JP2023125076A - 潅水システムおよび制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】潅水時に不具合が生じた場合に悪影響を抑えた潅水を実施できる潅水システムおよび制御装置を提供する。【解決手段】第１給水弁は、分配チューブ１３６の一方端部側からの給水の圧力を制御して分配チューブの貫通孔からの潅水量を制御する。第２給水弁は、分配チューブ１３６の他方端部側からの給水の圧力を制御して分配チューブの貫通孔からの潅水量を制御する。第１異常センサは分配チューブの一方端部側からの給水の異常状態を検出する。第２異常センサは分配チューブの他方端部側からの給水の異常状態を検出する。制御装置は、第１異常センサか第２異常センサによって異常状態が検出された場合に第１給水弁と第２給水弁のバルブ開度を制御する。制御装置は、異常状態が検出された側からの給水を制御する給水弁を閉塞し異常状態が検出されていない側からの給水を制御する給水弁を開放する。【選択図】図１７

Description

この明細書における開示は、圃場への潅水の供給を制御する潅水システムおよび制御装置に関するものである。

特許文献１は、潅水システムを開示している。

特開２０１３－２１５１１５号公報

特許文献１は、流量センサが出力する流量信号が潅水正常時における所定流量に対して所定割合以上変動したときを異常として検出する。さらに検出した異常を所定の通報先へ通報する技術を開示している。特許文献１の潅水システムは、不具合が生じた場合にその不具合による悪影響を抑えて潅水を実施する復帰機能の点において十分ではなく、改善余地がある。

この明細書における開示の目的は、潅水時に不具合が生じた場合に悪影響を抑えた潅水を実施できる潅水システムおよび制御装置を提供することである。

この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。

開示された潅水システムの一つは、植物（３０）を生育する圃場（２０）に設けられて、圃場に潅水するための複数の貫通孔が形成された分配チューブ（１３６）と、分配チューブの一方端部から他方端部へ向けて流下する一方端部側からの給水の圧力を制御して分配チューブの貫通孔からの潅水量を制御する第１給水弁（１４１，１４３，１４５）と、分配チューブの他方端部から一方端部へ向けて流下する他方端部側からの給水の圧力を制御して分配チューブの貫通孔からの潅水量を制御する第２給水弁（１６０，１６２）と、一方端部側からの給水の異常状態を検出する第１異常センサ（１４２，１４４）と、他方端部側からの給水の異常状態を検出する第２異常センサ（１６１，１６３）と、第１異常センサまたは第２異常センサによって異常状態が検出された場合に第１給水弁と第２給水弁のバルブ開度を制御する制御装置（３００）と、を備え、
制御装置は、第１給水弁と第２給水弁のうち、異常状態が検出された側からの給水の圧力を制御する給水弁を閉塞し異常状態が検出されていない側からの給水の圧力を制御する給水弁を開放する。

この潅水システムによれば、異常状態が検出された側からの給水を中止して不具合を解消し代わりに反対側からの給水の実施により、適切な潅水に復帰できる。したがって、この潅水システムは、潅水時に不具合が生じた場合に悪影響を抑えた潅水を実施できる。

開示された制御装置の一つは、複数の貫通孔が形成された分配チューブ（１３６）の一方端部から他方端部へ向けて流下する一方端部側からの給水の圧力を制御して分配チューブの貫通孔からの潅水量を制御する第１給水弁（１４１，１４３，１４５）のバルブ開度と、分配チューブの他方端部から一方端部へ向けて流下する他方端部側からの給水の圧力を制御して分配チューブの貫通孔からの潅水量を制御する第２給水弁（１６０，１６２）のバルブ開度と、を制御する制御装置であって、
一方端部側からの給水の異常状態を検出可能な第１異常センサ（１４２，１４４）または他方端部側からの給水の異常状態を検出可能な第２異常センサ（１６１，１６３）によって検出されるセンサ値に基づいて、一方端部側からの給水または他方端部側からの給水において異常状態が発生していることを検出する演算部（３３４）と、
異常状態の発生が検出された場合に第１給水弁と第２給水弁のバルブ開度を制御する制御信号を出力する出力部（３３２）と、を備え、
出力部は、第１給水弁と第２給水弁のうち、異常状態が検出された側からの給水の圧力を制御する給水弁を閉塞しかつ異常状態が検出されていない側からの給水の圧力を制御する給水弁を開放する、制御信号を出力する。

