特開 2024-38602 圃場水管理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024038602

(43)【公開日】2024-03-21

(54)【発明の名称】圃場水管理システム

(51)【国際特許分類】

   A01G 25/00 20060101AFI20240313BHJP

【ＦＩ】

A01G25/00 501D

A01G25/00 501F

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022142724

(22)【出願日】2022-09-08

(71)【出願人】

【識別番号】505142964

【氏名又は名称】株式会社クボタケミックス

(74)【代理人】

【識別番号】100162031

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 豊彦

(74)【代理人】

【識別番号】100175721

【弁理士】

【氏名又は名称】高木 秀文

(72)【発明者】

【氏名】井内 友昭

(72)【発明者】

【氏名】四元 友治

(72)【発明者】

【氏名】伊庭 弘貴

(57)【要約】

【課題】利便性を向上することが可能な圃場水管理システムを提供する。
【解決手段】圃場Ｈの地表面Ｈ１への給水、及び圃場Ｈの地下Ｈ２への給水を管理可能な水管理装置１０と、水管理装置１０を制御可能な圃場管理サーバ７０と、を具備し、圃場管理サーバ７０は、水管理装置１０を制御するための制御モードとして、地表面Ｈ１への給水を管理する表面灌漑モードと、地下Ｈ２への給水を管理する地下灌漑モードと、を切替可能に構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圃場の地表面への給水、及び前記圃場の地下への給水を管理可能な水管理装置と、
前記水管理装置を制御可能な制御部と、
を具備し、
前記制御部は、
前記水管理装置を制御するための制御モードとして、前記地表面への給水を管理する第一制御モードと、前記地下への給水を管理する第二制御モードと、を切替可能に構成される、
圃場水管理システム。

【請求項2】

前記地表面の水位及び前記地下の水位をそれぞれ測定可能な水位計をさらに具備し、
前記制御部は、
前記第一制御モードにおいて、前記水位計により測定された前記地表面の水位に基づいて前記地表面への給水を管理し、
前記第二制御モードにおいて、前記水位計により測定された前記地下の水位に基づいて前記地下への給水を管理する、
請求項１に記載の圃場水管理システム。

【請求項3】

前記水位計は、
前記地表面の水位を測定可能な第一位置、及び前記地下の水位を測定可能な第二位置に移動できるように構成される、
請求項２に記載の圃場水管理システム。

【請求項4】

前記制御部は、
前記第一制御モードにおいて、前記第一位置に応じて設定される第一の原点を基準として前記地表面の水位を算出し、
前記第二制御モードにおいて、前記第二位置に応じて設定される第二の原点を基準として前記地下の水位を算出する、
請求項３に記載の圃場水管理システム。

【請求項5】

前記水位計は、
前記地表面の水位を測定可能な第一水位計と、
前記地下の水位を測定可能な第二水位計と、
を含む、
請求項２に記載の圃場水管理システム。

【請求項6】

前記水位計の測定結果を記憶する記憶部をさらに具備する、
請求項２から請求項５までのいずれか一項に記載の圃場水管理システム。

【請求項7】

前記記憶部は、
前記圃場で生育される作物の情報を記憶する、
請求項６に記載の圃場水管理システム。

【請求項8】

前記圃場の地表面の水温、及び前記圃場の地下の水温をそれぞれ測定可能な水温計と、
前記水温計の測定結果を記憶する記憶部と、
をさらに具備する、
請求項２から請求項５までのいずれか一項に記載の圃場水管理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圃場の水を管理する圃場水管理システムの技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、圃場の水を管理する圃場水管理システムの技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

【0003】

特許文献１に記載の自動水管理装置（圃場水管理システム）は、圃場の地表面への給排水を行う給水ポンプ及び排水ポンプと、給水ポンプ及び排水ポンプを制御して圃場の水位を調節する水位制御器と、水位制御器と接続されるコンピュータとを具備する。コンピュータは、作物の生育段階に適した水位を推測し、当該推測結果に基づいて水位制御器へ水位を調節するよう指示を出す。水位制御器は、当該指示に基づいて圃場の水位を調節する。これによって地表面への給水を管理して、稲作等を行うことができる。

【0004】

ここで圃場では、稲作を行った後で畑作を行う場合がある。畑作では、地表面ではなく地下に給水を行う必要がある。しかしながら、特許文献１の自動水管理装置は地下への給水を行うことができないため、１つの圃場で稲作及び畑作を行う場合、前記自動水管理装置と、地下への給水を管理する別の機器とを使い分ける必要があり、不便であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平７－８７８５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本開示の一態様は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、利便性を向上することが可能な圃場水管理システムを提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

【0008】

本開示の一態様においては、圃場の地表面への給水、及び前記圃場の地下への給水を管理可能な水管理装置と、前記水管理装置を制御可能な制御部と、を具備し、前記制御部は、前記水管理装置を制御するための制御モードとして、前記地表面への給水を管理する第一制御モードと、前記地下への給水を管理する第二制御モードと、を切替可能に構成されるものである。
本開示の一態様によれば、共通の水管理装置によって、用途に応じて圃場の地表面への給水及び地下への給水をそれぞれ管理することができるため、利便性を向上することができる。

【0009】

本開示の一態様においては、前記地表面の水位及び前記地下の水位をそれぞれ測定可能な水位計をさらに具備し、前記制御部は、前記第一制御モードにおいて、前記水位計により測定された前記地表面の水位に基づいて前記地表面への給水を管理し、前記第二制御モードにおいて、前記水位計により測定された前記地下の水位に基づいて前記地下への給水を管理するものである。
本開示の一態様によれば、水位計を用いることにより、地表面の水位及び地下の水位を適切な高さに調整することができる。

【0010】

本開示の一態様においては、前記水位計は、前記地表面の水位を測定可能な第一位置、及び前記地下の水位を測定可能な第二位置に移動できるように構成されるものである。
本開示の一態様によれば、共通の水位計で地表面及び地下の水位をそれぞれ測定できるため、水位計の設置個数を減らしてコストの削減を図ることができる。

【0011】

本開示の一態様においては、前記制御部は、前記第一制御モードにおいて、前記第一位置に応じて設定される第一の原点を基準として前記地表面の水位を算出し、前記第二制御モードにおいて、前記第二位置に応じて設定される第二の原点を基準として前記地下の水位を算出するものである。
本開示の一態様によれば、水位計の位置に応じた原点を基準として、適切に水位を算出することができる。

【0012】

本開示の一態様においては、前記水位計は、前記地表面の水位を測定可能な第一水位計と、前記地下の水位を測定可能な第二水位計と、を含むものである。
本開示の一態様によれば、第一水位計及び第二水位計により、地表面の水位及び地下の水位を容易に測定することができる。

【0013】

本開示の一態様においては、前記水位計の測定結果を記憶する記憶部をさらに具備するものである。
本開示の一態様によれば、地表面の水位及び地下の水位の履歴を残すことができる。

【0014】

本開示の一態様においては、前記記憶部は、前記圃場で生育される作物の情報を記憶するものである。
本開示の一態様によれば、圃場で生育した作物及び圃場（地表面及び地下）の水位の履歴を残すことができる。

【0015】

本開示の一態様においては、前記圃場の地表面の水温、及び前記圃場の地下の水温をそれぞれ測定可能な水温計と、前記水温計の測定結果を記憶する記憶部と、をさらに具備するものである。
本開示の一態様によれば、地表面の水温及び地下の水温の履歴を残すことができる。

【発明の効果】

【0016】

本開示の一態様によれば、利便性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係る圃場水管理システムを示す説明図。

【図2】水管理装置を示す断面図。

【図3】高さ調整機構を示す断面図。

【図4】（ａ）表面灌漑モードにおける水の流れを示す図。（ｂ）表面灌漑モードにおける水位水温センサの高さ位置を示す断面図。

【図5】（ａ）地下灌漑モードにおける水の流れを示す図。（ｂ）地下灌漑モードにおける水位水温センサの高さ位置を示す断面図。

【図6】地下灌漑ボタンがオン状態である場合の圃場設定画面を示す図。

【図7】水稲ボタンがオン状態である場合の圃場設定画面を示す図。

【図8】グラフ表示画面を示す図。

【図9】モード実行処理を示すフローチャート。

【図10】（ａ）高さ調整機構の別例を示す断面図。（ｂ）複数の収容部材を示す断面図。

【図11】（ａ）複数の受け部材を示す断面図。（ｂ）地下に直接埋め込まれる水位水温センサの構成を示す断面図。

【図12】第二実施形態に係るモード確認処理を示すフローチャート。

【図13】水位水温センサの設置場所を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下では、本発明の第一実施形態に係る圃場水管理システム１について説明する。

【0019】

図１に示す圃場水管理システム１は、圃場Ｈの水を管理するためのものである。圃場水管理システム１は、水管理装置１０、水位水温センサ２０、高さ調整機構３０、通信中継機４０、操作者端末５０、データセンター６０及び圃場管理サーバ７０を具備する。

