JP2015216848A - 送水量予測装置、送水量予測システム、送水量予測方法、および送水量予測プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】耕作地域に送水する用水の送水量を適切に制御する技術を提供する。
【解決手段】耕作面積ＤＢ１２は、対象地域における耕作面積の履歴を記憶する。送水量履歴ＤＢ１３は、対象地域に対する用水の送水量の履歴を記憶する。演算処理部１１は、対象地域に対して、指定された予測期間に送水する用水の送水量を予測する。この演算処理部１１は、予測期間に対応する実績期間を決定し、実績期間、および予測期間における対象地域の耕作面積を耕作面積ＤＢ１２から読み出すとともに、実績期間に対象地域に送水した用水の送水量を送水量履歴ＤＢ１３から読み出し、これらを用いて、対象地域に対して予測期間に送水する用水の送水量を予測する。
【選択図】図２

Description

この発明は、農地等に対して送水する用水の送水量を予測する技術に関する。

従来、農地に対する用水の送水を管理する技術としては、以下に示す特許文献１、２に示されたものがある。

特許文献１には、複数の圃場から構成された圃場地域において、圃場地域で利用可能な灌漑用水が不足する場合に、各圃場に対して適正に水配分する技術が記載されている。

また、特許文献２には、現地に行かずに用水路から農地への引水の管理が行える技術が記載されている。

特許４３０１６９１号公報 特許５０２０３４３号公報

しかしながら、上述の特許文献１は、圃場地域で利用可能な灌漑用水が不足していない場合に、灌漑用水をこの圃場地域に無駄なく送水する制御を考慮したものではなかった。すなわち、特許文献１は、圃場地域で利用可能な灌漑用水が不足していない場合に、各圃場地域に送水する灌漑用水の送水量を適切に制御するものではなかった。

また、上述の特許文献２は、農地運用者が用水路から農地への引水を予約し、その予約に応じて用水路から農地への引水を実行するものであり、上述の特許文献１と同様に、農地に送水する用水の送水量を適切に制御するものではなかった。

この発明の目的は、耕作地域に送水する用水の送水量を適切に制御する技術を提供することにある。

この発明の送水量予測装置は、上記目的を達するために以下のように構成している。

この送水量予測装置は、耕作面積記憶部が対象地域における耕作面積の履歴を記憶し、送水量履歴記憶部が対象地域に対する用水の送水量の履歴を記憶する。対象地域は、野菜や穀物等の農産物を栽培する農地等である。

予測部は、以下に示す処理を行い、対象地域に対して、指定された予測期間に送水する用水の送水量を予測する。予測部は、まず予測期間に対応する実績期間を決定する。予測期間に対して、栽培されている農産物の生育状況がほぼ同じである期間を実績期間に決定すればよい。例えば、実績期間は、過去年における、予測期間に対応する週で且つ同じ曜日としてもよいし、過去年における同じ月日にしてもよい。すなわち、予測期間に対して、栽培されている農産物の生育状況がほぼ同じである期間を実績期間に設定すればよい。また、この場合、複数年にわたって、実績期間を決定してもよい。

また、予測部は、実績期間、および予測期間における対象地域の耕作面積を、耕作面積記憶部から読み出すとともに、実績期間に対象地域に送水した用水の送水量を送水量履歴記憶部から読み出す。そして、予測部は、耕作面積記憶部から読み出した実績期間、および予測期間における対象地域の耕作面積と、送水量履歴記憶部から読み出した実績期間に対象地域に送水した用水の送水量とを用いて、対象地域に対して予測期間に送水する用水の送水量を予測する。例えば、実績期間について、対象地域における単位耕作面積［１ｈａ］当たりの用水の送水量を算出し、これに予測期間の耕作面積を乗じた値を、当該予測期間に対象地域に送水する用水の送水量とする。

これにより、予測期間に対象地域に送水する用水の送水量を、耕作面積の変化や、対象地域で栽培されている農産物の成育状況に応じて、送水する用水の送水量を予測することができる。したがって、耕作地域に送水する用水の送水量を適切に制御することができる。

また、予測期間を年月日で指定する場合、この予測期間を３０分、１時間、２時間等の時間幅で複数に分割し、分割した区分期間毎に用水の送水量を予測してもよい。この場合、区分期間毎に、対象地域内で用水を使用する地域の面積を用いて割当率を定め、この割当率に基づいて用水の送水量を予測すればよい。

このようにすれば、耕作地域に送水する用水の送水量の制御が、きめ細かく行える。

また、予測部を、対象地域に対して予測期間に送水する用水の送水量を予測する際に、現在の時点を基準にして補正期間を決定し、この補正期間に対する用水の予測送水量と、補正期間における実際の用水の送水量と、を用いる構成としてもよい。補正期間は、例えば、この予測を行う直前の期間（直近の１週間頭）にすればよい。このようにすれば、予測期間と、実績期間との間における環境変化等も考慮して用水の送水量を予測することができる。

さらに、対象地域に対する用水の送水量と、予測部が予測した対象地域に対する用水の予測送水量と、を比較する比較部と、この比較部における比較結果を出力する出力部と、を追加的に備え、対象地域に対する用水の送水を監視するようにしてもよい。