この制御装置によれば、異常状態が検出された側からの給水を中止して不具合を解消し代わりに反対側からの給水の実施によって適切な潅水に復帰させることができる。したがって、この制御装置は、潅水時に不具合が生じた場合に悪影響を抑えた潅水を実施できる。

圃場に設けられた第１実施形態の潅水システムを示す概念図である。 給水配管と配管モジュールを示す部分図である。 潅水システムの構成図である。 監視部を示すブロック図である。 無線信号を示す図である。 センサ処理を説明するためのフローチャートである。 更新処理を説明するためのフローチャートである。 監視処理を説明するためのフローチャートである。 給水処理を説明するためのフローチャートである。 潅水処理を説明するためのフローチャートである。 ユーザ更新処理を説明するためのフローチャートである。 強制更新処理を説明するためのフローチャートである。 給水弁として適用可能なバルブ装置を示す断面図である。 バルブ装置が備える駆動部の構成を示す図である。 バルブ装置が備えるバルブを示す斜視図である。 バルブ装置における回転角度と流量との関係を示す図である。 給水弁および異常センサの位置関係を示す図である。 制御装置、給水弁および異常センサの関係を示す構成図である。 異常検出時の給水弁の作動を示すフローチャートである。 異常が検出された箇所の一例を示す図である。 異常検出時の潅水復帰を説明するための図である。 異常検出時の給水弁の作動を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る給水弁および異常センサの位置関係を示す図である。 第３実施形態に係る給水弁および異常センサの位置関係を示す図である。 制御装置、給水弁および異常センサの関係を示す構成図である。 異常検出時の潅水復帰を説明するための図である。 第４実施形態に係る異常検出時の給水弁の作動を示すフローチャートである。 第５実施形態に係る異常検出時の給水弁の作動を示すフローチャートである。 給水弁および異常センサの位置関係を示す図である。 異常検出時の潅水復帰を説明するための図である。 第６実施形態に係る給水弁および異常センサの位置関係を示す図である。

以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

＜第１実施形態＞
潅水システムの一例を開示する第１実施形態について図１～図２２を参照しながら説明する。以下においては互いに直交の関係にある３方向を、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向と示す。この明細書ではｘ方向とｙ方向とによって規定される平面が水平面に沿っている。ｚ方向が鉛直方向に沿っている。図面においては「方向」の記載を省略して、単に、ｘ、ｙ、ｚと表記している。

＜圃場＞
潅水システム１０は丘や平野に開墾された野外の圃場２０に適用される。図１に示すように、潅水システム１０が平野に開墾された圃場２０に適用された形態を説明する。この圃場２０の広さは数１０平方メートル～数１０００平方キロメートルになっている。圃場２０にはｘ方向に延びる畝などの生育場所が複数設けられている。これらｘ方向に延びる複数の生育場所がｙ方向で離間して並んでいる。これら複数の生育場所それぞれに植物３０の種や苗が埋められる。この植物３０としては、例えば、葡萄、トウモロコシ、アーモンド、ラズベリー、葉菜、綿などがある。潅水システム１０は、ハウスなどの室内に設けられている圃場２０に適用される構成でもよい。

