(57)【要約】【課題】土壌の湿潤状態を把握しながら飽水管理できるようにする。【解決手段】水田の土壌Ｚに含まれる水分に関連した情報である含水情報を取得する含水情報取得手段２０と、含水情報に基づいて土壌Ｚの湿潤状態を判断する湿潤状態判断部３２とを具備するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水田の土壌に含まれる水分に関連した情報である含水情報を取得する含水情報取得手段と、
前記含水情報に基づいて前記土壌の湿潤状態を判断する湿潤状態判断部とを具備することを特徴とする水田管理システム。
【請求項２】
前記含水情報に基づいて前記土壌の湿潤状態を示す湿潤値を取得する湿潤値取得部をさらに具備し、
前記湿潤状態判断部が、前記湿潤値を用いて前記土壌の湿潤状態を判断することを特徴とする請求項１記載の水田管理システム。
【請求項３】
前記水田に水を供給する給水機構と、
前記湿潤値と所定の基準値とを比較した結果に基づいて、前記給水機構を制御する給水制御部とをさらに備えることを特徴とする請求項２記載の水田管理システム。
【請求項４】
前記含水情報取得手段が、前記土壌を撮像する撮像装置、前記土壌の温度を検出する温度センサ、前記土壌の表面の高さ位置を検出する位置センサ、又は前記土壌に光を照射することにより生じる反射光を検出する光検出センサのうちの少なくとも１つを備えていることを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか一項に記載の水田管理システム。
【請求項５】
前記含水情報取得手段が、前記土壌に埋設されて、前記土壌に含まれる水が流入可能に構成された中空部材と、
前記中空部材内の水位を検出するための水位検出手段とを備えていることを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか一項に記載の水田管理システム。
【請求項６】
前記中空部材の少なくとも一部が透明であることを特徴とする請求項５記載の水田管理システム。
【請求項７】
前記含水情報取得手段が、撮像装置と、前記撮像装置を収容するとともに前記土壌に埋設された少なくとも一部が透明な収容部材とを備えている請求項１乃至３のうち何れか一項に記載の水田管理システム。
【請求項８】
水田の土壌に含まれる水分に関連した情報である含水情報を含水情報取得手段によって取得し、
前記含水情報に基づいて前記土壌の湿潤状態を判断することを特徴とする水田管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば水田を飽水管理するための水田管理システム及び水田管理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
稲作における水田の水管理は栽培期間の全体に亘って非常に重要である。
例えば、幼穂形成期から出穂期までは、土壌を足跡に水が溜まる程度の湿潤状態（以下、飽水状態という）に保つ所謂飽水管理によって、根の活力を維持したり葉色の低下を防止したりすることができ、収量や品質が向上することが知られている。なお、この飽水管理は、幼穂形成期から出穂期までに限らず、栽培期間の種々の期間（例えば出穂後さらに数十日が過ぎるまで）において行われることがある。
また、飽水管理以外にも、例えば土壌を意図的に一時的に乾燥状態にする中干と呼ばれる水管理が幼穂形成期に行われたり、水田の表面に軽い亀裂が生じるまで干した後、入水と自然落水とを繰り返す間断灌水と呼ばれる水管理が幼穂形成期や成熟期に行われたりする。
【０００３】
こうした水管理は、土壌を目標とする湿潤状態に保つことが１つの目的にあり、その目標とする湿潤状態は、生育時期、稲の品種、気象などの栽培条件、収量や品質などの栽培目標に応じて様々である。
【０００４】
一方、これまでの水田の水管理としては、特許文献１に示すように、水田の水位を検出できるようにして、検出された水位が所定の値となるように水田に供給する水量を調整する方法が知られている。
【０００５】
