(57)【要約】【課題】地中の水分量、気象予測、地中水分量予測などに基づいて、最適な灌漑用水供給や造水プラント運転の制御を行うことができる灌漑制御装置および灌漑制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】灌漑制御装置１００は、センサ１、気象予測システム１０、地中水分移動量予測システム２０から取得した水分量データ、予測データに基づいて、灌漑用水貯水槽３０のバルブ３１の開閉制御を行い、最適な灌漑用水供給を行うようになっている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
灌漑用水の供給を制御する灌漑制御装置であって、
地中の水分量を検知するセンサから地中の水分量データを取得する水分量データ取得手段と、
気象や地中水分に関する予測データを取得する予測データ取得手段と、
前記水分量データと前記予測データとに基づいて、灌漑用水の供給を制御する灌漑制御手段と
を備えたことを特徴とする灌漑制御装置。
【請求項２】
灌漑用水の貯水槽の残存量データを取得する残存量データ取得手段をさらに備え、
前記灌漑制御手段は、前記残存量データに基づいて、造水プラントの運転を制御することを特徴とする請求項１記載の灌漑制御装置。
【請求項３】
前記灌漑制御手段は、人工衛星により取得した地中の水分量データ、または、植物生育状況に基づいて、灌漑用水の供給、または、造水プラントの運転を制御することを特徴とする請求項１または請求項２記載の灌漑制御装置。
【請求項４】
植物内の水分量や植物発育状況を植物データとして取得する植物データ取得手段をさらに備え、
前記灌漑制御手段は、前記植物データに基づいて、灌漑用水の供給、または、造水プラントの運転を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１に記載の灌漑制御装置。
【請求項５】
灌漑用水の供給を制御する灌漑制御方法であって、
地中の水分量を検知するセンサから地中の水分量データを取得する第１のステップと、
気象や地中水分に関する予測データを取得する第２のステップと、
前記水分量データと前記予測データとに基づいて、灌漑用水の供給を制御する第３のステップと
を有することを特徴とする灌漑制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、灌漑制御装置および灌漑制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
降雨量が少ない地域へ灌漑対策として、土壌に水分量を測定するセンサを複数設置し、このセンサにより得た値に基づき、灌漑用水の供給量を制御する技術がある。また、土壌の水分量だけでなく、環境因子である日射量もセンサにより取得し、両方の値に基づいて、周囲の環境に応じた潅水と施肥を行う技術もある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１８６８２４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した技術の場合、日射量によって灌漑用水の供給量を制御しているので、降水量が多い、地下水の移動などにより土壌に水分が十分にあるというような場合にも灌漑用水が供給されてしまうことがあり、安定した灌漑制御が行われているとはいえなかった。
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、地中の水分量、気象予測、地中水分量予測などに基づいて、最適な灌漑用水供給や造水プラント運転の制御を行うことができる灌漑制御装置および灌漑制御方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、灌漑用水の供給を制御する灌漑制御装置であって、地中の水分量を検知するセンサから地中の水分量データを取得する水分量データ取得手段と、気象や地中水分に関する予測データを取得する予測データ取得手段と、前記水分量データと前記予測データとに基づいて、灌漑用水の供給を制御する灌漑制御手段とを備えたことを特徴とする。
このように、地中の水分量データだけでなく、気象予測システムや地中水分量移動システムによる予測データを加味して灌漑用水の供給量を決定するので、灌漑制御の最適化を正確に行うことができる。
【０００６】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明において、灌漑用水の貯水槽の残存量データを取得する残存量データ取得手段をさらに備え、前記灌漑制御手段は、前記残存量データに基づいて、造水プラントの運転を制御することを特徴とする。
