JP2021087388A - 水門制御装置、水門、水門制御方法及び水門制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】圃場の水位と農作物の適正水位との差を小さくすることができる水門制御装置、水門、水門制御方法及び水門制御システムを提供する。【解決手段】圃場を含む圃場エリアの気象状態において圃場の水位が変化した変化水位を示す変化水位履歴を記憶する記憶部２２と、予報された所定の期間における圃場エリアの気象状態を示す気象予報情報を取得する装置情報取得部２３１と、圃場の現在水位を特定する水位特定部２３２と、気象予報情報が示す圃場エリアの気象状態と、変化水位履歴が示す圃場エリアの気象状態における変化水位とに基づいて、所定の期間において圃場の水位が変化する推定変化水位を推定する推定部２３３と、圃場の現在水位と推定変化水位とに基づいて、所定の期間における、圃場の水位ごとに設定された評価値の合計が最大になるように、水門１が圃場に流入させる水の量である流入量を制御する水門制御部２３４と、を有する水門制御装置２。【選択図】図３

Description

本発明は、圃場に設けられた水門を制御する水門制御装置、水門、水門制御方法及び水門制御システムに関する。

従来、圃場への給水を制御する装置が知られている。特許文献１には、圃場の水位が所定の水位に達した場合に、開放されている給水路を弁体で閉鎖する装置が開示されている。

特開２０１９−１６５６９３号公報

しかしながら、上記装置を用いて圃場の水位を管理した場合であっても、圃場の水位と、当該圃場で栽培している農作物に適した適正水位との差が大きくなる場合があった。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、圃場の水位と農作物の適正水位との差を小さくすることができる水門制御装置、水門、水門制御方法及び水門制御システムを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様にかかる水門制御装置は、圃場に設けられた水門を制御する水門制御装置であって、前記圃場を含む圃場エリアの気象状態において前記圃場の水位が変化した変化水位を示す変化水位履歴を記憶する記憶部と、予報された所定の期間における前記圃場エリアの気象状態を示す気象予報情報を取得する情報取得部と、前記圃場の現在水位を特定する水位特定部と、前記気象予報情報が示す前記圃場エリアの気象状態と、前記変化水位履歴が示す前記圃場エリアの気象状態における前記変化水位とに基づいて、前記所定の期間において前記圃場の水位が変化する推定変化水位を推定する推定部と、前記圃場の現在水位と前記推定変化水位とに基づいて、前記所定の期間における、前記圃場の水位ごとに設定された評価値の合計が最大になるように、前記水門が前記圃場に流入させる水の量である流入量を制御する水門制御部と、を有する。

前記水門制御部は、前記流入量に対して前記圃場の水位が増加する速さが閾値以下である場合に警告情報を、前記圃場を管理する管理者に提示してもよい。
前記情報取得部は、前記圃場に農薬又は肥料が散布されることを示す情報をさらに取得してもよいし、前記水門制御部は、前記圃場に農薬又は肥料が散布される日から、散布される農薬又は肥料に応じて定まる水の流入が制限される制限期間を経過した日までを除いた前記所定の期間における前記評価値の合計が最大になるように、前記流入量を制御してもよい。

前記評価値は、農作物の成育段階ごとに設定されてもよいし、前記情報取得部は、前記圃場で栽培されている現在の農作物の成育段階を示す成育情報をさらに取得してもよいし、前記水門制御部は、前記成育情報によって示される前記現在の農作物の成育段階に対応する前記評価値の合計が最大になるように、前記流入量を制御してもよい。

前記評価値は、地域ごとに設定されてもよいし、前記水門制御部は、前記圃場エリアの地域に対応する前記評価値の合計が最大になるように、前記流入量を制御してもよい。
前記評価値は、前記水門が前記圃場に流入させる水が流れている水源の水温ごとに設定されてもよいし、前記情報取得部は、前記水源の現在水温を示す水温情報をさらに取得してもよいし、前記水門制御部は、前記水温情報によって示される前記水源の現在水温に対応する前記評価値の合計が最大になるように、前記流入量を制御してもよい。

前記水門制御部は、前記所定の期間における前記評価値の合計が最大となるように、前記水門である第１水門が前記圃場に流入させる水の量である流入量と、前記第１水門とは異なる第２水門が前記圃場から流出させる水の量である流出量とを制御してもよい。

本発明の第２の態様にかかる水門は、圃場に設けられた水門であって、前記圃場に流入させる水の量である流入量を調整する水量調整部と、前記圃場を含む圃場エリアの気象状態において前記圃場の水位が変化した変化水位を示す変化水位履歴を記憶する記憶部と、予報された所定の期間における前記圃場エリアの気象状態を示す気象予報情報を取得する情報取得部と、前記圃場の現在水位を特定する水位特定部と、前記気象予報情報が示す前記圃場エリアの気象状態と、前記変化水位履歴が示す前記圃場エリアの気象状態における前記変化水位とに基づいて、前記所定の期間において前記圃場の水位が変化する推定変化水位を推定する推定部と、前記圃場の現在水位と前記推定変化水位とに基づいて、前記所定の期間における、前記圃場の水位ごとに設定された評価値の合計が最大になるように前記水量調整部を制御することにより前記流入量を変化させる水門制御部と、を有する。

