรมชลประทานได้เครื่องมือที่ใช้เทคโนโลยีหุ่นยนต์เพื่อการชลประทาน ช่วยการจัดการน้ำแบบ  real time อัตโนมัติและสามารถนำไปประยุกต์เพื่อการจัดการน้ำที่มีความซับซ้อนเนื่องจากปัจจัยต่างๆได้หลายแบบ เช่น กรณีอุกภัยครั้งใหญ่ในประเทศไทยปี 2554 (ช่วงเวลาที่เขียนบทความนี้ )จากการศึกษาข้อมูลการไหลของน้ำที่ทำให้เกิดอุทกภัย หรือน้ำท่วมขนาดใหญ่ในครั้งนี้ มีสาเหตุจากน้ำหลากในทุ่งเจ้าพระยา โดยน้ำหลากเกิดจากน้ำฝนที่ตกบริเวณลุ่มน้ำปิง ลุ่มน้ำวัง ลุ่มน้ำยม และลุ่มน้ำน่าน เป็นหลักซึ่งมีปริมาณน้ำมากกว่าความจุของเขื่อนที่มีอยู่รองรับได้ น้ำส่วนเกินจะไหลลงในลำน้ำ และมีน้ำจำนวนมากบางส่วนที่เกินกว่าขนาดหน้าตัดการไหลของลำน้ำรองรับได้ จึงไหลล้นตลิ่งบ่าท่วมและไหลหลากผสมผสานกับน้ำฝนที่ตกในลุ่มน้ำแล้วไม่มีทางระบายจึงรวมตัวเป็นน้ำส่วนเกินไหลหลากในทุ่ง ซึ่งช่วงที่เกิดอุทกภัยในครั้งนี้ยังไม่มีเครื่องมือหรืออุปกรณ์ในสนามสำหรับการตรวจวัดระดับน้ำ และตรวจวัดอัตราการไหลของน้ำหลากในทุ่งดังกล่าว จึงไม่สามารถคาดการณ์ได้อย่างถูกต้อง อาศัยเพียงข้อมูลภาพถ่ายจากดาวเทียมสำรวจภูมิประเทศซึ่งพอคาดการณ์แบบไม่ละเอียดนัก หากพิจารณาอาคารที่ควบคุมการไหลของน้ำที่ไหลจากภาคเหนือลงมาที่ลุ่มเจ้าพระยาจะมีเพียงเขื่อนเจ้าพระยาและระบบคลองส่งน้ำ โดยเขื่อนเจ้าพระยาได้สร้างขึ้นไว้เพื่อการทดน้ำและส่งน้ำเข้าคลองส่งน้ำทั้งสองฝั่งแม่น้ำเป็นหลัก ไม่มีส่วนที่เป็นพื้นที่ชะลอ-พักน้ำส่วนเกินอย่างแท้จริงโดยการชะลอ-พักน้ำส่วนเกินนี้ไว้ระยะเวลาหนึ่งแล้วจึงค่อยทยอยระบายน้ำออกในช่วงเวลาที่เหมาะสม มิให้เกิดภาวะน้ำท่วมทางด้านท้ายน้ำช่วยให้เกิดความสมดุลทางธรรมชาติเพราะจะมีปริมาณน้ำไหลในลำน้ำอย่างสม่ำเสมอไม่มากหรือน้อยเกินไป และมีประโยชน์สำหรับการเพาะปลูกเพราะมีน้ำไว้ใช้

จากแนวคิดป้องกันบรรเทาอุทกภัยในเขตเมืองที่มีผู้นำเสนอหลายแนวทางส่วนใหญ่มุ่งเน้นป้องกันเมืองหลวงหรือกรุงเทพฯเป็นส่วนใหญ่ แต่ชุมชนเมืองต่างๆตั้งแต่ จ.นครสวรรค์ เรื่อยมายังไม่ได้รับการแก้ไข และในข้อเสนอส่วนใหญ่แนะนำให้ทำคันกั้นในแม่น้ำ การเร่งผันน้ำลงสู่ทะเล การทำทางระบายน้ำพิเศษ ซึ่งทุกแนวทางจะพิจารณาน้ำส่วนเกินที่ได้ไหลหลากลงมาในทุ่งเจ้าพระยาตอนล่างแล้ว