この発明によれば、耕作地域に送水する用水の送水量を適切に制御することができる。

送水量予測管理システムの構成を示す概略図である。 送水量予測装置の主要部の構成を示すブロック図である。 耕作面積ＤＢの構成を示す図である。 送水量履歴ＤＢの構成を示す図である。 タイムスケジュール記憶部が記憶する時間帯毎の用水の送水量の割当率を示す図である。 時間帯別送水量記憶部が記憶する時間帯毎の用水の流量を示す図である。 演算処理部の機能構成を示す機能ブロック図である。 耕作地域Ａにおける、用水の総送水量の実績値と、予測値とを示す図である。 ポンプ制御装置の主要部の構成を示すブロック図である。 予測処理を示すフローチャートである。 予測した用水の総送水量と、実際に送水した用水の総送水量との関係を示す図である。 予測した用水の送水量と、実際に送水した用水の送水量と、の関係を示す図である。 時間帯別の単位割当率当たりの実際の送水量の変化を示す図である。

以下、この発明の実施形態について説明する。

図１は、この例にかかる送水量予測管理システムの構成を示す概略図である。この送水量予測管理システムは、送水量予測装置１と、ポンプ制御装置２と、ポンプ３（３ａ、３ｂ、３ｃ）と、流量計４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）と、を備えている。この例にかかる送水量予測管理システムは、図１に示す３つの耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃに対する用水の送水量を個別に予測する。また、この予測に基づき、３つの耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃに対する用水の送水や、送水状況の監視等を行う。耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃが、この発明で言う対象地域に相当する。

送水量予測装置１は、３つの耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃに対する用水の送水量を個別に予測する。ポンプ制御装置２は、３つの耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれに対して用水を送水するポンプ３（３ａ、３ｂ、３ｃ）の駆動を制御する。ポンプ３は、河川等の水源から用水を用水路に汲み上げる。この用水路は、図１に示すように、各耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃにつながっている。ポンプ制御装置２は、送水量予測装置１が予測した用水の送水量に応じて、駆動するポンプ３の台数や、ポンプ３の回転数を制御する。ポンプの回転数制御は、例えばインバータ制御で行う。

なお、図１では、ポンプ制御装置２が制御するポンプ（３ａ、３ｂ、３ｃ）を３つ例示したが、このポンプ３の台数は、３つの耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃに対して送水する量の用水を水源から用水路に汲み上げることができれば、何台であってもよい。

流量計４ａは、耕作地域Ａに送水されている用水の流量［ｍ³／ｓ］を検出し、流量計４ｂは、耕作地域Ｂに送水されている用水の流量［ｍ³／ｓ］を検出し、流量計４ｃは、耕作地域Ｄに送水されている用水の流量［ｍ³／ｓ］を検出する。また、流量計４ｄは、ポンプ３（３ａ、３ｂ、３ｃ）が水源から用水路に汲み上げている用水の流量［ｍ³／ｓ］を検出する。各流量計４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）は、ポンプ制御装置２に接続されており、用水の流量の検出値をポンプ制御装置２に入力する。

また、送水量予測装置１と、ポンプ制御装置２とは、データ通信可能に接続されている。この例では、送水量予測装置１は、インターネット上のクラウドサーバであるとして説明する。送水量予測装置１とポンプ制御装置２とは、インターネット等のネットワークを介してデータ通信可能に接続される。

なお、送水量予測装置１は、ＬＡＮ等でポンプ制御装置２とデータ通信可能に接続した構成であってもよい。また、送水量予測装置１、およびポンプ制御装置２を１つの筐体に収納し、この筐体内部でデータ通信可能に接続した構成であってもよい。

図２は、この例にかかる送水量予測装置の主要部の構成を示すブロック図である。送水量予測装置１は、演算処理部１１と、耕作面積データベース１２（以下、耕作面積ＤＢ１２と言う。）と、送水量履歴データベース１３（以下、送水量履歴ＤＢ１３と言う。）、タイムスケジュール記憶部１４と、時間帯別送水量記憶部１５と、通信部１６と、を備えている。

演算処理部１１は、耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃに対する用水の送水量を個別に予測する予測処理を行う。また、演算処理部１１は、耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれに対する用水の送水状況の監視処理を行う。演算処理部１１が、この発明で言う予測部に相当する。

この例では、演算処理部１１は、１日単位で、耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃに対する用水の送水量を予測する予測処理を行う。具体的には、演算処理部１１は、年月日が指定された日を予測日とし、この予測日における用水の送水量を耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれについて個別に予測する。この指定された年月日が、この発明で言う予測期間に相当する。

予測処理、および監視処理の詳細については後述する。演算処理部１１が、この発明にかかる送水量予測方法を実行する。また、演算処理部１１は、コンピュータを有し、インストールされた、この発明にかかる送水量予測プログラムを実行する。

図３は、耕作面積ＤＢの構成を示す図である。耕作面積ＤＢ１２は、各耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃにおける耕作面積の履歴を記憶する。具体的には、耕作面積ＤＢ１２は、年毎に、各耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃの耕作面積を対応付けて記憶する。図３に示す例では、２０１０年は、耕作地域Ａの耕作面積がＡ１［ｈａ］であり、耕作地域Ｂの耕作面積がＢ１［ｈａ］であり、耕作地域Ｃの耕作面積がＣ１［ｈａ］である。また、２０１１年は、耕作地域Ａの耕作面積がＡ２［ｈａ］であり、耕作地域Ｂの耕作面積がＢ２［ｈａ］であり、耕作地域Ｃの耕作面積がＣ２［ｈａ］である。耕作面積ＤＢ１２が、この発明で言う耕作面積記憶部に相当する。