本発明の第３の態様にかかる水門制御方法は、コンピュータが実行する、予報された所定の期間における、圃場を含む圃場エリアの気象状態を示す気象予報情報を取得するステップと、前記圃場の現在水位を特定するステップと、前記気象予報情報が示す前記圃場エリアの気象状態と、変化水位履歴が示す前記圃場エリアの気象状態において前記圃場の水位が変化した変化水位とに基づいて、前記所定の期間において前記圃場の水位が変化する推定変化水位を推定するステップと、前記圃場の現在水位と前記推定変化水位とに基づいて、前記所定の期間における、前記圃場の水位ごとに設定された評価値の合計が最大になるように、前記圃場に設けられた水門が前記圃場に流入させる水の量である流入量を制御するステップと、を有する。

本発明の第４の態様にかかる水門制御システムは、圃場に設けられた水門と、前記水門を制御する水門制御装置とを有する水門制御システムであって、前記水門制御装置は、前記圃場を含む圃場エリアの気象状態において前記圃場の水位が変化した変化水位を示す変化水位履歴を記憶する記憶部と、予報された所定の期間における前記圃場エリアの気象状態を示す気象予報情報を取得する情報取得部と、前記圃場の現在水位を特定する水位特定部と、前記気象予報情報が示す前記圃場エリアの気象状態と、前記変化水位履歴が示す前記圃場エリアの気象状態における前記変化水位とに基づいて、前記所定の期間において前記圃場の水位が変化する推定変化水位を推定する推定部と、前記圃場の現在水位と前記推定変化水位とに基づいて、前記所定の期間における、前記圃場の水位ごとに設定された評価値の合計が最大になるように、前記水門が前記圃場に流入させる水の量である流入量を決定する水門制御部と、を有し、前記水門は、前記流入量を調整する水量調整部と、前記水門制御部が決定した前記流入量に基づいて前記水量調整部を制御することにより前記流入量を変化させる水門駆動部と、を有する。

本発明によれば、圃場の水位と農作物の適正水位との差を小さくすることができるという効果を奏する。

水門制御システムの概要を説明するための図である。 水門制御装置が流入量を制御する処理を模式的に表した図である。 水門及び水門制御装置の構成を示す図である。 履歴管理データベースの構成の一例を示す図である。 評価値管理データベースの構成の一例を示す図である。 水門制御装置が流入量を制御する処理を模式的に表した図である。 水門制御システムの処理の流れを示すシーケンス図である。

［水門制御システムＳの概要］
図１は、水門制御システムＳの概要を説明するための図である。水門制御システムＳは、圃場Ｆを管理する管理者に圃場管理サービスを提供するために用いられるシステムである。圃場管理サービスは、圃場Ｆに蓄えられた水の水位を管理するサービスである。圃場Ｆには、稲をはじめとする農作物Ｃが栽培されている。

圃場Ｆにおいては、水位が農作物Ｃに適した適正水位より高くなったり低くなったりすると、農作物Ｃの成長の速度が低下したり農作物Ｃが枯れたりするため、農作物Ｃの適正水位との差が大きくならないように水位を管理することが重要である。圃場Ｆの水位は、晴れると圃場Ｆに蓄えられた水が蒸発することにより下降し、雨が降ると降雨量に応じて上昇する等、気象状態に応じて変化する。そのため、従来の装置を用いて圃場Ｆの水位を管理した場合であっても、雨が降ると圃場Ｆの水位が上昇してしまい、圃場Ｆの水位と、農作物Ｃの適正水位との差が大きくなってしまうという問題があった。そこで、水門制御システムＳは、予報された気象状態に基づいて、圃場Ｆに設けられた水門１が圃場Ｆに流入させる水の量である流入量を制御する。

水門制御システムＳは、水門１と、水門制御装置２とを有する。水門１は、水源の水を圃場Ｆに流入させるための装置である。水源は、例えば用水路である。図１に示す水門１は、用水路に流れている水を圃場Ｆに流入させるための流入管Ｐを有し、流入管Ｐの傾きを変化させることにより、流入量を変化させる。

水門１は、図１に示す例に限らず、圃場Ｆと用水路との間に設けられた止水板を有し、当該止水版を上げ下げすることにより、流入量を変化させてもよい。また、水源は、用水路に限らず、水道管であってもよい。この場合、水門１は、水道管に流れている水を圃場Ｆに流入させるバルブ式の装置であってもよい。

水門制御装置２は、水門１を制御する装置であり、例えばコンピュータである。水門１及び水門制御装置２は、それぞれネットワークＮに接続しており、当該ネットワークＮを介して、水門１及び水門制御装置２の間においてデータを送受信する。

