(57)【要約】【課題】複数区画からなる水田地域に対しても適切な給水作業を行い、灌漑用水が足りなくなることのないように、給水作業の効率化・有効化を図る。【解決手段】水田５−１，５−２，５−３０の水温を計測するための水温計２−１，２−２，２−３０と、上記水田に給水される水の水温を計測するための水温計１１２と、上記水田水温と上記給水水温との比較に基づいて上記揚水装置１０８を動作させる制御手段１０６とを備えるか、あるいは上記水田の水温又は上記水田に給水される水の水温のいずれか一方を計測するための水温計２−１，２−３０または１１２と、上記水田水又は上記給水水温の高低に基づいて上記揚水装置１０８を動作させる制御手段１０６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水源の水を水田地域に導水するための用水路に設置された楊水装置を制御して、上記用水路の流量制御を行う水田の水管理システムであって、
上記水田の水温を計測するための水温計と、上記水田に給水される水の水温を計測するための水温計と、上記水田水温と上記給水水温との比較に基づいて上記揚水装置を動作させる制御手段とを備えるか、あるいは
上記水田の水温又は上記水田に給水される水の水温のいずれか一方を計測するための水温計と、上記水田水又は上記給水水温の高低に基づいて上記揚水装置を動作させる制御手段とを備えることを特徴とした水田の水管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の水田から構成される水田地域において、灌漑の効率化，低コスト化を図るために、遠隔自動操作により給水バルブ操作，揚水ポンプ操作，その他の水管理作業を行うための水田の水管理システムに係り、特に同一地域内に多くの水田を有する大規模水田地域で、寒い地域の水田に対して好適な水田の水管理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、給水パイプラインや用水路の整備された水田地域では、稲の生育や気象に応じた好ましい水位管理を行うため、水田の目標水位を適切な設定しておき、水位測定値が上記目標水位の所定許容範囲内に収まるように給水バルブの制御を行っている。例えば、特開平８−３７９５０号公報（特許文献１参照）に記載の水田灌漑システムでは、水田水位が目標水位の許容下限値以下となった場合、水田水位が目標水位の許容上限値となるまで給水を行うように給水バルブの自動制御を行っている。更に上記技術では、水田と用水路に水温計を設置しておき、その温度差が所定の許容範囲内にない場合には、水田水位が目標水位の許容下限値以下となっていても給水を行わないようにしている。この理由は、水温の低い用水路の水を水田に補給してしまうと、冷害現象を引き起こしてしまうため、これを防ぐためである。
【０００３】
また、特開平９−６５７７６号公報（特許文献２参照）に記載の水田灌水システムでは、稲の生育段階に応じて水田の水位を自動的に変化させながら灌水を行えるようにしている。また、特開平８−２７５６８４号公報（特許文献３参照）に記載の水田用灌漑管理システムでは、点在する全ての水田の水位と水温を測定し、送受信機で自宅に測定データを送信し、それらの情報に基づいて送受信機で給水部を制御して給水するようにしている。さらに、特開平８−１１６８０７号公報（特許文献４参照）に記載の水田の自動灌漑設備では、水田に温度センサと水位検出センサを設け、検出結果に基づいてアクチェータを作動することにより、水供給ゲートを開閉して水貯留施設から水を供給している。さらに、特開平９−２０５９０８号公報（特許文献５参照）に記載の水田の水位管理装置では、碁盤目状に区画された各区画毎に給水手段と排水手段と水位および水温測定手段と個別無線局とを設け、水位と水温測定データを水路の流れ方向に順序付けて遠い局から近い局に隣接する個別無線局相互間で順次送信し、さらに中継無線局を介して統括制御手段に送信し、給水指令を逆方向に送信している。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３７９５０号公報
【特許文献２】特開平９−６５７７６号公報
【特許文献３】特開平８−２７５６８４号公報
【特許文献４】特開平８−１１６８０７号公報
