特許 7437348 水管理システム、水管理方法およびコンピュータプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-14

(45)【発行日】2024-02-22

(54)【発明の名称】水管理システム、水管理方法およびコンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   A01G 25/00 20060101AFI20240215BHJP

   A01G 27/00 20060101ALI20240215BHJP

【ＦＩ】

A01G25/00 501F

A01G25/00 501D

A01G27/00 504B

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2021080244

(22)【出願日】2021-05-11

(65)【公開番号】P2022174447

(43)【公開日】2022-11-24

【審査請求日】2023-06-23

(73)【特許権者】

【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】100101683

【弁理士】

【氏名又は名称】奥田 誠司

(74)【代理人】

【識別番号】100155000

【弁理士】

【氏名又は名称】喜多 修市

(74)【代理人】

【識別番号】100139930

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 亮司

(74)【代理人】

【識別番号】100188813

【弁理士】

【氏名又は名称】川喜田 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100202197

【弁理士】

【氏名又は名称】村瀬 成康

(72)【発明者】

【氏名】入川 太郎

【審査官】小島 洋志

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－０６５１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０６５７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２７６８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０９４０３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１７０７７８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｇ ２５／００

Ａ０１Ｇ ２７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

薬剤が投入される圃場への給水を管理する水管理システムであって、
圃場の水位に関する情報を取得するセンサと、
前記圃場への給水を調整するバルブの開閉を行うアクチュエータと、
前記圃場への給水を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記水位に関する情報に基づいて、前記圃場の単位時間当たりの水位の低下量を演算し、
前記圃場への薬剤の投入が終了してから次に前記圃場への給水を開始するまでの待機時間を、演算した前記単位時間当たりの水位の低下量に応じて決定し、
前記薬剤の投入の終了後、前記待機時間が経過するまでは前記バルブを閉じておくように前記アクチュエータを制御する、水管理システム。

【請求項2】

前記制御装置は、前記薬剤の投入の終了後、前記待機時間が経過したときに前記バルブが開くように前記アクチュエータを制御して、前記圃場への給水を行う、請求項１に記載の水管理システム。

【請求項3】

前記待機時間は、前記圃場内の土壌の露出を許容する長さである、請求項１または２に記載の水管理システム。

【請求項4】

前記制御装置は、前記単位時間当たりの水位の低下量と前記待機時間との関係を示したテーブルを用いて、演算した前記単位時間当たりの水位の低下量から前記待機時間を決定する、請求項１から３のいずれかに記載の水管理システム。

【請求項5】

前記制御装置は、
前記単位時間当たりの水位の低下量が第１範囲内である場合は、前記待機時間として第１待機時間を決定し、
前記単位時間当たりの水位の低下量が、前記第１範囲よりも大きい第２範囲内である場合は、前記待機時間として前記第１待機時間よりも短い第２待機時間を決定する、請求項１から４のいずれかに記載の水管理システム。

【請求項6】

前記薬剤の土壌への定着期間として推奨されている時間をｉとするとき、
前記制御装置は、
前記単位時間当たりの水位低下量が第１範囲にある場合は、前記待機時間をｉよりも長い第１時間に設定し、
前記単位時間当たりの水位低下量が、前記第１範囲よりも大きい第２範囲にある場合は、前記待機時間をｉよりも短い第２時間に設定し、前記第２時間経過後の給水後は、前記圃場の水位が予め設定された下限水位に達する度に給水するよう前記アクチュエータを制御し、
前記単位時間当たりの水位低下量が、前記第２範囲よりも大きい第３範囲にある場合は、前記待機時間を前記第２時間よりも短い第３時間に設定し、前記第３時間経過する度に給水するよう前記アクチュエータを制御する、請求項１から４のいずれかに記載の水管理システム。

【請求項7】

前記単位時間当たりの水位の低下量は、日減水深である、請求項１から６のいずれかに記載の水管理システム。

【請求項8】

前記圃場の水位の上限が予め設定されており、
前記制御装置は、
前記センサが取得した前記水位に関する情報に基づいて前記圃場の水位の値を取得し、
取得した前記水位の値が前記上限に達したと判定するまで、前記バルブを開けておくように前記アクチュエータを制御し、
前記上限に達したと判定した場合、前記バルブを閉じるように前記アクチュエータを制御し、
前記バルブを閉じるように前記アクチュエータを制御した後に前記センサが取得した前記水位に関する情報に基づいて、前記単位時間当たりの水位の低下量を演算する、請求項１から７のいずれかに記載の水管理システム。

【請求項9】

前記制御装置は、前記圃場に前記薬剤が投入される前に前記センサが取得した前記水位に関する情報に基づいて、前記単位時間当たりの水位の低下量を演算する、請求項１から８のいずれかに記載の水管理システム。

【請求項10】

前記制御装置は、前記バルブを開けてから所定時間経過しても前記水位の値が前記上限に達しない場合は、前記水位の値が前記上限に達しないことをユーザに報知するための制御を行う、請求項８に記載の水管理システム。

【請求項11】

前記制御装置は、前記バルブを開けてから前記所定時間経過しても前記水位の値が前記上限に達しない場合は、前記水位の値が前記上限に達して前記バルブを閉じた後に予定していた動作を行わない、請求項１０に記載の水管理システム。

【請求項12】

前記圃場へ前記薬剤を投入する投入装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記バルブが開くように前記アクチュエータを制御するとともに、前記圃場へ前記薬剤を投入するように前記投入装置を制御し、前記薬剤の投入を伴う給水を行う、請求項１から１１のいずれかに記載の水管理システム。

【請求項13】

前記制御装置は、前記薬剤の投入を停止するように前記投入装置を制御した後、前記バルブを閉じるように前記アクチュエータを制御し、前記薬剤の投入を伴う給水を終了させる、請求項１２に記載の水管理システム。

【請求項14】

前記圃場の水位の下限が予め設定されており、
前記制御装置は、
前記センサが取得した前記水位に関する情報に基づいて前記圃場の水位の値を取得し、
前記バルブが閉じた状態において前記水位の値が前記下限に達したと判定した場合、前記バルブが開くように前記アクチュエータを制御するとともに、前記圃場へ前記薬剤を投入するように前記投入装置を制御し、前記薬剤の投入を伴う給水を開始させる、請求項１２または１３に記載の水管理システム。

【請求項15】

前記圃場の水位の上限が予め設定されており、
前記制御装置は、
前記センサが取得した前記水位に関する情報に基づいて前記圃場の水位の値を取得し、
取得した前記水位の値が前記上限に達したと判定するまでは、前記圃場へ前記薬剤を投入するように前記投入装置を制御し、前記バルブが開くように前記アクチュエータを制御し、
前記上限に達したと判定した場合、前記薬剤の投入を停止するように前記投入装置を制御した後、前記バルブを閉じるように前記アクチュエータを制御し、前記薬剤の投入を伴う給水を終了させる、請求項１２から１４のいずれかに記載の水管理システム。

【請求項16】

前記制御装置は、
降水量に関する情報を取得し、
前記単位時間当たりの水位の低下量の演算に用いる前記水位に関する情報を前記センサが取得する期間中の降水量に応じた前記単位時間当たりの水位の低下量の演算を行う、請求項１から１５のいずれかに記載の水管理システム。

【請求項17】

前記制御装置は、
降水量に関する情報を取得し、
前記薬剤の投入の終了後の降水量に応じて前記待機時間を延長する、請求項１から１６のいずれかに記載の水管理システム。

【請求項18】

前記薬剤は除草剤である、請求項１から１７のいずれかに記載の水管理システム。

【請求項19】

薬剤が投入される圃場への給水を管理する水管理方法であって、
センサが取得した圃場の水位に関する情報に基づいて、前記圃場の単位時間当たりの水位の低下量を演算すること、
前記圃場への薬剤の投入が終了してから次に前記圃場への給水を開始するまでの待機時間を、演算した前記単位時間当たりの水位の低下量に応じて決定すること、
前記圃場への給水を調整するバルブの開閉を行うアクチュエータに対して、前記薬剤の投入の終了後に前記待機時間が経過するまでは前記バルブを閉じさせておく指令を出力すること、
を実行する、水管理方法。

【請求項20】

薬剤が投入される圃場への給水の管理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータプログラムは、
センサが取得した圃場の水位に関する情報に基づいて、前記圃場の単位時間当たりの水位の低下量を演算すること、
前記圃場への薬剤の投入が終了してから次に前記圃場への給水を開始するまでの待機時間を、演算した前記単位時間当たりの水位の低下量に応じて決定すること、
前記圃場への給水を調整するバルブの開閉を行うアクチュエータに対して、前記薬剤の投入の終了後に前記待機時間が経過するまでは前記バルブを閉じさせておく指令を出力すること、
を前記コンピュータに実行させる、コンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、圃場の水管理を行う水管理システム、水管理方法およびコンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

圃場の水管理を遠隔操作または自動制御により行う水管理システムが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１が開示する水管理システムの給水装置は、灌漑用のパイプラインから圃場への給水を調整するバルブの開閉を行うアクチュエータを備える。水管理システムでは、遠隔操作または自動制御によりアクチュエータを駆動し、バルブの開閉を行うことで、圃場に適切な量の水を供給することができる。これにより、圃場の水管理におけるユーザの負荷を低減させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１６５６６１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

水稲などの栽培において、圃場に除草剤を散布する場合がある。圃場に除草剤を散布する方法として、圃場に張られた水の中に除草剤を拡散させ、圃場の土壌表面に除草剤を定着させる方法がある。その土壌表面に定着した除草剤に雑草が触れることで雑草の生育を抑制することができる。