なお、この例では、耕作面積ＤＢ１２が各耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃの耕作面積を対応付けて記憶する期間を１年にしているが、この期間については、３ヶ月や６ヶ月等の期間にしてもよい。

図４は、送水量履歴ＤＢの構成を示す図である。送水量履歴ＤＢ１３は、各耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃに対する用水の送水量（実績値）、および予測総送水量の履歴を記憶する。具体的には、送水量履歴ＤＢ１３は、日毎に、各耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃに対して実際に送水した用水の送水量［ｍ³］（実績値）、および後述する予測処理で予測した予測総送水量［ｍ³］を対応付けて記憶する。図４に示す例では、２０１１年３月１５日は、耕作地域Ａに対する用水の送水量の実績値がＡＶ１［ｍ³］であり、耕作地域Ｂに対する用水の送水量の実績値がＢＶ１［ｍ³］であり、耕作地域Ｃに対する用水の送水量の実績値がＣＶ１［ｍ³］である。また、２０１１年３月１５日は、耕作地域Ａに対する用水の予測総送水量がＡ’Ｖ１［ｍ³］であり、耕作地域Ｂに対する用水の予測総送水量がＢ’Ｖ１［ｍ³］であり、耕作地域Ｃに対する用水の予測総送水量の実績値がＣ’Ｖ１［ｍ³］である。

また、２０１１年１０月２１日は、耕作地域Ａに対する用水の送水量の実績値がＡＶ２［ｍ³］であり、耕作地域Ｂに対する用水の送水量の実績値がＢＶ２［ｍ³］であり、耕作地域Ｃに対する用水の送水量の実績値がＣＶ２［ｍ³］である。また、２０１１年１０月２１日は、耕作地域Ａに対する用水の予測総送水量がＡ’Ｖ２［ｍ³］であり、耕作地域Ｂに対する用水の予測総送水量がＢ’Ｖ２［ｍ³］であり、耕作地域Ｃに対する用水の予測総送水量の実績値がＣ’Ｖ２［ｍ³］である。

なお、図４において、２０１４年５月２０日は、予測総送水量が予想されているが、現時点が２０１４年５月２１日以降でないため、各耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃに対する用水の送水量（実績値）が計測されておらず、各耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃに対する用水の送水量（実績値）が登録されていない状態を示している。送水量履歴ＤＢ１３が、この発明で言う送水量履歴記憶部に相当する。

タイムスケジュール記憶部１４は、予測日における、時間帯毎の用水の送水量の割当率を記憶する。ここで言う時間帯は、この例では１時間であり、その開始が正時である。すなわち、１日を２４の時間帯に分割している。この分割した時間帯が、この発明で言う区分期間に相当する。

図５は、タイムスケジュール記憶部に記憶されている、時間帯毎の用水の送水量の割当率を示す時間帯別送水量の割当率データである。図５は、２０１４年５月２０日（予測日）の時間帯毎の用水の送水量の割当率である。各耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃは、各時間帯の割当率の総和が１００％になる。タイムスケジュール記憶部１４は、少なくとも、演算処理部１１が後述する予測処理で用水の送水量を予測する予測日における時間帯別送水量の割当率データを記憶する。

任意の日における時間帯毎の用水の送水量の割当率は、その日の各時間帯で用水を使用する田畑の面積を用いて算出される。各時間帯で用水を使用する田畑の面積は、耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃに田畑を所有する農家の作業予定から得られる。言い換えれば、耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃに田畑を所有する農家に作業予定を確認することで、各時間帯で用水を使用する田畑の面積が得られる。時間帯毎の用水の送水量の割当率は、その時間帯に用水を使用する田畑の面積を、その日の各時間帯で用水を使用する田畑の面積の総和である累積面積で除した１００分率の値である。例えば、時間帯毎の用水の送水量の割当率は、以下のようにして算出する。

耕作地域Ａを例にして具体的に説明すると、耕作地域Ａの任意の日における、各時間帯の用水を使用する田畑の面積がＡｘ０（０時台）、Ａｘ１（１時台）、Ａｘ２（２時台）、Ａｘ３（３時台）、Ａｘ４（４時台）、Ａｘ５（５時台）、Ａｘ６（６時台）、Ａｘ７（７時台）、Ａｘ８（８時台）、Ａｘ９（９時台）、Ａｘ１０（１０時台）、Ａｘ１１（１１時台）、Ａｘ１２（１２時台）、Ａｘ１３（１３時台）、Ａｘ１４（１４時台）、Ａｘ１５（１５時台）、Ａｘ１６（１６時台）、Ａｘ１７（１７時台）、Ａｘ１８（１８時台）、Ａｘ１９（１９時台）、Ａｘ２０（２０時台）、Ａｘ２１（２１時台）、Ａｘ２２（２２時台）、およびＡｘ２３（２３時台）であるとする。この場合、この任意の日における累積面積ＳＡｘは、
ＳＡｘ＝Ａｘ０＋Ａｘ１＋Ａｘ２＋Ａｘ３＋Ａｘ４＋Ａｘ５＋Ａｘ６＋Ａｘ７＋Ａｘ８
＋Ａｘ９＋Ａｘ１０＋Ａｘ１１＋Ａｘ１２＋Ａｘ１３＋Ａｘ１４＋Ａｘ１５＋Ａｘ１６
＋Ａｘ１７＋Ａｘ１８＋Ａｘ１９＋Ａｘ２０＋Ａｘ２１＋Ａｘ２２＋Ａｘ２３
になる。