ดังนั้นหากต้องการแก้ปัญหาอุทกภัยทีเกิดจากน้ำส่วนเกินหน้าตัดการไหลของลำน้ำ และกลายเป็นน้ำทุ่งไหลหลาก ควรจัดทำ”ระบบชะลอ-พักน้ำส่วนเกินเพื่อระบายในช่วงเวลาที่เหมาะสมแบบอัตโนมัติ” โดยจัดทำที่บริเวณด้านเหนือ อ.เมือง จ.นครสวรรค์ ระบบนี้มีผลดีกับระบบนิเวศน์ทางน้ำ มีค่าลงทุนก่อสร้างไม่สูง ระยะเวลาการจัดทำไม่นานและคนไทยสามารถทำเองได้  องประกอบสำคัญของระบบดังกล่าวแล้วคือส่วนที่เป็นพื้นที่สำหรับชะลอ-พักน้ำส่วนเกินไว้ ที่ได้จากการสร้างแนวถนนหรือทำนบดินและประตูทด-ระบายน้ำแบบอัตโนมัติ ROBOGATE (ภาพที่ 3)  ควบคุมการไหลของน้ำแบบ upstream/downstream volume control การระบายน้ำทำโดยอัตโนมัติในช่วงเวลาที่เหมาะสมจะทยอยระบายน้ำส่วนเกิน  ซึ่งจะช่วยเสริมการจัดการน้ำของเขื่อนเจ้าพระยาให้ดียิ่งขึ้น จากภาพที่ 3 ได้แสดงบริเวณที่เลือกจัดทำระบบฯคือพื้นที่เหนือ อ.เมือง จ.นครสวรรค์ ที่มีผู้คนอยู่ไม่หนาแน่นนักและเป็นพื้นที่เสี่ยงภัยน้ำท่วมอยู่ก่อนแล้ว เพื่อรองรับน้ำส่วนเกินจากลุ่มน้ำทางภาคเหนือ ขนาดพื้นที่จัดทำระบบฯ มีความสัมพันธ์โดยตรงกับปริมาณน้ำส่วนเกิน ซึ่งหาได้โดยพิจารณาจากกราฟน้ำท่าของสถานี วัดระดับน้ำ C12 กรมชลประทาน ปี2554(ภาพที่ 3ล่าง) ที่มีอัตราการไหลของน้ำผ่านสถานี C12 สูงสุดที่ 4,636 ลบ.ม./วินาที จากนั้นจึงกำหนดอัตราการไหลของน้ำระหว่าง 2,000 – 3,400 ลบ.ม./วินาที ซึ่งไม่ทำให้เกิดปัญหาน้ำท่วมหรือมีผลกระทบเนื่องจากน้ำน้อยที่สุดในบริเวณลุ่มน้ำเจ้าพระยาตอนล่าง ซึ่งปริมาณน้ำส่วนเกินฯแสดงไว้ในตารางที่ 6 ในการจัดทำระบบชะลอ-พักน้ำเพื่อการระบายน้ำส่วนเกินนี้ถ้าพื้นที่ไม่อำนวยในการสร้าง สามารถกำหนดที่ตั้งใหม่หรืออาจทำไว้หลายๆ แห่งเป็นโครงข่ายได้เช่นกัน  แนวทางการจัดทำระบบฯ นี้มีทั้งข้อดีและข้อเสียซึ่งได้แสดงไว้ในตารางที่ 7

รายละเอียดคลิกดูได้ที่ https://docs.google.com/open?id=1U94vUAxgZNUKeBFLc2Mt_8IZ5p7tulfEN8cwmBBZuu602BF4sDY8zblkFuKR