水門制御装置２は、圃場Ｆを含む圃場エリアの気象状態において圃場Ｆの水位が変化した変化水位を示す変化水位履歴を記憶している。変化水位は、対象日の圃場Ｆの水位と、対象日の前日の圃場Ｆの水位との差を示す。例えば、圃場Ｆには、圃場Ｆの水位を測定する水位センサーＷをはじめとする各種のセンサーが設置されており、水門制御装置２は、ネットワークＮを介して、当該各種のセンサーによって測定された情報を収集し、収集した情報に基づく変化水位履歴を記憶する。なお、各種のセンサーは、水門１に備えられていてもよい。

また、水門制御装置２は、圃場Ｆの水位ごとに設定された評価値を記憶している。評価値は、農作物Ｃの適正水位を基準に設定され、例えば、農作物Ｃの適正水位に最も高い数値が設定され、圃場Ｆの水位と農作物Ｃの適正水位との差が大きくなるほど低い数値が設定される。

図１に示す例において、まず、水門制御装置２は、気象予報情報を取得する（図１の（１））。気象予報情報は、予報された所定の期間における圃場エリアの気象状態を示す情報であり、例えば、週間天気予報（７日間の天気予報）又は週末の天気予報（２日間の天気予報）等を示す情報である。所定の期間は、気象予報情報において気象状態が予報された期間である。

水門制御装置２は、圃場Ｆの現在水位を特定する（図１の（２））。水門制御装置２は、取得した気象予報情報が示す気象状態と、変化水位履歴が示す圃場エリアの気象状態における変化水位とに基づいて、所定の期間において圃場Ｆの水位が変化する推定変化水位を推定する（図１の（３））。

そして、水門制御装置２は、特定した圃場Ｆの現在水位と、推定した推定変化水位とに基づいて、所定の期間における評価値の合計が最大になるように、流入量を制御する（図１の（４））。具体的には、水門制御装置２は、特定した圃場Ｆの現在水位と、推定した推定変化水位とに基づいて、所定の期間における評価値の合計が最大になるように限界水位を決定し、決定した限界水位に基づいて流入量を制御する。限界水位は、例えば、圃場Ｆに水を流入させることができる最大の水位を示す。

図２は、水門制御装置２が流入量を制御する処理を模式的に表した図である。図２に示す例においては、圃場Ｆの現在水位及び農作物Ｃの適正水位がそれぞれ５センチメートルであり、所定の期間が７日間であるとして説明する。図２には、折れ線グラフＧ１と、折れ線グラフＧ２と、棒グラフＧ３とが表示されている。

折れ線グラフＧ１は、圃場Ｆにおいて現在水位から各日の推定変化水位に従って変化する推定水位を示す。折れ線グラフＧ１に示す推定水位は、圃場Ｆの現在水位に対象日の推定変化水位を加算した水位である。折れ線グラフＧ２は、限界水位を示す。棒グラフＧ３は、圃場Ｆの水位を、折れ線グラフＧ１に示す推定水位から折れ線グラフＧ２に示す限界水位にするために必要な追加水位を示す。

この場合において、水門制御装置２は、折れ線グラフＧ１に示す推定水位に基づいて、所定の期間における評価値の合計が最大になるように、折れ線グラフＧ２に示す限界水位を決定する。そして、水門１は、水門制御装置２が決定した限界水位に基づいて、日ごとに、当該日に対応する棒グラフＧ３に示す追加水位に等しい量の水を圃場Ｆに流入させる。

このように、水門制御装置２は、折れ線グラフＧ１に示す推定水位で推移する圃場Ｆの水位が折れ線グラフＧ２に示す限界水位となるように流入量を制御することにより、圃場Ｆの水位と農作物Ｃの適正水位との差を小さくすることができる。その結果、水門制御システムＳは、農作物Ｃの成育を促進させることができる。本実施の形態においては、水門１と水門制御装置２とが異なる装置であるとして説明するが、これに限らない。例えば、水門１は、水門制御装置２の機能を有する装置であってもよい。
以下、水門１及び水門制御装置２の構成について説明する。

［水門１の構成］
図３は、水門１及び水門制御装置２の構成を示す図である。水門１は、通信部１１と、水量調整部１２と、記憶部１３と、制御部１４とを有する。通信部１１は、ネットワークＮに接続するための通信インターフェースであり、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network）コントローラを有する。

水量調整部１２は、流入管Ｐの傾きを変化させることにより、圃場Ｆに水を流入させる流入量を調整するためのアクチュエータを有する。水量調整部１２は、例えば、アクチュエータを作動させることによって地面に対して水平方向に流入管Ｐを傾けることにより圃場Ｆに水を流入させる第１モードと、地面に対して垂直方向に流入管Ｐを傾けることにより圃場Ｆに水を流入させない第２モードとのうちのいずれかに切り替えることにより、流入量を調整する。水量調整部１２は、第１モードにおける状態と第２モードにおける状態との間を多段階に切り替えることにより、流入量を調整してもよい。