各間帯の用水の送水量の割当率ａｎは、
ａｎ＝Ａｘｎ／ＳＡｘ×Ａαｎ×１００
になる。但し、Ａαｎは、後述する時間帯別送水量パターン学習機能部５８において検出された時間帯別の補正係数である。また、ｎは時間帯を示し、０〜２３である。このタイムスケジュール記憶部１４が、この発明で言う区分期間別送水量記憶部に相当する。

図６は、時間帯別送水量記憶部に記憶される、時間帯毎の用水の送水量を示す時間帯別送水量のデータである。図６は、２０１４年５月２０日の時間帯毎の用水の送水量であり、後述する予測処理による予測結果である。ここでは、送水量として単位時間［ｓｅｃ］当たりの用水の流量を記憶している。図６において、ａｖｎは、時間帯毎に、耕作地域Ａに送水する用水の流量を示す。ｂｖｎは、時間帯毎に、耕作地域Ｂに送水する用水の流量を示す。ｃｖｎは、時間帯毎に、耕作地域Ｃに送水する用水の流量を示す。但し、ｎは時間帯を示し、０〜２３である。また、送水量として記憶する流量の単位時間は、上述の［ｓｅｃ］に限らず、［ｍｉｎ］や［ｈｏｕｒ］等としてもよい。

通信部１６は、送水量を予測した予測日毎に、その予測結果をポンプ制御装置２に送信する。また、通信部１６は、ポンプ制御装置２から送信されてきたデータを受信する。ポンプ制御装置２から送信されてくるデータは、例えば各流量計４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）で検出された用水の流量である。この通信部１６が、この発明で言う出力部に相当する。

図７は、演算処理部の機能構成を示す機能ブロック図である。演算処理部１１は、実績期間決定機能部５１と、実績期間データ読出機能部５２と、予測総送水量算出機能部５３と、補正期間データ読出機能部５４と、予測総送水量補正機能部５５と、時間帯別送水量算出機能部５６と、時間帯別ポンプ操作量算出機能部５７と、時間帯別送水量パターン学習機能部５８と、比較機能部５９と、を有している。

実績期間決定機能部５１は、指定された予測日に対応する実績期間を決定する。この例では、１月１日から１２月３１日までの１年を５３週で管理し、指定された予測日と同じ週で、且つ同じ曜日を実績期間に決定する。例えば、予測日が、２０１４年５月２０日（２１週目の火曜日）であれば、最近数年（３〜５年）における、２１週目の火曜日を実績期間に決定する。すなわち、２０１３年５月２１日（２１週目の火曜日）、２０１２年５月２２日（２１週目の火曜日）、２０１１年５月２３（２１週目の火曜日）日等が実績期間に決定される。実績期間は、１日であってもよいが、複数日であるほうが好ましい。

なお、実績期間は、各年の同じ月日にしてもよいし、各年において同じ月日を基準にした前後数日の期間にしてもよい。

実績期間データ読出機能部５２は、各耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃについて、耕作面積ＤＢ１２から決定した実績期間が属する年の耕作面積を読み出すとともに、予測日が属する年の耕作面積を読み出す。また、実績期間データ読出機能部５２は、各耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃについて、送水量履歴ＤＢ１３から決定した実績期間の送水量を読み出す。

予測総送水量算出機能部５３は、決定した実績期間毎に、単位面積当たりの用水の送水量を算出し、これらの平均に予測日が属する年の耕作面積を乗じた値を予測総送水量として算出する。予測総送水量算出機能部５３は、耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃ毎に、予測総送水量を算出する。

補正期間データ読出機能部５４は、予測日に対して決定される補正期間に属する日毎に、用水の総送水量の実績値と、予測値と、を読み出す。補正期間は、現在の時点を基準にして定めればよい。この例では、予測日の直近の過去１週間を補正期間に決定する。図４に示したように、送水量履歴ＤＢ１３が、用水の総送水量の実績値と、予測値とを耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃ毎に記憶している。図８は、耕作地域Ａにおける、用水の総送水量の実績値と、予測値とを示す図である。

予測総送水量補正機能部５５は、予測総送水量算出機能部５３が算出した予測総送水量を、補正期間に属する各日の用水の総送水量の実績値と予測値とを用いて補正する。具体的には、予測総送水量補正機能部５５は、補正期間に属する日毎に、（実績値／予測値）を日単位補正係数として算出し、これらの日単位補正係数の平均を補正係数とする。そして、予測総送水量補正機能部５５は、予測総送水量算出機能部５３が算出した予測総送水量と、補正係数とを乗じた値を、補正した予測総送水量として算出する。予測総送水量補正機能部５５は、耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃ毎に、補正した予測総送水量を算出する。