１つの生育場所で複数の植物３０が生育される。複数の植物３０はｘ方向で並んで１つの列を成している。以下においてはこのｘ方向で列を成して並ぶ複数の植物３０を植物群３１と示す。圃場２０では複数の植物群３１がｙ方向で離間して並んでいる。複数の植物群３１のｙ方向の最短離間距離は、１つの植物群３１に含まれる複数の植物３０のｘ方向の最短離間距離よりも長くなっている。複数の植物群３１のｙ方向の離間間隔は生育する植物３０の種類や圃場２０の起伏と気候に応じて種々変更される。複数の植物群３１のｙ方向の離間間隔は１ｍ～１０ｍほどである。たとえ植物３０の枝葉がｙ方向に生い茂ったとしても、少なくとも人が２つの植物群３１の間をｘ方向に移動できる程度の幅が確保されている。

＜潅水システム＞
潅水システム１０は給水装置１００と制御装置２００を備えている。給水装置１００は潅水を圃場２０の植物３０に供給する。制御装置２００は潅水期間において給水装置１００から植物３０に供給される潅水の供給時刻と量を決定する。制御装置２００は給水装置１００の潅水スケジュールを決定する。潅水システム１０は、潅水時に水漏れ、詰まりなどの異常状態を検出して異常状態が生じた場合の潅水復帰（フェールセーフ）を実施することができる。

＜給水装置＞
給水装置１００は、ポンプ１１０、給水配管１３０、および配管モジュール１５０を有する。ポンプ１１０は潅水を給水配管１３０に供給する給水源である。配管モジュール１５０は給水配管１３０に供給された潅水の吐水量を制御する。

＜ポンプ＞
ポンプ１１０は常時駆動状態になっている。あるいは、ポンプ１１０は昼間駆動状態になっている。ポンプ１１０はタンクやため池に貯水されている潅水を汲み出し、それを給水配管１３０に供給する。潅水は井戸水、河川水、雨水、市水などである。後述するように給水配管１３０には複数の給水弁１５２が設けられている。これら複数の給水弁１５２それぞれが閉状態であり、なおかつ、給水配管１３０からの潅水の漏れが生じていない場合、給水配管１３０は潅水で満たされる。この際、給水配管１３０内の水圧は、ポンプ１１０の吐出能力に依存した値（ポンプ圧ともいう）になる。給水弁１５２が閉状態から開状態になると、給水配管１３０から圃場２０に潅水が吐出される。潅水の吐水量が時間平均的に安定すると、給水配管１３０内の水圧は、ポンプ圧よりも水圧の低い流動圧になる。

＜給水配管＞
給水配管１３０は主配管１３１と供給用配管１３２を含む。主配管１３１はポンプ１１０に連結されている。供給用配管１３２は主配管１３１に連結されている。ポンプ１１０は、主配管１３１から供給用配管１３２に潅水を供給する。潅水は供給用配管１３２から圃場２０に供給される。

＜主配管＞
主配管１３１は、縦配管１３３と横配管１３４を含む。縦配管１３３はｙ方向に延びている。横配管１３４はｘ方向に延びている。縦配管１３３と横配管１３４は互いに連結されている。係る構成のために潅水は主配管１３１内をｙ方向およびｘ方向に流れる。図１に示す一例では、１つのポンプ１１０に１つの縦配管１３３が連結されている。このｙ方向に延びる縦配管１３３から複数の横配管１３４がｘ方向に延びている。横配管１３４のｚ方向の位置は成熟した植物３０の頂点よりも地面から離間するように設定されている。

図１に示す構成は、潅水に係る通路構成の一例に過ぎない。圃場２０に設けられるポンプ１１０と縦配管１３３の数、１つのポンプ１１０に連結される縦配管１３３の数、１つの横配管１３４に連結される縦配管１３３の数、および、横配管１３４と縦配管１３３のｚ方向の位置は特に限定されない。

