(57)【要約】【課題】圃場に存在する水の温度を適切に管理できる圃場管理システムを提供する。【解決手段】圃場に存在する水の温度を測定する水温測定装置２と、水温測定装置２によって測定された温度のデータを処理する情報処理装置３と、を備えた圃場管理システム１であって、情報処理装置３は、前記温度の上昇速度を演算する上昇速度演算部３２と、前記上昇速度が所定の基準値以上である場合に、前記圃場の管理者への報知を行う報知部３３を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圃場に存在する水の温度を測定する水温測定装置と、
前記水温測定装置によって測定された温度のデータを処理する情報処理装置と、を備えた圃場管理システムであって、
前記情報処理装置は、前記温度の上昇速度を演算する上昇速度演算部と、
前記上昇速度が所定の基準値以上である場合に、前記圃場の管理者への報知を行う報知部を備えることを特徴とする圃場管理システム。
【請求項２】
前記報知部は、前記温度が第一閾値以上であり、かつ、前記温度の上昇速度が前記所定の基準値以上である場合に、前記報知を行うことを特徴とする請求項１に記載の圃場管理システム。
【請求項３】
前記圃場への水の供給を制御する給水制御装置をさらに備え、
前記情報処理装置は、前記温度が前記第一閾値よりも高い第二閾値以上である場合に、前記給水制御装置に前記圃場への水の供給を指示する給水指示部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の圃場管理システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の前記情報処理装置の各部としてコンピュータを機能させるための圃場管理プログラム。
【請求項５】
請求項４に記載の圃場管理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項６】
圃場に存在する水の温度を測定する水温測定ステップと、
前記温度の上昇速度を演算する上昇速度演算ステップと、
前記上昇速度が所定の基準値以上である場合に、前記圃場の管理者への報知を行う報知ステップと、
を備えることを特徴とする圃場管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圃場に存在する水の温度を管理する圃場管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
圃場の農作物に与えられる水の温度は、農作物の品質に大きな影響を与える。例えば、ある品種の稲は、水田の水温が２８℃を超えると、品質が大幅に悪化することが知られている。これに対し、下記の特許文献１では、水田の水温等を測定し、測定結果に基づいて水温が適切な値になるように、水田への給水を制御するシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２９２９２５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に水田の水量は多いため、特に、水温の上昇速度が大きい場合、水田への給水を行っても、すぐには水温を下げることはできない。そのため、例えば、水温が２８℃を超えた場合に給水を行うように給水制御したとしても、稲を長時間、高温に晒すことになり、品質が悪化しやすくなる。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、圃場に存在する水の温度を適切に管理できる圃場管理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、圃場の水の温度の上昇速度に基づいて、圃場の管理者への報知を行うことで、水の温度を適切に管理できることを見出した。本発明者らは、かかる知見に基づき、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明は、例えば以下の項に記載の主題を包含する。
項１．
圃場に存在する水の温度を測定する水温測定装置と、
前記水温測定装置によって測定された温度のデータを処理する情報処理装置と、を備えた圃場管理システムであって、
前記情報処理装置は、前記温度の上昇速度を演算する上昇速度演算部と、
前記上昇速度が所定の基準値以上である場合に、前記圃場の管理者への報知を行う報知部を備えることを特徴とする圃場管理システム。
項２．
前記報知部は、前記温度が第一閾値以上であり、かつ、前記温度の上昇速度が前記所定の基準値以上である場合に、前記報知を行うことを特徴とする項１に記載の圃場管理システム。
項３．
前記圃場への水の供給を制御する給水制御装置をさらに備え、
前記情報処理装置は、前記温度が前記第一閾値よりも高い第二閾値以上である場合に、前記給水制御装置に前記圃場への水の供給を指示する給水指示部をさらに備えることを特徴とする項２に記載の圃場管理システム。
項４．
