Artificial neural networks for predicting backwashing in screen filters for irrigation

Authors

  • Madilo Lages Vieira Passos Universidade Federal do Ceará https://orcid.org/0000-0003-2495-1612
  • Alan Bernard Oliveira de Sousa Universidade Federal do Ceará
  • Adunias dos Santos Teixeira Universidade Federal do Ceará
  • Carlos Wagner Oliveira Universidade Federal do Cariri

Keywords:

Inteligência Computacional, Multilayer Perceptron, Carga de Pressão

Abstract

Careful implementation of a filtration system is essential for maintaining the operation of an irrigation system. Failure to maintain a filtration system can have a negative effect on irrigation pressure and uniformity. To avoid this problem, it is important to clean the filters, which can be done either manually or automatically. Predicting the correct time to clean the filters helps maintain the pressure and efficiency of the system. The aim of this study was to model backwash pressure as a function of water quality and the filter inlet pressure load using artificial neural networks. The characteristics of the water were determined using sensors to measure the pH (hydrogen potential), turbidity, total dissolved solids (TDS), and temperature. A pressure transducer was used to quantify the drop in pressure and the need to clean the filters. To predict the need for cleaning the irrigation filters, a hydraulic structure was constructed that included a screen filtration system with a mesh size of 120, cleaned by backwashing. The need for cleaning estimated by the multilayer perceptron feedforward artificial neural networks with 2-4-1 architecture performed well in modelling the temporal evolution of the pressure load in the screen filtration system (120 mesh), whereas adjusting the pressure load based on the water quality characteristics (pH, turbidity, total dissolved solids and temperature) performed poorly.

   

Author Biographies

Madilo Lages Vieira Passos, Universidade Federal do Ceará

 

 

Alan Bernard Oliveira de Sousa, Universidade Federal do Ceará

Atualmente é professor adjunto da Universidade Federal do Ceará. Tem experiência na área de Agronomia, atuando principalmente nos seguintes temas: Irrigação, Salinidade Fruticultura e Horticultura.

Adunias dos Santos Teixeira, Universidade Federal do Ceará

Possui graduação em Agronomia pela Universidade Federal do Ceará (1988), mestrado em Irrigação e Drenagem pela Universidade de São Paulo (1992) e doutorado em Engenharia Agrícola e de Biosistemas - University of California - Davis (2000). Atualmente é professor titular da Universidade Federal do Ceará. Tem experiência na área de Engenharia Agrícola, com ênfase em Geoprocessamento, Agricultura de Precisão, Manejo de Irrigação e Otimização.

Carlos Wagner Oliveira, Universidade Federal do Cariri

Atualmente é professor da Universidade Federal do Cariri. Atua no Curso de Agronomia e no Programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento Regional Sustentável. É líder do grupo de pesquisa e extensão Laboratório Estatística Modelagem e Geoprocessamento (LEMGE). Tem experiência na área de Engenharia Agrícola, com ênfase em Sensoriamento Remoto, Irrigação e Drenagem, atuando principalmente nos seguintes temas: manejo de água e solo, sensoriamento remoto, uso e ocupação, consumo de água e evapotranspiração.

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Published

2024-02-22

Issue

Section

Agricultural Engineering