しかしながら、水田の水位を検出できるようにしたとしても、例えば飽水状態では入水がなければ徐々に水分が減少して土壌が乾燥していくが、その間の水位がゼロであり、水位センサでは水位が検出されず、湿潤状態（例えば土壌の水がひたひたな状態や土壌が乾燥してる状態など）の変化までは分からない。つまり、これまでは土壌の湿潤状態を把握しながら水管理を行うことができず、例えば飽水状態となった後、次にどのタイミングで給水すれば良いかなどを判断することが難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２３６６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであって、水田の土壌の湿潤状態を把握しながら水管理できるようにすることをその主たる課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明に係る水田管理システムは、水田の土壌に含まれる水分に関連した情報である含水情報を取得する含水情報取得手段と、前記含水情報に基づいて前記土壌の湿潤状態を判断する湿潤状態判断部とを具備することを特徴とするものである。
【０００９】
このように構成された水田管理システムであれば、含水情報取得手段により取得された含水情報に基づいて湿潤状態判断部が土壌の湿潤状態を判断するので、土壌の湿潤状態を把握しながら水田の水管理をすることができる。
【００１０】
前記含水情報に基づいて前記土壌の湿潤状態を示す湿潤値を取得する湿潤値取得部をさらに具備し、前記湿潤状態判断部が、前記湿潤値を用いて前記土壌の湿潤状態を判断することが好ましい。
このような構成であれば、湛水状態、飽水状態、或いは乾燥状態といった土壌の湿潤状態を把握しながら水管理することができ、例えば飽水管理においては、土壌が飽水状態よりも乾燥していると判断されたタイミングやその少し前に給水することで、土壌を飽水状態に保つことができる。
【００１１】
前記水田に水を供給する給水機構と、前記湿潤値と所定の基準値とを比較して、前記給水機構を制御する給水制御部とをさらに備えることが好ましい。
このような構成であれば、土壌の目標となる種々の湿潤状態に応じて基準値を予め定めておくことで、例えば飽水管理や中干といった様々な水管理を自動化することができる。
【００１２】
前記含水情報取得手段の具体的な実施態様としては、前記土壌を撮像する撮像装置、前記土壌の温度を検出する温度センサ、前記土壌の表面の高さ位置を検出する位置センサ、又は前記土壌に光を照射することにより生じる反射光を検出する光検出センサのうちの少なくとも１つを備えている構成が挙げられる。
【００１３】
また、前記含水情報取得手段の別の実施態様としては、前記土壌に埋設されて、前記土壌に含まれる水が流入可能に構成された中空部材と、前記中空部材内の水位を検出するための水位検出手段とを備えている構成が挙げられる。
【００１４】
前記中空部材の少なくとも一部は透明であることが好ましい。
このような中空部材であれば、透明な部分を介して土壌の中の状態を視認することができ、例えば土壌の中を直接確認したり、撮像装置によって撮像したりすることで、土壌の湿潤状態をより直接的に把握することができる。
【００１５】
また、前記含水情報取得手段の別の実施態様としては、撮像装置と、前記撮像装置を収容するとともに前記土壌に埋設された少なくとも一部が透明な収容部材とを備えている構成が挙げられる。
このような構成であれば、収容部材の透明な部分を介して土壌の断面を撮像することで、その撮像データに基づき含水情報を取得することができる。
【００１６】
また、本発明に係る水田管理方法は、水田の土壌に含まれる水分に関連した情報である含水情報を含水情報取得手段によって取得し、前記含水情報に基づいて前記土壌の湿潤状態を判断することを特徴とする方法である。
このような水田管理方法であれば、上述した水田管理システムと同様、土壌の湿潤状態を把握しながら水田の水管理をすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
このように構成した本発明によれば、土壌の湿潤状態を把握しながら水田の水管理をすることができ、例えば飽水状態となった後、次にどのタイミングで給水すれば良いかなどを適切に判断することができ、栽培期間の全体に亘って種々の目的に応じた水管理を適切に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態の水田管理システムの全体構成を模式的に示す図。