【0005】

そのような除草剤を散布した後は、例えば７日程度の間、給排水を停止することが指導されている。これは、除草剤が水中を十分に拡散し、土壌の表面に広く均一な処理層を形成するために必要な期間、水の流入および除草剤の流出を停止するためである。特に、除草剤が処理層を形成する前に急激な水位変化に晒されると、除草剤が偏って定着したり、圃場の外部に流出したりしてしまう場合がある。しかし、圃場ごとに水はけ（水田浸透）の程度に差があり、水面からの蒸発散量も天候などの気象条件によって変動する。このため、除草剤投入後の圃場の水管理を適切に行うことは困難である。

【0006】

除草剤等の薬剤が投入される圃場の水管理を適切に行うことが求められている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示のある実施形態に係る水管理システムは、薬剤が投入される圃場への給水を管理する水管理システムであって、圃場の水位に関する情報を取得するセンサと、前記圃場への給水を調整するバルブの開閉を行うアクチュエータと、前記圃場への給水を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記水位に関する情報に基づいて、前記圃場の単位時間当たりの水位の低下量を演算し、前記圃場への薬剤の投入が終了してから次に前記圃場への給水を開始するまでの待機時間を、演算した前記単位時間当たりの水位の低下量に応じて決定し、前記薬剤の投入の終了後、前記待機時間が経過するまでは前記バルブを閉じておくように前記アクチュエータを制御する。

【発明の効果】

【0008】

本開示のある実施形態によれば、圃場の単位時間当たりの水位の低下量に応じて待機時間を決定し、薬剤投入後は待機時間が経過するまでは圃場への給水を行わない。単位時間当たりの水位の低下量は同一圃場内ではその全域に亘って共通であり、単位時間当たりの水位の低下量に応じて待機時間を決定することで、圃場内の水を所望の状態にすることができる。これにより、圃場内の土壌に薬剤を効率よく定着させ、薬剤の効果を安定して得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示のある実施形態に係る水管理システムの構成例を示す図である。

【図2】本開示のある実施形態に係る水管理装置が設置された圃場を示す図である。

【図3】本開示のある実施形態に係る水管理装置およびバルブの構成例を示す図である。

【図4】本開示のある実施形態に係る薬剤投入装置の構成例を示す図である。

【図5】本開示のある実施形態に係る水管理システムのハードウェア構成例を示すブロック図である。

【図6】本開示のある実施形態に係る薬剤投入装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。

【図7】本開示のある実施形態に係る水管理システムが圃場の水を管理する処理の例を示すフローチャートである。

【図8】本開示のある実施形態に係る上限および下限の間で推移する水位の例を示す図である。

【図9】本開示のある実施形態に係る日減水深と待機時間との関係を示したテーブルの例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施形態を説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明および実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。以下の説明において、同一または類似の機能を有する構成要素については、同じ参照符号を付している。

【0011】

以下の実施形態は例示であり、本開示による水管理システムは、以下の実施形態に限定されない。例えば、以下の実施形態で示される数値、形状、材料、ステップ、そのステップの順序などは、あくまでも一例であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の改変が可能である。また、技術的に矛盾が生じない限りにおいて、一の態様と他の態様とを組み合わせることが可能である。

【0012】

（１－１． 水管理システム）
図１は、本実施形態に係る水管理システム１の構成例を示す模式図である。水管理システム１は、圃場に対する水の給水および排水など圃場の水管理を行うための種々の機能を有する。水管理システム１は、付加的な機能（生育監視モード、盗難監視モード、侵入物監視モードなど）を備えていてもよい。

【0013】

水管理システム１では、サーバコンピュータ１００（以下、「サーバ１００」と表記する）、１つ以上の水管理装置２００、１つ以上のユーザ端末装置５００がネットワーク２を介して互いに通信可能に接続され得る。水管理装置２００は圃場に設置され、圃場に対する水の給水および排水などを行う。水管理装置２００は中継装置４００を介してネットワーク２に接続され得る。中継装置４００は、水管理装置２００との通信が可能な距離内にある建物に設置され得る。中継装置４００は屋外に設置されてもよい。ネットワーク２は例えばインターネットであるが、それに限定されない。ネットワーク２は例えばローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）であってもよい。

【0014】

ネットワーク２に接続される水管理装置２００およびユーザ端末装置５００の個数は任意である。水管理システム１が複数の圃場の水管理を行う場合、水管理装置２００は複数の圃場のそれぞれに設けられ得る。

【0015】

水管理装置２００には、有線接続または無線接続により水位センサ２５０および薬剤投入装置３００が接続されている。水位センサ２５０は圃場の水位を検出するセンサである。薬剤投入装置３００は圃場に薬剤を投入する装置である。

【0016】

例えば、水稲などを栽培する圃場に除草剤を散布する場合、圃場に張られた水の中に除草剤を拡散させ、圃場内の土壌表面に除草剤を定着させる。その土壌表面に定着した除草剤に雑草が触れることで雑草の生育を抑制することができる。本実施形態の水管理システム１では、除草剤などの薬剤が投入された圃場の水管理を、圃場の水はけの程度および気象条件に応じて、適切に行うことが可能になる。

【0017】

水管理システム１の動作の例を詳細に説明する前に、圃場１０および水管理システム１の構成例の詳細を説明する。

【0018】

（１－２． 圃場）
図２は、水管理装置２００が設置された圃場１０を示す図である。図２に例示する圃場１０には、給水用の水管理装置２００および排水用の水管理装置２００Ａが設置されている。圃場１０内の土壌１１には作物１５が植えられている。作物１５は例えば水稲であるがそれに限定されない。圃場１０内には水１２が張られている。

【0019】

圃場１０の周囲には、灌漑用の水が流れるパイプライン２０が設置されている。パイプライン２０は、供給管２１と、供給管２１から分岐して圃場１０に向かって延びる分岐管２２とを備える。供給管２１は、用水路に接続されている。圃場１０が複数ある場合は、複数の分岐管２２が供給管２１から複数の圃場に延びている。分岐管２２の圃場側の端部には、給水を調整するバルブ３０が設けられている。バルブ３０の上部に水管理装置２００が接続されている。

【0020】

水管理装置２００は、バルブ３０の開閉を行う。バルブ３０を開けるとパイプライン２０から圃場１０に水が供給される。バルブ３０を閉めるとパイプライン２０から圃場１０への水の供給が停止される。

【0021】

（１－３． 水管理装置）
図３は、水管理装置２００およびバルブ３０の構成例を示す図である。

【0022】

バルブ３０は、水が通過する筒状のボディ３１と、ボディ３１の内部に配置された弁体３２と、弁体３２に接続されたステム３３と、ボディ３１に設けられた軸受３４とを備える。

【0023】

ステム３３は、軸受３４によって回転可能に支持されている。ステム３３が回転することにより弁体３２が上下方向に移動し、弁体３２が開閉する。例えば、ステム３３には雄ねじが形成され、軸受３４の内周には雌ねじが形成されていて、ステム３３の回転に伴って、ステム３３が上下方向に移動して弁体３２が移動する。ボディ３１の周方向に沿った壁部には貫通孔３５が形成されている。貫通孔３５は、水が圃場１０に向かって出ていく供給口である。

【0024】

バルブ３０を開けるときは、ステム３３を回転させて弁体３２を上方向に移動させる。これにより、パイプライン２０と貫通孔３５とが繋がり、パイプライン２０から圃場１０に水が供給される。バルブ３０を閉じるときは、ステム３３を反対方向に回転させて弁体３２を下方向に移動させる。これにより、弁体３２によりパイプライン２０と貫通孔３５とが遮断され、パイプライン２０から圃場１０への水の供給が停止される。図３に示すバルブ３０の構造は一例であり、それに限定されない。

【0025】

水管理装置２００は、アクチュエータ４０を備える。アクチュエータ４０は、バルブ３０の開閉を行う。アクチュエータ４０は、電動モータ４１と、電動モータ４１の回転が伝達される回転軸４２とを備える。

【0026】

電動モータ４１の出力軸４３には、ギア４４が取付けられている。ギア４４には、ギア４５が噛み合っている。ギア４５は、収容体５１に設けられた軸受４６に回転可能に支持されている。

【0027】

ギア４５は、回転軸４２を上下方向に移動可能に支持する。ギア４５の内周側にはキー溝４５ａが設けられている。回転軸４２には凸状の摺動部４７が設けられている。ギア４５の内周側のキー溝４５ａに、回転軸４２の摺動部４７が嵌め込まれている。回転軸４２はギア４５とともに回転しながら、ギア４５に対して上下方向に摺動可能である。なお、回転軸４２にスプラインが設けられて、そのスプラインがギア４５の内周側の溝に嵌め込まれていてもよい。

【0028】

回転軸４２の下端部は、バルブ３０のステム３３の上端部と連結している。例えば、回転軸４２の下端部にはカップリング部４２ａが設けられており、ステム３３の上端部に設けられたカップリング部３３ａにカップリング部４２ａが連結されている。

【0029】

電動モータ４１の回転は、ギア４４、ギア４５、回転軸４２を介してステム３３に伝達され、ステム３３は回転する。ステム３３が回転しながら上下方向に移動することで、バルブ３０を開閉させることができる。

【0030】

水管理装置２００は、収容体５１を備える。収容体５１は、上下方向に長く延びた形状を有し、内部にアクチュエータ４０等の各種装置を収容する。

【0031】

収容体５１は、筒体５１ａ、５１ｂ、５１ｃを備える。筒体５１ａ、５１ｂ、５１ｃは上下方向に並べられて互いに接続されている。

【0032】

筒体５１ａの下端は、バルブ３０の上部に設けられた取付台３６にボルト等の締結具によって取付けられている。

【0033】

筒体５１ａの上端と筒体５１ｂの下端との間には、筒状の連結部材５２が設けられている。連結部材５２は、周壁部５２ａと、周壁部５２ａから径方向の外側に突出したフランジ５２ｂと、周壁部５２ａの上端側に設けられた支持壁５２ｃとを備える。筒体５１ａの上端および筒体５１ｂの下端のそれぞれをフランジ５２ｂに近接させ、筒体５１ａの上部および筒体５１ｂの下部のそれぞれを周壁部５２ａにボルト等の締結具で締結することにより、筒体５１ａと筒体５１ｂとが接続される。