項１〜３のいずれか１項に記載の前記情報処理装置の各部としてコンピュータを機能させるための圃場管理プログラム。
項５．
項４に記載の圃場管理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
項６．
圃場に存在する水の温度を測定する水温測定ステップと、
前記温度の上昇速度を演算する上昇速度演算ステップと、
前記上昇速度が所定の基準値以上である場合に、前記圃場の管理者への報知を行う報知ステップと、
を備えることを特徴とする圃場管理方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、圃場に存在する水の温度を適切に管理できる圃場管理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る圃場管理システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】温度の上昇速度の定義を説明するためのグラフである。
【図３】水田の水温の変化の一例を示すグラフである。
【図４】水田の水温の変化の他の例を示すグラフである。
【図５】水田の水温の変化のさらに他の例を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態に係る温度管理方法の手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。
【００１１】
（圃場管理システムの全体構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る圃場管理システム１の全体構成を示すブロック図である。圃場管理システム１は、水温測定装置２と、情報処理装置３と、携帯端末４と、給水制御装置５と、水門６と、を主に備えている。
【００１２】
水温測定装置２は、圃場に存在する水の温度を測定するものであり、例えば水温計で構成される。本実施形態では、圃場が水田である場合を想定しており、水温測定装置２は、少なくとも温度検知するセンサ部分が水面下に位置するように設けられる。
【００１３】
情報処理装置３は、水温測定装置２と有線または無線で接続されており、水温測定装置２によって測定された温度のデータを処理するものである。情報処理装置３は、例えば、汎用のパーソナルコンピュータ、または専用のマイクロコンピュータによって構成することができる。情報処理装置３が汎用のパーソナルコンピュータである場合、情報処理装置３は、例えば水田近傍の建物内に設置される。情報処理装置３が小型のマイクロコンピュータである場合は、情報処理装置３は、水田内に設置された保護ケース内に水温測定装置２とともに収容されてもよい。情報処理装置３の詳細な構成は、後述する。
【００１４】
携帯端末４は、圃場（水田）の管理者が携帯するスマートフォンや携帯電話などの端末装置である。インターネットＮを介して、少なくとも情報処理装置３から携帯端末４への通信が可能となっており、情報処理装置３は電子メール等の電文を携帯端末４に送信することができる。
【００１５】
給水制御装置５は、水田と用水路との間に設けられた水門６の開閉を制御するものである。給水制御装置５は、例えば水門６の近傍に設置され、情報処理装置３と有線または無線によって通信可能となっている。後述するように、給水制御装置５は、情報処理装置３から給水指示の信号を受信すると、水門６を開く制御を行う。
【００１６】
（情報処理装置の構成）
情報処理装置３は、ハードウェア構成として、ＣＰＵ（図示せず）、メモリ（図示せず）、補助記憶装置３０などを備えており、ＣＰＵが各種プログラムをメモリに読み出して実行することにより、各種演算処理を実行する。情報処理装置３が汎用のパーソナルコンピュータで構成される場合、情報処理装置３には、液晶ディスプレイ等の表示装置（図示せず）、および、キーボードまたはタッチパネル等の入力装置（図示せず）が接続されてもよい。また、補助記憶装置３０は、例えばハードディスクドライブ（ＨＤＤ）やソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）で構成することができる。補助記憶装置３０は、情報処理装置３に内蔵されてもよいし、情報処理装置３とは別体の装置としてもよい。
【００１７】
情報処理装置３は、機能ブロックとして、水温データ受信部３１と、上昇速度演算部３２と、報知部３３と、給水指示部３４と、を有している。これらの機能ブロックは、情報処理装置３のＣＰＵが本実施形態に係る圃場管理プログラムを実行することによって実現される。本実施形態に係る圃場管理プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどの非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよく、当該記録媒体を情報処理装置３に読み取らせることにより、圃場管理プログラムが補助記憶装置３０に格納される。あるいは、インターネットＮを介して圃場管理プログラムのプログラムコードを情報処理装置３にダウンロードしてもよい。
