(57)【要約】【課題】田圃に液体を供給する給液装置を制御して、田圃の温度を適切に保つことができる給液制御装置を提供する。【解決手段】給液制御装置３は、現在の時間Ｔの情報を取得する時間取得部３２と、田圃の液位Ｌの情報を取得する液位取得部３３と、時間Ｔおよび液位Ｌに基づいて、給液装置を制御する制御部３６と、を備え、給液装置に対する制御モードとして、少なくとも第一の制御モードＭ１を備え、制御部３６は第一の制御モードＭ１において、所定の時間帯Ｔ１に液位Ｌが第二の所定値Ｌ２以下になっていた場合に、給液装置に液体の供給を開始させる。【選択図】図４
2019061337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
田圃に液体を供給する給液装置を制御する給液制御装置において、
現在の時間の情報を取得する時間取得部と、
前記田圃の液位の情報を取得する液位取得部と、
前記時間および前記液位に基づいて、前記給液装置を制御する制御部と、
を備え、
前記給液装置に対する制御モードとして、少なくとも第一の制御モードを備え、
前記制御部は前記第一の制御モードにおいて、
所定の時間帯到達時に前記液位が第二の所定値以下になっていた場合に、前記給液装置に前記液体の供給を開始させる、
給液制御装置。
【請求項２】
前記制御部は前記第一の制御モードにおいて、
前記給液装置が前記液体の供給を開始した後、前記所定の時間帯が終了した時点、および、前記液位が前記第二の所定値より大きい第一の所定値になった時点のいずれか早い時点で、前記給液装置に前記液体の供給を停止させる、
請求項１に記載の給液制御装置。
【請求項３】
前記給液装置に対する制御モードとして、さらに第二の制御モードを備え、
前記制御部は前記第二の制御モードにおいて、
前記液位が第四の所定値以下になった時点で、前記給液装置に前記液体の供給を開始させ、
前記給液装置が前記液体の供給を開始した後、前記液位が前記第四の所定値より大きい第三の所定値以上になった時点で、前記給液装置に前記液体の供給を停止させる、
請求項１または２に記載の給液制御装置。
【請求項４】
前記第二の所定値は前記第四の所定値より大きく、
前記制御部は前記第一の制御モードにおいて、
前記液位が前記第四の所定値以下になった時点で、前記給液装置に前記液体の供給を開始させる、
請求項３に記載の給液制御装置。
【請求項５】
田圃に液体を供給する給液装置と、
前記給液装置を制御する給液制御装置と、
前記田圃の液面を検出して、前記田圃の液位を示す液位情報を前記給液制御装置に送信する液面検出装置と、
を備えた自動給液システムにおいて、
前記給液制御装置が請求項１〜４のいずれかに記載の給液制御装置である、自動給液システム。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の給液制御装置の各部としてコンピュータを機能させるための給液制御プログラム。
【請求項７】
請求項６に記載の給液制御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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、田圃に液体（水）を自動で供給する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、田圃の液位（以下、水位ともいう）は農家が目視で管理していた。さらに近年では、農家の負担軽減のため、田圃の水位を自動で制御する技術が導入されている。例えば下記の特許文献１では、水位センサによって田圃の水位を監視し、水位が設定値以下になった場合、田圃への水の供給を行い、水位が所定の上限水位まで達した場合、水の供給を停止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２７８１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
田圃に供給される水は、夜間は温度が低く昼間は温度が高くなる。また、稲の生育に水温が及ぼす影響は大きいことが知られている。これに対し、水位センサを用いた特許文献１の技術では、水位のみに応じて田圃の水量の制御を行うため、昼夜の温度差が小さい春先や秋季は水温を適切に制御できるが、昼夜の温度差が大きい夏季には水温の変化に対応できない。
【０００５】
これに対し、温度センサを用いて田圃の水量を制御することも考えられる。しかしながら、田圃の水は熱容量が大きいために、一旦温度が上がってしまうと水の供給を始めてもすぐには下げられない。そのため、実質的に温度センサを活用した温度制御は困難であるという課題があった。
【０００６】