複数の横配管１３４はｙ方向で離間して並んでいる。複数の横配管１３４のｙ方向の最短離間距離は、複数の植物群３１のｙ方向の最短離間距離と同等になっている。複数の横配管１３４の１つが複数の植物群３１の１つに設けられている。横配管１３４は植物群３１に含まれる複数の植物３０の並ぶ方向に沿って延びている。この横配管１３４に供給用配管１３２が連結されている。

＜供給用配管＞
供給用配管１３２は１つの横配管１３４に複数連結されている。１つの横配管１３４に連結される複数の供給用配管１３２はｘ方向で離間して並んでいる。図２に示すように供給用配管１３２は、連結配管１３５と分配チューブ１３６を含む。連結配管１３５は横配管１３４からｚ方向に垂れ下がって延びている。連結配管１３５の先端側にはｘ方向に開口する２つの連結口が形成されている。これら２つの連結口に分配チューブ１３６が連結されている。

分配チューブ１３６は、水圧変化にかかわらず一定の吐水量を実現するような圧力補正機構を有する構成でもよいし、圧力補正機構を有しない構成でもよい。この明細書に開示する目的を達成可能な潅水システムが備える分配チューブは、圧力補正機構の有無にかかわらない構成を含んでいる。分配チューブ１３６は、２つの連結口の一方に連結される第１分配チューブ１３６ａと、２つの連結口の他方に連結される第２分配チューブ１３６ｂとを含む。第１分配チューブ１３６ａと第２分配チューブ１３６ｂは連結配管１３５との連結位置からｘ方向において互いに逆向きに延びている。

第１分配チューブ１３６ａと第２分配チューブ１３６ｂの各チューブには、潅水が流動するチューブ内部と外部とを連通する複数の貫通孔が形成されている。複数の貫通孔は、各チューブにおいて、チューブの軸方向に所定間隔をあけて並んで設けられている。また、貫通孔は、各チューブにおいて、チューブの周方向に所定間隔をあけて並んで設けられている構成でもよい。

複数の貫通孔の軸方向（例えばｘ方向）における離間間隔は、複数の植物３０のｘ方向における離間間隔と同等になっている。図２に示す一例では、第１分配チューブ１３６ａと第２分配チューブ１３６ｂそれぞれには、貫通孔が軸方向に３個並んでいる。また、複数の貫通孔の離間間隔と複数の植物３０の離間間隔は異なっていてもよい。各チューブに形成されている貫通孔の数は、３個に限定されない。

＜潅水の流動＞
ポンプ１１０によって縦配管１３３に供給された潅水は、縦配管１３３内をｙ方向に流れる。この潅水は、縦配管１３３に連結された複数の横配管１３４それぞれに供給される。潅水は複数の横配管１３４内のそれぞれをｘ方向に流れる。横配管１３４内を流れる潅水は、連結配管１３５を介して分配チューブ１３６に流下する。潅水は、第１分配チューブ１３６ａと第２分配チューブ１３６ｂそれぞれにおける各貫通孔から吐出されて、植物３０に供給される。

図１に示す一例では、各分配チューブは、高さ方向において植物３０の頂点側よりも圃場２０の地面側に位置している。第１分配チューブ１３６ａと第２分配チューブ１３６ｂそれぞれの貫通孔から供給された潅水は主として植物３０の幹やその根本に供給される。

貫通孔は、各チューブにおいて地面と面している部分よりも高い位置に設けられていることが好ましい。このような位置の貫通孔から吐出された潅水は、チューブの中心軸に対して放射する方向に広がり、チューブから離れた位置に散水することができる。

＜配管モジュール＞
図２に示すように、配管モジュール１５０は供給用配管１３２に設けられている。配管モジュール１５０は収納箱１５１、給水弁１５２、および水圧センサ１５３を有する。収納箱１５１の内部には給水弁１５２と水圧センサ１５３が収納されている。