【0020】

水管理装置１０は、圃場Ｈの地表面Ｈ１及び地下Ｈ２への給水をそれぞれ管理するためのものである。水管理装置１０は、複数の圃場Ｈにそれぞれ設置可能である。水管理装置１０は、給水桝１１、給水装置１２、第一給水管１３、板状部材１４、蓋部１５及び第二給水管１６を具備する。

【0021】

図２に示す給水桝１１は、上部が開口する略箱状の部分である。給水桝１１は、圃場Ｈに隣接するように設けられる。給水桝１１は、第一貫通孔１１ａ及び第二貫通孔１１ｂを具備する。第一貫通孔１１ａ及び第二貫通孔１１ｂは、給水桝１１の底部を貫通するように形成される。

【0022】

給水装置１２は、給水桝１１に水を供給するためのものである。給水装置１２は、給水桝１１内に設けられる。給水装置１２は、後述する通信中継機４０と通信するための通信機器（不図示）と、開閉操作可能な給水栓（バルブ）１２ａと、給水栓１２ａを電動で操作可能な電動アクチュエータ１２ｂとを具備する。給水装置１２は、電動アクチュエータ１２ｂで給水栓１２ａを開閉することによって、第一給水管１３からの水を給水桝１１へ給水可能な状態と給水不能な状態とを切り替えることができる。また給水装置１２は、電動アクチュエータ１２ｂで給水栓１２ａの開度を変えることによって、給水量を調整することができる。

【0023】

第一給水管１３は、水源からの水を給水装置１２へ供給するためのものである。第一給水管１３の一端部は、第一貫通孔１１ａに挿通されると共に給水装置１２に接続される。第一給水管１３の他端部は、給水量を調整するための分水装置等を介して水源と接続される（不図示）。

【0024】

板状部材１４は、給水桝１１の側壁に設けられる略板状の部材である。本実施形態では、板状部材１４の上端部の高さ位置まで給水桝１１に水を貯留することができる。操作者（例えば圃場Ｈの管理者等）は、給水桝１１に対する板状部材１４の上下位置を変更することによって、給水桝１１に貯留可能な水位を調整することができる。

【0025】

蓋部１５は、必要に応じて第二貫通孔１１ｂを塞ぐための部材である。操作者は、任意に蓋部１５を取り外すことができる。

【0026】

第二給水管１６は、給水桝１１内の水を圃場Ｈの地下Ｈ２へ供給するためのものである。第二給水管１６は、第一接続管１６ａ、第二接続管１６ｂ及び有孔管１６ｃを具備する。第一接続管１６ａ及び第二接続管１６ｂは、給水桝１１と有孔管１６ｃとを接続するための管である。第一接続管１６ａは、給水桝１１の第二貫通孔１１ｂに接続され、第二貫通孔１１ｂから下方へ延出するように配置される。第二接続管１６ｂは、第一接続管１６ａの下端部に接続され、水平方向に延出するように配置される。

【0027】

有孔管１６ｃは、外周面に複数の孔部が形成される管である。有孔管１６ｃは、第二接続管１６ｂと接続され、水平方向（第二接続管１６ｂに対して垂直な方向）に延出するように配置される。有孔管１６ｃの他端部は、排水路と接続される（不図示）。有孔管１６ｃは、第二接続管１６ｂの延出方向（図２における紙面奥行き方向）に所定の間隔をあけて複数設けられる。

【0028】

水管理装置１０は、蓋部１５が取り付けられた状態において、圃場Ｈの地表面Ｈ１に給水することができる。具体的には図４（ａ）に示すように、蓋部１５が取り付けられた状態において給水装置１２から給水桝１１内に水が供給された場合、給水桝１１内で水位が上昇する。この水位の上昇により給水桝１１内の水が板状部材１４を乗り越えることで、給水桝１１から圃場Ｈの地表面Ｈ１へ水が供給される。以下では、地表面Ｈ１に供給された水の水面の位置（地表面Ｈ１から水面までの高さ）を「表面水位Ｗ１」と称する。また地表面Ｈ１に供給された水の温度を「表面水温」と称する。

【0029】

水管理装置１０は、蓋部１５が取り外された状態において、圃場Ｈの地下Ｈ２に給水することができる。具体的には図５（ａ）に示すように、蓋部１５が取り外された状態において給水装置１２から給水桝１１内に水が供給された場合、給水桝１１から第一接続管１６ａへと水が流入する。第一接続管１６ａ内へ流入した水は、第二接続管１６ｂを介して有孔管１６ｃへと流通し、有孔管１６ｃの孔部から圃場Ｈの地下Ｈ２へと供給される。これによって、給水桝１１から圃場Ｈの地下Ｈ２へ水が供給される。以下では、地下Ｈ２に供給された水の水面の位置（地表面Ｈ１から水面までの深さ）を「地下水位Ｗ２」と称する。また地下Ｈ２に供給された水の温度を「地下水温」と称する。

【0030】

水管理装置１０は、地表面Ｈ１や地下Ｈ２に供給された水を排水するための排水装置（不図示）を具備する。排水装置は、例えば圃場Ｈの排水口に設けられた昇降体を具備し、当該昇降体を超えた圃場Ｈの水を排水路へ排出する。排水装置の昇降体は、操作者により手動で、又は、後述する圃場管理サーバ７０（図１参照）からの信号により自動で昇降される。これにより、圃場Ｈに貯留可能な水の高さ（最大の水位）を調整することができる。

【0031】

図３に示す水位水温センサ２０は、圃場Ｈの水位及び水温を測定するためのものである。水位水温センサ２０は、圃場Ｈに設けられる。水位水温センサ２０は、ケース２１、キャップ２２及び電極２３等を具備する。

【0032】

ケース２１は、電極２３を収容するための部材である。ケース２１は、軸線方向を上下方向に向けて配置されると共に上方が開口する有底略筒状に形成される。ケース２１には、内部に水を導入するための通水孔が形成される（不図示）。またケース２１の外周面には、第一標線Ｌ１及び第二標線Ｌ２が記される。なお第一標線Ｌ１及び第二標線Ｌ２については後述する。キャップ２２は、ケース２１の上部を塞ぐ部材である。電極２３は、水位を測定するための部分である。電極２３は、上下に延びる長手状に形成される。

【0033】

水位水温センサ２０が圃場Ｈの水に浸かった場合、ケース２１には前記通水孔を介して圃場Ｈの水が流入する。この際ケース２１には、圃場Ｈの水位（表面水位Ｗ１や地下水位Ｗ２）と同じ高さまで水が流入する。この水に対する電極２３の相対的な高さ位置（どの程度の高さまで水が浸かっているか）に応じて、電極２３の静電容量は異なるものとなる。より詳細には電極２３の静電容量は、電極２３の上の方まで水が浸かるほど高いものとなる。水位水温センサ２０は、この水と電極２３との相対位置に応じた静電容量の違いに基づいて、圃場Ｈの水位を測定することができる。

【0034】

また水位水温センサ２０は、温度を測定可能な温度測定部（不図示）を具備し、当該温度測定部に圃場Ｈの水が触れることにより、圃場Ｈの水温を測定することができる。こうして本実施形態では、水位水温センサ２０による計測値として、圃場Ｈの水位及び水温を得ることができる。水位水温センサ２０は、給水装置１２（図２参照）と接続され、圃場Ｈの水位及び水温の測定結果に関する情報を給水装置１２へ送信することができる。

【0035】

ここで、表面水位Ｗ１及び地下水位Ｗ２を１つの水位水温センサ２０でそれぞれ測定するためには、地表面Ｈ１よりも高いところから地下Ｈ２深くまで、広範囲に亘って電極２３が水に浸かれる構成にする必要がある。仮に電極２３を長くすれば広範囲に亘って電極２３が水に浸かれるが、当該構成では水位水温センサ２０の強度の低下が懸念される。

【0036】

そこで本実施形態では、水位水温センサ２０の高さ位置を図３に示す高さ調整機構３０によって調整することにより、電極２３が比較的短い水位水温センサ２０で表面水位Ｗ１及び地下水位Ｗ２をそれぞれ測定可能に構成される。また高さ位置の調整により、水位水温センサ２０は表面水温及び地下水温もそれぞれ測定可能に構成される。これによって水位水温センサ２０の強度の低下を抑制することができる。また表面水位Ｗ１及び地下水位Ｗ２を別々の水位水温センサで測定する場合と比較して、水位水温センサ２０の設置個数を減らしてコストの削減を図ることができる。以下、高さ調整機構３０について説明する。高さ調整機構３０は、収容部材３１、受け部材３２、支持部材３３及び取付部材３４を具備する。

【0037】

収容部材３１は、水位水温センサ２０を収容するための部材である。収容部材３１は、軸線方向を上下方向に向けると共に上部が開口する有底略筒状に形成される。収容部材３１は、上部が圃場Ｈの地表面Ｈ１から突出するように、圃場Ｈに埋め込まれる。これによって、後述する表面灌漑モードにおいて収容部材３１内に土が流入するのを防止することができる。なお、図１、図２、図４（ａ）及び図５（ａ）では、収容部材３１の記載が省略されている。図３に示すように、収容部材３１は、通水孔３１ａを具備する。