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、田圃に液体を供給する給液装置を制御して、田圃の温度を適切に保つことができる給液制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、給液装置による給液の開始および停止の条件として、液位だけでなく時間も考慮することにより、田圃の温度を適切に保つことが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。
【０００８】
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．
田圃に液体を供給する給液装置を制御する給液制御装置において、
現在の時間を示す時間情報を取得する時間取得部と、
前記田圃の液位を示す液位情報を取得する液位取得部と、
前記時間および前記液位に基づいて、前記給液装置を制御する制御部と、
を備え、
前記給液装置に対する制御モードとして、少なくとも第一の制御モードを備え、
前記制御部は前記第一の制御モードにおいて、
所定の時間帯到達時に前記液位が第二の所定値以下になっていた場合に、前記給液装置に前記液体の供給を開始させる、
給液制御装置。
項２．
前記制御部は前記第一の制御モードにおいて、
前記給液装置が前記液体の供給を開始した後、前記所定の時間帯が終了した時点、および、前記液位が前記第二の所定値より大きい第一の所定値になった時点のいずれか早い時点で、前記給液装置に前記液体の供給を停止させる、
項１に記載の給液制御装置。
項３．
前記給液装置に対する制御モードとして、さらに第二の制御モードを備え、
前記制御部は前記第二の制御モードにおいて、
前記液位が第四の所定値以下になった時点で、前記給液装置に前記液体の供給を開始させ、
前記給液装置が前記液体の供給を開始した後、前記液位が前記第四の所定値より大きい第三の所定値以上になった時点で、前記給液装置に前記液体の供給を停止させる、
項１または２に記載の給液制御装置。
項４．
前記第二の所定値は前記第四の所定値より大きく、
前記制御部は前記第一の制御モードにおいて、
前記液位が前記第四の所定値以下になった時点で、前記給液装置に前記液体の供給を開始させる、
項３に記載の給液制御装置。
項５．
田圃に液体を供給する給液装置と、
前記給液装置を制御する給液制御装置と、
前記田圃の液面を検出して、前記田圃の液位を示す液位情報を前記給液制御装置に送信する液面検出装置と、
を備えた自動給液システムにおいて、
前記給液制御装置が項１〜４のいずれかに記載の給液制御装置である、自動給液システム。
項６．
項１〜４のいずれかに記載の給液制御装置の各部としてコンピュータを機能させるための給液制御プログラム。
項７．
項６に記載の給液制御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。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、田圃に液体を供給する給液装置を制御して、田圃の温度を適切に保つことができる給液制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る自動給液システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す自動給液システムの給液制御装置および給液装置の一例を示す図である。
【図３】図１に示す自動給液システムの液面検出装置の一例を示す図である。
【図４】図２に示す給液制御装置の機能を示すブロック図である。
【図５】第二の制御モードにおける田圃への給液制御を説明するためのグラフである。
【図６】第一の制御モードにおける田圃への給液制御を説明するためのグラフである。
【図７】第一の制御モードにおける田圃への給液制御を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
（自動給液システムの全体構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る自動給液システム１の概略構成を示すブロック図である。自動給液システム１は、田圃Ｆに液体（水）を供給する給液装置２と、給液装置２を制御する給液制御装置３と、田圃Ｆの液面を検出して、田圃Ｆの液位を示す液位情報を給液制御装置３に送信する液面検出装置４と、を備えている。
【００１３】
給液装置２は、田圃Ｆへの用水路に設置されており、従来公知のものを使用することができる。例えば図２に示すように、給液装置２は主な構成部材として給液バルブ２１を備えており、給液バルブ２１の開閉により、田圃Ｆへの給液が開始または停止される。