＜給水弁＞、
給水弁１５２は、連結配管１３５において、第１分配チューブ１３６ａと第２分配チューブ１３６ｂそれぞれとの近接位置に設けられている。全ての貫通孔は、第１分配チューブ１３６ａと第２分配チューブ１３６ｂそれぞれにおいて連結配管１３５から離間した先端部分と給水弁１５２との間に設けられている。

給水弁１５２が開状態になると、連結配管１３５と貫通孔が連通する。これにより貫通孔から潅水が吐出される。逆に、給水弁１５２が閉状態になると、連結配管１３５と貫通孔との連通が遮断される。これにより貫通孔からの潅水の吐出が止まる。

第１分配チューブ１３６ａに設けられた給水弁１５２と第２分配チューブ１３６ｂに設けられた給水弁１５２は、制御装置２００によって独立して開度制御される。係る開度制御により、第１分配チューブ１３６ａの貫通孔からの潅水の吐出と、第２分配チューブ１３６ｂの貫通孔からの潅水の吐出とが独立して制御される。

制御装置２００は、給水弁１５２のバルブ開度を所定の開度から全開の間にわたって任意に制御する。給水弁１５２は、下流または上流の圧力を調整して、通過する流量を精密に可変できる流量調整バルブまたは圧力調整バルブである。所定の開度は、少し開いた開度、または開度０％、つまり全閉を含む値に設定される。制御装置２００は、給水弁１５２のバルブ開度を制御することにより、各貫通孔から吐出される単位時間当たりの吐出流量、または吐出流速を制御する。この制御により、制御装置２００は、分配チューブ１３６から吐出される潅水が分配チューブ１３６から離間して着地する距離である飛水距離を制御することができる。飛水距離は、貫通孔を通じて分配チューブ１３６から飛び出した潅水の土壌着地点と分配チューブ１３６との距離である。この飛水距離を制御する技術によれば、潅水を必要としている場所への効率的な潅水を実施でき、節水にも寄与する。

制御装置２００は、潅水を供給する植物３０の種類、圃場２０の作土層の範囲などに基づいて潅水の飛水距離を決定する。制御装置２００は、決定した飛水距離が得られるように給水弁１５２のバルブ開度を制御する。例えば、給水弁１５２のバルブ開度は、植物３０が根を広く張ったり、作土層が浅く広範囲であったりする場合に、飛水距離を大きくするように制御される。また、給水弁１５２のバルブ開度は、植物３０が根を深く張ったり、作土層が分配チューブ１３６の近くに位置したりする場合に、飛水距離を小さく抑えるように制御される。飛水距離は潅水距離と言い換えることができる。

＜水圧センサ＞
水圧センサ１５３は、連結配管１３５において第１分配チューブ１３６ａと第２分配チューブ１３６ｂのそれぞれが連結されている部位の近傍に設けられている。各水圧センサ１５３は、連結配管１３５内の水圧を検出する圧力センサである。水圧センサ１５３で検出された水圧は制御装置２００に出力される。水圧センサ１５３は、第１分配チューブ１３６ａにおける連結配管１３５との連結部位と給水弁１５２との間や、第２分配チューブ１３６ｂにおける連結配管１３５との連結部位と給水弁１５２との間に設けられてもよい。水圧センサ１５３は、連結配管１３５における横配管１３４との連結部位近傍に設けられてもよい。

給水弁１５２が閉状態になり、連結配管１３５が潅水で満たされると、水圧センサ１５３でポンプ圧が検出される。給水弁１５２が閉状態から開状態になると、分配チューブ１３６から潅水が吐出される。潅水の吐水量が時間平均的に安定すると、水圧センサ１５３で流動圧が検出される。給水弁１５２が開状態から閉状態になると、給水配管１３０からの潅水の吐出が止まる。給水配管１３０内の水圧は流動圧からポンプ圧へと徐々に回復する。水圧センサ１５３ではこの流動圧からポンプ圧へと徐々に回復する過渡期の水圧が検出される。