時間帯別送水量算出機能部５６は、図５に示した予測日における各時間帯の送水量の割当率を用い、各時間帯の用水の流量を算出し、図６に示した予測日の時間帯別送水量データを作成する。各時間帯の用水の流量ａｖｎ、ｂｖｎ、ｃｖｎは、
（予測総送水量補正機能部５５が補正した予測総送水量）×（対応する時間帯の送水量の割当率）／３６００
により算出される。時間帯別送水量記憶部１５は、この時間帯別送水量算出機能部５６が作成した、予測日の時間帯別送水量データを記憶する。

時間帯別ポンプ操作量算出機能部５７は、耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃに対する用水の送水量に応じて、駆動するポンプ３の台数や、各ポンプ３の駆動パラメータを算出する。駆動パラメータは、例えばポンプの回転数を制御する駆動周波数である。

また、時間帯別送水量パターン学習機能部５８は、図５に示した時間帯別送水量の割当率データの算出において用いる時間帯別の補正係数を算出する。この補正係数の算出については後述する。

比較機能部５９は、流量計４で計測されている用水の流量と、予測した用水の流量と、を比較し、用水の送水が適正に行えているかどうかを監視するとともに、用水の送水が不適正である耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃがあれば、その旨を示すメッセージや、警告画像にかかるデータを出力する。この比較機能部５９が、この発明で言う比較部に相当する。

図９は、ポンプ制御装置の構成を示す図である。ポンプ制御装置２は、制御部２１と、ポンプ駆動部２２と、流量計測部２３と、表示・操作部２４と、通信部２５とを備えている。

制御部２１は、ポンプ制御装置２本体各部の動作を制御する。

ポンプ駆動部２２は、接続されているポンプ３（３ａ、３ｂ、３ｃ）の駆動制御を行う。

流量計測部２３は、接続されている流量計４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）で計測されている用水の流量の入力を受け付ける。

表示・操作部２４は、マウスやキーボード等の入力デバイスを有し、ポンプ制御装置２本体に対するオペレータの入力操作を受け付ける。また、表示・操作部２４は、表示器を有し、この表示器における画面表示を制御する。

通信部２５は、送水量を予測した予測日毎に、その予測結果をポンプ制御装置２に送信する。また、通信部２５は、送水量予測装置１から送信されてきたデータを受信する。送水量予測装置１から送信されてくるデータは、例えば時間帯別のポンプ操作量にかかるデータである。

以下、この例にかかる送水量予測管理システムの動作について説明する。

まず、耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃに対する用水の送水量を予測する予測処理について説明する。図１０は、予測処理を示すフローチャートである。この例にかかる送水量予測装置１は、毎日午前０時になると（日付が変わると）、この予測処理を自動実行する。予測日は、当日である。また、この時点までに、予測日における時間帯別の送水量の割当率がタイムスケジュール記憶部１４に記憶されている。

送水量予測装置１は、耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃに対して送水する用水の送水量を予測する予測日を当日に決定する（ｓ１）。

なお、オペレータが、予測処理の実行にかかる入力操作を行う構成としてもよい。この場合、オペレータが、送水量予測装置１に設けた操作部（不図示）において予測日の指定にかかる入力操作を行う構成であってもよいし、ポンプ制御装置２に設けた表示・操作部２４において予測日の指定にかかる入力操作を行い、通信部２５を利用して入力した予測日等を送水量予測装置１に送信する構成であってもよい。また、予測日を、オペレータが任意に指定できる構成としてもよい。

演算処理部１１は、指定された予測日に対応する実績期間を決定する（ｓ２）。実績期間決定機能部５１が、ｓ２にかかる処理を行う。実績期間は、最近数年（３〜５年程度）における、予測日と同じ週で、且つ同じ曜日を実績期間に決定する。この例では、兼業農家が増加していることから、実績期間を曜日で合わせるようにしている。実績期間は、１日であってもよいが、複数日であるほうが好ましい。

演算処理部１１は、耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれについて、送水量履歴ＤＢ１３から、ｓ２で決定した実績期間毎に、用水の送水量（実績値）を読み出す（ｓ３）。また、演算処理部１１は、耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれについて、耕作面積ＤＢ１２から、ｓ２で決定した実績期間毎に、その実績期間が属する年の耕作面積を読み出す（ｓ４）。ｓ４では、耕作面積ＤＢ１２から、耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれについて、予測日が属する年の耕作面積も読み出す。実績期間データ読出機能部５２が、ｓ３、およびｓ４にかかる処理を行う。

演算処理部１１は、耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれについて、予測日に送水する用水の予測総送水量を個別に算出する（ｓ５）。具体的には、演算処理部１１は、耕作地域Ａについてｓ２で決定した実績期間毎に、単位耕作面積［１ｈａ］当たりの用水の送水量を算出する。単位耕作面積［１ｈａ］当たりの用水の送水量は、ｓ３で読み出した用水の送水量（実績値）を、ｓ４で読み出した耕作面積で除することにより算出できる。