【図２】同実施形態の水田管理システムの動作を説明するためのフローチャート。
【図３】その他の実施形態における含水情報取得手段の構成を模式的に示す図。
【図４】その他の実施形態における含水情報取得手段の構成を模式的に示す図。
【図５】その他の実施形態における含水情報取得手段の構成を模式的に示す図。
【図６】その他の実施形態における含水情報取得手段の構成を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明に係る水田管理システムの一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
本発明に係る水田管理システムは、稲作における水田の水管理に用いられるものであり、例えば土壌を意図的に一時的に乾燥状態にする中干と呼ばれる水管理、土壌を足跡に水が溜まる程度の湿潤状態（以下、飽水状態という）に保つ飽水管理と呼ばれる水管理、水田の表面に軽い亀裂が生じるまで干した後、入水と自然落水とを繰り返す間断灌水と呼ばれる水管理などに適用可能である。
なお、中干の対象期間の一例としては幼穂形成期を挙げることができ、飽水管理の対象期間の一例としては幼穂形成期から出穂期まで或いは出穂後さらに数十日が過ぎるまでを挙げることができ、間断灌水の対象期間の一例としては幼穂形成期や成熟期を挙げることができるが、各水管理の対象期間はこれらに限られるものではなく、各水管理は栽培期間の全体における種々の時期に行って構わない。
【００２１】
本実施形態では、水田に水が無くなったら土壌が湿っているうちに水を供給し、給水と自然落水とが繰り返される上述の飽水管理に本発明の水田管理システムを用いた場合について説明する。
【００２２】
具体的に水田管理システム１００は、図１に示すように、水田に水を供給する給水機構１０と、土壌Ｚに含まれる水分に関連した情報である含水情報を取得する含水情報取得手段２０と、含水情報取得手段２０から含水情報を受信するとともに給水機構１０を制御する情報処理装置３０とを具備している。
【００２３】
給水機構１０は、情報処理装置３０からの制御信号に基づいて、水田へ水を供給する給水状態とその給水を停止している止水状態とに切り替わるものであり、具体的には用水路等に設けられて制御信号に応じて開閉するシャッターバルブを備えた構成などが挙げられる。
なお別の実施態様としては、可撓性を有し、用水路の用水を水田に導く導水管と、導水管を昇降させる昇降部材とを備え、制御信号に応じて昇降部材が導水管を用水路の水面よりも上方に持ち上げることで止水状態となり、導水管を用水路の水面よりも下方に降ろすことで給水状態となるように構成されたものが挙げられる。
【００２４】
含水情報取得手段２０は、土壌Ｚに含まれる水分量に応じて変化する土壌Ｚの見た目（外観）や、水分量に応じて変動する物理量などを含水情報として取得するものであり、土壌Ｚの全体又は少なくとも一部が水に覆われずに露出している状態で前記含水情報を取得する。
なお、含水情報取得手段２０は、含水情報を連続的に取得するように構成されていても良いし、例えば土壌Ｚの湿潤状態を判断する際などに情報処理装置３０からデータ取得信号を含水情報取得手段２０に出力するようにして、そのデータ出力信号を受信した場合に含水情報取得手段２０が含水情報を取得するようにしても良い。
【００２５】
本実施形態の含水情報取得手段２０は、例えば水田や畦等に設けられて土壌Ｚの表面を撮像する撮像装置２１を備えたものである。この撮像装置２１は、土壌表面において予め設定された領域をモノクロ又はカラーで撮像するものであり、撮像により得られた撮像データを有線又は無線を介して情報処理装置３０に送信できるように構成されている。
なお、撮像装置２１の設置箇所は１箇所であっても良いし、複数箇所であっても良い。
【００２６】
情報処理装置３０は、物理的にはＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄコンバータ等を備えたコンピュータであり、前記メモリの所定領域に格納されたプログラムに従ってＣＰＵや周辺機器が協働することにより、図１に示すように、湿潤値取得部３１、基準値記憶部３２、湿潤状態判断部３３、及び給水制御部３４としての機能を発揮するように構成されたものである。
