特開 2024-40464 圃場水管理システム及び給水栓制御装置

(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】P2024040464

(43)【公開日】2024-03-25

(54)【発明の名称】圃場水管理システム及び給水栓制御装置

(51)【国際特許分類】

   A01G 25/00 20060101AFI20240315BHJP

   E02B 13/02 20060101ALI20240315BHJP

【ＦＩ】

A01G25/00 501Z

E02B13/02 C

【審査請求】有

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024021176

(22)【出願日】2024-02-15

(62)【分割の表示】P 2019229943の分割

【原出願日】2019-12-20

(31)【優先権主張番号】P 2018238278

(32)【優先日】2018-12-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】100107478

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 薫

(74)【代理人】

【識別番号】100117972

【弁理士】

【氏名又は名称】河崎 眞一

(72)【発明者】

【氏名】森田 仁

(72)【発明者】

【氏名】末吉 康則

(72)【発明者】

【氏名】陳 巨壹

(72)【発明者】

【氏名】藤本 好宏

(72)【発明者】

【氏名】武内 利樹

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 雅司

(57)【要約】

【課題】圃場に設置された給水栓制御装置が前年と入れ替わっても継続的にその圃場の過去のデータが引き継がれる圃場水管理システムを提供する。
【解決手段】圃場に設置された給水栓と、前記給水栓に着脱自在に構成され、固有のＩＤ情報が設定された給水栓制御装置と、給水栓制御装置を遠隔制御する圃場水管理サーバと、を備えている圃場水管理システムであって、給水栓制御装置は、給水栓の近傍の位置情報を保持する情報保持体から位置情報を電子的に捕捉する位置情報取得機構を備え、通信部は位置情報取得機構で捕捉した位置情報とＩＤ情報を圃場水管理サーバに送信するように構成され、情報保持体は携帯端末で構成され、携帯端末に備えた位置情報取得アプリで取得した給水栓の近傍の位置情報をコード化したコード情報が表示画面に表示されるように構成され、位置情報取得機構は給水栓制御装置に接続されコード情報を読み取るスキャナで構成されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圃場に設置された給水栓と、
前記給水栓に着脱自在に構成され、前記給水栓を作動させるアクチュエータと、前記アクチュエータを制御する給水制御部と、圃場水管理サーバと交信する通信部と、を有し、固有のＩＤ情報が設定された給水栓制御装置と、
前記給水栓制御装置を遠隔制御する圃場水管理サーバと、
を備えている圃場水管理システムであって、
前記給水栓制御装置は、前記給水栓の近傍の位置情報を保持する情報保持体から前記位置情報を電子的に捕捉する位置情報取得機構を備え、前記通信部は前記位置情報取得機構で捕捉した位置情報と前記ＩＤ情報を前記圃場水管理サーバに送信するように構成され、
前記情報保持体は携帯端末で構成され、前記携帯端末に備えた位置情報取得アプリで取得した前記給水栓の近傍の位置情報をコード化したコード情報が表示画面に表示されるように構成され、前記位置情報取得機構は前記給水栓制御装置に接続され前記コード情報を読み取るスキャナで構成されている圃場水管理システム。

【請求項2】

前記圃場水管理サーバは、複数の圃場の位置を示す地図情報と、各圃場に設置された給水栓の位置情報と、各給水栓の特性情報を含む属性情報を圃場マップ情報として管理する圃場マップ管理部を備え、
前記圃場マップ管理部は、前記給水栓制御装置から送信された位置情報に基づいて前記給水栓制御装置及び前記給水栓制御装置が装着された給水栓を関連付けて前記圃場マップ情報を更新処理するように構成されている請求項１記載の圃場水管理システム。

【請求項3】

前記圃場水管理サーバは、前記給水栓制御装置から送信された位置情報に基づいて前記給水栓制御装置が装着された給水栓の特性情報を含む属性情報を前記圃場マップ情報から読み出して前記給水栓制御装置に送信する請求項２記載の圃場水管理システム。

【請求項4】

前記属性情報に帰属情報が含まれ、前記圃場水管理サーバは、前記給水栓制御装置から送信された位置情報と前記ＩＤ情報に基づいて前記給水栓制御装置が適正な圃場の給水栓に装着されているか否かを判別するように構成されている請求項２または３記載の圃場水管理システム。

【請求項5】

前記属性情報に、前記給水栓の圧力特性、前記圃場の減水深特性、前記給水栓の開度情報、前記給水栓の締切トルク情報、前記アクチュエータの過負荷電流情報の何れかが含まれる請求項２から４の何れかに記載の圃場水管理システム。

【請求項6】

請求項１から５の何れかに記載の圃場水管理システムに用いられ、前記圃場に設置された前記給水栓に着脱自在に構成され、前記給水栓を作動させる前記アクチュエータと、前記アクチュエータを制御する前記給水制御部と、前記圃場水管理サーバと交信する前記通信部と、前記位置情報取得機構と、を有し固有のＩＤ情報が設定された給水栓制御装置であって、
前記給水栓への初期装着時に、前記通信部は前記位置情報取得機構で取得した位置情報と前記ＩＤ情報を前記圃場水管理サーバに送信するように構成されている給水栓制御装置。