งาน 84 พรรษา ประโยชน์สุขสู่ปวงประชา

ตุลาคม 23, 2011

งาน 84 พรรษา ประโยชน์สุขสู่ปวงประชา
ที่ศูนย์ศึกษาการพัฒนาห้วยทราย อันเนื่องมาจากพระราชดำริ จังหวัดเพชรบุรี 24-28 สิงหาคม 2554

อุปกรณ์ระบบ SCADA เพื่อการชลประทาน สำหรับงานตรวจวัด จัดเก็บข้อมูล ควบคุมบานประตูระบายน้ำ ประตูทดน้ำ วาวล์น้ำ ในระยะไกลๆ โดยใช้การสื่อสารผ่านคลื่นวิทยุย่าน VHF ในการทำงานที่กล่าวเครื่องจะทำงานแบบอัตโนมัติ ซึ่งได้พัฒนาใช้เทคโนโลยีหุ่นยนต์โดยใช้ชื่ออุปกรณ์นี้ว่า ROBOGATE ปัจจุบันพัฒนามาแล้วถึง ver.7

This slideshow requires JavaScript.


สถานีวัดปริมาณน้ำฝน

กันยายน 30, 2011


ทดสอบสถานีภาคสนามใช้พลังงานแสงอาทิตย์ตรวจวัดปริมาณน้ำฝน แสดงข้อมูลทางอินเตอร์เน็ตแบบอัตโนมัติผ่านระบบ GPRS ในทุกๆ 15 นาที
หลักการใช้กระป๋องวัดปริมาณฝนตกชนิดมาตรฐานแบบถ้วยกระดก(กระดกครั้งละ0.2มม.) ส่งข้อมูลให้วงจรภาคสนามทีใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ที่ประจุเก็บไว้ในแบตเตอรี่ขนาดใหญ่(ชาร์ครั้งนึงอยู่ได้นานครับ มากกว่า10วัน) วงจรภาคสนามที่พัฒนาขึ้นเอง upload เข้า internet host แบบอัตโนมัติทุกๆ 15 นาที

คลิกดูการแสดงข้อมูลทางอินเตอร์เน็ต


๘๔ พรรษา ดวงใจราษฎร์ ปราชญ์แห่งน้ำ

มิถุนายน 23, 2011

This slideshow requires JavaScript.

กรมชลประทาน ร่วมกับ สมาคมศิษย์เก่าวิศวกรรมชลประทานในพระบรมราชูปถัมภ์ จัดงาน “๘๔ พรรษา ดวงใจราษฎร์ ปราชญ์แห่งน้ำ” เพื่อเฉลิมพระเกียรติพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว เนื่องในโอกาสพระราชพิธีมหามงคลพระชนมพรรษา ๗ รอบ ๕ ธันวาคม ๒๕๕๔ เพื่อเผยแพร่พระอัจฉริยภาพด้านงานชลประทานที่มีต่อปวงชนชาวไทย

งานนิทรรศการสื่อผสม “๘๔ พรรษา ดวงใจราษฎร์ ปราชญ์แห่งน้ำ” จัดขึ้นในวันที่ ๑๗ – ๒๓ มิถุนายน ๒๕๕๔ เวลา ๑๐.๐๐ – ๒๐.๐๐ น. ณ กรมชลประทาน อำเภอปากเกร็ด จังหวัดนนทบุรี (ตรงข้ามวัดชลประทานรังสฤษฎ์) จัด เต็มพื้นที่กว่า ๑๐๐ ไร่ เป็นการจัดนิทรรศการครั้งยิ่งใหญ่และสมบูรณ์แบบที่สุดของกรมชลประทานในรอบ ๑๐๙ ปี เป็นนิทรรศการสื่อผสมหนึ่งเดียวที่จะรวบรวมพระราชกรณียกิจด้านงานชลประทานมา จัดแสดงผ่านสื่อแบบผสมผสาน “Multi Media” ที่ตื่นตาตื่นใจ ทันสมัย และงดงาม