【００１８】
水温データ受信部３１は、水温測定装置２が測定した温度のデータ（以下、水温データと称する）を受信する機能ブロックである。水温データ受信部３１は、常時、水温測定装置２から水温データを受信するように構成してもよいし、所定時間毎（例えば１分毎）に水温データを受信するように構成してもよい。水温データ受信部３１は、受信した水温データを随時、補助記憶装置３０に水温履歴Ｈ１として記録する。また、水温データ受信部３１は、報知部３３または給水指示部３４からの指示に応じて、指示を受けた時点の温度Ｔを報知部３３または給水指示部３４にそれぞれ入力する。
【００１９】
補助記憶装置３０には、水温履歴Ｈ１の他、基準値Ｒ１、第一閾値Ｔ１および第二閾値Ｔ２が格納されている。基準値Ｒ１は、後述する上昇速度演算部３２によって演算された上昇速度と比較するためのデータであり、第一閾値Ｔ１および第二閾値Ｔ２は、水温測定装置２が測定した温度Ｔと比較するためのデータである。本実施形態では、基準値Ｒ１は４．０（℃／時間）に設定されており、第一閾値Ｔ１および第二閾値Ｔ２はそれぞれ、２０（℃）および２８（℃）に設定されている。
【００２０】
上昇速度演算部３２は、水温データ受信部３１が受信した温度Ｔの上昇速度を演算する機能ブロックである。上昇速度とは、あるにおける微小時間あたりの温度上昇値を意味する。図２に示すように、時間ｔにおける上昇速度は、理論的には、時間ｔにおける温度変化曲線Ｌ１の接線Ｌ２の傾きに対応するが、接線Ｌ２の傾きに近似した値であってもよい。
【００２１】
上昇速度を演算する具体的な態様は特に限定されない。本実施形態では、上昇速度演算部３２は、水温履歴Ｈ１を参照して、演算時点の温度ＴＣ、および、演算時点から所定時間前の温度ＴＰを取得する。所定時間を△ｔとすると、下記式１によって、上昇速度Ｒが算出される。
Ｒ＝（ＴＣ−ＴＰ）／△ｔ      …（式１）
本実施形態において、△ｔは例えば０．１（時間）であるが、水温測定装置２の測定精度や、水温データ受信部３１によるデータ受信間隔などに応じて、適宜変更可能である。本実施形態では、上昇速度演算部３２は、報知部３３からの指示に応じて上昇速度Ｒの演算を行い、算出した上昇速度Ｒを報知部３３に入力する。
【００２２】
報知部３３は、温度Ｔが第一閾値Ｔ１以上であり、かつ、温度の上昇速度Ｒが所定の基準値Ｒ１以上である場合に、圃場の管理者への報知を行う機能ブロックである。本実施形態では、報知部３３は、所定時間毎（例えば３０分毎）に水温データ受信部３１から温度Ｔを取得して、温度Ｔと第一閾値Ｔ１とを比較する。第一閾値Ｔ１は、稲の発育に悪影響を与える温度よりも所定温度だけ低い値に設定され、本実施形態では例えば２０（℃）である。温度Ｔが第一閾値Ｔ１以上である場合、報知部３３は、上昇速度演算部３２に温度Ｔの上昇速度Ｒの演算を指示し、上昇速度演算部３２から上昇速度Ｒを受け取る。さらに、報知部３３は、上昇速度演算部３２から入力された上昇速度Ｒを、補助記憶装置３０に格納された基準値Ｒ１と比較する。基準値Ｒ１は、本実施形態では例えば４．０（℃／時間）である。
【００２３】
上昇速度Ｒが基準値Ｒ１以上である場合、報知部３３は、インターネットＮを介して、電子メールを送信することにより、管理者への報知を行う。電子メールの具体的な内容は、現時点で水田の水温が第一閾値Ｔ１以上（２０℃以上）であり、かつ、水温の上昇速度が大きいことを示すものであれば、特に限定されない。
【００２４】
図３は、水田の水温の変化の一例を示すグラフである。上述のように、上昇速度演算部３２は、３０分毎（８時００分、８時３０分、９時００分、９時３０分、…）に水温の上昇速度の演算を行う。９時００分における上昇速度Ｒは、基準値Ｒ１を超えているが、当該時間における水温が第一閾値Ｔ１である２０℃未満であるため、報知部３３は管理者への報知を行わない。その後、水温が２０℃以上になるが、９時３０分、１０時００分および１０時３０分における上昇速度は基準値Ｒ１未満であるため、報知部３３は管理者への報知を行わない。その後、１１時００分における上昇速度が基準値Ｒ１以上であり、かつ、当該時間における水温が２０℃以上であるため、報知部３３は携帯端末４へ電子メールを送信することにより、管理者へ報知を行う。管理者は、電子メールを確認することにより、短時間のうちに水温が稲の生育に悪影響を与えるほど高くなる可能性があることを認識でき、必要に応じて、水門６を開いて水田への給水を行い、水温を下げる措置を講ずることができる。これにより、稲を高温状態に晒すことを防止して、水の温度を適切に管理することができる。図３に示す例では、管理者が報知部３３から報知に応じて水田への給水を行ったことで、水温は、稲の発育に悪影響を与える２８℃に達していない。
【００２５】