【００２７】
湿潤値取得部３１は、含水情報取得手段２０から送信された含水情報を受信して、この含水情報に基づいて土壌Ｚの湿潤状態を示す湿潤値を取得する。なお、湿潤値としては、含水情報をデータ処理して得られる値や、含水情報として得られた値そのものが含まれる。
【００２８】
本実施形態では、土壌Ｚに含まれる水分が多い場合には土壌表面の色が比較的濃く（黒く）、水分が少ない場合には土壌表面の色が比較的淡く（白く）なることを利用して、撮像装置２１により撮像された土壌表面の色を画像処理等することにより湿潤値を算出するようにしている。
より詳細に説明すると、湿潤値取得部３１は、撮像装置２１から送信された撮像データを含水情報として取得し、この撮像データを画像処理等することにより、土壌表面を例えば白黒の濃淡等により二値化して表した画像を生成し、そのうちの黒い部分の総面積を湿潤値として算出する。つまり、湿潤値が高いほど土壌Ｚが湿っていることを示し、湿潤値が低いほど土壌Ｚが乾いていることを示す。なお、例えば土壌表面の画像における白い部分の総面積などを湿潤値として用いた場合、湿潤値が高いほど土壌Ｚが乾いていることを示し、湿潤値が低いほど土壌Ｚが湿っていることを示すことになる。
【００２９】
基準値記憶部３２は、前記メモリの所定領域に形成されており、予め設定された基準値を記憶している。この基準値は、例えば飽水状態にある土壌Ｚの湿潤値と乾燥状態にある土壌Ｚの湿潤値との間の値であり、ここでは土壌Ｚが飽水状態である場合は湿潤値が基準値よりも小さく、土壌Ｚが飽水状態よりも乾燥状態に近づくことで湿潤値が基準値よりも大きくなるように、基準値が設定されている。
【００３０】
湿潤状態判断部３３は、含水情報取得手段２０により得られた含水情報に基づいて土壌Ｚの湿潤状態を判断するものであり、ここでは土壌Ｚの全体又は少なくとも一部が水に覆われずに露出している状態で土壌Ｚの湿潤状態を判断する。
【００３１】
本実施形態の湿潤状態判断部３３は、湿潤値取得部３１が含水情報から算出した湿潤値に基づいて土壌Ｚが飽水状態であるか否かを判断するように構成されており、具体的には湿潤値と基準値記憶部３２に記憶されている基準値とを比較して、湿潤値が基準値よりも小さい場合は土壌Ｚが飽水状態であると判断し、湿潤値が基準値よりも大きい場合は土壌Ｚが飽水状態よりも乾燥していると判断する。
【００３２】
給水制御部３４は、湿潤状態判断部３３が湿潤値と基準値とを比較した結果、すなわち湿潤状態判断部３３により判断された土壌Ｚの湿潤状態に基づき、給水機構１０に制御信号を出力して給水機構１０を給水状態又は止水状態に制御するものである。
ここでの給水制御部３４は、湿潤値が基準値を上回った場合、すなわち前記湿潤状態判断部３３によって土壌Ｚが飽水状態よりも乾燥していると判断された場合に、給水機構１０を給水状態に切り替えるための制御信号を出力して、水田への給水を開始する。なお、給水状態にある給水機構１０を止水状態に切り替えるタイミングとしは、給水機構１０が給水状態になってから所定時間経過したタイミングや、流量センサを用いて検出した給水量が所定量に達したタイミングや、水田に設けた水位センサを用いて検出した水位が所定高さに達したタイミングなどを挙げることができる。
【００３３】
次に、本実施形態の水田管理システム１００を用いた飽水管理の具体的な手順について、図２のフローチャートを参照しながら説明する。
【００３４】
まず、飽水管理が始まる前に水田や畦等の１又は複数の場所に含水情報取得手段２０である撮像装置２１を設置する（Ｓ１）。
【００３５】
そして、本実施形態の水田管理システム１００による飽水管理が始まると、ここでは給水制御部３４が給水機構１０を制御して、給水と自然落水とを繰り返し行う。
【００３６】
より詳細には、まず給水制御部３４が給水機構１０を制御して給水を開始し（Ｓ２）、例えば別途設けた水位センサにより検出される水田の水位が３ｃｍ程度になると給水制御部３４が給水機構１０を制御して止水する（Ｓ３）。