【0038】

通水孔３１ａは、収容部材３１の外周面と内周面とを貫通するように形成される。通水孔３１ａは、上下方向に間隔をあけて複数形成される。圃場Ｈに供給された水は、通水孔３１ａを介して収容部材３１内に流入される。こうして収容部材３１の内側には、表面水位Ｗ１又は地下水位Ｗ２と同じ高さ位置まで水が流入する（図４（ｂ）及び図５（ｂ）参照）。

【0039】

受け部材３２は、収容部材３１に入り込んだ土等を受けるためのものである。受け部材３２は、上部が開口する有底略筒状に形成される。受け部材３２は、収容部材３１の底部に載置される。受け部材３２には取っ手３２ａが形成される。操作者は、取っ手３２ａを使って受け部材３２を引き上げることにより収容部材３１から受け部材３２を容易に取り出すことができる。これによって受け部材３２に溜まった土等を容易に排出することができる。

【0040】

支持部材３３は、取付部材３４を支持するためのものである。支持部材３３は、軸線方向を上下方向に向けた略円筒状に形成される。支持部材３３は、収容部材３１の外側に配置される。支持部材３３は、上部が圃場Ｈの地表面Ｈ１から突出するように、圃場Ｈに埋め込まれる。

【0041】

取付部材３４は、水位水温センサ２０を取り付けるためのものである。取付部材３４は、軸線方向を上下方向に向けた略円筒状に形成される。取付部材３４は、第一取付部３４ａを介して支持部材３３に固定される。取付部材３４には、第二取付部３４ｂを介して水位水温センサ２０が取り付けられる。第二取付部３４ｂは、取付部材３４に対して着脱可能、かつ取付位置（取付部材３４に対する上下位置）を変更可能に構成される。

【0042】

高さ調整機構３０は、第二取付部３４ｂの取付位置を変更することによって、水位水温センサ２０の高さ位置を調整することができる。この高さ位置の調整によって高さ調整機構３０は、水位水温センサ２０の高さ位置を第一位置Ｐ１及び第二位置Ｐ２に切り替えることができる。

【0043】

図４（ｂ）に示す第一位置Ｐ１は、表面水位Ｗ１及び表面水温を測定可能な位置である。ここで、水位水温センサ２０には、表面水位Ｗ１を測定する際に基準（水位が０ｃｍ）となる部分として、第一の原点Ｇ１が予め設定されている。本実施形態では、水位水温センサ２０のケース２１の下部が第一の原点Ｇ１として設定されている。水位水温センサ２０のケース２１に記される第一標線Ｌ１は、この第一の原点Ｇ１を示す線である。操作者は、第一標線Ｌ１（第一の原点Ｇ１）と地表面Ｈ１とが一致するように水位水温センサ２０の高さ位置を調整することによって、水位水温センサ２０を第一位置Ｐ１に移動させることができる。

【0044】

水位水温センサ２０が第一位置Ｐ１に移動された場合、電極２３の大部分が地表面Ｈ１よりも高い位置に配置される。これによって地表面Ｈ１に水が供給される場合に電極２３が水に浸かるため、水位水温センサ２０は、表面水位Ｗ１を測定することができる。また水位水温センサ２０は、前記温度測定部が水に触れるため、表面水温を測定することができる。

【0045】

図５（ｂ）に示す第二位置Ｐ２は、地下水位Ｗ２及び地下水温を測定可能な位置である。水位水温センサ２０には、地下水位Ｗ２を測定する際に基準（水位が０ｃｍ）となる部分として、第二の原点Ｇ２が予め設定されている。本実施形態では、水位水温センサ２０のケース２１の上部が第二の原点Ｇ２として設定されている。水位水温センサ２０のケース２１に記される第二標線Ｌ２は、この第二の原点Ｇ２を示す線である。操作者は、第二標線Ｌ２（第二の原点Ｇ２）と地表面Ｈ１とが一致するように水位水温センサ２０の高さ位置を調整することによって、水位水温センサ２０を第二位置Ｐ２に移動させることができる。

【0046】

水位水温センサ２０が第二位置Ｐ２に移動された場合、電極２３の大部分が地表面Ｈ１よりも低い位置に配置される。これによって地下Ｈ２に水が供給される場合に電極２３が水に浸かるため、水位水温センサ２０は、地下水位Ｗ２を測定することができる。また水位水温センサ２０は、地下水温も測定することができる。

【0047】

図１に示す通信中継機４０は、無線通信可能な機器である。通信中継機４０は、無線通信により、給水装置１２及び後述する圃場管理サーバ７０との間で情報をやり取りすることができる。

【0048】

操作者端末５０は、操作者が所有する端末である。操作者端末５０は、演算処理を実行可能な演算装置、プログラム等が記憶された記憶装置、情報を入力可能な入力装置及び演算処理の結果等を表示可能な出力装置等を具備する。操作者端末５０は、スマートフォンやパーソナルコンピュータ等によって構成される。

【0049】

データセンター６０は、圃場Ｈや圃場水管理システム１に関する種々の情報を記憶するための施設である。データセンター６０には、情報を記憶するための記憶装置（例えば、大容量ストレージ）が設けられ、当該記憶装置に水位水温センサ２０の測定結果や圃場Ｈの場所の情報（緯度や経度）等が記憶される。データセンター６０では、圃場管理サーバ７０から送信された情報を前記記憶装置に記憶させることができる。またデータセンター６０では、圃場管理サーバ７０から要求があった場合に、前記記憶装置に記憶された情報を圃場管理サーバ７０へ送信することができる。

【0050】

圃場管理サーバ７０は、圃場Ｈの給水に関する処理を行うためのものである。圃場管理サーバ７０は、クラウドサーバ（厳密にはクラウドサーバ内に仮想的に構築されたサーバ）により構成される。圃場管理サーバ７０は、通信中継機４０を介して給水装置１２との間で相互に情報をやり取りすることができる。圃場管理サーバ７０は、給水装置１２から信号を受信することで、種々の情報を取得することができる。例えば圃場管理サーバ７０は、給水装置１２からの信号に基づいて、給水栓１２ａの開度や水位水温センサ２０の測定結果等を取得することができる。

【0051】

また圃場管理サーバ７０は、水管理装置１０を制御することができる。例えば圃場管理サーバ７０は、給水装置１２へ信号を送信することで給水栓１２ａを開閉し、給水桝１１へ給水可能な状態と給水不能な状態とを切り替えたり、開度を調整して給水量を制御することができる。圃場管理サーバ７０は、水管理装置１０を制御するためのモードとして、表面灌漑モード及び地下灌漑モードを切替可能に構成される。なお表面灌漑モード及び地下灌漑モードについては後述する。

【0052】

また圃場管理サーバ７０は、インターネット回線等を介して操作者端末５０との間で相互に情報をやり取りすることができる。例えば圃場管理サーバ７０は、操作者端末５０に操作者が操作可能な画面（図１に示す圃場設定画面８０及びグラフ表示画面９０等）を表示させることができる。操作者は、操作者端末５０（画面）を操作することで、圃場管理サーバ７０から信号を受信して圃場Ｈの水位等を確認することができる。また操作者は、操作者端末５０を操作することで、圃場管理サーバ７０へ信号を送信し、圃場Ｈへの給水を遠隔で操作することができる。なお、操作者端末５０に表示される画面については後述する。

【0053】

また圃場管理サーバ７０は、所定のサーバと通信することによって、圃場Ｈを含む地域の気象情報（例えば気温や降水量等）を取得可能に構成される。

【0054】

以下では、表面灌漑モード及び地下灌漑モードについて説明する。図４に示すように、表面灌漑モードは、地表面Ｈ１への給水を管理するためのモードである。表面灌漑モードは、例えば稲作等、地表面Ｈ１に水を貯留して作物を生育する際に実行される。表面灌漑モードでは、蓋部１５が取り付けられ、地表面Ｈ１へ給水可能な状態に切り替えられる。また表面灌漑モードでは、水位水温センサ２０が第一位置Ｐ１に移動される。

【0055】

圃場管理サーバ７０は表面灌漑モードにおいて、第一位置Ｐ１に応じて設定される第一の原点Ｇ１を基準として表面水位Ｗ１を算出する。例えば圃場管理サーバ７０は、電極２３の静電容量に基づいて電極２３のどの部分まで水が浸かっているか検知し、この検知した部分から第一の原点Ｇ１までの距離を算出することで表面水位Ｗ１を算出する。表面灌漑モードにおいて圃場管理サーバ７０は、こうして算出した表面水位Ｗ１が圃場Ｈの作物の生育に適した水位（設定水位）となるように水管理装置１０を制御する。

【0056】

例えば圃場管理サーバ７０は、算出した表面水位Ｗ１が設定水位よりも所定以上低い場合に、表面水位Ｗ１が上昇するように水管理装置１０を制御する。この際圃場管理サーバ７０は、例えば給水栓１２ａを開いて地表面Ｈ１への給水量を増加させる。また例えば圃場管理サーバ７０は、算出した水位が設定水位よりも所定以上高い場合に、表面水位Ｗ１が下降するように水管理装置１０を制御する。この際圃場管理サーバ７０は、例えば給水栓１２ａを閉じて地表面Ｈ１への給水量を減少させる。これによって圃場管理サーバ７０は、水位水温センサ２０による表面水位Ｗ１の測定結果に基づいて、表面水位Ｗ１が設定水位となるように圃場Ｈへの給排水を管理し、作物の生育を適切に行うことができる。例えば、水稲の生育を適切に行うことができる。