【特許文献５】特開平９−２０５９０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、従来技術においては、水田水温と用水水温との温度差が稲の生育遅延を招かない許容範囲内のときのみに自動的に給水することが可能であり、稲の冷害を予防して生産量を増大させることができ、かつ濃家の作業負荷の軽減を図っている。
ところで、(1)水田水温と用水水温との差が小さくなるのは、一般的に夕方から夜間にかけてであるため、従来技術では、用水路に対して貯水プールを設けておき、指令が出されることで直ちに夜間の給水が可能になるようにしている。
しかしながら、多くの水田地域の現状は、揚水ポンプを動作させて水源の水を用水路に送り込み、揚水ポンプ運転中に各水田への給水作業を行っている。つまり、常時、貯水プールに水を貯めておくことは不可能である。このような水田地域では、揚水ポンプ動作時間帯と従来技術で言っている許容範囲内の時間帯とが合致しないことがあり得るので、給水を行いたくとも揚水ポンプが動作していないために給水が行われない事態も考えられる。特に、揚水ポンプを人手で動作させているような地域では、揚水ポンプを朝起動させて夕方停止させることが多いため、従来技術のような給水を実行できない事態が増加してくる。
【０００６】
また、(2)従来技術では、複数の各水田ごとに設置された給水バルブについて、特に連携した制御は行われておらず、それぞれの給水バルブごとの独立した制御が行われている。従って、複数区画からなる水田地域では、給水を必要とする水田が一斉に給水を開始した場合には、末端の水田や切実に給水を必要とする水田に対して水が届かないような事態も考えられる。すなわち、揚水ポンプの稼動が給水量に追い付かないために、上記の事態が生じてしまう。
また、(3)「中山煕之：水田の不足の水収方式による解析（１），濃工研技法190,p31-46(1995)」によれば、代かき時（水田に水を入れて、田の土をやらかくする）や中干し（稲穂が出る前に、水を干して酸素を地下に与える）後の用水補給時に給水強度が小さいと、浸透及び蒸発による水の損失が急増するため、その結果、給水量が増え、湛水進行（水を貯める速さ）に時間がかかるようになる。
従って、複数区画からなる水田地域において、代かき時や中干し後に給水を必要とする水田が一斉に給水を開始した場合には、各水田の給水強度が小さくなるため、湛水に多大な時間がかかったり、灌漑用水が足りなくなるような事態も多発する。
【０００７】
（目的）
そこで本発明の目的は、これら従来の課題を解決し、水田地域の実状に合致した適切な用水補給を行い、冷水温障害を回避するような水田の水管理システムを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、複数区画からなる水田地域に対しても適切な給水作業を行い、灌漑用水が足りなくなることのないように、給水作業の効率化・有効化を図る水田の水管理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明による水田の水管理システムでは、(1)水源の水を水田地域に導水するための用水路に設置された楊水装置を制御して、上記用水路の流量制御を行う水田の水管理システムであって、上記水田の水温を計測するための水温計と、上記水田に給水される水の水温を計測するための水温計と、上記水田水温と上記給水水温との比較に基づいて上記揚水装置を動作させる制御手段とを備えるか、あるいは上記水田の水温又は上記水田に給水される水の水温のいずれか一方を計測するための水温計と、上記水田水又は上記給水水温の高低に基づいて上記揚水装置を動作させる制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明によれば、水田地域の実状に合致した適切な用水補給を行うので、冷水温障害を回避することができ、また複数区画からなる水田地域に対しても適切な給水作業を行い、灌漑用水が足りなくなることのないように給水作業の効率化・有効化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例を、図面により詳細に説明する。
（第１の実施例）
図１は、本発明による水田の水管理システムの概略構成図である。