【請求項7】

前記給水制御部は、前記通信部による前記位置情報と前記ＩＤ情報の送信に応答して前記圃場水管理サーバから送信された前記給水栓の特性情報を含む属性情報に基づいて前記アクチュエータを制御するように構成されている請求項６記載の給水栓制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圃場水管理システム及び給水栓制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、圃場に設置され圃場への給水を制御するための変位機構を備えた給水栓と、前記給水栓に備えた変位機構を作動させるアクチュエータを備えた給水栓制御装置が開示されている。このような給水栓を用いることにより、圃場水管理サーバを介して圃場への給水を遠隔制御することが可能になる。

【0003】

当該給水栓制御装置は、給水栓に着脱自在に構成され、給水栓を作動させるアクチュエータと、アクチュエータを制御する給水制御部と、圃場水管理サーバと交信する通信部とを備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－１９３９１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述した給水栓制御装置は、各圃場に設置された給水栓に対して着脱自在に構成されているため、例えば豪雪地域などでは給水栓制御装置の故障を回避するために、農閑期になると各給水栓から給水栓制御装置を取り外して屋内に収納しておき、農繁期の直前に各給水栓にそれぞれ給水栓制御装置を再装着する作業が行なわれる。

【0006】

しかし、各圃場に設置された給水栓に、前回と同じ給水栓制御装置が装着されるとは限らないため、各給水栓の特性に応じて給水栓制御装置の制御特性を調整する煩雑な作業が給水栓ごとに必要とされていた。

【0007】

具体的には、給水栓に組み込まれた給水バルブの開弁制御を行なう場合に、装着された給水栓に適した弁開度に制御され、閉弁制御を行なう場合に、装着された給水栓に適した止水状態に制御される必要があり、そのための調整作業が必要であった。

【0008】

本発明の目的は、上述した問題に鑑み、圃場に設置された給水栓制御装置が前年と入れ替わっても継続的にその圃場の過去のデータが引き継がれる圃場水管理システム及び給水栓制御装置を提供する点にある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上述の目的を達成するため、本発明による圃場水管理システムの第一の特徴構成は、圃場に設置された給水栓と、前記給水栓に着脱自在に構成され、前記給水栓を作動させるアクチュエータと、前記アクチュエータを制御する給水制御部と、圃場水管理サーバと交信する通信部と、を有し、固有のＩＤ情報が設定された給水栓制御装置と、前記給水栓制御装置を遠隔制御する圃場水管理サーバと、を備えている圃場水管理システムであって、前記給水栓制御装置は、前記給水栓の近傍の位置情報を保持する情報保持体から前記位置情報を電子的に捕捉する位置情報取得機構を備え、前記通信部は前記位置情報取得機構で捕捉した位置情報と前記ＩＤ情報を前記圃場水管理サーバに送信するように構成され、前記情報保持体は携帯端末で構成され、前記携帯端末に備えた位置情報取得アプリで取得した前記給水栓の近傍の位置情報をコード化したコード情報が表示画面に表示されるように構成され、前記位置情報取得機構は前記給水栓制御装置に接続され前記コード情報を読み取るスキャナで構成されている点にある。

【0010】

給水栓の近傍において携帯端末に備えた位置情報取得アプリで取得され、コード化されて表示画面に表示された位置情報が、給水栓制御装置に接続されたスキャナで読み取られることで、給水栓制御装置が給水栓の位置情報として取得され、給水栓制御装置に固有のＩＤ情報と当該位置情報が圃場水管理サーバに送信されるので、圃場水管理サーバ側で各給水栓制御装置が個別に識別され、設置位置が認識されるようになる。

【0011】

同第二の特徴構成は、上述の第一の特徴構成に加えて、前記圃場水管理サーバは、複数の圃場の位置を示す地図情報と、各圃場に設置された給水栓の位置情報と、各給水栓の特性情報を含む属性情報を圃場マップ情報として管理する圃場マップ管理部を備え、前記圃場マップ管理部は、前記給水栓制御装置から送信された位置情報に基づいて前記給水栓制御装置及び前記給水栓制御装置が装着された給水栓を関連付けて前記圃場マップ情報を更新処理するように構成されている点にある。

【0012】

圃場水管理サーバに備えた圃場マップ管理部は、圃場マップ情報に基づいて各圃場と各圃場に設置された給水栓を把握して、何れかの給水栓に装着された給水栓制御装置から送信された位置情報に基づいて当該給水栓制御装置が設置された圃場及びその圃場の給水栓と関連付ける圃場マップ情報の更新処理を行なう。その結果、固有のＩＤが付された各給水栓制御装置が装着された給水栓及び圃場を把握することができる。

【0013】

同第三の特徴構成は、上述の第二の特徴構成に加えて、前記圃場水管理サーバは、前記給水栓制御装置から送信された位置情報に基づいて前記給水栓制御装置が装着された給水栓の特性情報を含む属性情報を前記圃場マップ情報から読み出して前記給水栓制御装置に送信する点にある。

【0014】

各給水栓制御装置が装着された給水栓に関する特性情報を含む属性情報が圃場マップ情報から読み出されて対応する給水栓制御装置に送信されることにより、給水栓制御装置は、どのような特性を備えた給水栓であっても圃場水管理サーバから送信される属性情報に基づいて給水栓を適切に制御できる。