【0034】

支持壁５２ｃには、回転軸４２が貫通する貫通孔が形成されている。軸受４６等が取り付けられた構造体５３を支持壁５２ｃに取付けることにより、電動モータ４１、回転軸４２およびギア４５が支持壁５２ｃにより支持される。

【0035】

筒体５１ｂは、下壁部５４ａと、上壁部５４ｃと、下壁部５４ａと上壁部５４ｃとの間に設けられた中間壁５４ｂとを備える。中間壁５４ｂには、径方向の外側に突出した突出壁５６が設けられている。突出壁５６は円形状を有し、操作盤２６０が設けられている。中間壁５４ｂの内径は上壁部５４ｃの内径よりも小さく段部５４ｄが形成されている。上壁部５４ｃには筒体５１ｃの下部が差し込まれて取り付けられている。

【0036】

筒体５１ｃは、アクチュエータ４０とは別の各種装置を収容可能である。筒体５１ｃの下端には、載置板５７ａが設けられている。筒体５１ｃの上端には天板５７ｂが設けられている。天板５７ｂには、ブラケット５７ｃを介してソーラーパネル２２２が設けられている。

【0037】

筒体５１ｃ内には、制御装置２１０、バッテリ２２１、通信装置２３０等の各種装置が収容されている。制御装置２１０は、水管理装置２００の種々の制御を行う。通信装置２３０は、水管理装置２００と外部装置との通信を行う。バッテリ２２１は、水管理装置２００に収容されたアクチュエータ４０、制御装置２１０、通信装置２３０等の各種装置に電力を供給する。また、バッテリ２２１は、ソーラーパネル２２２が発電した電力を蓄電する。制御装置２１０がアクチュエータ４０の動作を制御することで、バルブ３０の開閉を行うことができる。

【0038】

次に、圃場１０内の水の排水について説明する。水管理装置２００は、圃場１０内の水の排水のために用いることもできる。図２に例示する圃場１０には、排水用の水管理装置２００Ａが設置されている。

【0039】

図２に示すように、排水路２８には排水管２７の一端が接続され、排水管２７の他端は排水桝２６に接続されている。排水桝２６には排水用のバルブ２５が設けられ、バルブ２５の上部に水管理装置２００Ａが接続されている。

【0040】

水管理装置２００Ａは、水管理装置２００と同様の構成を有し得る。水管理装置２００Ａのアクチュエータ４０は、バルブ２５の開閉を行う。バルブ２５を開けると圃場１０内の水は排水管２７に排水される。バルブ２５を閉めると圃場１０から排水管２７への排水が停止される。

【0041】

（１－４． 水位センサおよび薬剤投入装置）
次に、水位センサ２５０（図２）および薬剤投入装置３００を説明する。

【0042】

水位センサ２５０は、圃場１０の水位を検出する。水位センサ２５０の種類は任意であり、例えば、静電容量式水位センサ、圧力式水位センサまたはフロート式水位センサが用いられ得る。水位センサ２５０は、例えば圃場１０内に設けられた支柱に取り付けられ得る。支柱の下部は土壌１１内に打ち込まれており、土壌１１に固定されている。

【0043】

水位センサ２５０は、有線接続または無線接続により水管理装置２００に接続されている。水位センサ２５０は、検出した圃場１０の水位のデータを水管理装置２００に出力する。

【0044】

水管理装置２００には、水温を検出する水温センサ、気温を検出する気温センサ、湿度を検出する湿度センサ、土壌の温度を検出する土壌温度センサ等が接続されてもよい。

【0045】

薬剤投入装置３００は、圃場１０内に設置され、圃場１０内に薬剤を投入する。薬剤投入装置３００は、例えば、水管理装置２００の近傍であって、且つ、給水時の水の流れにおける水管理装置２００よりも下流側の位置に設置される。給水とともに薬剤の投入を行うことにより、給水により発生する水流を利用して薬剤１３を圃場１０内に効率良く拡散させることができる。

【0046】

図４は、薬剤投入装置３００の構成例を示す図である。

【0047】

薬剤投入装置３００は、筐体３２０、バルブ３４０、アクチュエータ３５０、タンク３６０、ガイド３７０を備える。タンク３６０は薬剤１３を収容する。タンク３６０の上部には蓋３６１が設けられており、タンク３６０から蓋３６１を取り外すことで、タンク３６０内に外部から薬剤１３を入れることができる。薬剤１３は、顆粒、粉体または液体である。ここでは薬剤１３は顆粒であるとする。

【0048】

タンク３６０の下部は開口しており、そのタンク３６０の下部にバルブ３４０が設けられている。バルブ３４０の種類は任意であり、例えばスライドゲートバルブまたはバタフライバルブが用いられ得る。アクチュエータ３５０は、バルブ３４０の開閉を行う。

【0049】

筐体３２０は、バルブ３４０およびアクチュエータ３５０を収容している。筐体３２０は、ブラケット３８１を介して支柱３８０に取り付けられている。支柱３８０の下部は土壌１１内に打ち込まれており、土壌１１に固定されている。なお、筐体３２０を３本以上の脚で支持し、筐体３２０を支持する脚の下部を土壌１１上に配置することで、薬剤投入装置３００を圃場１０内に設置してもよい。

【0050】

筐体３２０の下部には、タンク３６０からバルブ３４０を通って落下した薬剤１３を圃場１０へ導くガイド３７０が設けられている。アクチュエータ３５０が駆動してバルブ３４０が開くと、タンク３６０内の薬剤１３はバルブ３４０を通って落下する。薬剤１３はガイド３７０上をスライドしながら斜め下方向に移動し、ガイド３７０の下端部から落下することで圃場１０へ投入される。これにより、圃場１０に薬剤１３を投入することができる。

【0051】

次に、水管理システム１のハードウェア構成例を説明する。図５は、水管理システム１のハードウェア構成例を示すブロック図である。図６は、薬剤投入装置３００のハードウェア構成例を示すブロック図である。

【0052】

（２－１． サーバ）
サーバ１００は、例えばクラウドサーバまたはエッジサーバなどの、圃場１０から離れた場所に設置されたコンピュータであり得る。サーバ１００は、制御装置１１０と、記憶装置１２０と、通信装置１３０とを備える。サーバ１００は、圃場１０に関するデータを一元管理し、管理するデータを活用して農業を支援するクラウドサーバとして機能する。

【0053】

制御装置１１０は、プロセッサ１１１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１２およびＲＡＭ（Random Access Memory）１１３などの記録媒体とを備える。ＲＯＭ１１２には、プロセッサ１１１に処理を実行させるためのコンピュータプログラム（またはファームウェア）が実装され得る。コンピュータプログラムは、記憶媒体（例えば半導体メモリまたは光ディスク等）または電気通信回線（例えばインターネット）を介してサーバ１００に提供され得る。そのようなコンピュータプログラムが、商用ソフトウェアとして販売されてもよい。

【0054】

プロセッサ１１１は、半導体集積回路であり、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）を含む。プロセッサ１１１は、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラによって実現され得る。プロセッサ１１１は、各種処理を実行するための命令群を記述した、ＲＯＭ１１２に格納されるコンピュータプログラムを逐次実行し、所望の処理を実現する。

【0055】

プロセッサ１１１は、ＣＰＵを搭載したＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＡＳＳＰ（Application Specific Standard Product）、または、これら回路の中から選択される二つ以上の回路の組み合わせであってもよい。

【0056】

ＲＯＭ１１２は、例えば、書き込み可能なメモリ（例えばＰＲＯＭ）、書き換え可能なメモリ（例えばフラッシュメモリ）、または読み出し専用のメモリである。ＲＯＭ１１２は、プロセッサ１１１の動作を制御するコンピュータプログラムを記憶している。ＲＯＭ１１２は、単一の記録媒体である必要はなく、複数の記録媒体の集合体であってもよい。複数の記録媒体の集合体の一部は取り外し可能なメモリであってもよい。

【0057】

ＲＡＭ１１３は、ＲＯＭ１１２に格納されたコンピュータプログラムをブート時に一旦展開するための作業領域を提供する。ＲＡＭ１１３は、単一の記録媒体である必要はなく、複数の記録媒体の集合であってもよい。

【0058】

記憶装置１２０は、主としてデータベースのストレージとして機能する。記憶装置１２０の例はクラウドストレージである。記憶装置１２０は、例えば磁気記憶装置、光学記憶装置、半導体記憶装置またはそれらの組み合わせである。光学記憶装置の例は、光ディスクドライブまたは光磁気ディスク（ＭＤ）ドライブなどである。磁気記憶装置の例は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）である。半導体記憶装置の例は、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）である。記憶装置１２０は、サーバ１００にネットワークを介して接続された外部の記憶装置であってもよい。記憶装置１２０は、圃場１０の水管理に関する各種情報を記憶し得る。

【0059】

通信装置１３０は、ネットワーク２を介して水管理装置２００およびユーザ端末装置５００と通信するための通信モジュールである。通信装置１３０は、有線通信および／または無線通信を行うことができる。通信装置１３０は、例えば、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４（登録商標）、またはイーサネット（登録商標）などの通信規格に準拠した有線通信を行うことができる。通信装置１３０は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格および／またはＷｉ－Ｆｉ（登録商標）規格に準拠した無線通信を行うことができる。いずれの規格も、２．４ＧＨｚ帯または５．０ＧＨｚ帯の周波数を利用した無線通信規格を含む。通信装置１３０は、携帯電話回線または人工衛星を経由する回線を利用した無線通信を行ってもよい。