นิทรรศการ แบ่งออกเป็น ๑๐ โซนหลัก ได้แก่

๑. โซน Royal Pavilions การจัดแสดงภาพนิ่งและภาพเคลื่อนไหวพระราชกรณียกิจด้านชลประทานที่หาชมยากในรูปแบบ Interactive Touch Screen นอก จากนี้ได้มีการจัดแสดงสิ่งประดิษฐ์เพื่อการชลประทานตามแนวพระราชดำริ อาทิ กังหันน้ำชัยพัฒนา เครื่องจักรกลเติมอากาศ กังหันสูบน้ำแบบทุ่นลอย เป็นต้น

๒. โซน Royal Theatre เป็นการเนรมิตแอร์โดมขนาดใหญ่เพื่อจัดฉายภาพยนตร์ “ธาราแห่งชีวิต” ด้วย ระบบการจัดแสดง ๔ มิติ รับชมแบบ ๑๘๐ องศา สามารถสัมผัสได้ถึงภาพเสมือนจริงที่ลอยออกมา สายลมโชย ละอองไอน้ำ รวมทั้งกลิ่นหอมของดอกไม้ ทำให้ผู้เข้าชมรู้สึกเสมือนได้เข้าไปอยู่ในบรรยากาศนั้นจริงๆ

๓. โซนวิวัฒนาการชลประทานไทย ๑๐๙ ปี จัดแสดงประวัติศาสตร์กรมชลประทานตั้งแต่สมัยพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้า อยู่หัว (รัชกาลที่ ๕) ถึงรัชกาลปัจจุบัน ในรูปแบบอุโมงค์น้ำที่จะสร้างความตื่นตาตื่นใจให้กับผู้ร่วมงานด้วยความยาว ของอุโมงค์น้ำ ๑๐๙ เมตร จากกรมคลองสู่กรมชลประทาน ที่ตกแต่งด้วยบัตรถวายพระพรซึ่งเขียนโดยประชาชนชาวไทย

๔. โซนศาลาองค์ความรู้ด้านการชลประทาน นำเสนอเนื้อหาองค์ความรู้ด้านการชลประทาน การพัฒนาแหล่งน้ำ การบริหารจัดการน้ำและการป้องกันและบรรเทาภัยอันเกิดจากน้ำ ด้วยการสร้างภาพเคลื่อนไหวระบบการบริหารจัดการน้ำ บนแผนที่ประเทศไทยขนาด ๘ เมตร ซึ่ง ผู้เข้าชมจะได้เรียนรู้ถึงข้อมูลกลุ่มลุ่มน้ำ ปริมาณน้ำฝน พื้นที่ชลประทาน พื้นที่การเกษตร พื้นที่ป่าไม้ เป็นต้น นอกจากนี้ได้มีการจำลองเขื่อนกระเสียว จังหวัดสุพรรณบุรี ซึ่งเป็นต้นแบบการบริหารจัดการน้ำโดยเกษตรกรมีส่วนร่วม

๕. โซนจัดแสดงนิทรรศการเครื่องจักรกล เป็นการนำเครื่องจักรกล เครื่องยนตร์ ที่ใช้ในงานชลประทานมาจัดแสดงพร้อมนำเสนอความรู้ทางด้านเทคโนโลยีชลประทาน

๖. โซนการบริการจัดการน้ำด้วยเทคโนโลยีสมัยใหม่ เป็นการสาธิตระบบการบริหารจัดการน้ำด้วยเทคโนโลยีสมัยใหม่ บนพื้นที่กว่า ๑๐ ไร่ อาทิ การให้น้ำแบบร่องคู่ การให้น้ำแบบประหยัด ระบบชลประทานอัตโนมัติ เป็นต้น

๗. โซนเสวนาทางวิชาการ โดยได้รับเกียรติจากวิทยากรที่มีชื่อเสียงของประเทศ และเกษตรกรกลุ่มผู้ใช้น้ำชลประทาน ซึ่งจะมาให้ความรู้ แลกเปลี่ยนความคิดเห็นเรื่องสถานการณ์ของน้ำในปัจจุบัน และอนาคต