【0057】

図５に示すように、地下灌漑モードは、地下Ｈ２への給水を管理するためのモードである。地下灌漑モードは、例えば畑作等、地下Ｈ２に水を供給して作物を生育する際に実行される。地下灌漑モードでは、蓋部１５が取り外され、地下Ｈ２へ給水可能な状態に切り替えられる。また地下灌漑モードでは、水位水温センサ２０が第二位置Ｐ２に移動される。

【0058】

圃場管理サーバ７０は地下灌漑モードにおいて、第二位置Ｐ２に応じて設定される第二の原点Ｇ２を基準として地下水位Ｗ２を算出する。例えば圃場管理サーバ７０は、電極２３の静電容量に基づいて電極２３のどの部分まで水が浸かっているか検知し、この検知した部分から第二の原点Ｇ２までの距離を算出することで地下水位Ｗ２を算出する。地下灌漑モードにおいて圃場管理サーバ７０は、こうして算出した地下水位Ｗ２が圃場Ｈの作物の生育に適した水位（設定水位）となるように水管理装置１０を制御する。

【0059】

例えば圃場管理サーバ７０は、算出した地下水位Ｗ２が設定水位よりも所定以上低い場合に、給水栓１２ａを開いて地下Ｈ２への給水量を増加させる。また圃場管理サーバ７０は、例えば算出した地下水位Ｗ２が設定水位よりも所定以上高い場合に、給水栓１２ａを閉じて地下Ｈ２への給水量を減少させる。これによって圃場管理サーバ７０は、水位水温センサ２０による地下水位Ｗ２の測定結果に基づいて、地下水位Ｗ２が設定水位となるように圃場Ｈへの給排水を管理し、作物の生育を適切に行うことができる。例えば、大豆等の生育を適切に行うことができる。

【0060】

以下では、圃場管理サーバ７０により作成される画面（図１に示す圃場設定画面８０及びグラフ表示画面９０）について説明する。図６から図８に示す圃場設定画面８０及びグラフ表示画面９０は、ＣＧＩ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｇａｔｅｗａｙ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）プログラム等による動的なＷｅｂページである。圃場設定画面８０及びグラフ表示画面９０は、操作者端末５０のブラウザで表示することができる。

【0061】

図６に示す圃場設定画面８０は、圃場Ｈに関する情報を設定するための画面である。圃場設定画面８０は、静的表示部８１、動的表示部８２及びボタン表示部８３を具備する。

【0062】

静的表示部８１は、後述する地下灌漑ボタン８１ａ及び水稲ボタン８１ｂの状態に関わらず、表示内容が変わらない（共通の情報を表示する）部分である。静的表示部８１は、圃場設定画面８０の略上半分に表示される。静的表示部８１では、圃場Ｈの名称（「圃場名」）等を設定することができる。また静的表示部８１には、地下灌漑ボタン８１ａ及び水稲ボタン８１ｂが配置される。

【0063】

地下灌漑ボタン８１ａ及び水稲ボタン８１ｂは、地下灌漑モード及び表面灌漑モードを切り替えるためのボタンである。地下灌漑ボタン８１ａは、地下灌漑モードを実行するためのボタンである。水稲ボタン８１ｂは、地表面Ｈ１への給水を行う表面灌漑モードを実行し、水稲を生育するためのボタンである。地下灌漑ボタン８１ａ及び水稲ボタン８１ｂは、オン状態及びオフ状態を切替可能に構成される。図６及び図７では、オン状態のボタンが黒塗りで示されると共に、オフ状態のボタンが白塗りで示されている。

【0064】

地下灌漑ボタン８１ａ及び水稲ボタン８１ｂは、一方のボタンがオン状態に切り替えられた場合に、他方のボタンがオフ状態に自動的に切り替えられるように構成される。操作者は、操作者端末５０を操作して地下灌漑ボタン８１ａ及び水稲ボタン８１ｂの状態を切り替えることで、表面灌漑モード及び地下灌漑モードのうち、実行したい一方の制御モードを選択することができる。

【0065】

動的表示部８２は、地下灌漑ボタン８１ａ及び水稲ボタン８１ｂの状態によって表示内容が変わる部分である。動的表示部８２は、圃場設定画面８０の略下半分に表示される。

【0066】

図６に示すように、地下灌漑ボタン８１ａがオン状態である場合、動的表示部８２には、深さ設定部８２ａ、グラフ設定部８２ｂ及びメモ８２ｃが表示される。

【0067】

深さ設定部８２ａは、水位水温センサ２０の深さに関する情報を設定する部分である。深さ設定部８２ａでは、最大深さ及び最小深さを圃場Ｈごとに設定することができる。ここで、本実施形態の圃場管理サーバ７０は、電極２３の中の一部の範囲Ｒ（図３参照）において、水位水温センサ２０からの出力値に基づいて圃場Ｈの水位を算出可能に構成される。深さ設定部８２ａの最大深さは、上記範囲Ｒの下限を設定するためのものである。最小深さは、上記範囲Ｒの上限を設定するためのものである。最小深さは、最大深さが設定された場合に、当該最大深さ（設定値）に応じて自動的に設定される。操作者は、最大深さ及び最小深さを設定することにより、図３に示す範囲Ｒを任意に規定することができる。圃場管理サーバ７０は、地下灌漑モードにおいて、こうして規定された範囲Ｒの中で、地下水位Ｗ２を算出する。

【0068】

図６に示すグラフ設定部８２ｂは、後述するグラフ表示画面９０に表示される水位グラフ９１の水位の上限値及び下限値を設定するための部分である。グラフ設定部８２ｂでは、制御モードごとに上限値及び下限値を設定することができる。図６に示すように、地下灌漑ボタン８１ａがオン状態である場合、グラフ設定部８２ｂでは、地下灌漑モードにおける上限値及び下限値を設定することができる。メモ８２ｃは、操作者が任意の情報を入力するための部分である。

【0069】

図７に示すように、水稲ボタン８１ｂがオン状態である場合、動的表示部８２には、グラフ設定部８２ｂが表示される。グラフ設定部８２ｂでは、表面灌漑モードにおける水位グラフ９１の水位の上限値及び下限値を設定することができる。

【0070】

なお本実施形態の圃場管理サーバ７０は、表面灌漑モードにおいて、どの圃場Ｈでも同じ範囲Ｒ（図３参照）で表面水位Ｗ１を算出するように構成される。このため水稲ボタン８１ｂがオン状態である場合、圃場設定画面８０に深さ設定部８２ａが表示されることはない。

【0071】

ボタン表示部８３は、各種ボタンを表示する部分である。ボタン表示部８３には、戻るボタン８３ａ及び設定ボタン８３ｂが配置される。

【0072】

戻るボタン８３ａは、前の画面に戻るためのボタンである。設定ボタン８３ｂは、圃場設定画面８０で設定された内容を反映させるためのボタンである。設定ボタン８３ｂが押下された場合、圃場管理サーバ７０は、圃場設定画面８０で設定された内容をデータセンター６０へ送信する。これによってデータセンター６０の記憶装置には、圃場設定画面８０の設定内容（圃場Ｈの名称や選択された制御モード等）が記憶される。

【0073】

また圃場管理サーバ７０は設定ボタン８３ｂが押下された場合に、図９に示すフローチャートを実行する。図９に示すフローチャートは、制御モードを実行するためのものである。以下では制御モードを実行するための処理（フローチャート）を、「モード実行処理」と称する。以下、モード実行処理について説明する。

【0074】

モード実行処理の実行を開始すると、圃場管理サーバ７０はステップＳ１１０へ移行する。ステップＳ１１０において圃場管理サーバ７０は、選択されたモードが表面灌漑モードであるか否かを判定する。すなわち圃場管理サーバ７０は、図６及び図７に示す圃場設定画面８０で設定ボタン８３ｂが押下された際に、水稲ボタン８１ｂがオン状態であったか否かを判定する。圃場管理サーバ７０は、水稲ボタン８１ｂがオン状態である（表面灌漑モードが選択された）場合に、ステップＳ１２０へ移行する。一方圃場管理サーバ７０は、水稲ボタン８１ｂがオン状態でない（地下灌漑モードが選択された）場合に、ステップＳ１３０へ移行する。

【0075】

ステップＳ１２０において圃場管理サーバ７０は、表面灌漑モードを実行する（図４参照）。圃場管理サーバ７０は、表面灌漑モードを実行することにより、第一の原点Ｇ１に基づいて表面水位Ｗ１を算出し、当該表面水位Ｗ１が設定水位となるように水管理装置１０を制御する。圃場管理サーバ７０は、ステップＳ１２０の処理が終了すると、モード実行処理を終了する。

【0076】

ステップＳ１３０において圃場管理サーバ７０は、地下灌漑モードを実行する（図５参照）。圃場管理サーバ７０は、地下灌漑モードを実行することにより、第二の原点Ｇ２に基づいて地下水位Ｗ２を算出し、当該地下水位Ｗ２が設定水位となるように水管理装置１０を制御する。圃場管理サーバ７０は、ステップＳ１３０の処理が終了すると、モード実行処理を終了する。