【0060】

（２－２． ユーザ端末装置）
ユーザ端末装置５００は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットコンピュータ、スマートフォン、またはＰＤＡ（Personal digital assistant）である。図１では、ユーザ端末装置５００の例として、ラップトップＰＣおよびタブレットコンピュータが示されている。

【0061】

図５に例示するように、ユーザ端末装置５００は、制御装置５１０、記憶装置５２０、通信装置５３０、入力装置５４０および表示装置５５０を備える。これらの構成要素は、バスを介して相互に通信可能に接続される。

【0062】

制御装置５１０は、プロセッサ５１１、ＲＯＭ５１２およびＲＡＭ５１３を備える。プロセッサ５１１、ＲＯＭ５１２、ＲＡＭ５１３および記憶装置５２０の詳細は、サーバ１００のプロセッサ１１１、ＲＯＭ１１２、ＲＡＭ１１３および記憶装置１２０と同様であるため、ここではその説明を省略する。

【0063】

入力装置５４０は、ユーザからの指示をデータに変換してコンピュータに入力するための装置である。入力装置５４０は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネルまたはそれらの組み合わせである。表示装置５５０は、例えば、液晶ディスプレイまたはＯＬＥＤ（Organic Light-Emitting Diode）ディスプレイである。

【0064】

通信装置５３０は、ネットワーク２を介してサーバ１００および水管理装置２００と通信するための通信モジュールである。通信装置１３０は、有線通信および／または無線通信を行うことができる。例えば、通信装置５３０は、通信装置１３０と同様に、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４（登録商標）、またはイーサネット（登録商標）などの通信規格に準拠した有線通信を行うことができる。通信装置５３０は、通信装置１３０と同様に、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格および／またはＷｉ－Ｆｉ（登録商標）規格に準拠した無線通信を行うことができる。通信装置５３０は、ＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）またはＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）の通信方式に準拠した無線通信を行うことが可能な通信モジュールであってもよい。ＢＬＥまたはＬＰＷＡなどの通信方式を利用することにより、低消費電力で長距離かつ広範囲の通信を実現することができる。通信装置５３０は、携帯電話回線または人工衛星を経由する回線を利用した無線通信を行ってもよい。

【0065】

（２－３． 中継装置）
図５に例示するように、中継装置４００は、制御装置４１０、通信装置４３０および通信装置４５０を備える。これらの構成要素は、バスを介して相互に通信可能に接続される。

【0066】

制御装置４１０は、プロセッサ４１１、ＲＯＭ４１２およびＲＡＭ４１３を備える。プロセッサ４１１、ＲＯＭ４１２およびＲＡＭ４１３の詳細は、サーバ１００のプロセッサ１１１、ＲＯＭ１１２およびＲＡＭ１１３と同様であるため、ここではその説明を省略する。

【0067】

通信装置４３０は、ネットワーク２を介してサーバ１００およびユーザ端末装置５００と通信するための通信モジュールである。通信装置４３０は、有線通信および／または無線通信を行うことができる。例えば、通信装置４３０は、通信装置１３０と同様に、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４（登録商標）、またはイーサネット（登録商標）などの通信規格に準拠した有線通信を行うことができる。通信装置４３０は、通信装置１３０と同様に、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格および／またはＷｉ－Ｆｉ（登録商標）規格に準拠した無線通信を行うことができる。通信装置４３０は、ＢＬＥまたはＬＰＷＡの通信方式に準拠した無線通信を行うことが可能な通信モジュールであってもよい。通信装置４３０は、携帯電話回線または人工衛星を経由する回線を利用した無線通信を行ってもよい。

【0068】

通信装置４５０は、水管理装置２００と通信するための通信モジュールである。通信装置４５０は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格および／またはＷｉ－Ｆｉ（登録商標）規格に準拠した無線通信を行うことができる。通信装置４５０は、ＢＬＥまたはＬＰＷＡの通信方式に準拠した無線通信を行うことが可能な通信モジュールであってもよい。通信装置４５０は、携帯電話回線または人工衛星を経由する回線を利用した無線通信を行ってもよい。

【0069】

（２－４． 水管理装置）
図５に例示するように、水管理装置２００は、制御装置２１０、通信装置２３０、通信装置２４０および操作盤２６０を備える。これらの構成要素は、バスを介して相互に通信可能に接続される。水管理装置２００Ａ（図２）も、水管理装置２００と同様の構成要素を備え得る。

【0070】

制御装置２１０は、プロセッサ２１１、ＲＯＭ２１２、ＲＡＭ２１３および駆動回路２１４を備える。プロセッサ２１１、ＲＯＭ２１２およびＲＡＭ２１３の詳細は、サーバ１００のプロセッサ１１１、ＲＯＭ１１２およびＲＡＭ１１３と同様であるため、ここではその説明を省略する。

【0071】

駆動回路２１４は、例えばインバータである。駆動回路２１４は、プロセッサ２１１から出力された指令値に応じた駆動電流を生成し、アクチュエータ４０（図３）の電動モータ４１に供給する。駆動電流が供給された電動モータ４１は回転し、バルブ３０が開閉される。

【0072】

通信装置２３０は、中継装置４００と通信するための通信モジュールである。通信装置２３０は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格および／またはＷｉ－Ｆｉ（登録商標）規格に準拠した無線通信を行うことができる。通信装置２３０は、ＢＬＥまたはＬＰＷＡの通信方式に準拠した無線通信を行うことが可能な通信モジュールであってもよい。通信装置２３０は、携帯電話回線または人工衛星を経由する回線を利用した無線通信を行ってもよい。

【0073】

操作盤２６０は、水管理装置２００の動作に関する操作をユーザが行うための装置である。操作盤２６０は、スイッチおよび／またはタッチパネルを有し、ユーザからの指示を受け付けてプロセッサ２１１に送信する。通信装置２４０は、薬剤投入装置３００および水位センサ２５０と通信するための通信モジュールである。

【0074】

（２－５． 薬剤投入装置）
図６に例示するように、薬剤投入装置３００は、制御装置３１０および通信装置３３０を備える。これらの構成要素は、バスを介して相互に通信可能に接続される。

【0075】

制御装置３１０は、プロセッサ３１１、ＲＯＭ３１２、ＲＡＭ３１３および駆動回路３１４を備える。プロセッサ３１１、ＲＯＭ３１２およびＲＡＭ３１３の詳細は、サーバ１００のプロセッサ１１１、ＲＯＭ１１２およびＲＡＭ１１３と同様であるため、ここではその説明を省略する。

【0076】

駆動回路３１４は、例えばインバータである。駆動回路３１４は、プロセッサ３１１から出力された指令値に応じた駆動電流を生成し、アクチュエータ３５０（図４）に供給する。アクチュエータ３５０は駆動電流に応じて駆動してバルブ３４０の開閉を行う。

【0077】

通信装置３３０は、水管理装置２００と通信を行うための通信モジュールである。通信装置２４０（図５）および通信装置３３０は、有線通信および／または無線通信を行うことができる。例えば、通信装置２４０および通信装置３３０は、通信装置５３０と同じく、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４（登録商標）、またはイーサネット（登録商標）などの通信規格に準拠した有線通信を行うことができる。通信装置２４０および通信装置３３０は、通信装置５３０と同じく、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格および／またはＷｉ－Ｆｉ（登録商標）規格に準拠した無線通信を行うことができる。通信装置２４０および通信装置３３０は、ＢＬＥまたはＬＰＷＡの通信方式に準拠した無線通信を行うことが可能な通信モジュールであってもよい。

【0078】

水管理装置２００は、通信装置２３０を用いて薬剤投入装置３００および水位センサ２５０と通信を行ってもよい。この場合は、水管理装置２００は通信装置２４０を備えていなくてもよい。

【0079】

また、水管理装置２００の制御装置２１０が薬剤投入装置３００のアクチュエータ３５０を直接制御する場合は、制御装置３１０および通信装置３３０は省略されてもよい。この場合、制御装置２１０からアクチュエータ３５０に駆動電流が供給されることにより、アクチュエータ３５０はバルブ３４０の開閉を行う。

【0080】

また、水管理装置２００は、中継装置４００を介さずにネットワーク２に直接接続されてもよい。この場合は、中継装置４００は省略されてもよい。この場合、水管理装置２００は、ＬＴＥ－Ｍ（Long Term Evolution for machine-type-communication）等の通信方式を利用して通信を行ってもよい。

【0081】

（３． 水管理システムの動作）
次に、本実施形態の水管理システム１の動作をより詳細に説明する。

【0082】

本実施形態の水管理システム１は、薬剤１３が投入される圃場１０への給水を管理する。薬剤１３は、例えば除草剤であるが、それに限定されない。薬剤１３は病害虫防除剤等の他の薬剤であってもよい。以下では、薬剤１３が除草剤である場合の例を説明し、薬剤１３を除草剤１３と称する。

【0083】

圃場１０内に投入された除草剤１３は、圃場１０内に張られた水の中を拡散し、土壌１１の表面に定着して処理層を形成する。土壌１１の表面に除草剤１３を効率よく定着させるために、除草剤１３が湛水状態の圃場１０に投入された後は、例えば７日間は給水および排水が停止される。これは、除草剤１３が水中を十分に拡散し、土壌１１の表面に広く均一な処理層を形成するために必要な期間、水の流入および除草剤１３の流出を停止するためである。