記憶部１３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びハードディスク等の記憶媒体を含む。記憶部１３は、制御部１４が実行するプログラムを記憶している。制御部１４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部１４は、記憶部１３に記憶されたプログラムを実行することにより、水門情報取得部１４１及び水門駆動部１４２として機能する。

水門情報取得部１４１は、通信部１１を介して、水門制御装置２から制御情報を取得する。制御情報は、流入量を制御するための情報であり、具体的には、限界水位を示す情報である。

また、水門情報取得部１４１は、通信部１１を介して、水位センサーＷが測定した圃場Ｆの現在水位を示す水位情報を取得する。水門情報取得部１４１は、例えば、所定の間隔（例えば５分置き等）で水位センサーＷから水位情報を取得する。

水門駆動部１４２は、水門制御装置２が決定した流入量に基づいて水量調整部１２を制御することにより、流入量を変化させる。具体的には、水門駆動部１４２は、取得された水位情報が示す圃場Ｆの現在水位と、取得された制御情報が示す限界水位とに基づいて、水量調整部１２を制御する。

水門駆動部１４２は、例えば、圃場Ｆの現在水位が限界水位未満である場合に、水量調整部１２を第２モードから第１モードに切り替えることにより、圃場Ｆに水を流入させる。水門駆動部１４２は、水量調整部１２を第１モードに切り替えた後に水門情報取得部１４１が取得した水位情報によって示される圃場Ｆの現在水位が限界水位以上である場合に、水量調整部１２を第１モードから第２モードに切り替えることにより、圃場Ｆへの水の流入を停止させる。

［水門制御装置２の構成］
水門制御装置２は、通信部２１と、記憶部２２と、制御部２３とを有する。通信部２１は、ネットワークＮに接続するための通信インターフェースであり、例えばＬＡＮコントローラを有する。

記憶部２２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びハードディスク等の記憶媒体を含む。記憶部２２は、制御部２３が実行するプログラムを記憶している。記憶部２２は、圃場Ｆに関する情報と、変化水位履歴を管理する履歴管理データベースと、水位ごとに設定された評価値を管理する評価値管理データベースとを記憶している。

圃場Ｆに関する情報は、例えば、圃場Ｆの所在地、圃場Ｆで栽培されている農作物Ｃの種類、当該農作物Ｃの栽培を開始した栽培開始日、圃場Ｆで栽培を開始したときの農作物Ｃの成育段階である開始時成育段階等を含む情報である。例えば、管理者が使用する不図示の通信端末（例えばスマートフォン）には、管理者が圃場管理サービスを利用するための専用のアプリケーションプログラム（以下、「専用アプリ」という）がインストールされており、管理者が、通信端末に表示された専用アプリの画面において圃場Ｆに関する情報を入力することにより、記憶部２２に圃場Ｆに関する情報が記憶される。

図４は、履歴管理データベースの構成の一例を示す図である。図４に示すように、履歴管理データベースは、変化水位履歴として、日付と、気象状態（天気、気温、湿度及び降雨量等）と、変化水位とを関連付けて記憶している。

図５は、評価値管理データベースの構成の一例を示す図である。図５に示すように、評価値管理データベースは、水位と、評価値とを関連付けて記憶している。図５に示す例においては、農作物Ｃの適正水位が５センチメートルであり、水位「５」に最も高い評価値が設定され、圃場Ｆの水位と農作物Ｃの適正水位との差が大きくなるほど低い数値が設定されている。

図３に戻り、制御部２３は、例えばＣＰＵである。制御部２３は、記憶部２２に記憶されたプログラムを実行することにより、装置情報取得部２３１、水位特定部２３２、推定部２３３及び水門制御部２３４として機能する。

装置情報取得部２３１は、通信部２１を介して、予報された所定の期間における圃場エリアの気象状態を示す気象予報情報を取得する。気象予報情報には、例えば、天気、気温（最低気温及び最高気温）、湿度及び降雨量等の複数の項目が含まれている。装置情報取得部２３１は、例えば、圃場Ｆに関する情報に含まれる圃場Ｆの所在地によって特定される圃場エリアに対応する気象予報情報を、気象予報を提供する予報サービスから取得する。装置情報取得部２３１は、日ごとに気象予報情報を取得してもよいし、直前に取得した気象予報情報において予報された所定の期間が経過した後に新たな気象予報情報を取得してもよい。

水位特定部２３２は、圃場Ｆの現在水位を特定する。水位特定部２３２は、例えば、通信部２１を介して、水位センサーＷが測定した圃場Ｆの現在水位を示す水位情報を取得することにより、圃場Ｆの現在水位を特定する。