演算処理部１１は、耕作地域Ａについて、実績期間毎に算出した、単位耕作面積［１ｈａ］当たりの用水の送水量の平均を、実績期間における単位耕作面積［１ｈａ］当たりの用水の送水量として算出する。さらに、演算処理部１１は、耕作地域Ａについて、実績期間における単位耕作面積［１ｈａ］当たりの用水の送水量（実績期間毎に算出した、単位耕作面積［１ｈａ］当たりの用水の送水量の平均）と、ｓ４で読み出した予測日が属する耕作地域Ａの耕作面積と、を乗じた値を、予測日に送水する用水の予測総送水量として算出する。

また、演算処理部１１は、耕作地域Ｂ、Ｃについても同様の演算を行い、予測日に送水する用水の予測総送水量を算出する。予測総送水量算出機能部５３が、ｓ５にかかる処理を行う。

なお、演算処理部１１は、ｓ２で決定した実績期間における用水の送水量（実績値）の総和を、ｓ２で決定した実績期間における耕作面積の総和で除した値を、実績期間における単位耕作面積［１ｈａ］当たりの用水の送水量として算出する構成としてもよい。

演算処理部１１は、予測日に対応する補正期間が属する日毎に、耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれについて、予測した用水の総送水量と、実際に送水した用水の総送水量と、を補正期間データとして読み出す（ｓ６）。この例では、補正期間は、現時点を基準にした直近の７日間（１週間）である。耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれの補正期間に対して予測した用水の総送水量（予測総送水量）は、送水量履歴ＤＢ１３に記憶されている。また、耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれの補正期間に実際に送水した用水の送水量（実績値）も、送水量履歴ＤＢ１３に記憶されている。補正期間データ読出機能部５４が、ｓ６にかかる処理を行う。

演算処理部１１は、予測日に対する補正係数を算出する（ｓ７）。ｓ７では、補正期間に属する各日について、日単位補正係数を算出する。日単位補正係数は、
日単位補正係数＝（実際に送水した用水の総送水量）／（予測した用水の総送水量）
により算出する（図８参照）。そして、補正期間の各日について算出した日単位補正係数の平均を補正係数として算出する。

演算処理部１１は、ｓ７で算出した補正係数を用いて、ｓ５で算出した予測総送水量を補正する（ｓ８）。ｓ８では、ｓ５で算出した予測総送水量と、ｓ７で算出した補正係数とを乗じた値を、補正した予測総送水量として算出する。予測総送水量補正機能部５５が、ｓ７、およびｓ８にかかる処理を行う。また、演算処理部１１は、ｓ８で補正した予測総送水量を送水量履歴ＤＢ１３に登録する。

演算処理部１１は、予測日の時間帯別の用水の送水量を算出する（ｓ９）。具体的には、ｓ８において補正した予測総送水量と、タイムスケジュール記憶部１４に記憶している時間帯毎の送水量の割当率とを乗じた値を、その時間帯における送水量として算出する。そして、各時間帯について算出した用水の送水量を単位時間［ｓｅｃ］当たりの送水量（すなわち流量）に換算し、これをタイムスケジュール記憶部１４に記憶する（ｓ１０）。ｓ９にかかる処理は、時間帯別送水量算出機能部５６が行う。

上述したように、予測日に耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃに送水する用水の送水量を、過去数年における同時期の単位面積当たりの用水の送水量を用いて予測する。したがって、耕作面積の変化や、対象地域で栽培されている農産物の成育状況に応じて、送水する用水の送水量を精度よく予測することができる。

次に、用水の送水量の監視処理について説明する。送水量予測装置１は、当日の時間帯別のポンプ３（３ａ、３ｂ、３ｃ）の操作量を算出し、これをポンプ制御装置２に送信する。ポンプ制御装置２は、ポンプ駆動部２２において、ポンプ３（３ａ、３ｂ、３ｃ）を駆動する。

各流量計４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）で計測された用水の流量は、ポンプ制御装置２の流量計測部２３に入力される。ポンプ制御装置２は、流量計測部２３に入力された各流量計４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）で計測された用水の流量を、通信部２５において送水量予測装置１に送信する。

図１１は、監視処理を示すフローチャートである。送水量予測装置１は、演算処理部１１において、各耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃに対する用水の送水状況を判定する（ｓ２１）。具体的には、ポンプ制御装置２から送信されてきた各流量計４（４ａ、４ｂ、４ｃ）で計測された用水の流量と、時間帯別送水量記憶部１５に記憶している流量と、を対比し、耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃに対する用水の送水が適正であるかどうかを判定する。比較機能部５９が、このｓ２１にかかる処理を行う。

ｓ２１では、耕作地域Ａについては、流量計４ａが計測している用水の流量と、時間帯別送水量記憶部１５に記憶している耕作地域Ａに対する流量と、を比較する。また、耕作地域Ｂについては、流量計４ｂが計測している用水の流量と、時間帯別送水量記憶部１５に記憶している耕作地域Ｂに対する流量と、を比較する。さらに、耕作地域Ｃについては、流量計４ｃが計測している用水の流量と、時間帯別送水量記憶部１５に記憶している耕作地域Ｃに対する流量と、を比較する。

上記比較において、流量計４で計測された用水の流量が、時間帯別送水量記憶部１５に記憶している流量よりも所定量（例えば、１０％）以上多ければ、その対象地域に対する用水の送水量が適正でないと判定する。