【0015】

同第四の特徴構成は、上述の第二または第三の特徴構成に加えて、前記属性情報に帰属情報が含まれ、前記圃場水管理サーバは、前記給水栓制御装置から送信された位置情報と前記ＩＤ情報に基づいて前記給水栓制御装置が適正な圃場の給水栓に装着されているか否かを判別するように構成されている点にある。

【0016】

給水栓制御装置から送信された位置情報に基づいて給水栓制御装置が装着された給水栓が把握され、給水栓制御装置から送信されたＩＤ情報と給水栓の帰属情報に基づいて給水栓制御装置が適正な圃場の給水栓に装着されているか否かが判断される。

【0017】

同第五の特徴構成は、上述の第二から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記属性情報に、前記給水栓の圧力特性、前記圃場の減水深特性、前記給水栓の開度情報、前記給水栓の締切トルク情報、前記アクチュエータの過負荷電流情報の何れかが含まれる点にある。

【0018】

給水栓制御装置はこれらの属性情報に基づいて装着された給水栓を適切に制御できるようになる。例えば、給水栓の圧力特性に基づいて開弁時の適切な弁開度を調整でき、圃場の減水深特性に基づいて圃場の目標水位などが調整でき、給水栓の開度情報に基づいてアクチュエータの制御量が定まり、給水栓の締切トルク情報に基づいて止水位置が定まり、アクチュエータの過負荷電流情報に基づいて異常診断などが可能になる。

【0019】

本発明による給水栓制御装置の第一の特徴構成は、上述の第一から第五の何れかの特徴構成を備えた圃場水管理システムに用いられ、前記圃場に設置された前記給水栓に着脱自在に構成され、前記給水栓を作動させる前記アクチュエータと、前記アクチュエータを制御する前記給水制御部と、前記圃場水管理サーバと交信する前記通信部と、前記位置情報取得機構と、を有し固有のＩＤ情報が設定された給水栓制御装置であって、前記給水栓への初期装着時に、前記通信部は前記位置情報取得機構で取得した位置情報と前記ＩＤ情報を前記圃場水管理サーバに送信するように構成されている点にある。

【0020】

同第二の特徴構成は、上述の第一の特徴構成に加えて、前記給水制御部は、前記通信部による前記位置情報と前記ＩＤ情報の送信に応答して前記圃場水管理サーバから送信された前記給水栓の特性情報を含む属性情報に基づいて前記アクチュエータを制御するように構成されている点にある。

【発明の効果】

【0021】

以上説明した通り、本発明によれば、圃場に設置された給水栓制御装置が前年と入れ替わっても継続的にその圃場の過去のデータが引き継がれる圃場水管理システム及び給水栓制御装置を提供することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】圃場水管理システムの説明図

【図2】給水栓制御装置及び排水栓制御装置の機能ブロックの説明図

【図3】給水栓装置の断面図

【図4】排水栓装置の断面図

【図5】灌漑用水設備の説明図

【図6】圃場データベースに登録されるデータの説明図

【図7】給水栓制御装置により実行される給水栓初期化処理の手順を示すフローチャート

【図8】圃場水管理サーバにより実行される給水栓初期化処理の手順を示すフローチャート

【発明を実施するための最良の形態】

【0023】

以下に、本発明による圃場水管理システム及び給水栓制御装置を説明する。ここでは、給水栓側の制御部に加え、排水栓側にも制御部を設けた例で説明する。
［圃場水管理システムの構成］
図１に示すように、稲作が行なわれている各圃場１には、給水管１０に流れる用水を、導水路１１を介して圃場１に導く給水栓装置１２と、放水路２１を介して圃場１の水を排水路２０に排水する排水栓装置２２が設けられ、圃場１の近傍にはインターネット３０との接続を中継する中継器３２が設置されている。さらに、給水栓装置１２には圃場１の水位を計測する静電容量式の水位センサ２が設けられている。

【0024】

各給水栓装置１２及び排水栓装置２２がインターネット３０を介して圃場水管理サーバ３４と接続可能に構成され、圃場１の管理者が所有するスマートフォンなどの携帯端末３６がインターネット３０を介して圃場水管理サーバ３４と接続可能に構成されている。即ち、各給水栓装置１２及び排水栓装置２２、携帯端末３６、圃場水管理サーバ３４と、それらを通信可能に接続するインターネット３０により圃場水管理システム１００が構成されている。

【0025】

稲作を例に説明すると、稲作の各工程、例えば、代掻き、田植え、活着期、分げつ期（前期、後期）、幼穂形成期～出穂開花期、登熟期など、各時期に応じて圃場の貯水水位を調整する必要がある。特に代掻き時期には複数の圃場が一斉に導水することになるため、湛水のために効率的に給水管理する必要がある。

【0026】

そのため、圃場水管理サーバ３４は、各管理者により携帯端末３６を介して要求された各圃場１に対する給水要求に基づいて各圃場１に対する給水スケジュールを生成するように構成されている。