【0084】

この期間、圃場１０の水位は、水田浸透、水面および作物からの蒸発散などによって減少する。また、水田浸透量および蒸発散量は、圃場１０の構造、位置、季節などによって変動し得る。このため、除草剤１３を投入した後の水管理は、農作業者が湛水状態を観察しながら経験と勘に基づいて手動で行っており、除草剤１３の効果が不安定化する原因になっている。例えば、除草剤１３の成分は水に溶けて移動するため、圃場１０に水が頻繁に出入すると、除草剤１３の濃度分布に偏りが生じて、効果が不安定になってしまう。

【0085】

本実施形態の水管理システム１は、安定した除草剤１３の効果が得られるように、除草剤１３が投入される圃場１０の水を管理する。

【0086】

図７は、水管理システム１が圃場１０の水を管理する処理の一例を示すフローチャートである。図７に示す処理は、主にサーバ１００の制御装置１１０（図５）が実行する。水管理装置２００および薬剤投入装置３００は、サーバ１００からの指令に基づいて動作し得る。

【0087】

水管理では、まず、圃場１０の単位時間当たりの水位の低下量を演算する（ステップＳ１１０）。水管理システム１では、圃場１０の水位の上限および下限を設定可能である。水位の上限および下限は予め設定され得る。例えば、水位の上限および下限は、サーバ１００のプロセッサ１１１によって自動設定されてもよいし、ユーザが設定してもよい。ユーザは、例えば、ユーザ端末装置５００の入力装置５４０を用いて、上限および下限の値を入力することができる。入力された値は、ユーザ端末装置５００からサーバ１００へ送信される。

【0088】

水位センサ２５０は、圃場１０の水位を検出し、検出した水位のデータを水管理装置２００に出力する。水管理装置２００のプロセッサ２１１は、受け取った水位のデータを、通信装置２３０を介してサーバ１００に出力する。サーバ１００と水管理装置２００との間のデータ通信は中継装置４００を介して行われ得る。

【0089】

図８は、上限および下限の間で推移する水位の例を示す図である。サーバ１００のプロセッサ１１１は、圃場１０の水位の値が予め設定された下限に達した場合は、圃場１０に給水を行うための制御を行う。圃場１０の水位の値が予め設定された上限に達した場合は、圃場１０への給水を停止するための制御を行う。これにより、圃場１０の水位は、上限と下限の間の値に維持される。上限と下限の値の差は制御幅と称される場合がある。

【0090】

プロセッサ１１１は、受け取った水位センサ２５０の出力データから圃場１０の水位の値を取得する。プロセッサ１１１は、水位の値が下限に達したと判定した場合、バルブ３０を開くようにアクチュエータ４０を制御する。プロセッサ１１１は、水管理装置２００にバルブ３０を開ける制御信号を送信する。水管理装置２００のプロセッサ２１１は、受け取った制御信号に基づいて駆動回路２１４を制御し、アクチュエータ４０（図３）を駆動してバルブ３０を開かせる。バルブ３０が開くことで圃場１０に水が供給される。

【0091】

プロセッサ１１１は、水位が上限に達したと判定した場合、バルブ３０を閉じるようにアクチュエータ４０を制御する。プロセッサ１１１は、水管理装置２００にバルブ３０を閉じる制御信号を送信する。水管理装置２００のプロセッサ２１１は、受け取った制御信号に基づいて、駆動回路２１４を制御し、アクチュエータ４０を駆動してバルブ３０を閉じさせる。バルブ３０が閉じることで圃場１０への給水が停止される。

【0092】

圃場１０の単位時間当たりの水位の低下量を演算する処理を説明する。“単位時間当たりの水位の低下量”は、例えば日減水深であるが、それに限定されない。日減水深は、自然減水による一日当たりの水位の低下量である。以下では、“単位時間当たりの水位の低下量”が日減水深である場合の例を説明する。

【0093】

まず、圃場１０の水位が上限となるよう給水を行う。プロセッサ１１１は、受け取った水位センサ２５０の出力データから圃場１０の水位の値を取得する。プロセッサ１１１は、取得した水位の値が上限に達したと判定するまで、バルブ３０を開けておくようにアクチュエータ４０を制御する。バルブ３０を開けている間は圃場１０に水が供給される。

【0094】

プロセッサ１１１は、水位が上限に達したと判定した場合、バルブ３０を閉じるようにアクチュエータ４０を制御する。バルブ３０が閉じることで圃場１０への給水が停止される。図８に示す例では、時刻ｔ１において水位が上限に達し、給水が停止されている。

【0095】

バルブ３０を閉じて給水を停止した後に水位センサ２５０が検出した水位のデータに基づいて、日減水深を演算する。給水が停止された圃場１０の水位は、水田浸透、水面および作物からの蒸発散などによって低下する。プロセッサ１１１は、時刻ｔ１から２４時間（一日）が経過した時刻ｔ２における水位の値を取得する。プロセッサ１１１は、時刻ｔ１の水位（上限水位）の値から時刻ｔ２の水位の値を減算して、日減水深Ｄ１の値を取得する。

【0096】

圃場１０の水位が予め設定された上限に達して給水を停止した後に取得した水位のデータを用いることで、日減水深を精度良く求めることができる。圃場１０に除草剤１３を投入する前に給水を伴う日減水深を取得する処理を行い、水に関する圃場１０の特徴を予め把握しておくことで、給水の適切な管理を行うことができる。例えば、水のオーバーフローなどの不具合の有無を予め把握することできる。後述するような圃場１０への除草剤１３の投入時に給水を上限まで行う形態では、そのような不具合の有無を予め把握できていることで、除草剤１３の圃場１０外への流出を抑制することができる。

【0097】

次に、プロセッサ１１１は、圃場１０への除草剤１３の投入が終了してから次に圃場１０への給水を開始するまでの待機時間を決定する（ステップＳ１２０）。待機時間は、演算した日減水深Ｄ１に基づいて決定する。

【0098】

本実施形態では、圃場１０への除草剤１３投入後に水位が低下して土壌１１の表面が露出した場合でも、待機時間が経過するまでは給水を行わない。待機時間は、土壌１１の表面の露出を許容する長さであり得る。除草剤１３が土壌１１の表面に定着し、圃場１０全体に概ね均一な処理層を形成するためには、給排水を停止した状態での自然減水によって土壌１１の表面が露出した後も、すぐに給水しないことが望ましい。土壌１１の表面が露出しても待機時間が経過するまでは給水を行わないことで、土壌に除草剤１３を効率よく定着させることができる。

【0099】

プロセッサ１１１は、例えば、日減水深Ｄ１が第１範囲内である場合は、待機時間として第１待機時間を決定する。日減水深Ｄ１が、第１範囲よりも大きい第２範囲内である場合は、待機時間として第１待機時間よりも短い第２待機時間を決定する。“第１範囲よりも大きい第２範囲”とは、第２範囲の下限値が第１範囲の上限値よりも大きいことを意味する。プロセッサ１１１は、例えば、日減水深と待機時間との関係を示したテーブルを用いて、演算した日減水深Ｄ１から待機時間を決定する。テーブルを用いることで、予め決められた規則に応じた待機時間を決定することができる。また、テーブルを用いることで、プロセッサ１１１の処理の負荷を低減させることができる。このようなテーブルは、サーバ１００の記憶装置１２０に予め記憶されている。

【0100】

図９は、日減水深と待機時間との関係を示したテーブルの一例を示す図である。日減水深は、二つ以上の範囲に分けられ得る。図９に示す例では、日減水深は、三つの範囲に分けられている。日減水深の単位は“ｃｍ／ｄａｙ”とする。また、圃場１０への除草剤１３の投入を伴う給水において、水位が上限になるまで給水を行ってから給水を停止するとする。上限水位は、例えば５．０ｃｍであるが、それに限定されない。

【0101】

図９に示すテーブルでは、演算した日減水深Ｄ１が、
０ ＜ Ｄ１ ≦ １．０
の範囲にある場合は、待機時間として、予め決められた“定着期間”を設定する。定着期間は、圃場１０への除草剤１３の投入が完了してからの、除草剤１３の土壌１１への定着期間として推奨されている時間である。このような定着期間は、例えば日本植物調節剤研究協会等によって推奨されている。“定着期間”は例えば７日間であるが、それに限定されない。日減水深Ｄ１が１．０ｃｍ以下と小さい場合は、定着期間が経過するまでは給水は行わない。また、この場合、待機時間として定着期間よりも長い時間を設定してもよい。

【0102】

演算した日減水深Ｄ１が、
１．０ ＜ Ｄ１ ≦ ３．０
の範囲にある場合は、待機時間として“７２時間”を設定する。７２時間経過後に圃場１０への給水を開始し、水位が上限に達すると給水を停止する。その後は、下限水位を１．０ｃｍに設定し、水位が下限水位に達する毎に水位が上限に達するまで給水を行う。

【0103】

演算した日減水深Ｄ１が、
３．０ ＜ Ｄ１
の範囲にある場合は、待機時間として“４８時間”を設定する。４８時間経過後に圃場１０への給水を開始し、水位が上限に達すると給水を停止する。その後は、４８時間毎に水位が上限に達するまで給水を行う。

【0104】

日減水深Ｄ１の値が属する範囲に応じて待機時間を決定するとともに給水を制御することで、土壌１１に除草剤１３を効率よく定着させつつ、作物に必要な水を圃場１０に供給することができる。

【0105】

また、本実施形態では、単位時間当たりの水位の低下量として、日減水深を用いる。圃場１０の水位の低下量は昼間と夜間とで異なり得る。昼間の水位の低下量と夜間の水位の低下量の両方を含む一日当たりの水位の低下量（日減水深）を求めることで、複数の日数に亘る水位の低下量を精度良く推定することができ、より適切な待機時間を決定することができる。