本発明の水管理システムは、水田の水位を計測する水位計１−ｊ（ｊ＝１，・・・，３０），水田の水の温度を計測する水温計２−ｊ，給水パイプライン中の水の温度を計測する水温計１１２，給水パイプラインの給水を開閉する給水バルブ３−ｊ，排水パイプラインの排水を開閉する排水バルブ４−ｊ，水田の給排水の管理を行うコンピュータ１０６，コンピュータ１０６の無線送受信アンテナからの無線媒体であるデータ伝送路１０７，水源池から水を揚水する揚水ポンプ１０８，給水パイプライン１０９，排水パイプライン１１０から構成される。
【００１１】
水管理の対象となる水田地域は、濃水省が推進している大区画水田モデル地区と同様に、３０枚の１ｈａ規模の水田５−ｊによって構成される。区画された各水田５−ｊ内には、水位計１−ｊ，水温計２−ｊ，給水バルブ３−ｊ，排水バルブ４−ｊが１つずつ設置されており、それぞれに無線送受信機が取り付けられ、所定測定周期ごとに水田５−ｊの水位，水温，給水量，給水圧力，排水量，バルブ操作量を、データ伝送路１０７を介してコンピュータ１０６に送信している。
ここで、バルブ操作量としては、バルブの開度（％で示す）で表わす。また、データ伝送路１０７は無線空間を使用しているが、無線又は有線のどちらでも構わない。なお、有線の場合には、地中又は空中に施設された線路が必要となる。
給水パイプライン１０９の上流端には、水源池１１１の水を給水パイプライン１０９に圧送するための揚水ポンプ１０８が設置されており、これにも無線送受信機が取り付けられ、所定測定周期ごとにポンプ揚水量，ポンプ操作量を、データ伝送路１０７を介してコンピュータ１０６に送信している。また、給水パイプライン１０９内には、水温計１１２が設置されており、図示していないが、やはり無線送受信機が取り付けられ、所定周期ごとに用水水温をデータ伝送路１０７を介してコンピュータ１０６に送信している。
【００１２】
図２は、図１におけるコンピュータ内部のハードウェア構成図および記憶手段に格納された各種処理プログラムの機能ブロック図である。
コンピュータ１０６は、図２に示すように、ＣＰＵ２２１，ＲＡＭ２２２，ハードディスク装置２２３，フロッピー(登録商標)ディスク装置２２４，ＭＯディスク装置２２５，ＤＶＤ装置２２６，ＣＤ−ＲＯＭ装置２２７，ＲＡＭカード装置２２８，入力装置２２９，表示装置２３０から構成される。
ＣＰＵ２２１は、水管理システム全体の動作を制御して、給水バルブ３−ｊ，排水バルブ４−ｊ，揚水ポンプ１０８等の制御機器の操作量を決定し、水田５−ｊの水管理を行う中央処理装置である。ＲＡＭ２２２は、各種処理プログラムや各種データをロードする記憶装置である。
ハードディスク装置２２３は、各種処理プログラム２０１〜２０３，及びデータベース２１１を磁気ディスクに格納する記憶装置である。フロッピー(登録商標)ディスク装置２２４、ＭＯディスク装置２２５、ＤＶＤ（ディジタルビデオディスク）装置２２６、ＣＤ−ＲＯＭ（コンパクトディスク）装置２２７、およびＲＡＭカード装置２２８は、いずれもハードディスク２２３と同じように、各種処理プログラム２０１〜２０３，及びデータベース２１１が記録された各記録媒体に格納された内容の読み書きを行う装置である。なお、２０１は目標水位を決定する処理プログラム、２０２は揚水ポンプの制御処理を行うプログラム、２０３は給排水バルブを制御処理するプログラムである。
【００１３】
入力装置２２９は、目標水位設定処理プログラム２０１の実行に必要となる水田５−Ｊの田植日や、揚水ポンプ制御処理プログラム２０２の実行に必要となる用水水温許容範囲等を入力するための装置である。また表示装置２３０は、各種処理プログラム２０１〜２０３によって算出された水田５−ｊの目標水位とその許容範囲，揚水ポンプ制御スケジュール，各給水バルブ制御スケジュール，及び水位計１−ｊ，水温計２−ｊ，水温計１１２，給水バルブ３−ｊ，排水バルブ４−ｊ，揚水ポンプ１０８から送信された水田５−ｊの水位，水温，給水量，給水圧力，排水量，給水パイプライン１０８の給水量，用水水温，等の表示を行う装置である。
ここで、上記各種処理プログラム２０１〜２０３，及びデータベース２１１は上記記憶媒体のいずれに記録されていてもかまわないため、以下では、記録媒体の読み書きを行う装置をハードディスク装置２２３とした場合を例にとって説明する。