【0027】

携帯端末３６から送信される給水要求には、給水対象となる圃場を特定する圃場ＩＤ、給水日時、給水水位が含まれる。圃場水管理サーバ３４は、予め登録された圃場マップに従って、給水要求があった各圃場に対する給水スケジュールを生成して圃場水管理サーバ３４に備えた圃場データベースＤＢに登録するように構成されている。なお、以下の説明で用いる「ＩＤ」との表記は、それぞれを固有に識別可能な識別記号を意味する。

【0028】

圃場水管理サーバ３４には圃場マップ管理部が設けられ、圃場マップ管理部により圃場データベースＤＢのデータの登録や更新処理が行なわれる。後に詳述するが、圃場データベースＤＢには、圃場マップとともに圃場マップで特定される圃場毎に圃場ＩＤが付され、各圃場に設置された給水栓１２Ｂ及び排水栓２２Ｂを特定する給水栓ＩＤ及び排水栓ＩＤ、並びに圃場の管理者ＩＤなどが圃場ＩＤと関連付けられて登録されている。

【0029】

圃場水管理サーバ３４は、圃場データベースＤＢに記憶された給水スケジュールに定められた給水日時に、該当する圃場１の排水栓装置２２に対して排水水位調整指令を出力するとともに、該当する圃場１の給水栓装置１２に給水指令を出力する。排水水位とは目標とする圃場の貯水水位を意味する。

【0030】

排水水位調整指令を受信した排水栓装置２２はアクチュエータを介して堰体である排水筒を上下移動させて排水水位を調整し、給水指令を受信した給水栓装置１２はアクチュエータを介して給水弁を開放して圃場１に用水を導く。水位センサ２の信号線が接続された給水栓装置１２は、水位センサ２により検出された圃場水位が所定の貯水水位に達したと判断すると、アクチュエータを介して給水弁を閉止して給水を停止する。また、圃場水管理サーバ３４が各圃場１の貯水水位を把握できるように、給水栓装置１２は水位センサ２により検出された圃場水位を圃場水管理サーバ３４に送信してもよい。この場合、圃場水管理サーバ３４は受信した水位情報から貯水水位が目標水位に達したと判断すると、給水栓装置１２に対して給水停止指令を送信し、給水停止指令を受信した給水栓装置１２がアクチュエータを介して給水弁を閉止して給水を停止するように構成してもよい。

【0031】

図２に示すように、排水栓装置２２は、排水栓２２Ａと、排水栓２２Ａに着脱自在に構成された排水栓制御装置２２Ｂで構成されている。
排水栓制御装置２２Ｂは、排水栓２２Ａを作動させるアクチュエータ２４０と、アクチュエータ２４０を制御する排水水位制御部２３６と、圃場水管理サーバ３４と交信する通信部２３７と、ＧＰＳ受信機２３８と、記憶部２３９を備え、記憶部２３９には排水栓制御装置２２Ｂを固有に識別するＩＤ情報（給水栓制御装置ＩＤ）が格納されている。

【0032】

給水栓装置１２は、給水栓１２Ａと、給水栓１２Ａに着脱自在に構成された給水栓制御装置１２Ｂで構成されている。
給水栓制御装置１２Ｂは、給水栓１２Ａを作動させるアクチュエータ１４０と、アクチュエータ１４０を制御する給水制御部１３６と、圃場水管理サーバ３４と交信する通信部１３７と、ＧＰＳ受信機１３８と、記憶部１３９を備え、記憶部１３９には給水栓制御装置１２Ｂを固有に識別するＩＤ情報（排水栓制御装置ＩＤ）が格納されている。

【0033】

［給水栓装置の構成］
図３に示すように、給水栓制御装置１２Ｂは、圃場に設けられた給水桝１０１（図１参照。）に収容される給水栓１２Ａの上面に着脱自在に取り付けられる。

【0034】

給水栓１２Ａは、円筒状の弁箱１２０と、弁箱１２０の上下方向中央部に内周側に突出形成された弁座１２１と、弁座１２１に対向配置され、下面にゴム製のシール部材１２３が取り付けられた円盤状の弁体１２４を備えている。弁箱１２０の下端が給水管１０から分岐した導水路１１に接続されている。

【0035】

弁箱１２０の上端部には、内周面に雌ネジが形成された軸受１２６が取り付けられ、軸受１２６には外周面に雄ネジが形成された弁軸１２５が螺合されている。そして弁軸１２５の下端が弁体１２４に固定されている。

【0036】

弁座１２１の中央部には通水孔１２２が形成され、弁箱１２０の側壁上部には、複数の出水窓１２７が周方向に並ぶように形成されている。弁軸１２５に回転力が付与されると、軸受１２６に沿って弁軸１２５が上下移動し、弁軸１２５の上下移動に伴って弁体１２４が上下する。即ち、弁座１２１と弁体１２４と弁座１２１と弁体１２４との間に設けられたシール部材１２３などで弁機構が構成されている。

【0037】

給水栓制御装置１２Ｂは、水密性のケーシング１３１と、ケーシング１３１の天面に太陽を臨むように傾斜姿勢で取り付けられたソーラーパネル１３２と、ケーシング１３１に収容された駆動機構１４０と、蓄電池１３３と、アンテナ１３４と、制御盤１３５などを備えて構成されている。制御盤１３５には、給水制御部として機能する弁の給水制御部１３６と通信部１３７とＧＰＳ受信機１３８と記憶部１３９などが組み込まれている。