推定部２３３は、気象予報情報が示す圃場エリアの気象状態と、履歴管理データベースに記憶されている変化水位履歴が示す圃場エリアの気象状態における変化水位とに基づいて、所定の期間において圃場Ｆの水位が変化する推定変化水位を推定する。具体的には、推定部２３３は、履歴管理データベースにおいて気象予報情報が示す圃場エリアの気象状態に少なくとも近似する気象状態に関連付けられている変化水位を、推定変化水位として推定する。

推定部２３３は、例えば、履歴管理データベースにおいて気象予報情報が示す圃場エリアの気象状態と一致する気象状態に関連付けられている変化水位を、推定変化水位として推定する。推定部２３３は、履歴管理データベースにおいて気象予報情報によって示される圃場エリアの気象状態との誤差が所定の範囲内である複数の気象状態それぞれに関連づけられている複数の変化水位の平均である平均変化水位を、推定変化水位として推定してもよい。所定の範囲を示すパラメータは、例えば、気象予報情報に含まれる項目（気温、湿度及び降雨量等）ごとに予め水門制御装置２に設定されている。推定部２３３は、所定の期間における日ごとに、当該日に対応する推定変化水位を推定する。

水門制御部２３４は、水位特定部２３２が特定した圃場Ｆの現在水位と、推定部２３３が推定した推定変化水位とに基づいて、所定の期間における評価値の合計が最大になるように流入量を制御する。

具体的には、水門制御部２３４は、まず、所定の期間において圃場Ｆの現在水位から各日の推定変化水位に従って変化する推定水位に基づいて、所定の期間における、評価値データベースに記憶されている評価値の合計が最大になるように限界水位を決定することにより、流入量を決定する。水門制御部２３４は、例えば、所定の期間における限界水位がそれぞれ異なる複数の水位パターンの中から、当該所定の期間における評価値の合計が最大である最大水位パターンを特定することにより、圃場Ｆの限界水位を決定する。

そして、水門制御部２３４は、通信部２１を介して、決定した限界水位を示す制御情報を水門１に送信することにより、水門１の流入量を制御する。水門制御部２３４は、当日に対応する限界水位を示す制御情報を水門１に送信してもよいし、所定の期間分の限界水位を示す制御情報を水門１に送信してもよい。

ところで、圃場Ｆに農薬又は肥料（以下において「農薬等」という）が散布された場合において、散布された直後に水を流入させてしまうと、農薬等が流されたり薄まったりして農薬等の効き目が低くなり得る。そのため、農薬等を散布した直後においては、圃場Ｆに水を流入することが制限される場合がある。そこで、水門制御装置２は、圃場Ｆに散布された農薬等を考慮して流入量を決定してもよい。

具体的には、まず、装置情報取得部２３１は、圃場Ｆに農薬等が散布されることを示す散布情報をさらに取得する。散布情報は、農薬等が散布される散布日、農薬等の種類、及び散布される農薬等の種類に応じて定まる水の流入が制限される制限期間等を含む。例えば、管理者が、通信端末に表示された専用アプリの画面において散布情報を入力すると、装置情報取得部２３１は、通信部２１を介して、通信端末から散布情報を取得する。

そして、水門制御部２３４は、散布日から制限期間を経過した日までを除いた所定の期間における評価値の合計が最大になるように、流入量を制御する。例えば、散布情報に制限期間が含まれていない場合において、農薬等の種類ごとに当該農薬等の種類と制限期間とを関連付けた農薬管理表が記憶部２２に記憶されている場合、水門制御部２３４は、散布情報に含まれる散布日から、農薬管理表において散布情報に含まれる農薬等の種類に関連付けられている制限期間を経過した日までを除いた所定の期間における評価値の合計が最大になるように、流入量を制限してもよい。

図６は、水門制御装置２が流入量を制御する処理を模式的に表した図である。図６に示す例においては、所定の期間が７日間であり、散布日が１日目であり、制限期間を示す期間Ｌが２日間であるとして説明する。図６に示す折れ線グラフＧ４、Ｇ５、棒グラフＧ６は、それぞれ折れ線グラフＧ１、Ｇ２、棒グラフＧ３に対応する。

この場合において、水門制御部２３４は、折れ線グラフＧ４に示す推定水位に基づいて、期間Ｌに示す１日目から２日目までの期間を除いた３日目から７日目までにおける評価値の合計が最大となる最大水位パターンとして、折れ線グラフＧ５に示す限界水位を決定する。その後、水門１は、水門制御装置２の水門制御部２３４が決定した限界水位に基づいて、日ごとに、当該日に対応する棒グラフＧ６が示す追加水位に等しい量の水を圃場Ｆに流入させる。このようにすることで、水門制御装置２は、散布された農薬等の効き目が低くなる事態を回避しつつ、所定の期間において圃場Ｆの水位と農作物Ｃの適正水位との差を小さくすることができる。

農作物Ｃの適正水位は、農作物Ｃの成育段階に応じて異なる場合がある。そこで、水門制御装置２は、現在の農作物Ｃの成育段階を考慮して流入量を制御してもよい。例えば、記憶部２２には、農作物Ｃの成育段階ごとに、当該育成段階に対応する評価値管理データベースが記憶されている。