給水配管１３０や給水弁１５２に破損が生じ、その破損個所から潅水が漏れている場合、水圧センサ１５３で検出される水圧が減少する。これによって破損が生じているか否かを検出することができる。この破損の検出処理は制御装置２００で実行される。潅水システム１０は、水圧センサ１５３の代わりに、通路を流れる流体の流量を検出する流量センサを備える構成としてもよい。潅水システム１０は、水圧センサ１５３や流量センサの検出値を用いて、給水弁１５２のバルブ開度をフィードバック制御する。

＜制御装置＞
図１および図３に示すように制御装置２００は、監視部３００、統合通信部４００、情報格納部５００、および統合演算部６００を含む。図面では統合通信部４００をＩＣＤと表記している。制御装置２００は監視部３００を複数有する。複数の監視部３００のそれぞれは、圃場２０における所定の分割エリアに対応している。監視部３００は、例えば１個の配管モジュール１５０に対応して１個設けられている。監視部３００と配管モジュール１５０とは電気的に接続されている。

監視部３００には水圧センサ１５３で検出された水圧が入力される。監視部３００は、圃場２０の環境に関わる物理量である環境値を検出している。複数の監視部３００それぞれは、水圧と環境値とを統合通信部４００に無線通信によって出力している。

統合通信部４００は各監視部３００から入力された水圧と環境値を情報格納部５００に無線通信によって出力する。情報格納部５００はこれら水圧と環境値とを格納する。情報格納部５００の一例は、いわゆるクラウドである。統合演算部６００は情報格納部５００に格納された水圧と環境値などの諸情報を読み出す。統合演算部６００は読み出した諸情報を適宜処理し、諸情報や処理結果をユーザのスマートフォンやパソコンのモニタ７００に表示する。

統合演算部６００はユーザのスマートフォンやパソコンなどに含まれている。統合演算部６００は情報処理演算機器６１０、メモリ６２０、および通信装置６３０を有する。図面では情報処理演算機器６１０をＩＰＣＥ、メモリ６２０をＭＭ、通信装置６３０をＣＤと表記している。情報処理演算機器６１０にはプロセッサが含まれている。情報処理演算機器６１０は潅水処理に関わる演算処理を行う。係る機能は情報処理演算機器６１０に潅水アプリケーションプログラムがダウンロードされることで実現される。統合演算部６００は、クラウド上に実装される演算装置であってもよい。この場合、統合演算部６００と情報格納部５００とを合わせてクラウド上に実装する構成としてもよい。

メモリ６２０はコンピュータやプロセッサによって読み取り可能な各種プログラムと各種情報を非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。メモリ６２０は揮発性メモリと不揮発性メモリとを有している。メモリ６２０は通信装置６３０に入力された諸情報や情報処理演算機器６１０の処理結果を記憶する。情報処理演算機器６１０は、メモリ６２０に記憶された情報を用いて各種演算処理を実行する。

通信装置６３０は無線通信機能を備えている。通信装置６３０は受信した無線信号を電気信号に変換して情報処理演算機器６１０に出力する。通信装置６３０は情報処理演算機器６１０の処理結果を無線信号として出力する。以下、情報処理演算機器６１０、メモリ６２０、通信装置６３０を特に区別して表記せずに、総称とする統合演算部６００を用いて本実施形態の技術内容を説明する。情報処理演算機器６１０は処理演算部に相当する。

ユーザは、潅水処理や潅水スケジュールに関わるユーザ指示を、タッチパネルやキーボードなどの入力機器８００を用いて統合演算部６００に入力する。統合演算部６００は、このユーザ指示、情報格納部５００から読み出した諸情報に基づいて、潅水処理指令を出力したり潅水スケジュールを決定したりする。ユーザからの指示がない場合、統合演算部６００は諸情報に基づいて潅水スケジュールを自動的に決定する。