๘. การแสดงแสง สี เสียง น้ำพุเต้นระบำรอบพระบรมฉายาลักษณ์ จัดแสดงบริเวณกลางสระน้ำประกอบการบรรเลงดนตรี โดยวงดุริยางค์ซิมโฟนี ซึ่งเป็นกิจกรรมการแสดงที่ถือว่าเป็นจุดเด่นของงาน

๙. การแสดงศิลปวัฒนธรรมท้องถิ่น โดยกลุ่มผู้ใช้น้ำจากภูมิภาคต่างๆ ทั่วประเทศ ได้แก่ การฟ้อนรำจากภาคเหนือ หมอลำจากภาคอีสาน วงดนตรีลูกทุ่งจากภาคกลาง และการโชว์หนังตะลุงจากภาคใต้ ซึ่งถือว่าหาชมได้ยากในปัจจุบัน

๑๐. การออกร้านจำหน่ายสินค้าและผลิตภัณฑ์จากกลุ่มเกษตรกรผู้ใช้น้ำ จากภูมิภาคต่างๆ กว่า ๑๐๐ ร้านค้า โดยมีสินค้าที่หลากหลายในราคาพิเศษ

สิ่งอำนวยความสะดวกภายในงาน ได้แก่ พื้นที่จอดรถกว่า ๑,๕๐๐ คัน, รถ Shuttle Bus รับส่งระหว่างจุดจอดรถและภายในบริเวณงาน, ร้านค้าจำหน่ายอาหารและเครื่องดื่ม และ ห้องสุขาเคลื่อนที่ เป็นต้น

ผู้ที่สนใจสามารถเข้าไปชมรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่เว็บไซต์ www.84kingofwater.org หรือสอบถามรายละเอียดที่ Call center 1460 สำหรับผู้ที่จะเข้าชมนิทรรรศการเป็นหมู่คณะ สามารถติดต่อได้ที่ Call center 1460 โดยทางผู้จัดงานจะได้อำนวยความสะดวก พร้อมจัดเจ้าหน้าที่พาชมนิทรรศการในโซนต่างๆ

ที่มา http://www.84kingofwater.org/


การพัฒนาโทรมาตรวัดความชื้นในดิน

มีนาคม 13, 2011

การพัฒนาโทรมาตรวัดความชื้นในดินบริเวณพื้นที่ตัวแทนเป้าหมายแบบอัตโนมัติ
โดย ดร.วิชญ์ ศรีวงษา
สถาบันพัฒนาการชลประทาน สำนักวิจัยและพัฒนา กรมชลประทาน
1.ที่มาและหลักการ การทำให้ดินมีความชื้นพอดีกับความต้องการน้ำของพืชมีความสำคัญเพราะปกติพืชมีความต้องการน้ำอยู่ตลอดเวลาแต่ปริมาณน้ำที่ต้องการในแต่ละช่วงเวลาอาจจะแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับช่วงของอายุการเจริญเติบโต หรือเหตุจากปัจจัยที่จำเป็นอื่น ดังนั้นจึงคิดพัฒนาเครื่องมือตรวจวัดความชื้นในดินสำหรับช่วยตัดสินใจในการส่งน้ำแก่พืชให้ตรงเวลาที่ต้องการ
2.วัตถุประสงค์ พัฒนาโทรมาตรวัดความชื้นในดินบริเวณพื้นที่ตัวแทนเป้าหมายแบบอัตโนมัติโดยผู้ใช้งานสามารถเฝ้ามองการตรวจวัดในระยะไกลที่สถานีแม่ข่ายหรือทางเครือข่ายอินเตอร์เน็ต
3. วิธีดำเนินการ พัฒนาหัวตรวจวัด(Probe) จำนวน 4 ตัวฝังในดินบริเวณเขตรากพืชใช้เวลาการคายประจุไฟฟ้าระหว่างขั้วแล้วแปลงค่าเวลาที่ได้นี้โดยใช้ไมโครคอนโทลเลอร์ที่ RTU (remote terminal unit) ให้เป็นค่าความชื้นในดินจากนั้นส่งค่าที่ได้ให้คอมพิวเตอร์ที่สถานีแม่ข่ายแสดงผลระดับความชื้นในดิน ณ เวลาจริง บันทึกข้อมูลใน data logger และส่งข้อมูลเข้าเครื่อข่ายอินเตอร์เน็ตทุก ๆ ครึ่งชั่วโมงแบบอัตโนมัติ (ภาพที่ 1)