この場合において、まず、装置情報取得部２３１は、現在の農作物Ｃの成育段階を示す成育情報をさらに取得する。例えば、記憶部２２には、時期ごとに当該時期と農作物Ｃの成育段階とが関連付けられた成育表が記憶されており、装置情報取得部２３１は、当該成育表において現在日に対応する時期に関連付けられている成育段階を特定することにより、成育情報を取得する。装置情報取得部２３１は、記憶部２２に記憶されている圃場Ｆに関する情報に含まれる栽培開始日及び開始時成育段階に基づいて現在の農作物Ｃの成育段階を推定することにより、成育情報を取得してもよい。例えば、圃場Ｆには、不図示のカメラが設置されており、装置情報取得部２３１は、当該カメラが農作物Ｃを撮像した撮像画像を用いて現在の農作物Ｃの成育段階を推定することにより、成育情報を取得してもよい。

そして、水門制御部２３４は、装置情報取得部２３１が取得した成育情報によって示される現在の農作物Ｃの成育段階に対応する評価値の合計が最大になるように、流入量を制御する。水門制御部２３４は、例えば、所定の期間において圃場Ｆの現在水位から各日の推定変化水位に従って変化する圃場Ｆの推定水位に基づいて、所定の期間における、成育段階情報によって示される農作物Ｃの成育段階に対応する評価値管理データベースに記憶されている評価値の合計が最大になるように、限界水位を決定する。このようにすることで、水門制御装置２は、現在の農作物Ｃの成育段階に適した水位で圃場Ｆを管理することができる。

圃場Ｆでは、農作物Ｃの適正水位と等しくなるように水位を管理し得るが、地域によっては農作物Ｃの適正水位と異なる水位で管理する場合がある。例えば、水はけが良い土壌の地域においては、水が土に浸透する速度が速いため、農作物Ｃの適正水位より高くなるように圃場Ｆの水位を管理する場合がある。そこで、水門制御装置２は、圃場エリアに対応する地域を考慮して流入量を制御してもよい。例えば、記憶部２２には、地域ごとに、当該地域に対応する評価値管理データベースが記憶されている。

この場合において、水門制御部２３４は、圃場エリアの地域に対応する評価値の合計が最大になるように、流入量を制御する。水門制御部２３４は、例えば、所定の期間において圃場Ｆの現在水位から各日の推定変化水位に従って変化する推定水位に基づいて、所定の期間における、圃場エリアの地域に対応する評価値管理データベースに記憶されている評価値の合計が最大になるように、限界水位を決定する。このようにすることで、水門制御装置２は、圃場エリアに適した水位で圃場Ｆを管理することができる。

圃場Ｆの水位は、水門１が圃場Ｆに流入させる水が流れている水源の水温に応じて変化し得る。圃場Ｆの水温が高くなると圃場Ｆに蓄えられた水の蒸発が早くなり、圃場Ｆの水温が低くなると圃場Ｆに蓄えられた水の蒸発が遅くなり得る。そのため、水源の水温は、圃場Ｆの水位の変化と関係を有する。そこで、水門制御装置２は、水源の水温を考慮して流入量を制御してもよい。例えば、記憶部２２には、水源の水温ごとに、当該水源の水温に対応する評価値管理データベースが記憶されている。

この場合において、まず、装置情報取得部２３１は、水源の現在水温を示す水温情報をさらに取得する。例えば、水源（用水路）には、水温を測定する不図示の水温センサーが設置されており、装置情報取得部２３１は、通信部２１を介して、水温センサーが測定した水源の現在水温を示す水温情報を取得する。

そして、水門制御部２３４は、水温情報によって示される水源の現在水温に対応する評価値の合計が最大になるように、流入量を制御する。水門制御部２３４は、例えば、所定の期間において圃場Ｆの現在水位から各日の推定変化水位に従って変化する推定水位に基づいて、所定の期間における、水温情報によって示される水源の現在水温に対応する評価値管理データベースに記憶されている評価値の合計が最大になるように、限界水位を決定する。このようにすることで、水門制御装置２は、水源の水温に応じた水位で圃場Ｆを管理することができる。

水門制御装置２は、流入量と、圃場Ｆから流出させる水の量である流出量とを制御してもよい。例えば、圃場Ｆには、水門１である第１水門の他に、第１水門とは異なる不図示の第２水門が設置されている。第２水門は、圃場Ｆに蓄えられた水を外部（例えば排水路）に流出させるための装置である。