なお、管理者は、報知部３３からの報知を受けた場合であっても、水田への給水を行うことは必須ではない。例えば、乾季による水不足、あるいは、用水路が近隣農家との共有であるといった事情により、水田への給水が制限されることがある。また、水温の上昇速度が急激であったとしても、その後の天候が曇り又は雨になることが予想される場合もある。そういった場合、管理者は、稲が高温状態に晒されるリスクと、他の事情とを総合的に勘案して、水田への給水を行わない判断を下すこともできる。
【００２６】
また、上昇速度Ｒが基準値Ｒ１以上である場合は、水温にかかわらず管理者への報知を行うようにしてもよい。例えば、図３では、９時００分における水温は第一閾値Ｔ１未満であるが、上昇速度Ｒが基準値Ｒ１を超えていることに応じて、報知部３３による報知を行ってもよい。
【００２７】
ただし、あまりに水温が低い場合は、上昇速度Ｒが大きくても、水温が稲の発育に悪影響を与えるほど高くなる可能性は非常に低い。そのため、本実施形態のように、上昇速度Ｒが大きい場合、短時間のうちに稲の発育に悪影響を与える水温に達するおそれがある温度を第一閾値Ｔ１として設定し、管理者への報知を行う条件として、水温が第一閾値Ｔ１以上であるという条件を加えることが好ましい。これにより、水温が低い状況下で、実質的に不要な報知が行われることを防止できる。
【００２８】
再び図１を参照する。図１に示す給水指示部３４は、温度Ｔが第一閾値Ｔ１よりも高い第二閾値Ｔ２以上である場合に、給水制御装置５に水田への水の供給を指示する機能ブロックである。給水指示部３４は、所定時間毎（例えば３０分毎）に水温測定装置２が測定した温度Ｔを補助記憶装置３０に格納された第二閾値Ｔ２と比較する。第二閾値Ｔ２は、稲の発育に悪影響を与える温度に設定され、本実施形態では２８（℃）である。比較の結果、温度Ｔが２８（℃）以上である場合、給水指示部３４は、給水制御装置５に水門６を開くように指示する信号を送信する。これにより、水温が稲の発育に悪影響を与える温度に達した場合に、自動的に水田への給水が行われ、水温を下げることができる。
【００２９】
上述のように、水田の管理者は、報知部３３からの報知を受けた場合であっても、水田への給水を行わない判断を下すことができる。また、報知部３３が携帯端末４に電子メールを送ったとしても、通信状態が悪く携帯端末４が電子メールを受信できない、携帯端末４が電子メールを受信しても管理者が電子メールの確認を怠る、管理者が水田から遠方に滞在しており水田への給水を行うことができない、といった可能性もある。そのような場合に、水温が稲の発育に悪影響を与える温度に達したとしても、本実施形態では、給水指示部３４によって自動的に水田への給水を行うことにより、稲が長時間高温状態に晒される不利益を回避することができる。
【００３０】
図４は、水田の水温の変化の他の例を示すグラフである。このグラフにおける水温の変化は、１１時００分までは、図３に示すグラフと同一である。図４では、１１時００分において、報知部３３から管理者への報知が行われたにもかかわらず、水田への給水が行われなかったため、そのまま水温が上昇し続けている。その後、１１時３０分において、給水指示部３４による温度Ｔと第二閾値Ｔ２（２８℃）との比較が行われ、その結果、温度Ｔが２８℃以上となっているため、水田への給水指示が行われる。これにより、水温が下がり、稲が２８℃以上の高温に晒される時間を抑制することができる。
【００３１】
図５は、水田の水温の変化のさらに他の例を示すグラフである。このグラフでは、８時００分から１１時３０分まで、徐々に水温が上昇し続けているが、温度の上昇速度Ｒが基準値Ｒ１未満であるため、報知部３３による管理者への報知が行われることはない。そして、１１時３０分において、温度Ｔが２８℃以上となっているため、給水指示部３４による水田への給水指示が行われる。なおこのとき、給水指示とともに、管理者への報知を行ってもよい。
【００３２】
（フローチャート）
図６は、本実施形態に係る圃場管理方法の手順の一例を示すフローチャートである。本実施形態に係る圃場管理方法は、図１に示す圃場管理システム１によって実施される。以下では、図１および図６を参照して説明する。
【００３３】
ステップＳ１では、水温データ受信部３１が、常時または所定時間毎（例えば１分毎）に、水温測定装置２から水温データを受信する。
【００３４】
ステップＳ２では、上昇速度演算部３２、報知部３３および給水指示部３４による演算処理が所定時間毎（例えば３０分毎）に行われる。具体的には、ステップＳ３において、報知部３３が水温データ受信部３１から温度Ｔを取得して、温度Ｔと第一閾値Ｔ１とを比較する。その結果、温度Ｔが第一閾値Ｔ１未満である場合、（ステップＳ３においてＮＯ）、ステップＳ２は終了し、ステップＳ９に移行する。一方、温度Ｔが第一閾値Ｔ１以上である場合（ステップＳ３においてＹＥＳ）、ステップＳ４に移行する。
【００３５】