【００１４】
コンピュータ１０６では、揚水ポンプ１０８，給水バルブ３−ｊ，及び排水バルブ４−ｊの操作量を決定し、冷水温障害を回避できるような水田水管理を行う。上記水田水管理は、ハードディスク装置２２３に記憶された各種処理プログラム２０１〜２０３及びデータベース２１１をＲＡＭ２２２にロード・記憶し、ＣＰＵ２２１によって各種処理プログラム２０１〜２０３に対応する以下の処理を実行する。すなわち、
（１）水田５−ｊの目標水位とその許容範囲を決定する処理
（２）揚水ポンプ１０８の自動制御を行う処理
（３）給水バルブ３−ｊ及び排水バルブ４−ｊの自動制御を行う処理
を順次実行していく。以下、上記処理（１）〜（３）の実行方法について説明する。
【００１５】
図３は、本発明における田植後経過日数に応じた目標水深テーブルの一例を示す図である。
先ず初めに、目標水位決定処理プログラム２０１によって実現される水田５−ｊの目標水位とその許容範囲を決定する処理（１）について、図３を用いて説明する。処理プログラム２０１では、１日１回所定時刻において、目標水位データベース２１１に基づき当日の水田５−ｊの目標水位とその許容範囲を決定する。
目標水位データベース２１１では、稲の田植日からの経過日数に対応した稲の品種別・地方別の田植から収穫までの目標水位テーブルと、その許容範囲テーブルとを記憶している。
【００１６】
図３の太線が目標水位テーブルであり、破線がその許容範囲テーブル（上限および下限）である。テーブルの下方に、生育段階を示している。田植え直後では、水田の水温上昇を図るため水位を低めに設定し、活着後は稲の生育に応じて徐々に深水とする。分けつ期（新しい茎が出て、株が太くなる時期）を迎えると浅水にして水温を上昇させ、稲の生長・分けつを促進させる。無効分けつ期には中干しを行い、土壌を乾燥させて、稲の根に十分な酸素を供給する。中干し以降は、収穫まで間断灌漑を繰り返すが、穂ばらみ期は最も水を必要とする時期とされ、１０日から２週間程度十分に湛水する。
上記目標水位テーブルとその許容範囲テーブルは、過去の稲の生育データや水位データ、気象データ等に基づいて、稲の田植後経過日数から目標水位とその許容範囲が特定できるようにしておく。農協・農業試験場等が配布している稲作ごよみ等を参考にしてもよい。なお、上記のテーブルは固定ではなく、農家のオリジナリティを組み込めるように、いつでも変更可能なフレキシブルなテーブルとしておく。
【００１７】
処理プログラム２０１では、入力装置２２９より入力された水田５−ｊの稲の品種・地方に基づいて、上記データべース２１１から対応する目標水位テーブルとその許容範囲テーブルを選択する。更に、入力装置２２９より入力された水田５−ｊの田植日から当日までの経過日数と、上記選択された水田５−ｊの目標水位テーブルとその許容範囲テーブルとを比較して、水田５−ｊの適切な目標水位とその許容範囲とを決定する。決定された目標水位とその許容範囲は、処理プログラム２０１の今回実行時から次回実行時まで有効とする。このようにして、ＣＰＵ２２１において、処理プログラム２０１により水田５−ｊの当日の目標水位とその許容範囲が決定される。
【００１８】
図４は、水田水温と用水水温のトレンドを示す図である。
図４を用いて、揚水ポンプ制御処理プログラム２０２によって実現される揚水ポンプ１０８の自動制御を行う処理（２）について説明する。処理プログラム２０２では、水温計２−ｊ，水温計１１２の水温測定周期と同じタイミングで下記のように揚水ポンプ１０８の操作量（ＯＮ／ＯＦＦ状態）を決定し、揚水ポンプ１０８に対して制御信号の送信を行う。
揚水ポンプ処理プログラム２０２では、水温計２−ｊより測定された水田５−ｊの水温の代表値ＴＰ，及び水温計１１２より測定された給水パイプライン１０９内の用水水温ＴＦ，及び入力装置２２９より入力されたしきい値δとを比較して、揚水ポンプ１０８の操作量を決定している。
すなわち、
・ＴＰ−ＴＦ≦δのとき、揚水ポンプ＝ＯＮ
・ＴＰ−ＴＦ＞δのとき、揚水ポンプ＝ＯＦＦ
とする。つまり、上記の制御則は、給水パイプライン１０９内の用水水温と水田の水温との差が、しきい値分を超えている場合には揚水ポンプを停止し、しきい値分以下である場合には揚水ポンプを運転する、というものである。