この場合において、水門制御部２３４は、所定の期間における評価値の合計が最大となるように、流入量と流出量とを制御する。具体的には、水門制御部２３４は、所定の期間において圃場Ｆの現在水位から各日の推定変化水位に従って変化する推定水位に基づいて、所定の期間における各日の圃場Ｆの水位が、最も高い評価値に関連付けて評価値管理データベースに記憶されている水位である農作物Ｃの適正水位になるように、限界水位を決定する。この場合における限界水位は、圃場Ｆに水を流入させることができる最大の水位と、圃場Ｆから水を流出させることができる最大の水位とを示す。

水門制御部２３４は、通信部２１を介して、圃場Ｆの水位が限界水位になるように流入量を制御するための第１制御情報を第１水門に送信し、圃場Ｆの水位が限界水位になるように流出量を制御するための第２制御情報を第２水門に送信することにより、流入量と流出量とを制御する。このようにすることで、水門制御装置２は、圃場Ｆの水位と農作物Ｃの適正水位との差が小さくなるように圃場Ｆを管理する精度を向上させることができる。

水門制御部２３４は、水門１を制御して圃場Ｆに水を流入させた後において、圃場Ｆの水位が上昇しない場合に、警告情報を管理者に提示してもよい。具体的には、水門制御部２３４は、流入量に対して圃場Ｆの水位が増加する速さが閾値以下である場合に警告情報を管理者に提示する。水門制御部２３４は、例えば、通信部２１を介して、管理者の通信端末に警告情報を通知することにより、警告情報を管理者に提示する。例えば、水門１が警報音を出力する不図示の出力部を有する場合、水門制御部２３４は、通信部２１を介して水門１に警報情報を送信することにより、水門１の出力部に警報音を出力させてもよい。

［水門制御システムＳの処理］
続いて、水門制御システムＳの処理の流れについて説明する。図７は、水門制御システムＳの処理の流れを示すシーケンス図である。本処理は、水門制御装置２の装置情報取得部２３１が、通信部２１を介して気象予報情報を取得したことを契機として開始する（Ｓ１）。

水位特定部２３２は、圃場Ｆの現在水位を特定する（Ｓ２）。推定部２３３は、気象予報情報が示す圃場エリアの気象状態と、変化水位履歴が示す圃場エリアの気象状態における変化水位とに基づいて、推定変化水位を推定する（Ｓ３）。

水門制御部２３４は、水位特定部２３２が特定した圃場Ｆの現在水位と、推定部２３３が推定した推定変化水位とに基づいて、所定の期間における評価値の合計が最大になるように、流入量を制御する。具体的には、まず、水門制御部２３４は、所定の期間において圃場Ｆの現在水位から各日の推定変化水位に従って変化する推定水位に基づいて、所定の期間における評価値の合計が最大になるように、限界水位を決定する（Ｓ４）。水門制御部２３４は、通信部２１を介して、決定した限界水位を示す制御情報を水門１に送信する（Ｓ５）。

そして、水門１の水門情報取得部１４１が、通信部１１を介して、水門制御装置２から制御情報を取得すると、水門駆動部１４２は、水門制御装置２が決定した流入量として、取得された制御情報が示す限界水位に基づいて、水量調整部１２を制御することにより、流入量を変化させる（Ｓ６）。

［本実施の形態における効果］
以上説明したとおり、水門制御システムＳは、予報された圃場エリアの気象状態と、変化水位履歴が示す圃場エリアの気象状態における変化水位とに基づいて、推定変化水位を推定する。そして、水門制御システムＳは、圃場Ｆの現在水位と推定変化水位とに基づいて、所定の期間における評価値の合計が最大になるように流入量を制御する。このようにすることにより、水門制御システムＳは、圃場Ｆの水位と農作物Ｃの適正水位との差を小さくすることができる。その結果、水門制御システムＳは、農作物Ｃの成育を促進させることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１ 水門
１１ 通信部
１２ 水量調整部
１３ 記憶部
１４ 制御部
１４１ 水門情報取得部
１４２ 水門駆動部
２ 水門制御装置
２１ 通信部
２２ 記憶部
２３ 制御部
２３１ 装置情報取得部
２３２ 水位特定部
２３３ 推定部
２３４ 水門制御部
Ｃ 農作物
Ｆ 圃場
Ｎ ネットワーク
Ｐ 流入管
Ｓ 水門制御システム
Ｗ 水位センサー

Claims (10)