【0038】

給水制御部１３６及び通信部１３７はＣＰＵ、メモリ、入出力回路や通信回路などの周辺回路を備えて構成され、メモリに格納された制御プログラムがＣＰＵで実行されることにより所定の機能、ここでは給水栓１２Ａに備えた弁機構に対する開閉制御機能が実現される。

【0039】

給水制御部１３６は、通信部１３７を介して圃場水管理サーバ３４から吸水指示されると予め設定された弁開度まで開弁するべく駆動機構１４０を介して排弁機構を制御し、水位センサ２により圃場水位が目標の貯水水位に達したことが検知されると弁機構を閉止する。

【0040】

ソーラーパネル１３２による発電電力が蓄電池１３３に充電され、蓄電池１３３の充電電力が給水制御部１３６及び通信部１３７の制御電力として消費される。

【0041】

駆動機構１４０は、エンコーダが内蔵されたＤＣモータ１４１と、ＤＣモータ１４１の出力軸に設けられたギア１４２と噛合する中空のメインギア１４３と、メインギア１４３の中空部に挿通された駆動軸１４６などを備えて構成され、弁体１２４を昇降駆動するアクチュエータとして機能する。

【0042】

メインギア１４３は、上下方向に延びる円筒状のボス部１４４と、ボス部１４４の上下方向中央部に延出形成された円盤状のギア部１４５とを備えた両ボス型のギアで、ボス部１４４の上下が軸受で回転可能に支持されている。ボス部１４４の内周面に形成されたキー溝に駆動軸１４６の外周面に突出形成されたキーが勘合して、メインギア１４３と駆動軸１４６とが一体回転するように構成されている。

【0043】

駆動軸１４６の下端と弁軸１２５の上端がカップリング１４７を介して駆動連結され、ＤＣモータ１４１が一方向に回転駆動すると弁体１２４が上昇して給水状態となり、ＤＣモータ１４１が反対方向に回転駆動すると弁体１２４が降下して止水状態になる。

【0044】

［排水栓装置の構成］
図４に示すように、排水栓制御装置２２Ｂは、圃場に設けられた排水桝２０１（図１参照。）に収容される排水栓２２Ａの上面に着脱自在に取り付けられる。

【0045】

排水栓２２Ａは、排水桝２０１の底部に設置された受枠部材２１１と、受枠部材２１１によって上下移動可能に支持される円筒状の排水筒である堰体２１２と、堰体２１２を上下移動する昇降機構２２０を備えている。堰体２１２の上端開口が排水口２１２ａとして機能し、圃場１に給水された余剰の用水が当該排水口２１２ａから溢流して放水路２１に流出する。

【0046】

堰体２１２の上端開口に側面視コの字状の支持部２１３が固定され、当該支持部２１３に昇降機構２２０が取り付けられている。昇降機構２２０は、支持部２１３の上面に固定され、内周面に雌ネジが形成された円筒状の可動部２２１と、外周面に雄ネジが形成され、可動部２２１の雌ネジと螺合する回転軸２２２と、可動部２２１が回転軸２２２と連れ回りすることを防止する一対の棒状体２２３を備えている。

【0047】

つまり、回転軸２２２が一方向に回転することにより、支持部２１３を介して可動部２２１に取付けられた堰体２１２が可動部２２１とともに上昇し、回転軸２２２が反対方向に回転することにより、支持部２１３を介して可動部２２１に取付けられた堰体２１２が可動部２２１とともに降下する。上述した堰体２１２と昇降機構２２０によって排水水位調節部２１０が構成されている。
排水栓制御装置２２Ｂは、基本的構造が上述した給水栓制御装置１２Ｂと同様である。

【0048】

［圃場マップの構成］
図５には、灌漑用水設備が例示されている。灌漑用水設備は、河川や湖沼などの水源池３３０で取水された灌漑用水を、配水池３２１を介して各圃場１に給水するための給水設備であり、配水池３２１と各圃場１とが幹線となる給水管３２０と支線となる給水管３００，１０で接続されている。

【0049】

配水池３２１は、各圃場群ＦＧに供給する灌漑揚水を貯水する設備で、水源池３３０に備えた揚水機場３３１のポンプによって灌漑用水が汲み上げられ、一定の水位を保つようにされてある。配水池３２１の配水口には給水管３２０が接続されて水圧により灌漑揚水が圧送される。

【0050】

幹線となる給水管３２０は配水池３２１から各圃場群ＦＧに向けてそれぞれ分岐され、分岐された各給水管３００への給水量を調整するための分水工として機能する分水装置３４０が設けられている。つまり、配水池３２１から圧送された灌漑用水は、分水装置３４０によって給水量が調整された後に各圃場群ＦＧへ給水される。

【0051】

支線となる給水管３００も各圃場１に向けて分岐され、分岐した給水管１０に各圃場１へ給水する給水栓１２Ｂを備えた給水栓装置１２が接続されている。また、各圃場１には排水栓２２Ｂを備えた排水栓装置２２が設けられ、排水栓装置２２を介した各圃場１からの放水が河川に放流されるように排水路２０が設けられている。