【００１４】
給液制御装置３は、給液装置２を制御する装置であり、図２に示すように給液装置２と一体的に構成された専用のマイクロコンピュータとすることができる。あるいは、給液制御装置３を汎用のパーソナルコンピュータによって構成し、給液装置２を遠隔制御してもよい。給液制御装置３の機能については、後述する。
【００１５】
液面検出装置４は、田圃Ｆ内に設置されており、従来公知のものを使用することができる。例えば図３に示すように、液面検出装置４は、主な構成部材として、支持部材４１、位置決め目盛４２、センサ保持部４３および液面検出部４４を備えている。ユーザは、位置決め目盛４２の０ｃｍの表示部分が田面（田圃の底面）１０に対応するように、液面検出装置４を設置する。センサ保持部４３は、液面１１の変化に応じて液面検出部４４が上下方向に移動するように液面検出部４４を第一の所定値Ｌ１、第二の所定値Ｌ２、第三の所定値Ｌ３、第四の所定値Ｌ４のいずれかの位置で保持する。本実施形態では、第一の所定値Ｌ１が２０（ｃｍ）、第二の所定値Ｌ２が１０（ｃｍ）、第三の所定値Ｌ３が１５（ｃｍ）、第四の所定値Ｌ４が５（ｃｍ）に設定されている。これにより、液面検出部４４は、液面１１と田面１０との距離を液位として測定する。液面検出装置４は、有線によって給液制御装置３と通信可能となっており、液面検出部４４によって測定された液位を示す液位情報を給液制御装置３に有線で送信する。なお、給液制御装置３と液面検出装置４とを無線で接続してもよい。
【００１６】
なお、液面検出装置４の田圃Ｆ内における設置位置は特に限定されない。また、液面検出装置４の設置数も特に限定されない。
【００１７】
（給液制御装置の構成）
図４は、給液制御装置３の機能を示すブロック図である。給液制御装置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）、記憶部３１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。給液制御装置３がマイクロコンピュータである場合、記憶部３１として例えばＲＯＭやフラッシュメモリを用いることができ、給液制御装置３がパーソナルコンピュータである場合、記憶部３１として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）を用いることができる。記憶部３１には、所定の時間帯Ｔ１を示す数値データ、第一の制御モードＭ１および第二の制御モードＭ２を示す命令、および、給液制御プログラムＰなどが記憶されている。
【００１８】
給液制御プログラムＰは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＳＤカード、ＵＳＢメモリ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を介して給液制御装置３にインストールしてもよいし、インターネット等の通信ネットワークを介して給液制御プログラムＰのプログラムコードを給液制御装置３にダウンロードしてもよい。
【００１９】
給液制御装置３は、機能ブロックとして、時間取得部３２、液位取得部３３、比較部３４、モード選択部３５および制御部３６を備えている。これらの機能ブロックは、給液制御装置３のＣＰＵが給液制御プログラムＰを実行することによって実現される。
【００２０】
時間取得部３２を、給液制御装置３に内蔵されたタイマ装置として構成することにより、時間Ｔの情報を取得する。液位取得部３３は、図３に示す液面検出装置４から、田圃Ｆの液位を示す液位情報を取得する。比較部３４は、時間取得部３２から入力された時間Ｔを、記憶部３１に記憶された所定の時間帯Ｔ１と比較する。本実施形態では、所定の時間帯Ｔ１が、２０：００から翌日の４：００までの時間帯に設定されている。比較部３４は、時間Ｔが所定の時間帯Ｔ１内であるか否かを示す比較結果Ｒを生成し、制御部３６に入力する。なお、本明細書では、時間の表記を２４時間制としている。
【００２１】
モード選択部３５は、給液装置２（図１）に対する制御モードを記憶部３１に記憶された第一の制御モードＭ１および第二の制御モードＭ２から選択する。第一の制御モードＭ１は、給液装置２による給液の開始および停止の条件が液位Ｌおよび時間Ｔであるモードである。また、第二の制御モードＭ２は、当該条件が液位Ｌのみであるモードである。このように、給液制御装置３は、給液装置２に対する制御モードとして、給液の開始および停止の条件が互いに異なる２つの制御モードを備えている。
【００２２】