送水量予測装置１は、ｓ２１における判定結果をポンプ制御装置２に送信する（ｓ２２）。送水量予測装置１は、ｓ２１、ｓ２２にかかる処理を繰り返す。

また、ポンプ制御装置２は、耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃ毎に、予測した用水の流量と、流量計４で計測された実際の用水の流量と、を対比して表示・操作部２４に設けた表示器に表示してもよい。例えば、図１２に示すように、予測した用水の流量と、流量計４で計測された実際の用水の流量と、を横軸が時間軸で、縦軸が用水の送水量であるグラフで表示する。これにより、予測した用水の送水量（流量）と、流量計４で計測されている実際の用水の送水量（流量）と、の差をオペレータに視覚的に確認させることができる。

また、ポンプ制御装置２は、ポンプ３の操作量のフィードバック制御を行ってもよい。例えば、ポンプ制御装置２は、ある耕作地域に対する用水の送水量が増加し、他の耕作地域に対して用水を十分に送水できなくなる場合等に、ポンプ３の操作量を制御し、他の耕作地域に対して用水を十分に送水できるように制御してもよい。

また、送水量予測装置１は、流量計４ａで計測された用水の流量を、時間積分することにより、耕作地域Ａに対して送水した用水の送水量を得る。同様に、耕作地域Ｂに対して送水した用水の送水量は、流量計４ｂで計測された用水の流量を時間積分することにより算出でき、耕作地域Ｃに対して送水した用水の送水量は、流量計４ｃで計測された用水の流量を時間積分することにより算出できる。送水量予測装置１は、各耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃに送水した用水の送水量を送水量履歴ＤＢ１３に記憶する。

このように、送水量予測装置１が、耕作面積の変化や、対象地域で栽培されている農産物の成育状況に応じて、送水する用水の送水量を予測することができる。すなわち、各耕作地域Ａ、Ｂ、Ｃに送水する用水の送水量を適切に制御することができる。

また、この予測結果に基づいてポンプ３（３ａ、３ｂ、３ｃ）を制御するので、ポンプ３（３ａ、３ｂ、３ｃ）を効率的に運転することができる。したがって、ランニングコストの増加を抑え、且つ水源から用水を無駄に汲み上げることにより生じる自然破壊を抑制することができる。

また、演算処理部１１は、上述の例における、補正期間データ読出機能部５４、および予測総送水量補正機能部５５を備えていない構成としてもよい。この場合、時間帯別送水量算出機能部５６は、予測総送水量算出機能部５３が算出した予測総送水量を用いて、時間帯別送水量を算出する構成にすればよい。

また、上述の例における、時間帯別ポンプ操作量算出機能部５７、および比較機能部５９は、ポンプ制御装置２側に設けてもよい。このようにすれば、上述の監視処理おいて、送水量予測装置１と、ポンプ制御装置２との間で通信されるデータ量（流量計４による用水の流量の計測値にかかるデータ）を抑えることができる。

ここで、時間帯別送水量パターン学習機能部５８が、時間帯別の補正係数を学習する処理について説明する。上述したように、早朝や、夕方における用水の使用量に比べて、日中における用水の使用量が多くなる傾向がある。

時間帯別送水量パターン学習機能部５８は、時間帯毎に、その時間帯の用水の実際の送水量を、その時間帯の割当率で除した値を算出する。ここで算出される値は、単位割当率当たりの実際の送水量である。図１３は、時間帯別の単位割当率当たりの実際の送水量の変化を示す図である。時間帯別送水量パターン学習機能部５８は、例えば、予測日の直近１週間のデータを用いて、時間帯毎に変動計数を算出する。この変動計数は、時間帯毎に、（その時間帯における単位割当率当たりの実際の送水量）を（単位割当率当たりの実際の送水量の平均）で除することにより算出する。この変動計数が、上述した、時間帯別の補正係数である。これにより、タイムスケジュール記憶部１４が記憶する送水量の割当率は、時間帯による用水の使用量の変動の影響が抑えられる。

１…送水量予測装置
２…ポンプ制御装置
３（３ａ〜３ｃ）…ポンプ
４（４ａ〜４ｄ）…流量計
１１…演算処理部
１２…耕作面積データベース（耕作面積ＤＢ）
１３…送水量履歴データベース（送水量履歴ＤＢ）
１４…タイムスケジュール記憶部
１５…時間帯別送水量記憶部
１６…通信部
２１…制御部
２２…ポンプ駆動部
２３…流量計測部
２４…操作部
２５…通信部
５１…実績期間決定機能部
５２…実績期間データ読出機能部
５３…予測総送水量算出機能部
５４…補正期間データ読出機能部
５５…予測総送水量補正機能部
５６…時間帯別送水量算出機能部
５７…時間帯別ポンプ操作量算出機能部
５８…時間帯別送水量パターン学習機能部
５９…比較機能部

Claims (10)