【００３７】
次いで、自然落水して水田に水が無くなった後、含水情報取得手段２０である撮像装置２１が、その水田の土壌Ｚを撮像して、その撮像データを含水情報として情報処理装置３０に送信する（Ｓ４）。なお、ここでいう「水田に水が無くなった」状態とは、土壌Ｚの表面に全く水が無い状態の他、例えば土壌Ｚに形成された窪み等、土壌表面の一部には水が残っているが土壌表面の全体が水に覆われてはいない状態も含む。
【００３８】
そして、湿潤値取得部３１が含水情報に基づいて湿潤値を算出し、湿潤状態判断部３３が湿潤値と基準値とを比較して土壌Ｚが飽水状態であるか、或いは土壌Ｚが飽水状態よりも乾燥しているかを判断する（Ｓ５）。
【００３９】
Ｓ５において土壌Ｚが飽水状態であると判断された場合は、例えば所定時間経過後にＳ４に戻り、新たな含水情報を取得して、再びＳ５において土壌Ｚが飽水状態であるか否かを判断する。なお、含水情報取得手段２０から逐次含水情報が情報処理装置３０へ送信されている場合は、Ｓ５において土壌Ｚが飽水状態であると判断された場合に、例えば所定時間経過後に再びＳ５の判断に戻るようにしても良い。
一方、Ｓ５において土壌Ｚが飽水状態よりも乾燥していると判断された場合は、Ｓ２に戻って、給水制御部３４が給水機構１０を制御して給水を開始する。
【００４０】
こうした飽水管理は例えば出穂期や出穂後さらに数十日が過ぎるまで行われ、その後は水田管理システム１００に例えば外部から飽水管理終了信号が入力されると、水田管理システム１００はその動作を終了する。なお、飽水管理の期間は、上記期間に限られず、栽培期間の全体に亘る種々の期間として構わない。
【００４１】
このように構成された本実施形態に係る水田管理システム１００によれば、土壌Ｚが飽水状態であるか、飽水状態よりも乾燥しているかを湿潤状態判断部３３が判断するので、土壌Ｚの湿潤状態を把握しながら飽水管理を行うことができる。
これにより、例えば収量、品質などといった栽培目標や、季節や気象条件といった周囲環境に応じて適切な飽水管理を行うことができる。
【００４２】
また、湿潤状態判断部３３によって土壌Ｚが飽水状態よりも乾燥していると判断された場合に、給水制御部３４が給水機構１０を制御して給水を開始するので、土壌Ｚが湿っているうちに再び飽水状態に戻すことができ、土壌Ｚを常時湿った状態に保持することが可能となる。
【００４３】
さらに、湿潤状態判断部３３に土壌Ｚの湿潤状態を判断させるとともに、給水制御部３４に給水機構１０の制御をさせているので、飽水管理の自動化を図れる。
【００４４】
ところで、例えば土壌の１箇所のみから含水情報を取得する場合、この含水情報によって判断される土壌Ｚの湿潤状態はその１箇所の湿潤状態に過ぎず、土壌Ｚの全体的な湿潤状態を判断することは難しい。
これに対して、本実施形態では、含水情報取得手段２０として撮像装置２１を利用し、土壌表面における予め設定された領域を撮像した撮像データを含水情報として取得しているので、土壌表面のある程度広い範囲から含水情報を取得することができる。これにより、例えば土壌の１箇所のみから含水情報を取得する場合に比べて、土壌Ｚの全体的な湿潤状態をより正確に判断することができる。
【００４５】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００４６】
例えば湿潤状態判断部は、前記実施形態では土壌が飽水状態であるか否かを判断するように構成されていたが、土壌の湿潤状態として土壌に含まれる水分の程度を判断するように構成されていても良い。
この場合の湿潤状態判断部としては、含水情報に基づき、土壌に含まれる水分量や水分の多少などを土壌に含まれる水分の程度として判断する構成が挙げられる。
かかる構成により、例えば湿潤状態判断部により判断された水分の程度を表示すれば、湿潤状態判断部が土壌の湿潤状態を判断せずとも、表示された水分の程度から土壌の湿潤状態を判断することができる。これにより、前記実施形態と同様に、土壌の湿潤状態を把握しながら飽水管理を行うことができる。
もちろん、給水制御部が、湿潤状態判断部により判断された水分の程度に基づいて給水機構を制御すれば、例えば飽水管理の自動化を図ることもできる。この場合、土壌に含まれる水分の程度が所定の閾値を下回った場合に、給水制御部が給水機構を制御して給水を開始するようにすれば、土壌を一定以上の湿った状態に保持することができ、常時飽水状態を維持することができる。