モード選択部３５による制御モードの選択は、ユーザによる制御ボタン等の操作を介して行ってもよい。例えば、昼夜の温度差が比較的小さい時季（例えば５月から６月および１０月）には、第二の制御モードＭ２を選択し、昼夜の温度差が比較的大きい時季（例えば７月から９月）には、第一の制御モードＭ１を選択することが好ましい。
【００２３】
制御部３６は、時間Ｔ、液位Ｌ、および、モード選択部３５によって選択された制御モードに基づいて、給液装置２を制御する。本実施形態では、制御部３６は、比較部３４からの比較結果Ｒを、モード選択部３５によって選択された制御モードで設定された条件と照合することにより、液体の供給を開始または停止させる給液制御信号を給液装置２に出力する。給液装置２は、給液制御信号に応じて、給液バルブの開閉を行うことにより、田圃Ｆへの液体の供給を開始または停止する。
【００２４】
（第二の制御モード）
先に、第二の制御モードについて説明する。第二の制御モードは、時間Ｔに関係なく、液位Ｌのみに基づいて給液装置２による給液の開始および停止を制御する従来公知のモードである。モード選択部３５によって第二の制御モードＭ２が選択された場合、制御部３６は、液位Ｌが第四の所定値Ｌ４以下になった時点で、給液装置２に液体の供給を開始させ、給液装置２が液体の供給を開始した後、液位Ｌが第四の所定値Ｌ４より大きい第三の所定値Ｌ３以上になった時点で、給液装置２に液体の供給を停止させる。これにより、液位を第四の所定値Ｌ４と第三の所定値３との間に保つことができる。
【００２５】
上述のように、本実施形態では、第四の所定値Ｌ４は５（ｃｍ）、第三の所定値Ｌ３は１５（ｃｍ）に設定されているが、具体的な数値は稲などの作物の生育状態に応じて適宜変更可能である。好ましくは、第四の所定値Ｌ４は、液体の田圃への浸漬、蒸発等による渇液の危険が生じる液位であり、第三の所定値Ｌ３は、春先の作物の生育に適切な液位の上限である。
【００２６】
図５は、第二の制御モードにおける田圃への液体の供給（以下、給液）制御を説明するためのグラフであり、１２：００から翌々日の１２：００までの液位の変化を示している。初日の１２：００においては、給液は行われておらず、液体の田圃への浸漬、蒸発等により、時間経過とともに液位は低下する。その後、１６：００において、液位が第四の所定値Ｌ４である５ｃｍになると、給液が開始され、時間経過とともに液位は上昇する。その後、２日目の８：００において、液位が第三の所定値Ｌ３である１５ｃｍになると、給液が停止され、時間経過とともに液位は低下する。その後、３日目の８：００において、液位が第四の所定値Ｌ４である５ｃｍに低下すると、給液が開始される。
【００２７】
このように、第二の制御モードでは、液位のみに基づいて給液を制御することにより、田圃の液位が、作物の生育に適切な液位である第四の所定値Ｌ４と液位が第三の所定値Ｌ３との間に維持される。また、第二の制御モードは、昼夜の温度差が比較的小さい時期に選択されることが好ましく、これにより、液温を作物の生育に適切な温度とすることができる。
【００２８】
（第一の制御モード）
続いて、第一の制御モードについて説明する。モード選択部３５によって第一の制御モードＭ１が選択された場合、制御部３６は、所定の時間帯Ｔ１に液位Ｌが第二の所定値Ｌ２以下になった時点で、給液装置２に液体の供給を開始させる。さらに、制御部３６は、給液装置２が液体の供給を開始した後、所定の時間帯Ｔ１が終了した時点、および、液位Ｌが第二の所定値Ｌ２より大きい第一の所定値Ｌ１になった時点のいずれか早い時点で、給液装置２に液体の供給を停止させる。上述のように、本実施形態では第二の所定値Ｌ２は１０（ｃｍ）、第一の所定値Ｌ１は２０（ｃｍ）に設定され、所定の時間帯Ｔ１は２０：００から翌日の４：００までの時間帯に設定されているが、具体的な数値は作物の生育状態に応じて適宜変更可能である。好ましくは、第二の所定値Ｌ２は、液体の田圃への浸漬、蒸発等による渇液の危険が生じる液位よりも高い液位であり、第一の所定値Ｌ１は、夏季の作物の生育に適切な液位の上限である。すなわち、第二の所定値Ｌ２は第四の所定値Ｌ４より大きく、第一の所定値Ｌ１は第三の所定値Ｌ３より大きい。また、所定の時間帯Ｔ１は、好ましくは、田圃に供給される液体の温度が比較的低い時間帯である。
【００２９】
図６および図７は、第一の制御モードにおける田圃への給液制御を説明するためのグラフである。図６は、１２：００から翌々日（３日目）の１２：００までの液位の変化を示しており、図７は、３日目の１２：００から５日目の１２：００までの液位の変化を示している。
【００３０】