このように、造水プラントは、灌漑用水の残存量データに基づいて、必要量に応じた運転を行えばよく、低コストで効率よくプラント運用を行うことができる。
【０００７】
請求項３記載の発明では、請求項１または請求項２記載の発明において、前記灌漑制御手段は、人工衛星により取得した地中の水分量データ、または、植物生育状況に基づいて、灌漑用水の供給、または、造水プラントの運転を制御することを特徴とする。
このように、人工衛星からモニタリングデータの解析結果を取得するので、人工衛星による広域カバーを行うことができ、センサが設置できていない土地に関しても灌漑制御の最適化を行うことができる。
【０００８】
請求項４記載の発明では、請求項１ないし請求項３のうちいずれか１に記載の発明において、植物内の水分量や植物発育状況を植物データとして取得する植物データ取得手段をさらに備え、前記灌漑制御手段は、前記植物データに基づいて、灌漑用水の供給、または、造水プラントの運転を制御することを特徴とする。このように、植物データも取得することにより、例えば、植物が多く茂っている土地は水分が減りにくいなどの観点からさらに効率のよい灌漑用水の供給制御を行うことができる。
【０００９】
請求項５記載の発明では、灌漑用水の供給を制御する灌漑制御方法であって、地中の水分量を検知するセンサから地中の水分量データを取得する第１のステップと、気象や地中水分に関する予測データを取得する第２のステップと、前記水分量データと前記予測データとに基づいて、灌漑用水の供給を制御する第３のステップとを有することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の灌漑制御装置および灌漑制御方法の好適な実施形態について図１ないし図４を参照して詳細に説明する。
まず、第１の実施形態の灌漑制御装置について説明する。
図１は、第１の実施形態に係る灌漑制御装置１００を含む灌漑システムの構成を示した図である。
灌漑システムは、地中に埋められている複数のセンサ１ａ、１ｂ・・・（以下、センサ１という）と、灌漑用水貯水槽３０と、灌漑制御装置１００とから構成され、外部の気象予測システム１０と、地中水分移動量予測システム２０とに接続されている。
センサ１は、地中の水分量を検知すると、この検知した水分量データを灌漑制御装置１００に転送する。また、センサ１と灌漑用水貯水槽３０は、水路または灌漑用水配管によりバルブ３１ａ、３１ｂ・・・（以下、バルブ３１という）を介して接続されている。
【００１１】
また、気象予測システム１０は、気象予測結果結果や、一般の天気予報、降水量予測、空気中の湿度分量変化予測などの予測データを灌漑制御装置１００に転送する。気象予測システム１０は、例えば、ＲＡＭＳモデルなどの気象を予測する数値モデルなどが挙げられる。
地中水分移動量予測システム２０は、地下水の移動を予測した予測データを灌漑制御装置１００に転送する。
灌漑制御装置１００は、センサ１、気象予測システム１０、地中水分移動量予測システム２０から取得した水分量データ、予測データに基づいて、灌漑用水貯水槽３０のバルブ３１の開閉制御を行い、最適な灌漑用水供給を行うようになっている。
【００１２】
次に、灌漑制御装置１００について説明する。
灌漑制御装置１００は、パーソナルコンピュータやワードプロセッサなどを含むコンピュータシステムによって構成され、システム全体を制御するための制御装置として機能する。また、灌漑制御装置１００は、データバスなどのバスラインを介して、データ取得部１０１と、灌漑制御部１０２と、不図示の記憶部、入出力部などが接続されている。
データ取得部１０１は、水分量データ取得手段として機能し、地中に埋められており、地中の水分量を検知するセンサ１から水分量データを取得する。また、データ取得部１０１は、予測データ取得手段として機能し、気象予測システム１０や地中水分移動量予測システム２０から気象や地中水分に関する予測データを取得する。
【００１３】
灌漑制御装置１００の記録部には、各センサ１が設置されている土地ごとの灌漑時の水分量情報が格納されている。なお、この灌漑時の水分量情報には、灌漑状態であるという判定の基準となる灌漑時の水分量基準データ、すなわち、この閾値以下の水分量であれば土地が灌漑が必要な状態であるとみなす基準が対応づけられている。