【００４７】
また、湿潤値に関しては、土壌Ｚに含まれる水分が多い場合には土壌表面にヒビが無い或いは発生しても小さかったりその数が少なかったりするのに対し、水分が少ない場合には大きなヒビが発生したりヒビの数が多くなったりすることを利用して、撮像装置２１により撮像された土壌表面の画像を画像処理等することで土壌表面のヒビを検出し、ヒビの有無、ヒビの数、ヒビの大きさ等に基づいて湿潤値を算出するようにしても良い。
より詳細に説明すると、湿潤値取得部３１は、撮像装置２１から送信された撮像データを含水情報として取得し、この撮像データを画像処理等することにより、土壌表面を例えば白黒の濃淡等により二値化して表した画像を生成する。そして、その土壌表面におけるヒビを検出し、その有無（例えばヒビがある場合は１、ヒビが無い場合は０とする）や、その数や、その大きさなどを湿潤値として算出する。なお、ヒビの検出としては、例えば黒い部分のうち大きさが所定範囲のものをヒビとして検出したり、画像処理した後の画像の輝度やコントラスト値等を用いてヒビを検出したりするなど、種々の検出方法を用いることができる。
このような構成であっても、算出された湿潤値と、基準値記憶部に記憶されている基準値とを比較することにより、土壌の湿潤状態を判断することができる。
【００４８】
さらに、含水情報取得手段としては、撮像装置を利用したものに限らず、例えば土壌の温度を検出する温度センサ、土壌の表面の高さ位置を検出する位置センサ、又は土壌に光を照射することにより生じる反射光を検出する光検出センサなどを利用したものであっても良い。
以下、上述したセンサにより得られた含水情報に基づいて土壌の湿潤状態を判断できる理由について簡単に述べる。
【００４９】
まず、土壌に含まれる水分が多い場合、土壌に含まれる水分が少ない場合よりも土壌表面は温まり難く、例えば日射量や外気温が増加する朝などは土壌表面の温度と外気温との差が小さくなる。このことから、含水情報取得手段として温度センサを利用した場合、土壌の表面又はその近傍で検出される検出温度を含水情報として取得することにより、この検出温度と外気温との差に基づいて土壌の湿潤状態を判断することができる。
【００５０】
次に、土壌に含まれる水分が少なくなると土壌が乾燥して収縮することから、土壌に含まれる水分が少ない場合、土壌に含まれる水分が多い場合よりも土壌表面の高さ位置が低くなる。このことから、含水情報取得手段として土壌表面の高さ位置を検出する位置センサを利用した場合、土壌表面の検出高さ位置を含水情報として取得することにより、この検出高さ位置と所定の基準高さ位置とを比較することで土壌の湿潤状態を判断することができる。
【００５１】
さらに、例えば特定波長の光を土壌に照射した場合、土壌に含まれる水分量によって吸光度が変動する。このことから、含水情報取得手段として光検出センサを利用した場合、土壌に光を照射することにより生じる反射光を検出し、その反射光に含まれる特定波長の光の検出光強度或いはその検出光強度から得られる吸光度を含水情報として取得することにより、その検出強度或いは吸光度と所定の基準値とを比較することで土壌の湿潤状態を判断することができる。なお、特定波長は、水の吸収帯域であり例えば６０５ｎｍ〜７６０ｎｍなどである。
【００５２】
なお、含水情報取得手段としては、土壌の乾湿状態を計測するテンシオメータ（ｐＦメータ）や、土壌に含まれる水分の体積含水率などを検出する土壌水分センサなどを利用しても良い。
また、含水情報取得手段は、前記実施形態で挙げた撮像装置や上記に挙げた種々のセンサのうち複数を利用したものであっても良い。
【００５３】
加えて、含水情報取得手段２０としては、図３に示すように、土壌Ｚに埋設されて、土壌Ｚに含まれる水が流入可能に構成された中空部材２２を備えている構成であっても良い。この中空部材２２は、例えば側壁に複数の小穴２２ｈが形成されたものであり、これらの小穴２２ｈを介して土壌Ｚが流れ込むことなく土壌Ｚに含まれる水分が内部空間に流入するように構成されている。ここでの中空部材２２は、上端及び下端が開口した円筒状のものであるが、上端や下端の一方又は両方が閉塞していても良いし、円筒状に限らず四角筒や多角筒などの筒状をなすものであっても良いし、さらには筒状に限らず土壌Ｚに含まれる水が内部空間に流入可能であれば、形状は適宜変更して構わない。また、小穴２２ｈは、側壁ではなく或いは側壁に加えて、底に形成されていても良い。