ภาพที่ 1 การทำงานของโทรมาตรตรวจวัดความชื้นในดินแบบอัตโนมัติ
4. ผลและสรุป การทดสอบการทำงานที่สถานีทดลองเกษตรชลประทานที่ 5 (แม่กลองใหญ่) สังกัดกรมชลประทาน อ.กำแพงแสน จ.นครปฐม ระหว่างเดือน มกราคม – เมษายน 2552 ผลการตรวจวัดในแต่ละหัวตรวจวัด เทียบกับวิธีนำดินไปอบแห้งเพื่อหาค่าความชื้นในดินมีค่า RMSE ไม่เกิน 5 % จำนวนข้อมูลตรวจวัดที่บันทึกได้มากกว่า 90 %


Tensiometer

กุมภาพันธ์ 26, 2011

เป็นเครื่องมือที่ใช้วัดแรงดึงความชื้นของดินที่อยู่ในภาวะสมดุลกับน้ำในกระเปาะพรุน เมื่อรู้ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดึงความชื้นของดิน และจำนวนความชื้นในดินตรงบริเวณจุดที่ตั้ง Tensiometer ก็จะทราบจำนวนความชื้นในดิน ณ จุดนั้น เครื่องมือชนิดนี้ประกอบด้วยหลอดแก้วหรือท่อพลาสติกใสขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 2 เซนติเมตร ยาวประมาณ 15 ถึ…ง 180 เซนติเมตร ขึ้นอยู่กับความลึกของดินที่ต้องการวัดความชื้น ปลายท่อนล่างจะมีกระเปาะพรุนซึ่งมีขนาดเดียวกับหลอดแก้วยาวประมาณ 6.5 เซนติเมตร สวมอยู่ ส่วนปลายท่อด้านบนจะมีฝาเกลียวซึ่งเปิดได้ บริเวณใกล้ๆฝาเกลียวจะมีเกจสูญญากาศหรือหลอดแก้วรูปตัวยูบรรจุปรอท ซึ่งเรียกว่า มาโนมิเตอร์เพื่อใช้วัดค่าสูญญากาศในหลอดแก้ว
หลักการทำงานของ Tensiometer
เมื่อเติมน้ำลงใน Tensiometer จนเต็ม และนำไปฝังลงในดินตรงจุดที่ต้องการวัดแล้ว ความชื้นในวัสดุพรุนจะปรับตัวเองให้อยู่ในสภาวะสมดุลกับดินที่อยู่รอบๆ ถ้าดินที่อยู่รอบกระเปาะพรุนแห้งกว่าคือมีแรงดึงความชื้นสูงกว่าแรงดึงความชื้นของกระเปาะพรุน น้ำจะเคลื่อนที่จากกระเปาะพรุนสู่ดินที่แห้งอยู่รอบๆ ทำให้เกิดสูญญากาศขึ้นภายในหลอดแก้ว ซึ่งจะอ่านค่าได้จากเกจสูญญากาศหรือมาโนมิเตอร์ ยิ่งถ้าดินแห้งมากน้ำในหลอดแก้วจะถูกดูดออกไปมาก ทำให้เกิดสูญญากาศมากขึ้น ในทางกลับกันถ้าดินมีความชื้นสูง คือ แรงดึงความชื้นของดินน้อยกว่าแครงดึงความชื้นในกระเปาะพรุน น้ำจะถูกดูดกลับเข้าไปในกระเปาะพรุนทำให้สูญญากาศในหลอดแก้วลดลง
ความหมายของค่าที่อ่านได้จากเกจสูญญากาศของเครื่องวัดแรงดึงความชื้น (Tensiometer)
0 หมายถึง เปียกมาก ดินอิ่มน้ำ
0-25 หมายถึง ดินมีความชื้นประมาณที่ Field Capacity ความชื้นกำลังพอเหมาะสำหรับ พืชที่ต้องการความชื้นสูง
มากกว่า25 หมายถึง พืชที่มีความรู้สึกไวต่อการขาดน้ำ พืชรากตื้นพืชที่ปลูกในกระถางจะเริ่มแสดงอาการขาดน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าเป็นดินเนื้อหยาบ
40-50 หมายถึง พืชทั่วๆไปที่มีความลึก 50 เซนติเมตร หรือมากกว่าจะเริ่มแสดงอาการขาดน้ำ ถ้าเป็นดินเนื้อหยาบ
70 หมายถึง พืชที่มีรากลึก 75 เซนติเมตร หรือมากกว่าในดินเนื้อปานกลาง จะเริ่มแสดง อาการขาดน้ำ แต่ถ้าเป็นดินละเอียดหรือค่อนข้างละเอียดจะคอยต่อไปได้ อีก 3-4 วันแล้วจึงให้น้ำ
80 หมายถึง ควรจะให้น้ำได้แล้วถึงแม้ว่าพืชยังไม่แสดงอาการขาดน้ำเลยก็ตาม