【００１９】
ここで、上記各水田５−ｊ地域の水温の代表値は、各水田５−ｊの平均値，最大値，最小値，又はいずれかの水田水温の値等から適当なものを用いればよい。
上述のようにして揚水ポンプ１０８の自動制御を行うことにより、水田水温と用水水温との差が所定値より小さいときのみ揚水ポンプ１０８の運転が行われるため、冷水温障害を回避するような用水補給が可能となる。
また、水管理シストムのコスト上の制約から、各水田水温計２−ｊ又は用水水温計１１２のどちらかを設置しなかった場合には、上記制御則において未測定の値（ＴＰ又はＴＦ）を０とすればよい。すなわち、各水田水温計２−ｊを設置しなかった場合（ＴＰ＝０）には、用水水温が所定値より高いときのみ揚水ポンプ１０８の運転が行われるため、水田水温に影響を与えにくくなり、冷水温障害を回避するような用水補給が可能になる。一方、用水水温計１１２を設置しなかった場合（ＴＦ＝０）には、水田水温が所定値より低いときのみ揚水ポンプ１０８の運転が行われるため、用水水温の影響を受けにくくなり、冷水温障害を回避するような用水補給が可能となる。
【００２０】
ところで、水温は一般的に日中において滑らかに上昇し、夜間において滑らかに下降していく。通常、水田の方が水源池より浅水であるため、日中と夜間とでは水田の方が大きく変化し、結局、各水温ＴＰ，ＴＦは図４に示すように変化する。上方の温度曲線は水田水温ＴＰ（太線）と用水水温ＴＦ（破線）であり、下方の曲線は水温差（ＴＰ−ＴＦ）（太線）としきい値（破線）である。下方の曲線から明らかなように、一旦水温差がしきい値以下になってしまえば、その状態は夜間中続くものと考えられる。従って、揚水ポンプ１０８の運転は頻繁なＯＮ／ＯＦＦ切替を起こす心配はないものと考えられる。上述のようにして、ＣＰＵ２２１において、揚水ポンプ処理プログラム２０２により、揚水ポンプ１０８の自動制御が行われる。
【００２１】
図５は、図２の給排水バルブ制御処理プログラムが実行するバルブ制御処理のフローチャートである。
給排水バルブ制御処理プログラム２０３によって実現される水田５−ｊの水位を、上記目標水位の上記許容範囲内に収めるように、給水バルブ２−ｊ，排水バル３−ｊの自動制御を行う処理（３）について図５により説明する。給排水バルブ制御処理プログラム２０３では、水位計１−ｊの水位測定周期と同じタイミングで給水バルブ２−ｊ，排水バルブ３−ｊの開閉状態を決定し、各バルブに対して開閉信号の送信を行う。
初めに、水位計１−ｊより測定された最新の水田水位，揚水ポンプ処理プログラム２０２において決定された揚水ポンプ１０８の操作量（ＯＮ／ＯＦＦ状態），及び目標水位決定処理プログラム２０１において決定された水田５−ｊの目標水位とその許容範囲を読み込み（ステップ５０１）、以下に示す給排水バルブの開放／閉鎖条件に基づいて、給水バルブ３−ｊ，排水バルブ４−ｊの操作を行う。
・給水バルブ開放条件：揚水ポンプ運転中、かつ水田水位＜目標水位−許容範囲
・給水バルブ閉鎖条件：揚水ポンプ停止中、又は水田水位＞目標水位
・排水バルブ開放条件：水田水位＞目標水位＋許容範囲
・排水バルブ閉鎖条件：水田水位＜目標水位
【００２２】
すなわち、揚水ポンプ１０８が運転されており、かつ水田水位が目標水位下限値（目標水位−許容範囲）を下回っていれば、給水バルブ３−ｊが開放され給水が開始される（ステップ５０２，５０３）。この結果、水田５−ｊの水位が漸次上昇し水田水位が目標水位を上回るようになるか、又は揚水ポンプ１０８が停止していれば、給水バルブ３−ｊが閉鎖され給水が停止される（ステップ５０４，５０５）。
これにより、水田が冷水温障害の影響を受けにくい場合においてのみ、水田５−ｊの水位を目標水位の許容範囲内に維持するような給水が行われることになる。逆に、水田水位が目標水位上限値（目標水位＋許容範囲）を上回っていれば、排水バルブ４−ｊが開放され排水が開始される（ステップ５０６，５０７）。この結果、水田５−ｊの水位が漸次下降し、水田水位が目標水位を下回るようになれば、排水バルブ４−ｊが閉鎖され排水が停止される（ステップ５０８，５０９）。これにより、水田５−ｊの水位を目標水位の許容範囲内に維持するような排水が行われることになる。上述のようにして、ＣＰＵ２２１において、処理プログラム２０３により、給水バルブ３−ｊ，及び排水バルブ４−ｊの自動制御が行われる。