【0052】

圃場マップは、上述した各圃場１の具体的な位置を示す圃場地図であり、地図上の各圃場１には固有に識別可能な圃場ＩＤが設定されている。圃場マップに付された圃場ＩＤの詳細な属性が圃場データベースＤＢに登録されている。

【0053】

図６には、圃場データベースＤＢに登録されたデータ構造が示されている。圃場データベースＤＢは、各管理者を特定する管理者レコード、各圃場を特定する圃場レコード、各給水栓を特定する給水栓レコード、各給水栓制御装置を特定する給水栓制御装置レコード、各排水栓を特定する排水栓レコード、各排水栓制御装置と特定する排水栓制御装置レコードなどのレコードを備えている。

【0054】

管理者レコードは各圃場の管理者情報が格納され、管理者ＩＤ、氏名、住所、電話番号、電子メールアドレス、管理する単数または複数の圃場ＩＤなどの属性を示すフィールドデータを備えている。

【0055】

圃場レコードは圃場ＩＤ、圃場番地、管理者ＩＤ、給水栓ＩＤ、排水栓ＩＤ、給水栓制御装置ＩＤ、排水栓制御装置ＩＤなどの属性を示すフィールドデータを備えている。つまり、圃場ＩＤで特定される圃場に設置された給水栓、排水栓、給水栓制御装置、排水栓制御装置などが固有に特定される。

【0056】

給水栓レコードは給水栓ＩＤ、圃場ＩＤ、管理者ＩＤ、型式、メーカ、給水栓特性などの属性を示すフィールドデータを備えている。給水栓特性には給水弁の開度情報つまり全開位置を規定するエンコーダ（ＤＣモータ１４１に内蔵されている）のパルス数、給水弁の締切トルク情報である全閉位置を示すモータ電流値及びエンコーダのパルス数、給水栓の圧力特性、圃場の減水深特性、アクチュエータの過負荷電流情報などが含まれる。エンコーダのパルス数に替えてモータの回転数及び回転方向が規定されてもよい。

【0057】

予め、モータ電流値が全閉位置を示す値に駆動された位置を初期位置としてエンコーダのパルス数で全開位置が規定され、全閉時には全開位置まで駆動されたときのエンコーダの累積パルス数からパルス数を減算して零になる位置までモータが駆動される。エンコーダのパルス数に替えてモータの回転数である場合も同様である。シール部材１２３の劣化などに対応して、全閉位置を示すモータ電流値が所定の値になったときに所定の締切トルクになったと判断してモータを停止し、以降はその位置を全開位置と補正してもよい。この場合には、給水栓制御装置１２Ｂからこれらの特性値が圃場水管理サーバ３４に送信されて給水栓特性が更新される。

【0058】

給水栓制御装置レコードは給水栓制御装置ＩＤ、圃場ＩＤ、管理者ＩＤ、型式、メーカ、装置属性などの属性を示すフィールドデータを備えている。装置属性には、給水栓制御装置に備えた蓄電装置の型式、メーカ、残容量（ここでは無負荷電圧値）、給水栓制御装置に備えたＧＰＳ受信機で受信された位置情報などの属性が含まれる。

【0059】

排水栓レコードは排水栓ＩＤ、圃場ＩＤ、管理者ＩＤ、型式、メーカ、設定水位などのフィールドデータを備えている。排水栓制御装置レコードは排水栓制御装置ＩＤ、圃場ＩＤ、管理者ＩＤ、型式、メーカ、排水栓制御装置に備えた蓄電装置の型式、メーカ、装置属性などの属性を示すフィールドデータを備えている。装置属性には、排水栓制御装置に備えた蓄電装置の型式、メーカ、残容量（ここでは無負荷電圧値）、排水栓制御装置に備えたＧＰＳ受信機で受信された位置情報などの属性が含まれる。

【0060】

耕作時期が到来し、冬季に屋内に格納されていた給水栓制御装置１２Ｂや排水栓制御装置２２Ｂを各圃場１に備えた給水栓１２Ａや排水栓２２Ａに装着し、蓄電池から給電が開始されると、給水栓制御装置１２Ｂ及び排水栓制御装置２２Ｂが起動して、圃場水管理サーバ２１と交信を開始する。この時の一連の処理を初期化処理という。

【0061】

給水栓制御装置１２Ｂの通信部１３７は、ＧＰＳ受信機１３８で捕捉した位置情報と給水栓制御装置ＩＤを圃場水管理サーバ３４に送信する。圃場マップ管理部は、給水栓制御装置１２Ｂから送信された位置情報に基づいて給水栓制御装置１２Ｂ及び給水栓制御装置１２Ｂが装着された給水栓１２Ａを関連付けて圃場マップ情報を更新処理する。

【0062】

圃場マップ管理部は、給水栓制御装置１２Ｂから送信された位置情報（ＧＰＳ受信機で捕捉された緯度、経度情報）と圃場１の番地とを照合して、給水栓制御装置１２Ｂが装着された給水栓１２Ａを特定し、当該給水栓１２Ａのフィールドに当該給水栓制御装置１２ＢのＩＤを登録するとともに、当該給水栓制御装置１２Ｂのフィールドに当該給水栓１２ＡのＩＤを登録する。