1. 圃場に設けられた水門を制御する水門制御装置であって、
   前記圃場を含む圃場エリアの気象状態において前記圃場の水位が変化した変化水位を示す変化水位履歴を記憶する記憶部と、
   予報された所定の期間における前記圃場エリアの気象状態を示す気象予報情報を取得する情報取得部と、
   前記圃場の現在水位を特定する水位特定部と、
   前記気象予報情報が示す前記圃場エリアの気象状態と、前記変化水位履歴が示す前記圃場エリアの気象状態における前記変化水位とに基づいて、前記所定の期間において前記圃場の水位が変化する推定変化水位を推定する推定部と、
   前記圃場の現在水位と前記推定変化水位とに基づいて、前記所定の期間における、前記圃場の水位ごとに設定された評価値の合計が最大になるように、前記水門が前記圃場に流入させる水の量である流入量を制御する水門制御部と、
   を有する水門制御装置。
2. 前記水門制御部は、前記流入量に対して前記圃場の水位が増加する速さが閾値以下である場合に警告情報を、前記圃場を管理する管理者に提示する、
   請求項１に記載の水門制御装置。
3. 前記情報取得部は、前記圃場に農薬又は肥料が散布されることを示す情報をさらに取得し、
   前記水門制御部は、前記圃場に農薬又は肥料が散布される日から、散布される農薬又は肥料に応じて定まる水の流入が制限される制限期間を経過した日までを除いた前記所定の期間における前記評価値の合計が最大になるように、前記流入量を制御する、
   請求項１または２に記載の水門制御装置。
4. 前記評価値は、農作物の成育段階ごとに設定されており、
   前記情報取得部は、前記圃場で栽培されている現在の農作物の成育段階を示す成育情報をさらに取得し、
   前記水門制御部は、前記成育情報によって示される前記現在の農作物の成育段階に対応する前記評価値の合計が最大になるように、前記流入量を制御する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の水門制御装置。
5. 前記評価値は、地域ごとに設定されており、
   前記水門制御部は、前記圃場エリアの地域に対応する前記評価値の合計が最大になるように、前記流入量を制御する、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の水門制御装置。
6. 前記評価値は、前記水門が前記圃場に流入させる水が流れている水源の水温ごとに設定されており、
   前記情報取得部は、前記水源の現在水温を示す水温情報をさらに取得し、
   前記水門制御部は、前記水温情報によって示される前記水源の現在水温に対応する前記評価値の合計が最大になるように、前記流入量を制御する、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の水門制御装置。
7. 前記水門制御部は、前記所定の期間における前記評価値の合計が最大となるように、前記水門である第１水門が前記圃場に流入させる水の量である流入量と、前記第１水門とは異なる第２水門が前記圃場から流出させる水の量である流出量とを制御する、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の水門制御装置。
8. 圃場に設けられた水門であって、
   前記圃場に流入させる水の量である流入量を調整する水量調整部と、
   前記圃場を含む圃場エリアの気象状態において前記圃場の水位が変化した変化水位を示す変化水位履歴を記憶する記憶部と、
   予報された所定の期間における前記圃場エリアの気象状態を示す気象予報情報を取得する情報取得部と、
   前記圃場の現在水位を特定する水位特定部と、
   前記気象予報情報が示す前記圃場エリアの気象状態と、前記変化水位履歴が示す前記圃場エリアの気象状態における前記変化水位とに基づいて、前記所定の期間において前記圃場の水位が変化する推定変化水位を推定する推定部と、
   前記圃場の現在水位と前記推定変化水位とに基づいて、前記所定の期間における、前記圃場の水位ごとに設定された評価値の合計が最大になるように前記水量調整部を制御することにより前記流入量を変化させる水門制御部と、
   を有する水門。
9. コンピュータが実行する、
   予報された所定の期間における、圃場を含む圃場エリアの気象状態を示す気象予報情報を取得するステップと、
   前記圃場の現在水位を特定するステップと、
   前記気象予報情報が示す前記圃場エリアの気象状態と、変化水位履歴が示す前記圃場エリアの気象状態において前記圃場の水位が変化した変化水位とに基づいて、前記所定の期間において前記圃場の水位が変化する推定変化水位を推定するステップと、
   前記圃場の現在水位と前記推定変化水位とに基づいて、前記所定の期間における、前記圃場の水位ごとに設定された評価値の合計が最大になるように、前記圃場に設けられた水門が前記圃場に流入させる水の量である流入量を制御するステップと、
   を有する水門制御方法。
10. 圃場に設けられた水門と、前記水門を制御する水門制御装置とを有する水門制御システムであって、
    前記水門制御装置は、
    前記圃場を含む圃場エリアの気象状態において前記圃場の水位が変化した変化水位を示す変化水位履歴を記憶する記憶部と、
    予報された所定の期間における前記圃場エリアの気象状態を示す気象予報情報を取得する情報取得部と、
    前記圃場の現在水位を特定する水位特定部と、
    前記気象予報情報が示す前記圃場エリアの気象状態と、前記変化水位履歴が示す前記圃場エリアの気象状態における前記変化水位とに基づいて、前記所定の期間において前記圃場の水位が変化する推定変化水位を推定する推定部と、
    前記圃場の現在水位と前記推定変化水位とに基づいて、前記所定の期間における、前記圃場の水位ごとに設定された評価値の合計が最大になるように、前記水門が前記圃場に流入させる水の量である流入量を決定する水門制御部と、
    を有し、
    前記水門は、
    前記流入量を調整する水量調整部と、
    前記水門制御部が決定した前記流入量に基づいて前記水量調整部を制御することにより前記流入量を変化させる水門駆動部と、
    を有する、
    水門制御システム。
    

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