โครงการฯสองพี่น้อง

มกราคม 23, 2011

This slideshow requires JavaScript.


โครงการ การพัฒนาระบบคลองอัตโนมัติ (Development of Canal Automation System) ภายใต้ความร่วมมือระหว่างมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์และกรมชลประทาน(KU-RID): วัตถุประสงค์โครงการวิจัย เพื่อนำเทคโนโลยีสมัยใหม่ ด้านอีเล็กโทรนิกและคอมพิวเตอร์ การสื่อสารทางไกลคือคลืนวิทยุ VHF ที่ไม่ต้องจ่ายค่าบริการ มาใช้ในการพัฒนาระบบตรวจวัดน้ำและควบคุมน้ำในคลองชลประทาน เพื่อช่วยในการจัดสรรน้ำและควบคุมน้ำชลประทานในโครงการชล ประทานแบบ Real Time ให้มีประสิทธิภาพ (Efficiency) มีความน่าเชื่อถือ (Reliability) และเป็นธรรมแก่ผู้ใช้น้ำ (Equity) และมีความคล่องตัว (Flexibility) มากขึ้น และช่วยแก้ปัญหาขาดแคลนเจ้าหน้าที่สนามในการตรวจวัดน้ำและควบคุมน้ำที่ประตูระบายต่างๆ
ผลที่ได้คือ 1 การพัฒนาเทคโนโลยีการตรวจวัดและควบคุมน้ำระยะไกลที่ใช้วัสดุอุปกรณ์ที่สามารถหาได้ในประเทศไทยและมีราคาไม่แพง
2.โปรแกรมระบบ SCADAและ Canal Automation ที่พัฒนาเอง
3.ฝึกและเรียนรู้ใช้งานระบบฯจากของจริงๆ


60ปีวิจัยชลประทาน

ธันวาคม 29, 2010

23-24 ธันวาคม 2553 นิทรรศการแสดงผลงานวิจัยและพัฒนาอุปกรณ์ที่ใช้เทคโนโลยีขั้นสูงสำหรับงาน ด้านวิศวกรรมชลประทาน ณ ลานหน้าหอประชุมชูชาติ กำภู วิทยาลัยการชลประทาน ปากเกร็ด นนทบุรี

This slideshow requires JavaScript.



โทรมาตรวัดคุณภาพน้ำ

ธันวาคม 28, 2010

This slideshow requires JavaScript.



Follow

Get every new post delivered to your Inbox.