【0063】

これによって、各圃場１に設置された給水栓１２Ａと給水栓制御装置１２Ｂとが関連付けられる。例えば、圃場１の番地から地理情報システム（Geographic Information System ：ＧＩＳ）を利用して得られた位置情報（緯度、経度情報）と給水栓制御装置１２Ｂから送信された位置情報（緯度、経度情報）とを比較して最も距離の近い圃場１の給水栓１２Ａに給水栓制御装置１２Ｂが装着されたと判断することができる。予め給水栓１２Ａの位置情報（緯度、経度）をデータベースの給水栓レコードのフィールドデータとして登録しておれば、より照合が容易になる。

【0064】

圃場水管理サーバ３４は、給水栓制御装置１２Ｂから送信された位置情報に基づいて給水栓制御装置１２Ｂが装着された給水栓１２Ａの特性情報を含む属性情報を圃場マップ情報から読み出して給水栓制御装置１２Ｂに送信する。

【0065】

給水栓制御装置１２Ｂはこれらの属性情報に基づいて装着された給水栓１２Ａを適切に制御できるようになり、圃場に設置された給水栓制御装置１２Ｂが前年と入れ替わっても継続的にその圃場の過去のデータが引き継がれる。例えば、給水栓の圧力特性に基づいて開弁時の適切な弁開度を調整でき、圃場の減水深特性に基づいて圃場の目標水位などが調整でき、給水栓１２Ａの開度情報に基づいてアクチュエータの制御量が定まり、給水栓１２Ａの締切トルク情報に基づいて止水位置が定まり、アクチュエータの過負荷電流情報に基づいて異常診断などが可能になる。

【0066】

給水栓制御装置１２Ｂの属性情報に帰属情報つまり管理者ＩＤが含まれ、圃場水管理サーバ３４は、給水栓制御装置１２Ｂから送信された位置情報と給水栓制御装置ＩＤ情報に基づいて給水栓制御装置１２Ｂが適正な圃場１の給水栓１２Ａに装着されているか否かを判別するように構成され、不適切な圃場１の給水栓１２Ａに装着された場合には、当該給水栓制御装置１２Ｂの管理者に電子メールなどを用いて通報するように構成されている。

【0067】

例えば、給水栓制御装置１２Ｂが誤って管理者の異なる圃場の給水栓１２Ａに装着されたような場合に適切に対応できるようになり、また給水栓制御装置１２Ｂが盗難に遭い、転売されて第三者の圃場の給水栓１２Ａに装着されたような場合に対応してセキュリティを高めることができるようになる。

【0068】

図７には給水栓１２Ａに電源が投入されたときに実行される初期化処理の手順が示され、図８にはそのときの圃場水管理サーバ３４の手順が示されている。

【0069】

以後、圃場水管理サーバ３４は、圃場データベースＤＢに記憶された給水スケジュールに定められた給水日時に、該当する圃場１の排水栓制御装置２２Ｂに対して排水水位調整指令を出力するとともに、該当する圃場１の給水栓制御装置１２Ｂに給水指令を出力して、各圃場１を湛水する。

【0070】

上述した例では、給水栓装置１２及び排水栓装置２２が中継器３２を介してインターネットに接続される態様を説明したが、給水栓装置１２Ｂ及び排水栓装置２２Ｂに備えた通信部１３７，２３７を携帯電話回線に接続可能な端末で構成し直接インターネットに接続可能に構成してもよい。

【0071】

また、複数の圃場をグループ化して給水栓装置１２Ｂ及び排水栓装置２２Ｂに備えた通信部１３７，２３７を特定小電力無線に基づく通信を行なう通信機で構成し、親機となる１台の通信機と子機となる他の通信機が互いに無線通信し、親機となる通信機に備えたインターネット接続可能な通信機が、子機から集信した水位情報などを含めて一括してクラウドサーバに送信するような構成であってもよい。

【0072】

排水栓制御装置２２Ｂに対する初期化処理も上述と同様に行なわれるので、説明は省略する。なお、圃場水管理システム１００に排水栓制御装置２２Ｂを設けることなく、排水栓２２Ａによる排水水位の設定を手動で行なう排水栓装置２２を用いる場合もあり、その場合には、排水栓制御装置２２Ｂに対する初期化処理などは行われることはない。

【0073】

以上の説明では、位置情報捕捉部がＧＰＳ受信機である場合を説明したが、本発明の位置情報捕捉部はＧＰＳ受信機に限るものではなく、給水栓や排水栓の位置情報を保持する情報保持体から位置情報を電子的に捕捉する位置情報取得機構であればよい。

【0074】

位置情報取得機構として、給水栓や排水栓の緯度や経度を含む位置情報を格納したメモリチップを備えたＲＦ－ＩＤタグから当該位置情報を電子的に読み出すＲＦ－ＩＤタグリーダを採用することができる。ＲＦ－ＩＤタグには高周波アンテナと信号処理部とメモリチップが設けられ、ＲＦ－ＩＤタグリーダから送信される電波を受信してそのエネルギーで作動してメモリチップに記憶されたデータを読み出して外部に送信し、或いは受信したデータをメモリチップに記憶するように構成されている。この様なＲＦ－ＩＤタグを圃場に設置された給水栓や排水栓に設置しておけば、給水栓制御装置や排水栓制御装置を給水栓や排水栓に取り付けて起動させるときに、給水栓制御装置や排水栓制御装置に備えたＲＦ－ＩＤタグリーダで給水栓や排水栓の位置情報を読み出すように構成すればよい。