【0077】

図８に示すグラフ表示画面９０は、圃場Ｈに関するグラフを表示するための画面である。グラフ表示画面９０には、水位グラフ９１、水温グラフ９２、気温グラフ９３、降水量グラフ９４及び開度グラフ９５が表示される。水位グラフ９１等は、横軸が時間、縦軸が水位等の各種情報となっている。

【0078】

水位グラフ９１は、水位水温センサ２０での水位の測定結果（より詳細には圃場管理サーバ７０による水位の算出結果）を示すグラフである。水位グラフ９１の縦軸の範囲は、図６及び図７のグラフ設定部８２ｂで設定された範囲となる。こうしてグラフ設定部８２ｂにより縦軸の範囲を可変とすることで、表面水位Ｗ１や地下水位Ｗ２を見易くなるように縦軸の範囲を変更でき、利便性を向上させることができる。

【0079】

水温グラフ９２は、水位水温センサ２０での水温の測定結果を示すグラフである。気温グラフ９３は、気温を示すグラフである。降水量グラフ９４は、降水量を示すグラフである。圃場管理サーバ７０は、気象情報に基づいて気温グラフ９３及び降水量グラフ９４を作成して表示する。開度グラフ９５は、給水栓１２ａの開度を示すグラフである。

【0080】

操作者は、グラフ表示画面９０を視認することにより、表面水位Ｗ１や地下水位Ｗ２等の各種情報の履歴をまとめて確認することができる。これによって利便性を向上させることができる。

【0081】

以下では、表面灌漑モードから地下灌漑モードへ切り替える場合を例に挙げ、制御モードを切り替える手順の具体例を説明する。表面灌漑モードから地下灌漑モードへの切り替えは、例えば水稲の収穫が完了した圃場Ｈで畑作を行う場合等に行われる。

【0082】

操作者は、制御モードを切り替える前に、図４（ａ）に示す蓋部１５を取り外し、給水桝１１から第二給水管１６へ水が流通可能な状態に切り替える。また操作者は、制御モードを切り替える前に、水位水温センサ２０の位置を第一位置Ｐ１から図５（ｂ）に示す第二位置Ｐ２へ切り替えて、水位水温センサ２０が地下水位Ｗ２を測定可能な状態に切り替える。

【0083】

その後操作者は、操作者端末５０を操作することによって制御モードを切り替える。より詳細には操作者は、図６に示す圃場設定画面８０を操作者端末５０に表示させる。そして操作者は、圃場設定画面８０の地下灌漑ボタン８１ａをオン状態に切り替えて、設定ボタン８３ｂを押下する。これによって図９に示すモード実行処理が実行され、地下灌漑モードが実行される（ステップＳ１１０：Ｎｏ、ステップＳ１３０）。

【0084】

なお操作者は、表面灌漑モードから地下灌漑モードへ切り替える場合と概ね同様の手順により、地下灌漑モードから表面灌漑モードへの切り替えを行うことができる。具体的には操作者は、制御モードを切り替える前に、図４に示す蓋部１５を取り付けると共に、水位水温センサ２０を第二位置Ｐ２から第一位置Ｐ１へ移動させる。そして操作者は、図６に示す圃場設定画面８０の水稲ボタン８１ｂをオン状態にして設定ボタン８３ｂを押下する。

【0085】

このように、本実施形態では、圃場設定画面８０の操作を行うことによって、制御モードの切り替えを行うことができる。また表面灌漑モード及び地下灌漑モードにおいて、共通の機器（水管理装置１０）を用いて地表面Ｈ１及び地下Ｈ２に水を供給することができる。これによって操作者は地表面Ｈ１及び地下Ｈ２の給水を容易に切り替えることができ、利便性を向上させることができる。

【0086】

以上の如く、本実施形態に係る圃場水管理システム１は、圃場Ｈの地表面Ｈ１への給水、及び前記圃場Ｈの地下Ｈ２への給水を管理可能な水管理装置１０と、前記水管理装置１０を制御可能な圃場管理サーバ７０（制御部）と、を具備し、前記圃場管理サーバ７０は、前記水管理装置１０を制御するための制御モードとして、前記地表面Ｈ１への給水を管理する表面灌漑モード（第一制御モード）と、前記地下Ｈ２への給水を管理する地下灌漑モード（第二制御モード）と、を切替可能に構成されるものである（図４及び図５参照）。

【0087】

このように構成することにより、共通の水管理装置１０によって、用途に応じて圃場Ｈの地表面Ｈ１への給水及び地下Ｈ２への給水をそれぞれ管理することができるため、利便性を向上することができる。

【0088】

また、前記地表面Ｈ１の水位及び前記地下Ｈ２の水位をそれぞれ測定可能な水位水温センサ２０（水位計）をさらに具備し、前記圃場管理サーバ７０は、前記表面灌漑モードにおいて、前記水位水温センサ２０により測定された前記地表面Ｈ１の水位に基づいて前記地表面Ｈ１への給水を管理し、前記地下灌漑モードにおいて、前記水位水温センサ２０により測定された前記地下Ｈ２の水位に基づいて前記地下Ｈ２への給水を管理するものである。

【0089】

このように構成することにより、水位水温センサ２０を用いて地表面Ｈ１の水位及び地下Ｈ２の水位を適切な高さに調整することができる。

【0090】

また、前記水位水温センサ２０は、前記地表面Ｈ１の水位を測定可能な第一位置Ｐ１、及び前記地下Ｈ２の水位を測定可能な第二位置Ｐ２に移動できるように構成されるものである（図４（ｂ）及び図５（ｂ）参照）。

【0091】

このように構成することにより、水位水温センサ２０の設置個数を減らしてコストの削減を図ることができる。

【0092】

また、前記圃場管理サーバ７０は、前記表面灌漑モードにおいて、前記第一位置Ｐ１に応じて設定される第一の原点Ｇ１を基準として前記地表面Ｈ１の水位を算出し、前記地下灌漑モードにおいて、前記第二位置Ｐ２に応じて設定される第二の原点Ｇ２を基準として前記地下Ｈ２の水位を算出するものである。

【0093】

このように構成することにより、水位水温センサ２０の位置に応じた原点を基準として、適切に水位を算出することができる。

【0094】

また、前記水位水温センサ２０の測定結果を記憶するデータセンター６０の記憶装置（記憶部）をさらに具備するものである。

【0095】

このように構成することにより、地表面Ｈ１の水位及び地下Ｈ２の水位の履歴を残すことができる。

【0096】

また、前記圃場Ｈの地表面Ｈ１の水温、及び前記圃場Ｈの地下Ｈ２の水温をそれぞれ測定可能な水位水温センサ２０（水温計）と、前記水温計の測定結果を記憶するデータセンター６０の記憶装置（記憶部）と、をさらに具備するものである。

【0097】

このように構成することにより、地表面Ｈ１の水温及び地下Ｈ２の水温の履歴を残すことができる。

【0098】

なお、本実施形態に係る圃場管理サーバ７０は、制御部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る水位水温センサ２０は、水位計及び水温計の実施の一形態である。
また、本実施形態に係るデータセンター６０の記憶装置は、記憶部の実施の一形態である。

【0099】

以上、本発明の第一実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

【0100】

例えば、本実施形態では圃場Ｈの水位の測定結果に基づいて圃場Ｈへの給水を管理するものとしたが、これに限定されるものではなく、本実施形態とは異なる方法で給水を管理してもよい。例えば、降水量や減水深（単位時間あたりにどの程度圃場Ｈの水位が減少するか）等に基づいて圃場Ｈへの給水を管理してもよい。

【0101】

また水位水温センサ２０は、第一位置Ｐ１及び第二位置Ｐ２に移動可能に構成されるものとしたが、これに限定されるものではなく、移動不能に構成されてもよい。例えば、本実施形態よりも上下幅が長い電極２３を用いることによって、上下に移動することなく1つの水位水温センサ２０で表面水位Ｗ１及び地下水位Ｗ２をそれぞれ測定してもよい。また、比較的高い位置に配置されて表面水位Ｗ１（地表面Ｈ１の水位）を測定可能な第一水位水温センサと、比較的低い位置に配置されて地下水位Ｗ２（地下Ｈ２の水位）を測定可能な第二水位水温センサとをそれぞれ用いることによって、上下に移動することなく表面水位Ｗ１及び地下水位Ｗ２を測定してもよい。このように第一水位水温センサと第二水位水温センサとを別途設置することで、制御モードに応じた水位水温センサ２０の移動を行う必要がなくなり、両制御モードにおいて表面水位Ｗ１及び地下水位Ｗ２を容易に測定することができる。

【0102】

またデータセンター６０の記憶装置には、水位及び水温等が記憶されるものとしたが、前記記憶装置に記憶される情報は、これに限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更可能である。例えばデータセンター６０の記憶装置には、水位や水温等に加えて、圃場Ｈで生育される作物の情報が記憶されてもよい。図６に示すように、本実施形態の圃場設定画面８０には任意に情報を入力可能なメモ８２ｃが表示されるため、このメモ８２ｃを利用して作物の情報をデータセンター６０の記憶装置に記憶させることができる。これにより、水位、水温及び作物の履歴を残すことができるため、例えば過去に生育した作物をもう一度生育する場合に履歴を用いて圃場Ｈの水位を容易に決定することができる。