さらに、図３に示した含水情報取得手段２０は、中空部材２２内の水位を検出する水位検出手段２３を備えており、ここでは水位検出手段２３として水位センサを用いている。
このような構成であれば、水位センサにより検出される中空部材２２内の水位を含水情報として取得することができ、検出された水位に基づいて土壌Ｚの湿潤状態を判断することができる。
【００５４】
また、上述した水位センサに代わりに或いは水位センサに加えて、図４に示すように、中空部材２２内を撮像する撮像装置を水位検出手段２３として用いても良い。
ここでの中空部材２２は、上端が開口した例えば円筒状等の有底筒状をなし、底には複数の小穴２２ｈが形成されている。より具体的に説明すると、この筒状部材２２は、上端開口が土壌表面と同じ高さ位置又はそれより上方に位置した状態で埋設されており、例えば高さ寸法が３０ｃｍ程度で樹脂等からなる透明なものである。なお、中空部材２２としては、必ずしも上端が開口している必要はないし、形状も筒状に限らず適宜変更して構わない。また、必ずしも全体が透明である必要はなく、例えば側壁の一部や底壁の一部のみが透明であっても良い。
【００５５】
上述した構成により、撮像装置により得られる撮像データを画像処理するなどして、中空部材２２内に溜まった水の水位や水量を含水情報として算出することができ、この水位や水量に基づいて土壌Ｚの湿潤状態を判断することが可能となる。
そのうえ、中空部材２２を透明にしているので、この中空部材２２の側壁や底を介して土壌Ｚの内部を視認することができ、例えば土壌Ｚの内部を直接確認したり、撮像装置によって撮像したりすることで、土壌Ｚの湿潤状態をより直接的に把握することができる。
【００５６】
さらに含水情報取得手段２０としては、図５に示すように、撮像装置２１と、撮像装置２１を収容するとともに土壌Ｚに埋設された少なくとも一部が透明な収容部材２４とを備えたものであっても良い。
収容部材２４は、例えば樹脂やガラス等で形成された有底筒状の中空部材２４１と、中空部材２４１の上端開口に着脱可能に設けられた蓋体２４２とを有するものである。なお、収容部材２４の形状は適宜変更して構わないし、必ずしも全体が透明である必要はなく、例えば側壁の一部のみが透明であったりしても良い。
このような構成であれば、撮像装置２１により土壌Ｚの断面や表面近傍の撮像データを得ることができるので、土壌Ｚの断面や表面近傍の撮像データに基づいて湿潤状態を知ることができる。
【００５７】
そのうえ、上述した中空部材２２や収容部材２４を用いることなく、土壌Ｚの湿潤状態を視認可能又は撮像可能にする含水情報取得手段２０としては、図６に示すように、水位を示す複数の水位線Ｌが高さ方向に沿って表示された水位表示部材２５を利用した構成が挙げられる。
この水位表示部材２５は、例えば土壌Ｚの一部が窪んで形成された窪地Ｘに埋設されており、互いに隣り合う水位線Ｌに挟まれた複数の領域が、例えば色や模様など互いに異なる態様で表されている。具体的にこの水位表示部材２５は、色や模様などの異なるテープを板状部材に貼り付けたものであり、ここではさらに、水位表示部材２５を撮像する撮像装置２６を設置している。
このような構成であれば、撮像装置２６によって水位表示部材２５を撮像し、その画像を例えば画像処理等することで、窪地Ｘに溜まった水の水面が位置する領域を自動的に判断することができる。これにより、上述した中空部材２２や収容部材２４を用いることなく、土壌Ｚの含水情報を取得することができる。ただし、水位表示部材２５を中空部材２２や収容部材２４と併用することを妨げるものではく、土壌Ｚに埋設された中空部材２２や収容部材２４の内部に水位表示部材２５を設けても構わない。