上述のように、第１の実施例においては、水田水温と用水路水温の両方又はそのどちらか一方を測定・比較して、水田地域に対して適切な用水補給を行うことにより、冷水温障害を回避するような水田の水管理が可能となる。
【００２３】
（第２の実施例）
図６は、本発明の第２の実施例を示すコンピュータ内部のハード構成図および各種処理プログラムのブロック図である。
図６からも明らかなように、第１の実施例との相違点であるコンピュータ１０６の処理・構成は、プログラムの機能が異なる点である。具体的には、第１の実施例では存在していた揚水ポンプ処理プログラム２０２を削除し、その代りに給水順序決定処理プログラム６０２を設けたこと、および給水バルブ制御と排水バルブ制御の処理プログラム６０３，６０４を独立に設けたことである。
第１の実施例では、給水バルブ３−ｊ，排水４−ｊの目標水位制御は水田５−ｊごとに独立して行っていた。しかしながら、多くの水田５−ｊが一斉に給水を必要として、一斉に給水を開始した場合、末端の水田や切実に給水を必要とする水田に対して水が届かないこと、湛水に多大な時間がかかること、又は灌漑用水が足りなくなること、等の問題が発生する可能性がある。
そこで、図６のコンピュータ１０６では、給水バルブ３−ｊ及び排水バルブ４−ｊの連携した操作量を決定し、給水作業の効率化・有効化を図るような水田水管理を行う。
【００２４】
ここで、揚水ポンプ１０８の運転は毎日所定時間帯において行われ、給水パイプライン１０９に適当な用水補給が行われているものとする。上記水田水管理は、ハードディスク装置２２３に記憶された各種処理プログラム２０１，６０２〜６０４，及びデータベース２１１をＲＡＭ２２２にロード・記憶し、ＣＰＵ２２１によって各種処理プログラム２０１，６０２〜６０４に対応する以下の処理：を順次実行していく。
（１）水田５−ｊの目標水位とその許容範囲を決定する処理（プログラム２０１の実行）
（２）水田５−ｊの給水順序を決定する処理（プログラム６０２の実行）
（３）給水バルブ３−ｊの自動制御を行う処理（プログラム６０３の実行）
（４）排水バルブ４−ｊの自動制御を行う処理（プログラム６０４の実行）
ここで、上記の処理（１）は第１の実施例で記述した目標水位決定処理２０１と同様であるため説明を省略し、上記の処理（２）〜（４）の実行方法について詳細に説明する。
先ず初めに、給水順序決定処理プログラム６０２によって実現される水田５−ｊの給水順序処理プログラム６０２では、１日１回、所定時刻（例えば当日の揚水ポンプ１０８の運転を開始する直前）において、当日の水田５−ｊの給水順序を決定する。
【００２５】
図７は、図６における給水順序決定処理プログラムが実行する処理のフローチャートである。
初めに、給水バルブ３−ｊより測定された給水量データに基づいて、水田５−ｊの前回給水日からの経過日数を算出し（ステップ７０１）、上記経過日数が所定の給水間隔の最小日数以上となっている水田のみを給水可能水田として選択する（ステップ７０２）。ここで給水間隔の最小日数とは、複数区画からなる水田地域での各水田への給水を何日かに１回と限定することにより、用水不足地域での水の有効利用を図るとともに、各水田への公平な給水を可能とする灌漑方法であって、最低限あける必要のある給水日の間隔のことである。給水間隔の最小日数は、水田５−ｊの面積や減水深に応じて各水田５−ｊごとに事前に決定しておく。
次に、処理プログラム６０２では、上記各給水可能水田に関して、水位計１−ｊより測定された最新の水田水位，及び処理プログラム２０１において決定された水田５−ｊの目標水位とその許容範囲を読み込み（ステップ７０３）、「目標水位−許容範囲−水田水位」の値の大きい順に給水順序を割り当てる（ステップ７０４）。ここで、「目標水位−許容範囲−水田水位」は目標水位下限値に対する不足水量を表しており、この値が大きいほど早急な給水が要求されている。
上述のようにして、ＣＰＵ２２１において、処理プログラム６０２により水田５−ｊの中から給水可能水田が選択され、給水の必要性に応じて給水順序が決定される。
【００２６】