【0103】

また水位及び水温等の各種情報が記憶される機器は、データセンター６０の記憶装置に限定されるものではなく、必要に応じて変更可能である。例えば水位等の各種情報は、操作者端末５０や圃場管理サーバ７０等に記憶されてもよい。

【0104】

また高さ調整機構３０の構成は、本実施形態に限定されるものではなく、任意に変更可能である。図１０（ａ）には、高さ調整機構３０の別例が示される。図１０（ａ）に示す高さ調整機構３０は、第一部材１３１、第二部材１３２及び不織布１３３を具備する。

【0105】

第一部材１３１は、開口部を上部に向けた有底略筒状に形成される。第一部材１３１は、地下Ｈ２に設置される。第二部材１３２は、軸線方向を上下方向に向けた略筒状に形成される。第二部材１３２は、下端面が第一部材１３１の底部に載置され、第一部材１３１から上方へ延出するように配置される。第二部材１３２の内径は、水位水温センサ２０のケース２１の外径よりも大きく、かつキャップ２２の外径よりも小さい。第二部材１３２の上端面１３２ａは、地表面Ｈ１よりも高い位置に位置する。第二部材１３２には、上下に間隔をあけて複数の通水孔１３２ｂが形成される。不織布１３３は、第一部材１３１及び第二部材１３２の外周に巻き付けられる。なお図１０（ａ）に示す符号Ｕは、第一部材１３１及び第二部材１３２が設置される際に圃場Ｈに埋め戻された土（埋戻し部分）を示している。

【0106】

図１０（ａ）に示すように、水位水温センサ２０は、キャップ２２が第二部材１３２の上端面１３２ａに当接するまで第二部材１３２に挿入されることにより、第二標線Ｌ２が地表面Ｈ１と同じ高さに位置するように配置される。これによって水位水温センサ２０を容易に第二位置Ｐ２に移動させることができる。なお水位水温センサ２０は、第一標線Ｌ１が地表面Ｈ１と同じ高さとなるまで第二部材１３２から引き抜かれることによって、第一位置Ｐ１に移動される。第一位置Ｐ１に移動された水位水温センサ２０は、所定の保持部材によって保持される。なお不織布１３３は、必ずしも第一部材１３１等に巻き付けられる必要はなく、必要に応じて不織布１３３を巻き付けることなく第一部材１３１等を圃場Ｈに埋め込むことも可能である。

【0107】

また図１０（ｂ）に示すように、水位水温センサ２０を収容するための部材（図１０（ｂ）では第一収容部材２３１）をさらに別の部材に収容することも可能である。図１０（ｂ）には、水位水温センサ２０を収容する第一収容部材２３１と、当該第一収容部材２３１を収容する第二収容部材２３２とが記載される。これら第一収容部材２３１及び第二収容部材２３２には、地下Ｈ２の水を内側に流入させるための通水孔２３１ａ・２３２ａが形成される。こうして第一収容部材２３１が第二収容部材２３２に収容されることにより、第一収容部材２３１内に土等が入り難くなるため、水位水温センサ２０に土等が付着するのを効果的に抑制することができる。

【0108】

また図１１（ａ）に示すように、土等を受けるための受け部材３３１～３３３を水平方向に並べて配置することも可能である。図１１（ａ）には、通水孔３３０ａが形成される収容部材３３０が地下Ｈ２に設置され、当該収容部材３３０の内側に第一受け部材３３１、第二受け部材３３２及び第三受け部材３３３が設置される構成が記載される。収容部材３３０内に流入した水は、第一受け部材３３１、第二受け部材３３２及び第三受け部材３３３の順に流入する。

【0109】

水位水温センサ２０は、３つの受け部材３３１～３３３のうち、最後に水が流入する（通水孔３３０ａから最も遠い）第三受け部材３３３の上に配置される。このような構成により、水位水温センサ２０の下（第三受け部材３３３）に土等が溜まるのを抑制し、水位水温センサ２０に土等が付着するのを効果的に抑制することができる。

【0110】

また水位水温センサ２０は、必ずしも他の部材（図３に示す収容部材３１や図１０（ａ）に示す第二部材１３２等）に収容される必要はなく、図１１（ｂ）に示すように、圃場Ｈに直接埋め込まれてもよい。こうして水位水温センサ２０が圃場Ｈに直接埋め込まれる場合、水位水温センサ２０に不織布４３１又はもみ殻の層等、透水性のある素材が巻き付けられてもよいし、他の部材が巻き付けられることなく圃場Ｈに埋め込まれてもよい。また水位水温センサ２０の下にもみ殻やチップ４３２等が敷き詰められてもよい。なお図１１（ｂ）に示す符号Ｕは、水位水温センサ２０が埋め込まれる際に圃場Ｈに埋め戻された土（埋戻し部分）を示している。

【0111】

また本実施形態では、板状部材１４は、給水桝１１に対する上下位置が手動で調整されるものとしたが、これに限定されるものではなく、圃場管理サーバ７０等からの信号に基づいて上下位置が自動で調整されるものであってもよい。

【0112】

また蓋部１５は、手動により第二貫通孔１１ｂを開閉するものとしたが、これに限定されるものではなく、圃場管理サーバ７０等からの信号に基づいて自動で第二貫通孔１１ｂを開閉するものであってもよい。蓋部１５が自動で開閉される場合、圃場設定画面８０で選択された制御モードに連動して蓋部１５が開閉する構成としてもよい。例えば圃場設定画面８０で表面灌漑モードが選択された場合に蓋部１５が第二貫通孔１１ｂを閉塞し、地下灌漑モードが選択された場合に蓋部１５が第二貫通孔１１ｂを開放する構成としてもよい。

【0113】

次に、第二実施形態に係る圃場水管理システム１について説明する。

【0114】

第二実施形態に係る圃場水管理システム１は、第一実施形態と同様に構成される水管理装置１０、水位水温センサ２０、高さ調整機構３０、通信中継機４０、操作者端末５０、データセンター６０及び圃場管理サーバ７０を具備する。第二実施形態では、モード実行処理の後で図１２に示すモード確認処理を行う点で第一実施形態と相違する。以下、相違点について説明する。

【0115】

第一実施形態の具体例で説明したように、水位水温センサ２０は、制御モードが切り替えられる前に、高さ位置が変更される。また、制御モードは操作者により手動で選択される。この場合、操作ミス等により水位水温センサ２０の高さ位置に対して誤った制御モードが選択されるおそれがある。

【0116】

具体的には、表面水位Ｗ１を測定するための第一位置Ｐ１（図４（ｂ）参照）に水位水温センサ２０が移動されたにも関わらず、地下Ｈ２に給水するための地下灌漑モードが選択されるおそれがある。また、地下水位Ｗ２を測定するための第二位置Ｐ２（図５（ｂ）参照）に水位水温センサ２０が移動されたにも関わらず、地表面Ｈ１に給水するための表面灌漑モードが選択されるおそれがある。

【0117】

そこで本実施形態に係る圃場管理サーバ７０は、図１２に示すモード確認処理において、水位水温センサ２０の高さ位置に対して誤った制御モードが選択されていると考えられる場合に、操作者に対して所定の報知を行うように構成される。以下、具体的に説明する。

【0118】

圃場管理サーバ７０は、図１２に示すモード確認処理の実行を開始すると、ステップＳ２１０へ移行する。ステップＳ２１０において圃場管理サーバ７０は、所定時間が経過するまで圃場Ｈの水温を算出しながら待機する。ステップＳ２１０の待機中、圃場Ｈの水温は、気温（外気温）の変化に伴って変化する。圃場管理サーバ７０は、この水温の変化に基づいて、後述するステップＳ２３０・Ｓ２６０で制御モードが適切かどうかを判断する。

【0119】

ここで、地表面Ｈ１は、地下Ｈ２に比べて気温の変化に応じて水温が変化し易いと考えられる。そこで本実施形態では、ステップＳ２３０・Ｓ２６０において、水温の変化量に応じて、水位水温センサ２０が地表面Ｈ１と地下Ｈ２のどちらの水温を測定しているかを推定する。

【0120】

上述のような水温の変化量を算出するために、ステップＳ２１０の待機時間として、ある程度気温が変化する時間が設定される。例えば、昼夜の気温の寒暖差に基づく水温の変化量を算出するために、待機時間として少なくとも２４時間程度の時間が設定される。ステップＳ２１０において圃場管理サーバ７０は、前記待機時間が経過するとステップＳ２２０へ移行する。

【0121】

ステップＳ２２０において圃場管理サーバ７０は、図９に示すステップＳ１１０と同様に、選択されたモードが表面灌漑モードであるか否かを判定する。圃場管理サーバ７０は、表面灌漑モードが選択された場合（ステップＳ２２０：Ｙｅｓ）、ステップＳ２３０へ移行する。一方圃場管理サーバ７０は、地下灌漑モードが選択された場合（ステップＳ２２０：Ｎｏ）、ステップＳ２６０へ移行する。