【0075】

位置情報取得機構として、給水栓や排水栓の位置情報をコード情報として印刷したタグの内容を読み取るコードリーダーを採用することができる。タグに印刷されたコード情報としてバーコードが好適に用いられる。一次元バーコード以外にＱＲコード（登録商標）のような二次元バーコードを用いることも可能である。そのようなコード情報を読み取るためにコードリーダーが用いられる。コードリーダーとしてバーコードスキャナや撮像装置を用いることができる。

【0076】

なお、バーコードスキャナや撮像装置を給水栓制御装置や排水栓制御装置に常時取り付けておいてもよいが、必要なときにのみ給水栓制御装置や排水栓制御装置に取り付けて、タグに印刷されたコード情報を読み取って通信部に位置情報を出力するように構成し、不要な場合には取り外すことができるように、着脱自在に取り付けてもよい。

【0077】

コード情報が印刷されたタグは給水栓や排水栓にワイヤーなどを介して取り付けておき、給水栓制御装置や排水栓制御装置を給水栓や排水栓に取り付けて起動させるときに、給水栓制御装置や排水栓制御装置に備えたバーコードスキャナや撮像装置を用いて給水栓や排水栓の位置情報を読み出すように構成することができる。

【0078】

なお、給水栓や排水栓にコード情報が印刷されたタグを常設する必要はなく、給水栓制御装置や排水栓制御装置を給水栓や排水栓に取り付けて起動させるときに準備するように構成してもよい。例えば、位置情報取得アプリで取得した位置情報を二次元バーコードに変換して表示画面に表示させるようなバーコード生成表示アプリをインストールしたスマートフォンを好適に用いることができる。

【0079】

給水栓制御装置や排水栓制御装置を給水栓や排水栓に取り付けて起動させるときに、給水栓や排水栓の近傍で当該アプリを実行して給水栓や排水栓の近傍の位置情報を表す二次元バーコードをスマートフォンの表示画面に表示させ、当該二次元バーコードを給水栓制御装置や排水栓制御装置に着脱自在な撮像装置で読み取るように構成してもよい。

【0080】

上述した圃場水管理システムを用いて、各圃場で作業する農業機械と作業内容を関連付けて履歴管理することができる。例えば、給水栓や排水栓などの固定施設に、当該施設が設置されている緯度や経度を含む位置情報を格納したメモリチップを備えたＲＦ－ＩＤタグを装着しておくとともに、圃場で作業する農業機械にＲＦ－ＩＤタグリーダを装着しておけば、各圃場で作業する農業機械に備えたＲＦ－ＩＤタグリーダで給水栓や排水栓に備えたＲＦ－ＩＤタグに格納された位置情報を読み出すことができ、当該農業機械が作業する圃場を特定することができる。

【0081】

各農業機械に、ＲＦ－ＩＤタグリーダで取得した位置情報と、各農業機械を個別に識別する農機ＩＤを関連付けて圃場水管理サーバに送信する通信部を備え、当該通信部から圃場水管理サーバに作業内容を特定する作業ＩＤをも送信するように構成すれば、圃場水管理サーバで、作業対象圃場と、作業日時と、作業内容（例えば代掻き、耕運、田植え、施薬など）、農機ＩＤを関連付けて作業履歴として管理することができる。予め圃場水管理サーバに圃場毎の作業スケジュールが登録されている場合には、農業機械から作業内容を送信する必要はない。日時などは予め圃場水管理サーバで管理されている。

【0082】

農業機械を個別に識別する農機ＩＤが格納されたＲＦ－ＩＤタグを装着しておき、圃場に設置された給水栓制御装置や排水栓制御装置に備えたＲＦ－ＩＤタグリーダで、当該圃場で作業する農業機械に付された農機ＩＤを取得するように構成し、給水栓制御装置や排水栓制御装置に備えた通信部から圃場水管理サーバに圃場ＩＤ、農機ＩＤなどを送信するように構成することも可能である。この場合も、圃場水管理サーバで、作業対象圃場と、作業日時と、作業内容（例えば代掻き、耕運、田植え、施薬など）、農機ＩＤを関連付けて作業履歴として管理することができる。

【0083】

なお、農業機械に付された農機ＩＤを取得するための仕組みはＲＦ－ＩＤタグに限るものではなく、農業機械の車体に貼り付けたバーコードを給水栓制御装置や排水栓制御装置に備えた撮像装置が読み込むように構成してもよい。

【0084】

以上説明した実施形態は本発明の一例に過ぎず、該記載により本発明の技術的範囲が限定されることを意図するものではなく、給水栓装置、排水栓装置、圃場水管理サーバ、圃場データベースＤＢに登録された各レコードの構成などの具体的構成は本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計可能であることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0085】

１００：圃場水管理システム
１：圃場
２：水位センサ
１０：給水管
１２：給水栓装置
１２Ａ：給水栓
１２Ｂ：給水栓制御装置
２０：排水路
２２：排水栓装置
２２Ａ：排水栓
２２Ｂ：排水栓制御装置
３２：中継器
３０：インターネット
３４：圃場水管理サーバ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】