次に、給水バルブ制御処理プログラム６０３によって実現される給水バルブ３−ｊの自動制御を行う処理（３）について説明する。処理プログラム６０３では、揚水ポンプ１０８の起動／停止が行われたタイミング，及び給水中の水田５−ｊの給水が停止したタイミングで給水バルブ３−ｊの開閉状態を決定し、各バルブに対して開閉信号の送信を行う。
図８は、給水バルブ制御処理プログラムの給水バルブ制御処理のフローチャートである。
初めに、水位計１−ｊより測定された最新の水田水位、給水バルブ３−ｊより測定された給水量・給水圧，揚水ポンプ１０８より送信されたポンプ操作量（ＯＮ／ＯＦＦ状態），処理プログラム２０１において決定された水田５−ｊの目標水位とその許容範囲，処理プログラム６０２において決定とれた給水可能水田５−ｊの給水順序を読み込む（ステップ８０１）。ただし、上記給水可能水田５−ｊの給水順序の読み込みは、最新値更新後の一回のみとする。また、給水量・給水圧は、給水バルブ３−ｊに取り付けられた計測器により読み取ることができる。
【００２７】
次に、給水バルブ制御処理プログラム６０３では、以下に示す給水指針に基づいて給水バルブ３−ｊの操作を行う。
・揚水ポンプ運転中のみ給水を行う。
・上記給水順序に従って給水を行う。
・同時に給水を行う水田の数が所定の上限を超えない。
・給水が行われている水田の給水又は給水圧が所定の下限値を下回らない。
・水田水位＞目標水位となれば給水を停止する。
すなわち、揚水ポンプ１０８が運転されている場合において（ステップ８０２）、上記給水可能水田５−ｊの中から給水が行われておらず、かつ最も給水順序の高い水田を選択し（ステップ８０４）、上記選択された水田に対して給水を行ったときの被給水水田の数が所定の上限値を超えず（ステップ８０５）、かつ被給水水田での給水量又は給水圧が所定の下限値を下回らないようであれば（ステップ８０６）、給水バルブ３−ｊが開放され給水が開始される（ステップ８０７）。
【００２８】
この結果、水田４−ｊの水位が漸次上昇し水田水位が目標水位を上回るようになるか、又は揚水ポンプ１０８が停止していれば、給水バルブ３−ｊが閉鎖され給水が停止される（ステップ８０３，８０９）。これにより、給水の必要性に応じ、決定された給水順序に従って水田５−ｊに対して給水が行われることになる。
また、被給水水田数の上限チェック（ステップ８０５），被給水水田の給水量・給水圧が得られるようになってから新規給水が行われるようになるため、短時間での給水が可能となる。
上述のようにして、ＣＰＵ２２１において、処理プログラム６０３により給水バルブ３−ｊの自動制御が行われる。
【００２９】
次に、排水バルブ制御処理プログラム６０４によって実現される排水バルブ４−ｊの自動制御を行う処理（４）について説明する。排水バルブ制御処理プログラム６０４では、水位計１−ｊの水位測定周期と同じタイミングで排水バルブ４−ｊの開閉状態を決定し、各バルブに対して開閉信号の送信を行う。
図９は、排水バルブ制御処理プログラムが実行するバルブ制御処理のフローチャートである。
初めに、水位計１−ｊより測定された最新の水田水位、及び目標水位決定処理プログラム２０１において決定された水田５−ｊの目標水位とその許容範囲を読み込み（ステップ９０１）、以下に示す排水バルブの開放／閉鎖条件に基づいて、排水バルブ４−ｊの操作を行う。
・排水バルブ開放条件：水田水位＞目標水位＋許容範囲
・排水バルブ閉鎖条件：水田水位＜目標水位
【００３０】
すなわち、水田水位が目標水位上限値（目標水位＋許容範囲）を上回っていれば、排水バルブ４−ｊが開放され排水が開始される（ステップ９０２，９０３）。
この結果、水田５−ｊの水位が漸次下降し、水田水位が目標水位を下回るようになれば、排水バルブ４−ｊが閉鎖され排水が停止される（ステップ９０４，９０５）。これにより、水田５−ｊの水位を目標水位上限値以下に維持するような排水が行われることになる。上述のようにして、ＣＰＵ２２１において、排水バルブ制御処理プログラム６０４により、排水バルブ４−ｊの自動制御が行われる。
上述のように、第２の実施例では、給水の必要性に応じた輪番給水を行うことにより、末端の水田や切実に給水を必要とする水田に対しても十分な給水が可能となり、また同時給水田数や給水量・給水圧を鑑みて各水田に対して連携した給水を行うことにより、湛水を短時間、かつより少ない水量で済ませることが可能となり、給水作業の効率化・有効化を図るような水田の水管理が可能となる。