また、図６に示すように、水位表示部材２５を土壌Ｚの表面よりも上方に延ばしておけば、水面が土壌Ｚの表面よりも高くなった場合に、その水位を把握することができる。これにより、水田が湛水状態、飽水状態、乾燥状態の何れの状態であっても、例えば水田センサ等を用いることなく、しかも共通の水位表示部材２５や共通の撮像装置２６によって、土壌Ｚの湿潤状態と水田の水位とを把握することができる。
そのうえ、水位表示部材２５は、例えば土壌Ｚの一部を掘り下げた窪地Ｘに挿すだけで良いので、水位表示部材２５の設置や取り換え等が簡単である。
なお、撮像装置２６を用いることなく、水位表示部材２５を視認することで水位を把握しても良い。この場合、稲が成長すると視認が難しくなることから、例えば棒状の支持部材によって水位表示部材２５を稲よりも高い位置に支持するとともに、支持部材にフロート等を取り付けて水位表示部材２５を水位に応じて昇降するように構成しても良い。
【００５８】
さらに加えて、前記実施形態では、湿潤判断部によって土壌の湿潤状態を自動的に判断する態様について述べたが、含水情報取得手段により取得された含水情報に基づいて作業者が土壌の湿潤状態を判断して、土壌の湿潤状態を把握しながら飽水管理を行うようにしても良い。
【００５９】
また、前記実施形態の基準値は、前記実施形態では飽水状態にある土壌Ｚの湿潤値と乾燥状態にある土壌Ｚの湿潤値との間の値であったが、乾燥状態にある土壌Ｚの湿潤値としても良い。
【００６０】
さらに、土壌Ｚの目標とする湿潤状態を示す目標湿潤値（例えば、飽水状態の中でも理想的な状態における湿潤値）を基準値として、湿潤値が目標湿潤値に近づくように給水制御部が給水機構を制御するように構成されていても良い。
このような構成であれば、土壌Ｚの湿潤状態を自動で目標とする湿潤状態に調整することができる。
【００６１】
加えて、湿潤状態判断部としては、前記実施形態では湿潤値と基準値とを比較して飽水状態であるか、飽水状態よりも乾燥しているかを判断していたが、例えば複数の基準値を設けて土壌が種々の湿潤状態のうち何れの状態であるかを判断するように構成されていても良い。
具体的には、前記実施形態と同様に、湿潤値が高いほど土壌が乾いており、湿潤値が低いほど土壌が湿っている場合、例えば第１基準値と、第１基準値よりも低い第２基準値とを設定しておくことで、算出された湿潤値が第１基準値よりも大きい場合は乾燥状態、第１基準値以下且つ第２基準値以上の場合は飽水状態、第２基準値よりも小さい場合は灌水状態であると判断する構成が挙げられる。
【００６２】
前記実施形態では、本発明に係る水田管理システムを飽水管理に用いた場合について説明したが、水田管理システムを例えば中干などの他の水管理に用いても構わない。
具体的な実施態様としては、例えば目標とする乾燥状態にある土壌の湿潤値を基準値として設定することで、湿潤判断部は、土壌の実際の湿潤値と基準値とを比較して、土壌が目標とする乾燥状態に達したかい否かを判断することができる。そして、土壌が目標とする乾燥状態に達した場合に、給水制御部が給水機構を制御して給水を開始することで、中干の自動化を図れる。
【００６３】
そのうえ、本発明に係る水田管理システムは、複数の水田を管理するものであっても良い。この場合、例えば１つの含水情報取得手段を用いて複数の水田の含水情報を取得することで、必要な含水情報取得手段の数を減らすことができ、電源供給や情報収集（通信等）に伴う運用コストを大幅に削減することができる。
具体的な実施態様としては、例えば含水情報取得手段たる撮像装置を移動させる移動機構を用いる態様や、例えば支柱などの支持部材に撮像装置を支持させて、水田を遠方から撮像可能にする態様などを挙げることができる。
【００６４】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６５】
１００・・・水田管理システム
Ｚ    ・・・土壌
１０  ・・・給水機構
２０  ・・・含水情報取得手段
２１  ・・・撮像装置
３０  ・・・情報処理装置
３１  ・・・湿潤値取得部
３２  ・・・基準値記憶部
３３  ・・・湿潤状態判断部
３４  ・・・給水制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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