【0122】

ステップＳ２３０において圃場管理サーバ７０は、水温の所定期間における変化量が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。例えば圃場管理サーバ７０は、データセンター６０と通信することによって、現在（直近）からステップＳ２１０で待機を開始した時点（所定時間前）までの水温の測定結果を取得する。そして圃場管理サーバ７０は、取得した測定結果の最大値と最小値との差を求めることによって、水温の所定期間における変化量を算出する。

【0123】

例えば、図１２に示すモード確認処理の開始時に水位水温センサ２０が第一位置Ｐ１に移動されていた場合、ステップＳ２３０において圃場管理サーバ７０は、地表面Ｈ１の水温（表面水温）の変化量を算出する。また例えばモード確認処理の開始時に水位水温センサ２０が第二位置Ｐ２に移動されていた場合、ステップＳ２３０において圃場管理サーバ７０は、地下Ｈ２の水温（地下水温）の変化量を算出する。

【0124】

ステップＳ２３０において圃場管理サーバ７０は、こうして算出した水温の変化量が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。上述の如く、表面水温は地下水温よりも気温の変化に伴って変化し易いと考えられる。したがってステップＳ２３０で水温の変化量が所定の閾値よりも大きいと判定された場合（ステップＳ２３０：Ｙｅｓ）、水位水温センサ２０は、表面水温を測定可能な第一位置Ｐ１に配置されると考えられる。この場合圃場管理サーバ７０は、ステップＳ２４０へ移行する。

【0125】

一方ステップＳ２３０で水温の変化量が所定の閾値以下であると判定された場合（ステップＳ２３０：Ｎｏ）、水位水温センサ２０は、地下水温を測定可能な第二位置Ｐ２に配置されると考えられる。この場合圃場管理サーバ７０は、ステップＳ２５０へ移行する。

【0126】

ステップＳ２４０において圃場管理サーバ７０は、表面灌漑モードを継続して実行する。より詳細には、圃場管理サーバ７０は、水位水温センサ２０が表面水位Ｗ１を測定可能な第一位置Ｐ１に配置されると考えられる場合に、地表面Ｈ１に給水する表面灌漑モードを実行すべきと判断する。圃場管理サーバ７０は、この判断した制御モードと操作者が選択した制御モードとが一致する場合（ステップＳ２２０：Ｙｅｓ、ステップＳ２３０：Ｙｅｓ）、その制御モード（表面灌漑モード）を実行する。これによって水位水温センサ２０が第一位置Ｐ１に移動される場合に表面灌漑モードを実行することができる。圃場管理サーバ７０は、ステップＳ２４０の処理が終了すると、モード確認処理を終了する。

【0127】

ステップＳ２５０において圃場管理サーバ７０は、モードについての報知を行う。より詳細には、圃場管理サーバ７０は、水位水温センサ２０が第二位置Ｐ２に配置されると考えられるにも関わらず、地表面Ｈ１に給水する表面灌漑モードが選択された場合（ステップＳ２２０：Ｙｅｓ、ステップＳ２３０：Ｎｏ）、ステップＳ２５０へ移行する。この場合、水位水温センサ２０の高さ位置に対して誤った制御モードが選択されていると考えられるため、圃場管理サーバ７０は、ステップＳ２５０において、例えば制御モードの選択内容を確認することを促すメッセージ等を操作者端末５０に表示させる。これによって操作者に選択ミスを気づかせることができる。圃場管理サーバ７０は、ステップＳ２５０の処理が終了すると、モード確認処理を終了する。

【0128】

地下灌漑モードが選択される場合（ステップＳ２２０：Ｎｏ）に移行するステップＳ２６０において圃場管理サーバ７０は、水温の所定期間における変化量が所定の閾値以下であるか否かを判定する。圃場管理サーバ７０は、水温の変化量が所定の閾値以下である場合（ステップＳ２６０：Ｙｅｓ）、ステップＳ２７０へ移行する。一方圃場管理サーバ７０は、水温の変化量が所定の閾値よりも大きい場合（ステップＳ２６０：Ｎｏ）ステップＳ２５０へ移行する。

【0129】

ステップＳ２７０において圃場管理サーバ７０は、地下灌漑モードを継続して実行する。より詳細には、圃場管理サーバ７０は、水位水温センサ２０が第二位置Ｐ２に配置されると考えられる場合に、地下灌漑モードを実行すべきと判断する。圃場管理サーバ７０は、この判断した制御モードと操作者が選択した制御モードとが一致する場合（ステップＳ２２０：Ｎｏ、ステップＳ２６０：Ｙｅｓ）、その制御モード（地下灌漑モード）を実行する。これによって水位水温センサ２０が第二位置Ｐ２に移動される場合に地下灌漑モードを実行することができる。圃場管理サーバ７０は、ステップＳ２７０の処理が終了すると、モード確認処理を終了する。

【0130】

一方圃場管理サーバ７０は、水位水温センサ２０が第一位置Ｐ１に配置されると考えられるにも関わらず、地下灌漑モードが選択された場合（ステップＳ２２０：Ｎｏ、ステップＳ２６０：Ｎｏ）、ステップＳ２５０へ移行する。この場合、水位水温センサ２０の高さ位置に対して誤った制御モードが選択されていると考えられるため、圃場管理サーバ７０は、モードについての報知を行う。当該報知により操作者に選択ミスを気づかせることができる。

【0131】

本実施形態に係るモード確認処理を実行することにより、水位水温センサ２０の高さ位置に合った適切な制御モードを実行することができ、利便性を向上することができる（ステップＳ２４０・Ｓ２７０）。また圃場管理サーバ７０は、制御モードの選択ミスが疑われる場合に報知を行うことができる（ステップＳ２５０）。また圃場管理サーバ７０は、水位水温センサ２０が移動されることなく制御モードが切り替えられようとした場合にも、報知を行うことができる（ステップＳ２５０）。

【0132】

なお圃場管理サーバ７０は、ステップＳ２５０へ移行した場合、報知を行うのではなく、水温の変化量に基づいて制御モードを切り替えてもよい。例えば、ステップＳ２３０において水温の変化量が小さい場合（ステップＳ２３０：Ｎｏ）、水位水温センサ２０が第二位置Ｐ２（図５（ｂ）参照）に配置された状態で表面灌漑モードが実行されていると考えられる。この場合、ステップＳ２５０において圃場管理サーバ７０は、表面灌漑モードを継続するのではなく、地下灌漑モードを実行してもよい。また例えば、ステップＳ２６０において水温の変化量が大きい場合（ステップＳ２６０：Ｎｏ）、ステップＳ２５０において圃場管理サーバ７０は、地下灌漑モードを継続するのではなく、表面灌漑モードを実行してもよい。

【0133】

こうして水温の変化量に基づいて制御モードを切り替えることによって、圃場管理サーバ７０は、制御モードの選択ミス等が疑われる場合でも、水位水温センサ２０の高さ位置に合った適切な制御モードを自動的に実行することができる。なお圃場管理サーバ７０は、水温の変化量に基づいて制御モードを実行した場合、操作者に所定の報知を行ってもよい。例えば、操作者が選択した制御モードとは異なる制御モードが実行されたことを伝えるメッセージを、操作者端末５０に表示させてもよい。

【0134】

また圃場管理サーバ７０は、図１２に示すモード確認処理が終了し、水位水温センサ２０の高さ位置に合った制御モードが実行された後で、水温を利用して水位水温センサ２０の異常を検知可能である。例えば、制御モードの実行中に何らかの理由（例えば地震や悪戯等）により水位水温センサ２０の位置がずれると、水温の測定結果も変化すると考えられる。

【0135】

そこで圃場管理サーバ７０は、制御モードにおいて圃場Ｈの水位を設定水位に調整する際に、所定期間における水温の変化量を算出し、当該変化量と所定の閾値とを比較する。そして圃場管理サーバ７０は、閾値の比較結果と制御モードとに基づいて、水位水温センサ２０の異常を検知する。

【0136】

例えば表面灌漑モードでは、水位水温センサ２０が第一位置Ｐ１に移動されるため（図４参照）、通常であれば水温の変化量が比較的大きいと考えられる。当該表面灌漑モードにおいて水位水温センサ２０に異常が生じ、水位水温センサ２０の位置が低くなった（地中に埋もれた）場合、水温の変化量が小さくなると考えられる。したがって圃場管理サーバ７０は、表面灌漑モードにおいて水温の変化量が所定の閾値以下である場合、水位水温センサ２０の異常を検知する。

【0137】

また例えば地下灌漑モードでは、水位水温センサ２０が第二位置Ｐ２に移動されるため（図５参照）、通常であれば水温の変化量が比較的小さいと考えられる。当該地下灌漑モードにおいて水位水温センサ２０に異常が生じ、水位水温センサ２０の位置が高くなった（地表面Ｈ１に露出した）場合、水温の変化量が大きくなると考えられる。したがって圃場管理サーバ７０は、地下灌漑モードにおいて水温の変化量が所定の閾値よりも大きい場合、水位水温センサ２０の異常を検知する。