1. 対象地域における耕作面積の履歴を記憶する耕作面積記憶部と、
   前記対象地域に対する用水の送水量の履歴を記憶する送水量履歴記憶部と、
   前記対象地域に対して、指定された予測期間に送水する用水の送水量を予測する予測部と、を備え、
   前記予測部は、前記予測期間に対応する実績期間を決定し、前記実績期間、および前記予測期間における前記対象地域の耕作面積を前記耕作面積記憶部から読み出すとともに、前記実績期間に前記対象地域に送水した用水の送水量を前記送水量履歴記憶部から読み出し、さらに、前記耕作面積記憶部から読み出した前記実績期間、および前記予測期間における前記対象地域の耕作面積と、前記送水量履歴記憶部から読み出した前記実績期間に前記対象地域に送水した用水の送水量とを用いて、前記対象地域に対して前記予測期間に送水する用水の送水量を予測する、送水量予測装置。
2. 前記予測期間を複数に分割した区分期間毎に、前記対象地域に送水する用水の割当率を記憶する区分期間別送水量記憶部を備え、
   前記予測部は、前記区分期間別送水量記憶部が前記区分期間毎に記憶している割当率を用いて、前記対象地域に対して送水する用水の送水量を前記区分期間毎に予測する、請求項１に記載の送水量予測装置。
3. 前記区分期間別送水量記憶部は、前記区分期間毎に、その区分期間に前記対象地域内で用水を使用する地域の面積を用いて定めた割当率を記憶する、請求項２に記載の送水量予測装置。
4. 前記予測部は、過去年における、前記予測期間に対応する週で且つ同じ曜日を前記実績期間に決定する、請求項１〜３のいずれかに記載の送水量予測装置。
5. 前記予測部は、前記実績期間における、前記対象地域の単位耕作面積当たりの用水の送水量と、前記予測期間における前記対象地域の耕作面積と、に基づいて、前記対象地域に対して前記予測期間に送水する用水の送水量を予測する、請求項１〜４のいずれかに記載の送水量予測装置。
6. 前記予測部は、前記対象地域に対して前記予測期間に送水する用水の送水量を予測する際に、現在の時点を基準にして補正期間を決定し、前記補正期間に対する用水の予測送水量と、前記補正期間における実際の用水の送水量と、を用いる、請求項１〜４のいずれかに記載の送水量予測装置。
7. 前記対象地域に対する用水の送水量と、前記予測部が予測した前記対象地域に対する用水の予測送水量と、を比較する比較部と、
   前記比較部における比較結果を出力する出力部と、を備えた請求項１〜６のいずれかに記載の送水量予測装置。
8. 対象地域における耕作面積の履歴を記憶する耕作面積記憶部と、
   前記対象地域に対する用水の送水量の履歴を記憶する送水量履歴記憶部と、
   前記対象地域に対して、指定された予測期間に送水する用水の送水量を予測する予測部と、
   前記予測部の予測結果に基づき、対象地域に対して用水を送水するポンプの駆動を制御するポンプ駆動制御部と、を備え、
   前記予測部は、前記予測期間に対応する実績期間を決定し、前記実績期間、および前記予測期間における前記対象地域の耕作面積を前記耕作面積記憶部から読み出すとともに、前記実績期間に前記対象地域に送水した用水の送水量を前記送水量履歴記憶部から読み出し、さらに、前記耕作面積記憶部から読み出した前記実績期間、および前記予測期間における前記対象地域の耕作面積と、前記送水量履歴記憶部から読み出した前記実績期間に前記対象地域に送水した用水の送水量とを用いて、前記対象地域に対して前記予測期間に送水する用水の送水量を予測する、送水量予測システム。
9. 対象地域に対して、指定された予測期間に送水する用水の送水量を予測する送水量予測方法であって、
   前記予測期間に対応する実績期間を決定する実績期間決定ステップと、
   前記実績期間、および前記予測期間における前記対象地域の耕作面積を、前記対象地域における耕作面積の履歴を記憶する耕作面積記憶部から読み出す耕作面積読出ステップと、
   前記実績期間に前記対象地域に送水した用水の送水量を前記対象地域に対する用水の送水量の履歴を記憶する送水量履歴記憶部から読み出す送水量読出ステップと、
   前記耕作面積記憶部から読み出した前記実績期間、および前記予測期間における前記対象地域の耕作面積と、前記送水量履歴記憶部から読み出した前記実績期間に前記対象地域に送水した用水の送水量とを用いて、前記対象地域に対して前記予測期間に送水する用水の送水量を予測する予測ステップと、を備える送水量予測方法。
10. 対象地域に対して、指定された予測期間に送水する用水の送水量をコンピュータに予測させる送水量予測プログラムであって、
    前記予測期間に対応する実績期間を決定する実績期間決定ステップと、
    前記実績期間、および前記予測期間における前記対象地域の耕作面積を、前記対象地域における耕作面積の履歴を記憶する耕作面積記憶部から読み出す耕作面積読出ステップと、
    前記実績期間に前記対象地域に送水した用水の送水量を前記対象地域に対する用水の送水量の履歴を記憶する送水量履歴記憶部から読み出す送水量読出ステップと、
    前記耕作面積記憶部から読み出した前記実績期間、および前記予測期間における前記対象地域の耕作面積と、前記送水量履歴記憶部から読み出した前記実績期間に前記対象地域に送水した用水の送水量とを用いて、前記対象地域に対して前記予測期間に送水する用水の送水量を予測する予測ステップと、をコンピュータに実行させる送水量予測プログラム。

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