ステップＳ４では、報知部３３が上昇速度演算部３２から上昇速度Ｒを受け取り、上昇速度Ｒを基準値Ｒ１と比較する。その結果、上昇速度Ｒが基準値Ｒ１未満である場合（ステップＳ４においてＮＯ）、ステップＳ５に移行し、上昇速度Ｒが基準値Ｒ１以上である場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）、ステップＳ８に移行する。ステップＳ５およびステップＳ８では、いずれも、給水指示部３４が水温データ受信部３１から温度Ｔを取得して、温度Ｔと第二閾値Ｔ２とを比較する。
【００３６】
ステップＳ５において、温度Ｔが第二閾値Ｔ２以上である場合（ステップＳ５においてＹＥＳ）、給水指示部３４は給水制御装置５に給水を指示するとともに（ステップＳ６）、報知部３３が管理者への報知を行う（ステップＳ７）。同様に、ステップＳ８において、温度Ｔが第二閾値Ｔ２以上である場合（ステップＳ８においてＹＥＳ）も、ステップＳ６およびステップＳ７の処理を行う。このとき、ステップＳ６およびステップＳ７は、同時に行ってもよいし、ステップＳ７をステップＳ６の前に行ってもよい。
【００３７】
一方、ステップＳ５において、温度Ｔが第二閾値Ｔ２未満である場合（ステップＳ５においてＮＯ）、ステップＳ２は終了し、ステップＳ９に移行する。また、テップＳ８において、温度Ｔが第二閾値Ｔ２未満である場合（ステップＳ８においてＮＯ）は、報知部３３が管理者への報知を行う（ステップＳ７）。
【００３８】
ステップＳ２とその処理結果を要約すると、温度Ｔが第一閾値Ｔ１未満である場合、給水指示および管理者への報知のいずれも行われない。温度Ｔが第一閾値Ｔ１以上第二閾値Ｔ２未満である場合、温度の上昇速度Ｒが基準値Ｒ１以上であれば、管理者への報知のみが行われる。温度Ｔが第二閾値Ｔ２以上であれば、温度の上昇速度Ｒに関わらず、給水指示および管理者への報知の両方が行われる。
【００３９】
ステップＳ２〜Ｓ８の一連の処理が終了し、ステップＳ９に移行すると、所定時間（例えば３０分）経過後に、再度、ステップＳ２に戻り、一連の処理を繰り返す。なお、ステップＳ９における所定時間、すなわち、ステップＳ２の演算処理を行う間隔は特に限定されない。しかし、当該所定時間をあまり長く設定すると、管理者への報知が行われずにステップＳ９に移行した後、急激に水温が高温に達して稲の生育に悪影響を与える可能性が高くなる。反対に、当該所定時間をあまり短く設定すると、管理者への報知が非常に頻繁に行われる可能性がある。なお、ステップＳ２〜Ｓ８の処理は、夕刻から明け方の時間帯には行わず、気温が上昇する時間帯のみ行うようにしてもよい。
【００４０】
（付記事項）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。
【００４１】
上記実施形態では、報知部３３による報知を電子メールによって行っているが、管理者への報知の具体的態様は、特に限定されない。例えば、電子メールを送信する代わりに、携帯端末４に自動音声による着信を入れるといった形態や、スピーカーを水田または管理者の居所に設置し、スピーカーから音声を流すといった形態を採用することができる。
【００４２】
また、上記実施形態では、温度Ｔが第二閾値Ｔ２以上であれば、図１に示す給水指示部３４によって水田への給水指示が行われるが、この制御は本発明に必須ではない。すなわち、給水指示部３４および給水制御装置５を省略してもよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、基準値Ｒ１を４．０（℃／時間）に設定し、第一閾値Ｔ１および第二閾値Ｔ２をそれぞれ、２０（℃）および２８（℃）に設定していたが、これらの具体的な数値は、水田で管理している稲の発育状況や稲の品種などに合わせて、適宜設定されるものであり、情報処理装置３のユーザ（例えば管理者）によって変更可能である。
【００４４】
また、上記実施形態では、情報処理装置３は水田近傍の建物内、または水田内に設置された保護ケース内に設けられていたが、情報処理装置３を設ける場所は特に限定されず、例えば、情報処理装置３をクラウド上に設けてもよい。この場合、情報処理装置３は、水温測定装置２および給水制御装置５とインターネット等の通信ネットワークを介して接続される。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明に係る圃場管理システムは、水田の他、作物を育てるための水が存在するあらゆる圃場に適用できる。
【符号の説明】
【００４６】
１    圃場管理システム
２    水温測定装置
３    情報処理装置
４    携帯端末
５    給水制御装置
６    水門
３０  補助記憶装置
３１  水温データ受信部
３２  上昇速度演算部
３３  報知部
３４  給水指示部
Ｒ    上昇速度
Ｒ１  基準値
Ｔ    温度
Ｔ１  第一閾値
Ｔ２  第二閾値
【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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