【0138】

圃場管理サーバ７０は、水位水温センサ２０の異常を検知した場合に、操作者に異常を報知することにより、水位水温センサ２０を速やかに適切な位置に戻すことができる。

【0139】

なお本実施形態では、図１２に示すモード確認処理や異常検知において、水温の変化量が大きいか否かを判定する際に静的な閾値を用いるものとしたが、これに限定されるものではなく、各種情報に基づいて動的に変更された閾値を用いることも可能である。例えば圃場管理サーバ７０は、予め過去（１年前等）における圃場Ｈの水温の変化量を算出し、当該算出結果に基づいて閾値を補正する。これにより圃場管理サーバ７０は、水温の履歴を考慮して、水温の変化量が大きいか否かを圃場Ｈごとに適切に判定することができる。

【0140】

また、水温の履歴ではなく、気象情報に基づいて前記閾値を補正することも可能である。より詳細には最高気温と最低気温の差が比較的小さい場合、水温の変化量は比較的小さいと考えられる。また最高気温と最低気温の差が比較的大きい場合、水温の変化量は比較的大きいと考えられる。そこで、圃場管理サーバ７０は、水温の変化量が大きいか否かを判定する際に所定のサーバと通信し、水温の変化量と同一期間（例えば過去２４時間）における最高気温及び最低気温を取得する。圃場管理サーバ７０はこうして取得した最高気温と最低気温との差を用いて、水温の変化量が大きいか否かを判定する際の閾値を補正する。これにより圃場管理サーバ７０は、気象情報に基づいて補正した閾値を用いて水温の変化量が大きいか否かを精度よく判定することができる。

【0141】

また圃場管理サーバ７０は、水位水温センサ２０の異常検知において、水温の変化量と閾値とを比較するのではなく、その他の手法を用いることによって水温の変化量が大きいか否かを判定することも可能である。例えば圃場管理サーバ７０は、機械学習や、過去の水温の変化量との乖離度合いに基づいて、水温の変化量が大きいか否かを判定することも可能である。

【0142】

まず、機械学習による水温の変化量の判定の一例について説明する。水位水温センサ２０に異常がある場合の水温の変化量と、水位水温センサ２０に異常がない場合の水温の変化量とを準備し、これら水温の変化量と異常の有無との関係を予め教師あり学習により圃場管理サーバ７０に学習させる。これによって圃場管理サーバ７０は、水位水温センサ２０に異常がある場合の水温の変化量の特徴と、異常がない場合の水温の変化量の特徴とを学習する。圃場管理サーバ７０は、こうして学習した特徴を利用して水位水温センサ２０に異常があるか否かを判定することにより、水位水温センサ２０の異常を精度よく検知することができる。

【0143】

次に、水温の変化量の乖離度合いによる水温の変化量の判定の一例について説明する。圃場管理サーバ７０は、予め過去（１年前等）の水温の変化量を算出する。そして圃場管理サーバ７０は、算出した過去の水温の変化量と現在の水温の変化量とを比較して、現在の水温の変化量が過去の水温の変化量に対して大きく異なる場合に、水位水温センサ２０に異常が生じていると判定する。これによって圃場管理サーバ７０は、水位水温センサ２０の異常を精度よく検知することができる。

【0144】

以上の如く、本実施形態に係る圃場水管理システム１は、圃場Ｈの地表面Ｈ１への給水、及び前記圃場Ｈの地下Ｈ２への給水を管理可能な水管理装置１０と、前記地表面Ｈ１の水位及び水温を測定可能な第一位置Ｐ１、並びに前記地下Ｈ２の水位及び水温を測定可能な第二位置Ｐ２に移動できるように構成される水位水温センサ２０（測定装置）と、前記水位水温センサ２０の測定結果に基づいて前記水管理装置１０を制御可能な圃場管理サーバ７０（制御部）と、を具備し、前記圃場管理サーバ７０は、前記水管理装置１０を制御するための制御モードとして、前記地表面Ｈ１への給水を管理する表面灌漑モードと、前記地下Ｈ２への給水を管理する地下灌漑モードと、を実行可能に構成され、前記水位水温センサ２０による水温の測定結果に基づいて、実行する制御モードを判断するものである。

【0145】

このように構成することにより、水位水温センサ２０の位置に合った制御モードを自動的に実行することができ、利便性を向上することができる。また水位水温センサ２０の測定結果に基づいて地表面Ｈ１及び地下Ｈ２への給水を適切に行うことができる。

【0146】

また、前記圃場管理サーバ７０は、前記水位水温センサ２０により測定される水温の所定期間における変化量に基づいて、実行する前記制御モードを判断するものである（ステップＳ２３０・Ｓ２６０）。

【0147】

このように構成することにより、水位水温センサ２０の位置を精度よく判定できるため、水位水温センサ２０の位置に合った制御モードを実行し易くなる。これによって圃場Ｈへの給水をより適切に管理することができる。

【0148】

また、操作者の操作によって前記制御モードを選択可能な操作者端末５０（操作部）をさらに具備し、前記圃場管理サーバ７０は、前記操作者端末５０で選択された制御モードと、前記水温の測定結果に基づいて判断した制御モードと、が互いに異なるモードである場合に所定の報知を行うものである（ステップＳ２５０）。

【0149】

このように構成することにより、操作者端末５０で選択された制御モードと圃場管理サーバ７０で判断された制御モードとが異なる場合に報知を行える。

【0150】

また、操作者の操作によって前記制御モードを選択可能な操作者端末５０（操作部）をさらに具備し、前記圃場管理サーバ７０は、前記操作者端末５０で選択された制御モードと、前記水温の測定結果に基づいて判断した制御モードと、が互いに異なるモードである場合、前記水温の測定結果に基づいて判断した制御モードを実行するものである。

【0151】

このように構成することにより、操作者端末５０で選択された制御モードに関わらず、圃場管理サーバ７０で判断された制御モードを実行することができる。

【0152】

また、前記圃場管理サーバ７０は、前記表面灌漑モード及び前記地下灌漑モードにおいて、前記水温の測定結果に基づいて前記水位水温センサ２０の異常を検知するものである。

【0153】

このように構成することにより、水温の測定結果を利用して水位水温センサ２０の異常を確認できる。

【0154】

なお、本実施形態に係る水位水温センサ２０は、測定装置の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る圃場管理サーバ７０は、制御部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る操作者端末５０は、操作部の実施の一形態である。

【0155】

以上、本発明の第二実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

【0156】

例えば本実施形態では、水温の変化量に基づいて制御モードの選択ミスを判定するものとしたが、この選択ミスの判定に用いる情報は水温の変化量に限定されるものではない。例えば圃場管理サーバ７０は、水温の平均値や最大値や最小値等に基づいて選択ミスを判定してもよい。

【0157】

また水位水温センサ２０の設置場所は、定期的に変更されてもよい。また水位水温センサ２０の設置場所が変更される場合、圃場管理サーバ７０は、図１２に示すモード確認処理（ステップＳ２３０・Ｓ２６０）や水位水温センサ２０の異常検知において、水位水温センサ２０の設置場所を考慮して水温の変化量が大きいか否かを判定してもよい。以下、図１３を例に挙げて具体的に説明する。

【0158】

図１３に示す水位水温センサ２０は、過去に地点Ａ及び地点Ｂに設置されていたものが、地点Ｃへと移動されたものである。図１３では地点Ｂは、地点Ａよりも地点Ｃに近いものとなっている。データセンター６０の記憶装置には、地点Ａにおける水温の測定結果、地点Ｂにおける水温の測定結果、及び地点Ａ～Ｃの場所の情報（緯度や経度）がそれぞれ記憶される。これによって水温の履歴を場所ごとに管理することができる。また本実施形態では、水位水温センサ２０によって圃場Ｈの水位も測定されている。当該水位の測定結果（測定値）も、データセンター６０の記憶装置に記憶される。これによって、水位及び水温の履歴をそれぞれ管理することができる。

【0159】

圃場管理サーバ７０は、過去の水位水温センサ２０が設置されていた地点Ａ及び地点Ｂのうち、地点Ｃに近い一方（地点Ｂ）における過去の水温の変化量を算出し、当該算出結果に基づいて水温の変化量が大きいか否かを判定する際の閾値を補正する。これにより、圃場管理サーバ７０は、図１２に示すモード確認処理や水位水温センサ２０の異常検知において、過去の設置場所を考慮して水温の変化量が大きいか否かを適切に判定することができる。

【0160】

以上の如く、前記圃場管理サーバ７０は、過去に記憶した、前記水位水温センサ２０による水温の測定結果、又は、前記水位水温センサ２０により水温が測定された場所（水位水温センサ２０の設置場所）の情報の少なくとも一方に基づいて、前記水位水温センサ２０の異常を検知するものである。

【0161】

このように構成することにより、履歴（データセンター６０の記憶装置の情報）を用いて水位水温センサ２０の異常を検知することができる。

【符号の説明】

【0162】

１ 圃場水管理システム
１０ 水管理装置
７０ 圃場管理サーバ
Ｈ 圃場
Ｈ１ 地表面
Ｈ２ 地下

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】