【0106】

ステップＳ１２０の処理の後、プロセッサ１１１は、圃場１０に給水しながら除草剤１３を圃場１０へ投入する制御を行う（ステップＳ１３０）。

【0107】

給水に先立って、まず、圃場１０の水位を下限まで低下させる。プロセッサ１１１は、受け取った水位センサ２５０の出力データから圃場１０の水位の値を取得する。プロセッサ１１１は、取得した水位の値が下限に達したと判定するまで、バルブ３０を閉じておくようにアクチュエータ４０を制御する。

【0108】

図８に示す例では、時刻ｔ３において水位が下限に達している。プロセッサ１１１は、水位が下限に達したと判定した場合、バルブ３０を開けるようにアクチュエータ４０を制御する。バルブ３０が開くことで圃場１０への給水が開始される。

【0109】

給水を開始すると、次にプロセッサ１１１は、圃場１０へ除草剤１３を投入するように薬剤投入装置３００を制御する。プロセッサ１１１は、水管理装置２００に除草剤１３を投入する制御信号を送信する。水管理装置２００のプロセッサ２１１は、制御信号を受信すると、薬剤投入開始を示すアクティベーション信号を薬剤投入装置３００に出力する。薬剤投入装置３００のプロセッサ３１１は、アクティベーション信号に応答して駆動回路３１４の制御を開始し、アクチュエータ３５０（図４）を駆動してバルブ３４０を開かせる。バルブ３４０が開くことで、タンク３６０内の除草剤１３が圃場１０に投入される。これにより、除草剤１３の投入を伴う給水が行われる。バルブ３４０の開度および／または除草剤１３の投入期間におけるバルブ３４０の開閉周期等は、予め設定されており、上記制御信号にそれらの情報が含まれている。

【0110】

圃場１０の水位が下限に達してから除草剤１３の投入を伴う給水を開始することで、給水による水流を長時間発生させることができ、除草剤１３を圃場１０内に効率良く拡散させることができる。

【0111】

水位が上限に達すると、除草剤１３の投入および給水を停止する（ステップＳ１４０）。図８に示す例では、時刻ｔ４において水位が上限に達している。プロセッサ１１１は、水位が上限に達したと判定した場合、除草剤１３の投入を終了するように薬剤投入装置３００を制御する。プロセッサ１１１は、水管理装置２００に除草剤１３の投入を終了させる制御信号を送信する。水管理装置２００のプロセッサ２１１は、制御信号を受信すると、薬剤投入終了を示すアクティベーション信号を薬剤投入装置３００に出力する。薬剤投入装置３００のプロセッサ３１１は、アクティベーション信号に応答して駆動回路３１４を制御し、アクチュエータ３５０（図４）を駆動してバルブ３４０を閉じさせる。バルブ３４０が閉じることで圃場１０への除草剤１３の投入が終了する。

【0112】

続いて、プロセッサ１１１は、水管理装置２００にバルブ３０を閉じる制御信号を送信する。水管理装置２００のプロセッサ２１１は、受け取った制御信号に基づいて、駆動回路２１４を制御し、アクチュエータ４０を駆動してバルブ３０を閉じさせる。バルブ３０が閉じることで圃場１０への給水が停止される。これにより、除草剤１３の投入を伴う給水が停止される。

【0113】

本実施形態では、除草剤１３の投入を終了してから給水を停止する。除草剤１３の投入を終了した後に給水を停止することにより、圃場１０内の除草剤１３投入位置近傍の除草剤１３の濃度が他の領域よりも高くなることを抑制できる。

【0114】

本実施形態では、水位が上限に達するまで除草剤１３の投入を伴う給水を行うことで、給水による水流を長時間発生させて、除草剤１３を圃場１０内に効率良く拡散させることができるとともに、圃場１０に適切な量の水を供給することができる。

【0115】

プロセッサ１１１は、除草剤１３の投入および給水の停止後は、上記のステップＳ１２０において決定した待機時間が経過するまでバルブ３０を閉じて給水を行わないよう、アクチュエータ４０を制御する。

【0116】

プロセッサ１１１は、時間を計測し、計測時間が待機時間になったか判定する（ステップＳ１５０、Ｓ１６０）。計測時間が待機時間になったと判定した場合、プロセッサ１１１は、バルブ３０を開くようにアクチュエータ４０を制御し、圃場１０への給水を行う（ステップＳ１７０）。その後は、例えば図９を参照しながら説明した手順に沿って給水の管理を行う。

【0117】

日減水深Ｄ１が属する範囲に応じて決定した待機時間が経過するまでは給水を行わないことで、土壌１１に除草剤１３を効率よく定着させつつ、作物に必要な水を圃場１０に供給することができる。

【0118】

上述したように、除草剤１３投入後の圃場１０の水管理について、従来は農作業者が湛水状態を観察しながら経験と勘に基づいて手動で行っており、除草剤１３の効果が不安定化する原因になっていた。このような水管理を機械的に自動化する場合、水位センサ２５０によって取得される水位の計測値を利用することが考えられる。例えば、除草剤１３の投入後、水位センサ２５０の検出値が予め設定された値まで低下した後に給水を再開することが考えられる。しかし、一般に圃場１０内の土壌１１の表面は平坦ではなく、水位センサ２５０の位置と、他の位置とでは水深は互いに異なる。このため、水位センサ２５０の検出値が設定値まで低下したときの圃場１０の湛水状態は、圃場１０ごとに異なり得るだけではなく、同一圃場１０内でも場所に応じて異なり、土壌１１の表面が露出する場所と露出しない場所とにばらばらに分かれたりすることが起こり得る。水位センサ２５０が検出する水位は、水位センサ２５０が配置された位置の水位である。水位センサ２５０の検出値を用いて、水位センサ２５０から離れた位置の土壌１１の露出状況を推定することは困難である。

【0119】

本実施形態では、日減水深に応じて待機時間を決定し、除草剤１３投入後は待機時間が経過するまでは圃場１０への給水を行わない。日減水深は同一圃場１０内ではその全域に亘って共通であり、日減水深に応じて待機時間を決定することで、圃場１０内の水を所望の状態にすることができる。例えば、日減水深を用いることで、圃場１０内の相対的に水深が浅くなる位置の土壌表面が露出する時間を考慮した待機時間を設定することができる。これにより、圃場１０内の土壌１１に除草剤１３を効率よく定着させ、除草剤１３の効果を安定して得ることができるとともに、作物に必要な水を圃場１０に供給することができる。

【0120】

次に、圃場１０に降った雨の量（降水量）に応じた処理を説明する。

【0121】

上述のステップＳ１１０における日減水深の演算では、降水量を考慮した日減水深Ｄ１の演算を行ってもよい。この場合、サーバ１００は、インターネット等を介して気象データを取得する。気象データは例えば気象庁が発表したデータであり得る。気象データには、圃場１０がある地域の降水量のデータが含まれている。

【0122】

プロセッサ１１１は、日減水深の演算に用いる水位データを水位センサ２５０が取得する期間中（図８に示す時刻ｔ１からｔ２の間の期間）の降水量のデータを取得する。圃場１０に雨が降った場合は、その降水量の分だけ日減水深の値が小さくなり得る。プロセッサ１１１は、例えば、時刻ｔ１の水位と時刻ｔ２の水位の差分に対して降水量の値を加算する。これにより、雨が降らなかった場合の日減水深に相当する値を取得することができる。このように、降水量を考慮することで、雨が降った場合でも日減水深を精度良く求めることができる。

【0123】

また、除草剤１３の投入および給水の停止後、待機時間が経過するまでの間に雨が降った場合は、その期間の降水量に応じて待機時間を延長してもよい。

【0124】

プロセッサ１１１は、除草剤１３の投入および給水を停止してから待機時間が経過するまでの期間中の降水量のデータを取得する。圃場１０に雨が降った場合は、その降水量の分だけ水位の低下量は減り得る。プロセッサ１１１は、例えば、降水量を日減水深で除した値の分だけ待機時間を延長する。延長した経過時間が経過するまでは給水は行わない。降水量に応じて待機時間を延長することで、効率良く土壌１１に除草剤１３を定着させることができる。また、待機時間経過後であっても水位が下限よりも高い場合には、給水を行わないよう制御してもよい。

【0125】

また、日減水深の演算に用いる水位データを取得する前段階として圃場１０の水位が上限になるまで給水を行う工程において、所定時間が経過しても水位が上限に達しない場合は、プロセッサ１１１はそのことをユーザに報知する制御を行う。所定時間は、例えば、圃場１０の大きさおよび単位当たりの水の供給量に応じて任意に設定され得る。所定時間は、例えば７時間であるが、それに限定されない。

【0126】

例えば、畦畔から漏水していたり、水尻の止水が十分でなかったりしていた場合は、給水しても水位が上限に達しない場合がある。その場合は、水位が上限に達しないことをユーザに報知することで、ユーザは異常の発生を認識することができる。例えば、ユーザ端末装置５００に、水位の値が上限に達しないことを示す情報を表示させたり、音声で報知させたりすることで、ユーザは異常の発生を認識することができる。プロセッサ１１１は、そのような異常を報知させるための指令をユーザ端末装置５００に送信する。ユーザ端末装置５００のプロセッサ５１１（図５）は、受け取った指令に応じて表示装置５５０に、水位が上限に達しないことを示す情報を表示させる。ユーザ端末装置５００がスピーカを備える場合は、水位の値が上限に達しないことを報知する音声をスピーカから出力させてもよい。

【0127】

また、上記所定時間が経過しても水位が上限に達しない場合は、プロセッサ１１１は、水位が上限に達してバルブ３０を閉じた後に予定していた処理を中止する。それら予定していた処理は、例えば、日減水深の演算、除草剤１３の投入を伴う給水等である。圃場１０に異常が発生している状態ではそのような処理を正常に行えない可能性がある。所定時間が経過しても水位が上限に達しない場合は、それらの処理を中止することで、圃場１０に異常が発生している状態でそれらの処理が進むことを防止できる。