また、記憶部には、気象予測システム１０や地中水分移動量予測システム２０からの予測データに関する予測情報が格納されている。また、記憶部には、気象データと地下水移動データそれぞれに対応して、灌漑用水を供給するか否かの基準となる供給基準データ、すなわち所定の値（例えば、降水確率７０％など）以上であれば灌漑用水の供給を行わないというような基準が対応づけられている。
【００１４】
灌漑制御部１０２は、データ取得部１０１で取得した水分量データや予測データを、上記の記憶部に格納されている水分量基準データや供給基準データと比較することにより、灌漑用水供給を行うか否かを制御するようになっている。つまり、灌漑制御部１０２は、水分量基準データや供給基準データとの比較結果に応じて、バルブ３１を開閉するか否かの制御を行う。
【００１５】
ここで、第１の実施形態に係る灌漑制御装置１００の動作について図２のフローを参照しながら説明する。
まず、データ取得部１０１がセンサ１から水分量データを取得すると（ステップＳ２００）、灌漑制御部１０２は、記憶部から読み出した水分量基準データとの比較を行う。ここで、取得した水分量データが読み出した水分量基準データ以下であった場合、灌漑制御部１０２は、この水分量を検知したセンサ１が設置されている土地を灌漑が必要な状態であると判定する（ステップＳ２０２で「Ｙｅｓ」）。
【００１６】
次に、灌漑が必要な状態であると判定した場合（ステップＳ２０２で「Ｙｅｓ」）、灌漑制御部１０２は、気象予測システム１０および地中水分移動量予測システム２０から予測データを取得する（ステップＳ２０４）。そして、灌漑制御部１０２は、取得した予測データと、記憶部から読み出した供給基準データとの比較を行う。ここで、予測データに降水予定あり（例えば、降水確率が３０％以上など）という情報が含まれていた場合（ステップＳ２０６で「Ｙｅｓ」）、すなわち予測データが供給基準データ以上である場合、灌漑制御部１０２は、灌漑用水の供給を行わないように制御する（ステップＳ２０９）。
【００１７】
また、予測データに降水予定の情報が含まれていない場合（ステップＳ２０６で「Ｎｏ」）、灌漑制御部１０２は、地中水分量移動の予測データが供給基準データ以上であるかどうかの判定を行う（ステップＳ２０８）。地中水分量移動の予測データが供給基準データ以上である場合（ステップＳ２０８で「Ｙｅｓ」）、灌漑制御部１０２は、灌漑用水の供給を行わないように制御する（ステップＳ２０９）。
【００１８】
一方、予測データに降水予定の情報が含まれておらず（ステップＳ２０６で「Ｎｏ」）、地中水分量移動の予測データも供給基準データ以上でない場合（ステップＳ２０８で「Ｎｏ」）、灌漑制御部１０２は、ステップＳ２００で取得した水分量データを検知したセンサ１がある土地に灌漑用水を供給するよう、灌漑用水貯水槽３０のバルブ３１を制御する（ステップ２１０）。
このように、第１の実施形態の灌漑制御装置１００では、センサ１による地中の水分量データだけでなく、気象予測システム１０や地中水分量移動システム２０による予測データを加味して灌漑用水の供給量を決定するので、灌漑制御の最適化を正確に行うことができる。
【００１９】
次に、第２の実施形態の灌漑制御装置について説明する。
図３は、第２の実施形態に係る灌漑制御装置１００を含む灌漑システムの構成を示した図である。なお、第１の実施形態の灌漑制御装置１００と同様の構成部分には、同じ番号を付し、適宜説明を省略する。
第２の実施形態の灌漑システムでは、灌漑制御装置１００は、造水プラント４０に灌漑用水貯水槽に関するデータの送信が可能となっている。この造水プラント４０は、水路（または配管）４１などによって灌漑用水貯水槽３０と接続されており、灌漑用水貯水槽３０に水を供給するようになっている。
【００２０】
第２の実施形態の灌漑制御装置１００は、灌漑用水貯水槽３０の残存量に応じて、造水プラント４０の造水を制御する点が第１の実施形態と異なる。
ここで、水分量データ、予測データに基づいて、灌漑制御部１０２が灌漑用水貯水槽３０から所定供給量の灌漑用水をバルブ３１から供給するという制御を行った場合について考える。なお、灌漑制御装置１００の記憶部には、灌漑用水の供給制御の都度、灌漑用水貯水槽３０の残存量データが記憶されるものとする。
【００２１】
灌漑制御部１０２は、灌漑用水の供給を決定すると、記憶部から残存量データを読み出し、造水プラント４０に対して、当該残存量データを送信する。造水プラント４０では、残存量データを取得すると、この残存量データに基づいて灌漑用水貯水槽３０が満杯になる量の造水を行う。なお、造水プラント４０は、あらかじめ灌漑用水貯水槽３０が満タンのときの貯水量データをもっているものとする。