図６に示すように、初日の１２：００においては、給液は行われておらず、液体の田圃への浸漬、蒸発等により、時間経過とともに液位は低下する。その後、１６：００において、液位が第二の所定値Ｌ２である１０ｃｍになるが、所定の時間帯Ｔ１に達していないため、給液は開始されない。その後、さらに液位が低下し、所定の時間帯Ｔ１の開始時間である２０：００になった時点で、液位が第二の所定値Ｌ２以下である８ｃｍとなっているため、給液が開始され、時間経過とともに液位は上昇する。このように、第一の制御モードでは、給液の開始条件として、液位が第二の所定値Ｌ２よりも低下しているか否かよりも、時間が所定の時間帯Ｔ１内であるか否かが優先される。所定の時間帯Ｔ１を、田圃に供給される液体の温度が比較的低い時間帯とすることにより、特に夏季において、田圃の液体が適切な液量以下の状態においても、液温が上がり過ぎることを防止できる。よって、田圃の温度を適切に保つことができる。
【００３１】
その後、所定の時間帯Ｔ１が終了する２日目の４：００において、液位Ｌは１９ｃｍであり、第一の所定値Ｌ１である２０ｃｍに達していないが、給液は停止される。同様に、図７に示すように、４日目の４：００において、液位Ｌは１７ｃｍであり、第一の所定値Ｌ１である２０ｃｍに達していないが、給液は停止される。このように、第一の制御モードでは、給液の停止条件として、液位が第一の所定値Ｌ１に達しているか否かよりも、所定の時間帯Ｔ１が終了したか否かが優先される。これにより、田圃への無駄な給液を防止して、必要十分な給液にとどめつつ、液温の変動幅を極力抑えることができる。
【００３２】
なお、所定の時間帯Ｔ１内であっても、液位が第二の所定値Ｌ２以上であれば、給液は開始されない。具体的には、図６に示すように、２日目の２０：００において、所定の時間帯Ｔ１に達するが、液位Ｌが第二の所定値Ｌ２以上である１２ｃｍであるため、給液は開始されない。その後、所定の時間帯Ｔ１内である３：００において液位Ｌが第二の所定値Ｌ２である１０ｃｍに低下すると、次回の所定の時間帯Ｔ１から給液が開始される。
【００３３】
また、所定の時間帯Ｔ１が終了する前に液位Ｌが第一の所定値Ｌ１になった場合、給液は停止される。具体的には、図７に示すように、３日目の３：００において、液位Ｌが第一の所定値Ｌ１である２０ｃｍに達したため、所定の時間帯Ｔ１内であるが給液は停止される。これにより、作物の生育に適切な液位を超えることを防止できる。
【００３４】
さらに、第一の制御モードでは、制御部３６は、所定の時間帯Ｔ１内であるか否かにかかわらず、液位Ｌが第三の所定値Ｌ３以下になった時点で、給液装置２に液体の供給を開始させることが好ましい。具体的には、図７に示すように、４日目の１８：００において、液位Ｌが第三の所定値Ｌ３である５ｃｍ以下になると、所定の時間帯Ｔ１の開始前であるが、給液が開始してもよい。これにより、渇液を確実に防止することができる。
【００３５】
（まとめ）
以上のように、本実施形態に係る給液制御装置３は、給液装置２による給液の開始および停止の条件が互いに異なる第一の制御モードＭ１および第二の制御モードＭ２を備えている。春先や秋季などの昼夜の温度差が比較的小さい時季に、第二の制御モードＭ２を選択し、夏季などの温度差が比較的大きい時季に、第一の制御モードＭ１を選択することにより、田植えから収穫までの間、田圃の液量および液温を適切に保ち、作物の生育を適切に促すことが可能となる。また、無駄な給液をすることなく、給液量節約の要請に応えることができる。
【００３６】
（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。例えば、制御モードとして第一の制御モードのみを用意し、常に第一の制御モードに基づいて給液を制御する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１    自動給液システム
２    給液装置
３    給液制御装置
４    液面検出装置
１０  田面
１１  液面
２１  給液バルブ
３１  記憶部
３２  時間取得部
３３  液位取得部
３４  比較部
３５  モード選択部
３６  制御部
４１  支持部材
４２  目盛
４３  センサ保持部
４４  液面検出部
Ｆ    田圃
Ｌ    液位
Ｌ１  第一の所定値
Ｌ２  第二の所定値
Ｌ３  第三の所定値
Ｌ４  第四の所定値
Ｍ１  第一の制御モード
Ｍ２  第二の制御モード
Ｐ    給液制御プログラム
Ｒ    比較結果
Ｔ    現在の時間
Ｔ１  時間帯
【図１】
2019061337.tif 000003
【図２】
2019061337.tif 000004
【図３】
2019061337.tif 000005
【図４】
2019061337.tif 000006
【図５】
2019061337.tif 000007
【図６】
2019061337.tif 000008
【図７】
2019061337.tif 000009