【0128】

なお、水位が上限に達しない場合は、そのまま給水を維持してもよい。これにより、土壌１１の表面が露出することを抑制できる。この場合は、必要に応じてユーザがバルブ３０を閉じるための操作を行う。また、プロセッサ１１１がアクチュエータ４０を制御して、自動でバルブ３０を閉じてもよい。

【0129】

上述の実施形態の説明では、薬剤投入装置３００を用いて圃場１０に除草剤１３を投入していたが、別の方法により圃場１０に除草剤１３を投入してもよい。例えば、ドローンなどの無人航空機または農業用ロボット等を用いて圃場１０に除草剤１３を投入してもよい。また、ユーザが手作業で圃場１０に除草剤１３を投入してもよい。

【0130】

無人航空機を用いて除草剤１３を投入する場合、無人航空機は除草剤１３の投入が完了すると、投入が完了したことを示す情報をサーバ１００に送信する。情報の送信は中継装置４００を介して行ってもよい。農業用ロボットを用いて除草剤１３を投入する場合の処理も、無人航空機を用いて除草剤１３を投入する場合の処理と同様である。ユーザが手作業で除草剤１３を投入する場合、ユーザは除草剤１３の投入が完了すると、ユーザ端末装置５００の入力装置５４０を用いて、投入が完了したことを入力する。ユーザ端末装置５００は、投入が完了したことを示す情報をサーバ１００に送信する。プロセッサ１１１は、受け取った情報から除草剤１３の投入が完了したことを検知し、上記の待機時間が経過するまで給水を行わない処理に移行することができる。

【0131】

上述の実施形態の説明では、図７に示す処理は、主にサーバ１００が実行していたが、ユーザ端末装置５００および／または水管理装置２００が実行してもよい。また、サーバ１００、ユーザ端末装置５００および水管理装置２００が協働してそれらの処理を実行してもよい。

【0132】

上述の実施形態の説明では、除草剤１３の投入前に水位センサ２５０が検出した水位に基づいて日減水深を演算していたが、それに限定されない。例えば、日減水深の演算に用いる水位データを水位センサ２５０が取得する期間中の降水量が大きい場合など、日減水深の演算が困難な場合は、別の期間における水位の変化から日減水深を演算してもよい。例えば、除草剤１３の投入を伴う給水を停止してからの所定期間（１２時間または２４時間等）における水位の変化から日減水深を演算してもよい。このタイミングで待機時間を決定しても、上記と同様の適切な給水管理を行うことが可能である。

【0133】

上述の実施形態の説明では、圃場１０の水位に関する情報を取得するセンサとして水位センサ２５０を用いたが、別のセンサが用いられてもよい。例えば、カメラを用いて水面を撮像し、水面の画像から水位を推定してもよい。この場合、水位に関する情報を取得するセンサはイメージセンサであり、水位に関する情報は水面の画像情報であり得る。

【0134】

上述したように、水管理システム１は複数の圃場１０を管理し得る。この場合、上述した待機時間の決定および給水の管理等の各種処理は、複数の圃場１０それぞれに対して行う。また、圃場１０毎の日減水深を示すマップを作成する等、複数の圃場１０に関するデータを一元管理し、それら管理するデータを活用することで営農を支援することができる。

【0135】

以上のように、本開示は、以下の項目に記載の水管理システム、水管理方法およびコンピュータプログラムを含む。

【0136】

［項目１］
薬剤が投入される圃場への給水を管理する水管理システムであって、
圃場の水位に関する情報を取得するセンサと、
前記圃場への給水を調整するバルブの開閉を行うアクチュエータと、
前記圃場への給水を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記水位に関する情報に基づいて、前記圃場の単位時間当たりの水位の低下量を演算し、
前記圃場への薬剤の投入が終了してから次に前記圃場への給水を開始するまでの待機時間を、演算した前記単位時間当たりの水位の低下量に応じて決定し、
前記薬剤の投入の終了後、前記待機時間が経過するまでは前記バルブを閉じておくように前記アクチュエータを制御する、水管理システム。

【0137】

圃場内の土壌に例えば除草剤などの薬剤を効率よく定着させるために、薬剤が湛水状態の圃場に投入された後は、例えば７日間は給水および排水が停止される。これは、薬剤が水中を十分に拡散し、土壌表面に広く均一な処理層を形成するために必要な期間、水の流入および薬剤の流出を停止するためである。この期間、圃場の水位は、水田浸透、水面および作物からの蒸発散などによって減少する。また、水田浸透量および蒸発散量は、圃場の構造、位置、季節などによって変動し得る。このため、薬剤投入後の水管理は、湛水状態を観察した農作業者の経験と勘に基づいて手動で行われることが多かった。このような水管理を機械的に自動化する場合、水位センサによって取得される水位の計測値を利用することが考えられる。例えば、薬剤の投入後、水位センサの計測値が予め設定された値まで低下した後に給水を再開することが考えられる。しかし、一般に圃場内の土壌表面（田面）は平坦ではなく、水位センサの位置と、他の位置とでは水深は互いに異なる。このため、水位センサによる水位の計測値が設定値まで低下したときの圃場の湛水状態は、圃場ごとに異なり得るだけではなく、同一圃場内でも場所に応じて異なり、土壌表面が露出する場所と露出しない場所とにばらばらに分かれたりすることが起こり得る。

【0138】

本実施形態では、圃場の単位時間当たりの水位の低下量に応じて待機時間を決定し、薬剤投入後は待機時間が経過するまでは圃場への給水を行わない。

【0139】

単位時間当たりの水位の低下量は同一圃場内ではその全域に亘って共通であり、単位時間当たりの水位の低下量に応じて待機時間を決定することで、圃場内の水を所望の状態にすることができる。これにより、圃場内の土壌に薬剤を効率よく定着させ、薬剤の効果を安定して得ることができる。

【0140】

［項目２］
前記制御装置は、前記薬剤の投入の終了後、前記待機時間が経過したときに前記バルブが開くように前記アクチュエータを制御して、前記圃場への給水を行う、項目１に記載の水管理システム。

【0141】

これにより、圃場内の土壌に薬剤を効率よく定着させつつ、作物を育てるための水を圃場に供給することができる。

【0142】

［項目３］
前記待機時間は、前記圃場内の土壌の露出を許容する長さである、項目１または２に記載の水管理システム。

【0143】

薬剤が土壌表面に定着し、圃場全体に概ね均一な処理層を形成するためには、給排水を停止した状態での自然減水によって土壌表面が露出した後も、すぐに給水しないことが望ましい。圃場内の土壌が露出しても待機時間が経過するまでは給水を行わないことで、土壌に薬剤を効率よく定着させることができる。

【0144】

［項目４］
前記制御装置は、前記単位時間当たりの水位の低下量と前記待機時間との関係を示したテーブルを用いて、演算した前記単位時間当たりの水位の低下量から前記待機時間を決定する、項目１から３のいずれかに記載の水管理システム。

【0145】

テーブルを用いることで、予め決められた規則に応じた待機時間を決定することができる。また、テーブルを用いることで、制御装置の処理の負荷を低減させることができる。

【0146】

［項目５］
前記制御装置は、
前記単位時間当たりの水位の低下量が第１範囲内である場合は、前記待機時間として第１待機時間を決定し、
前記単位時間当たりの水位の低下量が、前記第１範囲よりも大きい第２範囲内である場合は、前記待機時間として前記第１待機時間よりも短い第２待機時間を決定する、項目１から４のいずれかに記載の水管理システム。

【0147】

単位時間当たりの水位の低下量の値が属する範囲に応じて待機時間を決定することで、予め決められた規則に応じた待機時間を決定することができるとともに、制御装置の処理の負荷を低減させることができる。

【0148】

［項目６］
前記薬剤の土壌への定着期間として推奨されている時間をｉとするとき、
前記制御装置は、
前記単位時間当たりの水位低下量が第１範囲にある場合は、前記待機時間をｉよりも長い第１時間に設定し、
前記単位時間当たりの水位低下量が、前記第１範囲よりも大きい第２範囲にある場合は、前記待機時間をｉよりも短い第２時間に設定し、前記第２時間経過後の給水後は、前記圃場の水位が予め設定された下限水位に達する度に給水するよう前記アクチュエータを制御し、
前記単位時間当たりの水位低下量が、前記第２範囲よりも大きい第３範囲にある場合は、前記待機時間を前記第２時間よりも短い第３時間に設定し、前記第３時間経過する度に給水するよう前記アクチュエータを制御する、項目１から４のいずれかに記載の水管理システム。

【0149】

単位時間当たりの水位の低下量の値が属する範囲に応じて待機時間を決定するとともに給水を制御することで、圃場内の土壌に薬剤を効率よく定着させつつ、作物に必要な水を圃場に供給することができる。

【0150】

［項目７］
前記単位時間当たりの水位の低下量は、日減水深である、項目１から６のいずれかに記載の水管理システム。

【0151】

圃場の水位の低下量は昼間と夜間とで異なり得る。昼間の水位の低下量と夜間の水位の低下量の両方を含む一日当たりの水位の低下量（日減水深）を求めることで、複数の日数に亘る水位の低下量を精度良く推定することができ、より適切な待機時間を決定することができる。

【0152】

［項目８］
前記圃場の水位の上限が予め設定されており、
前記制御装置は、
前記センサが取得した前記水位に関する情報に基づいて前記圃場の水位の値を取得し、
取得した前記水位の値が前記上限に達したと判定するまで、前記バルブを開けておくように前記アクチュエータを制御し、
前記上限に達したと判定した場合、前記バルブを閉じるように前記アクチュエータを制御し、
前記バルブを閉じるように前記アクチュエータを制御した後に前記センサが取得した前記水位に関する情報に基づいて、前記単位時間当たりの水位の低下量を演算する、項目１から７のいずれかに記載の水管理システム。