【００３１】
以上のように、第１の実施例による水田水管理システムにおいては、水田水温と用水水温との差が所定の許容値以下である場合に限り、水田地域に対して用水路を介して用水補給を行い、その場合に限って各水田への給水を行っているため、冷水温障害を回避するような水田給水ができるとともに、用水路に水がないために給水を実行できないという問題を解決することができる。
また、水田水温と用水水温のどちらか一方しか測定していない場合でも、水田水温が所定値以下、又は用水水温が所定値以上である場合に限り、水田地域に対して用水路を介して用水補給を行い、その場合に限って各水田への給水を行っているため、上記と同様の効果が期待できるとともに、上記の水場理システムに比べて部品点数の少ない、すなわち安価で維持管理の容易な水管理方法を実現することが可能となる。
【００３２】
また、第２の実施例による水田水管理システムにおいては、水田目標水位と水田水位との差に応じて各水田に対して給水順序を決定し、その順序に従って給水を行っているため、各水田が一斉に給水を開始するということがなくなるので、たとえ末端の水田であっても切実に給水を必要としていれば、早急な給水を行うことが可能となる。
また、前回給水日から所定日数以上経過した水田のみを給水可能水田として選択し、給水可能水田に対してのみ当日の給水を行っているため、特定の水田に対してのみ給水が頻繁に行われるということがなくなるので、公平なローテーション灌漑を行うことが可能となる。
また、同時に給水を行う水田数に上限を設けておき、給水量又は給水圧が所定値以上である場合に限り水田給水を行っているため、十分な給水強度での短時間の給水が可能となる。これにより、代かき時や中干し後の用水補給時において、給水強度の減少に伴う浸透及び蒸発による水の損失の急増を防ぐことが可能となり、節水効果の高い給水を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の水管理システムの概要を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の第１の実施例を示すコンピュータ内部のハード構成図及び各種処理プログラムのブロック図である。
【図３】本発明による田植後経過日数に応じた目標水深テーブルの一例を示す説明図である。
【図４】水田水温と用水水温とのトレンドを示す説明図である。
【図５】本発明の第１の実施例を示す給排バルブ制御処理のフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施例を示すコンピュータ内部のハード構成図及び各種処理プログラムのブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施例における給水順序決定処理のフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施例における給水バルブ制御処理のフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施例における排水バルブ制御処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１−ｊ…水位計、２−ｊ…水温計、３−ｊ…給水バルブ、４−ｊ…排水バルブ、
５−ｊ…水田、１０６…コンピュータ、１０７…データ伝送路、１０８…揚水ポンプ、
１０９…給水パイプライン、１１０…排水パイプライン、１１１…水源池、
２２１…ＣＰＵ、２２２…ＲＡＭ、２２９…入力装置、２３０…表示装置、
２０１…目標水位決定処理プログラム、２０２…揚水ポンプ処理プログラム、
２０３…給排水バルブ制御処理プログラム、２１１…目標水位データベース、
２２４…ＦＤ、２２５…ＭＯ、２２６…ＤＶＤ、２２７…ＣＤ−ＲＯＭ、
２２８…ＲＡＭカード、６０２…給水順序決定処理プログラム、
６０３…給水バルブ制御処理プログラム、６０４…排水バルブ制御処理プログラム。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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