このように、第２の実施形態の灌漑制御装置１００では、灌漑用水貯水槽３０の残存量データを送信するので、造水プラント４０は、必要量に応じた運転を行えばよく、低コストで効率よくプラント運用を行うことができる。
【００２２】
次に、第３の実施形態の灌漑制御装置について説明する。
図４は、第３の実施形態に係る灌漑制御装置１００を含む灌漑システムの構成を示した図である。なお、第１の実施形態の灌漑制御装置１００と同様の構成部分には、同じ番号を付し、適宜説明を省略する。
第３の実施形態の灌漑制御装置１００において、灌漑制御装置１００は、人工衛星５０から地中水分分布、植物生育状況などの情報受信が可能となっている。人工衛星５０は、モニタリングデータとして地中水分量、植物生育状況などを解析し、解析結果を灌漑制御装置１００に転送する。
第３の実施形態の灌漑制御装置１００の灌漑制御部１０２は、人工衛星５０から取得した解析結果（地中水分分布、植物生育状況など）に基づいて、灌漑用水の供給を制御するようになっている。
【００２３】
なお、図４では図示を省略したが、第２の実施形態と同様に灌漑制御部１０２が、人工衛星５０から取得した地中水分分布、植物生育状況などに基づいて、造水プラント４０の運転を制御するようにしてもよい。
このように、第３の実施形態の灌漑制御装置では、人工衛星５０からモニタリングデータの解析結果を取得するので、人工衛星による広域カバーを行うことができ、センサ１の設置ができていない土地に関しても灌漑制御の最適化を行うことができる。
【００２４】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
例えば、第２の実施形態の灌漑制御部１０２は、灌漑用水貯水槽３０の残存量データを造水プラント４０に送信するものとしたが、これに限られるものではない。灌漑制御部１０２は、灌漑用水貯水槽３０から供給する水の量のデータを造水プラント４０に送信するようにしてもよい。この場合、造水プラント４０は、灌漑用水貯水槽３０から減った分だけの造水を行うことになる。
また、各実施形態において、センサ１を植物に設置するようにしてもよい。この場合、データ取得部１０１は、植物データ取得手段として機能し、植物内の水分量や植物発育状況を植物データとして取得する。これにより、植物データも取得するので、例えば、植物が多く茂っている土地は水分が減りにくいなどの観点からさらに効率のよい灌漑用水の供給制御を行うことができる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、取得した水分量データと予測データとに基づいて、灌漑用水の供給を制御するので、水分量データだけでなく、予測データを加味することで灌漑制御の最適化を正確に行うことができる。
請求項２記載の発明では、灌漑用水貯水槽の残存量データに基づいて、造水プラントの運転を制御するので、造水プラントでは、必要量に応じた運転を行えばよく、低コストで効率よくプラント運用を行うことができる。
【００２６】
請求項３記載の発明では、人工衛星により取得した地中の水分量データ、または、植物生育状況に基づいて、灌漑用水の供給、または、造水プラントの運転を制御するので、人工衛星による広域カバーを行うことができ、センサが設置できていない土地に関しても灌漑制御の最適化を行うことができる。
請求項４記載の発明では、植物データに基づいて、灌漑用水の供給、または、造水プラントの運転を制御するので、例えば、植物が多く茂っている土地は水分が減りにくいなどの観点からさらに効率のよい灌漑用水の供給制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る灌漑制御装置を含む灌漑システムの構成を示した図である。
【図２】第１の実施形態に係る灌漑制御装置の動作を示したフローチャートである。
【図３】第２の実施形態に係る灌漑制御装置を含む灌漑システムの構成を示した図である。
【図４】第３の実施形態に係る灌漑制御装置を含む灌漑システムの構成を示した図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ・・・　　　センサ
１０　　　気象予測システム
２０　　　地中水分移動量予測システム
３０　　　灌漑用水貯水槽
４０　　　造水プラント
５０　　　人工衛星
３１ａ、３１ｂ・・・　　バルブ
１００　　灌漑制御装置
１０１　　データ取得部
１０２　　灌漑制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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