【0153】

水位が予め設定された上限に達して給水を停止した後に取得した水位に関する情報を用いることで、単位時間当たりの水位の低下量を精度良く求めることができる。

【0154】

圃場への薬剤投入前に給水を上限まで行う形態では、水のオーバーフローが発生するなどの不具合の有無を予め把握することでき、薬剤の圃場外への流出を抑制することができる。

【0155】

［項目９］
前記制御装置は、前記圃場に前記薬剤が投入される前に前記センサが取得した前記水位に関する情報に基づいて、前記単位時間当たりの水位の低下量を演算する、項目１から８のいずれかに記載の水管理システム。

【0156】

薬剤投入前に、水に関する圃場の特徴を把握することで、給水の適切な管理を行うことができる。

【0157】

例えば、圃場への薬剤投入前に給水を上限まで行う形態では、水のオーバーフローが発生するなどの不具合の有無を予め把握することでき、薬剤の圃場外への流出を抑制することができる。

【0158】

［項目１０］
前記制御装置は、前記バルブを開けてから所定時間経過しても前記水位の値が前記上限に達しない場合は、前記水位の値が前記上限に達しないことをユーザに報知するための制御を行う、項目８に記載の水管理システム。

【0159】

例えば、畦畔から漏水していたり、水尻の止水が十分でなかったりしていたときは、水位の値が上限に達しない場合がある。その場合は、水位の値が上限に達しないことをユーザに報知することで、ユーザは異常の発生を認識することができる。例えば、ユーザ端末装置に、水位の値が上限に達しないことを示す情報を表示させたり、音声で報知させたりすることで、ユーザは異常の発生を認識することができる。

【0160】

［項目１１］
前記制御装置は、前記バルブを開けてから前記所定時間経過しても前記水位の値が前記上限に達しない場合は、前記水位の値が前記上限に達して前記バルブを閉じた後に予定していた動作を行わない、項目１０に記載の水管理システム。

【0161】

圃場に異常が発生している状態で処理が進むことを防止することができる。

【0162】

［項目１２］
前記圃場へ前記薬剤を投入する投入装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記バルブが開くように前記アクチュエータを制御するとともに、前記圃場へ前記薬剤を投入するように前記投入装置を制御し、前記薬剤の投入を伴う給水を行う、項目１から１１のいずれかに記載の水管理システム。

【0163】

給水とともに薬剤の投入を行うことにより、給水により発生する水流を利用して薬剤を圃場内に効率良く拡散させることができる。

【0164】

［項目１３］
前記制御装置は、前記薬剤の投入を停止するように前記投入装置を制御した後、前記バルブを閉じるように前記アクチュエータを制御し、前記薬剤の投入を伴う給水を終了させる、項目１２に記載の水管理システム。

【0165】

給水の終了までに薬剤の投入を終了することにより、薬剤投入位置近傍の薬剤の濃度を適切にすることができる。

【0166】

［項目１４］
前記圃場の水位の下限が予め設定されており、
前記制御装置は、
前記センサが取得した前記水位に関する情報に基づいて前記圃場の水位の値を取得し、
前記バルブが閉じた状態において前記水位の値が前記下限に達したと判定した場合、前記バルブが開くように前記アクチュエータを制御するとともに、前記圃場へ前記薬剤を投入するように前記投入装置を制御し、前記薬剤の投入を伴う給水を開始させる、項目１２または１３に記載の水管理システム。

【0167】

水位が下限に達してから薬剤の投入を伴う給水を開始することで、給水による水流を長時間発生させることができ、薬剤を圃場内に効率良く拡散させることができる。

【0168】

［項目１５］
前記圃場の水位の上限が予め設定されており、
前記制御装置は、
前記センサが取得した前記水位に関する情報に基づいて前記圃場の水位の値を取得し、
取得した前記水位の値が前記上限に達したと判定するまでは、前記圃場へ前記薬剤を投入するように前記投入装置を制御し、前記バルブが開くように前記アクチュエータを制御し、
前記上限に達したと判定した場合、前記薬剤の投入を停止するように前記投入装置を制御した後、前記バルブを閉じるように前記アクチュエータを制御し、前記薬剤の投入を伴う給水を終了させる、項目１２から１４のいずれかに記載の水管理システム。

【0169】

水位が上限に達するまで薬剤の投入を伴う給水を行うことで、給水による水流を長時間発生させて、薬剤を圃場内に効率良く拡散させることができるとともに、圃場に適切な量の水を供給することができる。

【0170】

［項目１６］
前記制御装置は、
降水量に関する情報を取得し、
前記単位時間当たりの水位の低下量の演算に用いる前記水位に関する情報を前記センサが取得する期間中の降水量に応じた前記単位時間当たりの水位の低下量の演算を行う、項目１から１５のいずれかに記載の水管理システム。

【0171】

降水量を考慮することで、雨が降った場合でも、単位時間当たりの水位の低下量を精度良く求めることができる。

【0172】

［項目１７］
前記制御装置は、
降水量に関する情報を取得し、
前記薬剤の投入の終了後の降水量に応じて前記待機時間を延長する、項目１から１６のいずれかに記載の水管理システム。

【0173】

降水量に応じて待機時間を延長することで、土壌に薬剤を効率よく定着させることができる。

【0174】

［項目１８］
前記薬剤は除草剤である、項目１から１７のいずれかに記載の水管理システム。

【0175】

除草剤の投入後、待機時間が経過するまでは圃場への給水を行わないことで、圃場内の土壌に除草剤を効率よく定着させ、除草剤の効果を安定して得ることができる。

【0176】

［項目１９］
薬剤が投入される圃場への給水を管理する水管理方法であって、
センサが取得した圃場の水位に関する情報に基づいて、前記圃場の単位時間当たりの水位の低下量を演算すること、
前記圃場への薬剤の投入が終了してから次に前記圃場への給水を開始するまでの待機時間を、演算した前記単位時間当たりの水位の低下量に応じて決定すること、
前記圃場への給水を調整するバルブの開閉を行うアクチュエータに対して、前記薬剤の投入の終了後に前記待機時間が経過するまでは前記バルブを閉じさせておく指令を出力すること、
を実行する、水管理方法。

【0177】

圃場の単位時間当たりの水位の低下量に応じて待機時間を決定し、薬剤投入後は待機時間が経過するまでは圃場への給水を行わない。単位時間当たりの水位の低下量は同一圃場内ではその全域に亘って共通であり、単位時間当たりの水位の低下量に応じて待機時間を決定することで、圃場内の水を所望の状態にすることができる。これにより、圃場内の土壌に薬剤を効率よく定着させ、薬剤の効果を安定して得ることができる。

【0178】

［項目２０］
薬剤が投入される圃場への給水の管理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータプログラムは、
センサが取得した圃場の水位に関する情報に基づいて、前記圃場の単位時間当たりの水位の低下量を演算すること、
前記圃場への薬剤の投入が終了してから次に前記圃場への給水を開始するまでの待機時間を、演算した前記単位時間当たりの水位の低下量に応じて決定すること、
前記圃場への給水を調整するバルブの開閉を行うアクチュエータに対して、前記薬剤の投入の終了後に前記待機時間が経過するまでは前記バルブを閉じさせておく指令を出力すること、
を前記コンピュータに実行させる、コンピュータプログラム。

【0179】

圃場の単位時間当たりの水位の低下量に応じて待機時間を決定し、薬剤投入後は待機時間が経過するまでは圃場への給水を行わない。単位時間当たりの水位の低下量は同一圃場内ではその全域に亘って共通であり、単位時間当たりの水位の低下量に応じて待機時間を決定することで、圃場内の水を所望の状態にすることができる。これにより、圃場内の土壌に薬剤を効率よく定着させ、薬剤の効果を安定して得ることができる。

【産業上の利用可能性】

【0180】

本開示の実施形態は、例えば圃場の水を管理するための水管理システムに利用され得る。

【符号の説明】

【0181】

１：水管理システム
２：ネットワーク
１０：圃場
１１：土壌
１２：水
１３：薬剤
１５：作物
２０：パイプライン
２１：供給管
２２：分岐管
２５：バルブ
２６：排水桝
２７：排水管
２８：排水路
３０：バルブ
３１：ボディ
３２：弁体
３３：ステム
３４：軸受
３５：貫通孔
３６：取付台
４０：アクチュエータ
４１：電動モータ
４２：回転軸
５１：収容体
１００：サーバ
１１０：制御装置
１１１：プロセッサ
１１２：ＲＯＭ
１１３：ＲＡＭ
１２０：記憶装置
１３０：通信装置
２００：水管理装置
２１０：制御装置
２１１：プロセッサ
２１２：ＲＯＭ
２１３：ＲＡＭ
２１４：駆動回路
２２１：バッテリ
２２２：ソーラーパネル
２３０：通信装置
２４０：通信装置
２５０：水位センサ
２６０：操作盤
３００：薬剤投入装置
３１０：制御装置
３１１：プロセッサ
３１２：ＲＯＭ
３１３：ＲＡＭ
３１４：駆動回路
３２０：筐体
３３０：通信装置
３４０：バルブ
３５０：アクチュエータ
３６０：タンク
３６１：蓋
３７０：ガイド
３８０：支柱
３８１：ブラケット
４００：中継装置
４１０：制御装置
４１１：プロセッサ
４１２：ＲＯＭ
４１３：ＲＡＭ
４３０：通信装置
４５０：通信装置
５００：ユーザ端末装置
５１０：制御装置
５１１：プロセッサ
５１２：ＲＯＭ
５１３：ＲＡＭ
５２０：記憶装置
５３０：通信装置
５４０：入力装置
５５０：表示装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】