統合演算部６００は、潅水処理指令を検出したり、潅水スケジュールにおいて潅水の供給開始時刻であると判定したりすると、給水弁１５２を制御する指示信号を情報格納部５００に出力する。この指示信号は情報格納部５００から統合通信部４００を介して監視部３００に入力される。監視部３００は指示信号に基づいて給水弁１５２への給水信号の出力と非出力を制御する。これにより給水弁１５２の開閉状態が制御される。この結果、圃場２０への潅水の供給が制御される。指示信号と給水信号のうちの少なくとも一方が制御信号に相当する。

＜分割エリア＞
図１に示すように監視部３００は、１個の供給用配管１３２につき１個設けられている。一例として図３に示すように、複数の監視部３００は、複数の配管モジュール１５０の備える給水弁１５２および水圧センサ１５３とともに、圃場２０においてｘ方向を行方向、ｙ方向を列方向として、行列配置される。

係る構成により、行方向と列方向とによって区切られる複数の分割エリアそれぞれの環境が、各分割エリアに対応する監視部３００によって個別に監視される。さらに、複数の分割エリアそれぞれにおける潅水の供給は、対応する監視部３００と配管モジュール１５０によって個別に制御される。

＜監視部＞
図３、図４に示すように監視部３００は、環境センサ３１０と制御部３２０を有する。配管モジュール１５０の給水弁１５２と水圧センサ１５３は、制御部３２０に電気的に接続されている。図面では環境センサ３１０をＥＳ、給水弁１５２をＷＶ、水圧センサ１５３をＷＰＳと表記している。

複数の環境センサ３１０は配管モジュール１５０とともに圃場２０で行列配置される。各環境センサ３１０によって複数の分割エリアそれぞれの環境値が検出される。各水圧センサ１５３によって複数の分割エリアそれぞれの水圧が検出される。検出された複数の分割エリアそれぞれの環境値および水圧は、情報格納部５００に格納される。

図４に示すように制御部３２０は、マイコン３３０、通信部３４０、ＲＴＣ３５０、および発電部３６０を含む。マイコンはマイクロコンピュータの略である。ＲＴＣはReal Time Clockの略である。図面では通信部３４０をＣＤＰと表記している。

マイコン３３０には環境値と水圧が入力される。マイコン３３０はこれら環境値と水圧を、通信部３４０を介して統合通信部４００に出力する。マイコン３３０には統合通信部４００から指示信号が入力される。マイコン３３０はこの指示信号に基づいて給水信号を給水弁１５２に出力する。マイコン３３０が演算処理部に相当する。マイコン３３０は、給水弁１５２の作動を制御する制御装置である。

マイコン３３０は動作モードとしてスリープモードと通常モードを有する。スリープモードはマイコン３３０が演算処理を停止している状態である。通常モードはマイコン３３０が演算処理を実行している状態である。通常モードはスリープモードよりも消費電力が多くなっている。

通信部３４０は統合通信部４００と無線通信を行っている。通信部３４０はマイコン３３０から出力された電気信号を無線信号として統合通信部４００に出力する。それとともに通信部３４０は統合通信部４００から出力された無線信号を受信して電気信号に変換する。通信部３４０はその電気信号をマイコン３３０に出力する。電気信号に指示信号が含まれている場合、マイコン３３０はスリープモードから通常モードに切り換わる。また、マイコン３３０は、電気信号を受信する前にウェイクアップしている形態でもよい。

ＲＴＣ３５０は、時を刻む時計機能と時間を計測するタイマー機能を有する。ＲＴＣ３５０は予め設定された時刻になった場合、または予め設定された時間が経過した場合、マイコン３３０にウェイクアップ信号を出力する。このウェイクアップ信号がスリープモードのマイコン３３０に入力されると、マイコン３３０はスリープモードから通常モードに切り換わる。

発電部３６０は、太陽電池によって取得した光エネルギーを電気エネルギーに変換している。発電部３６０は監視部３００の電力供給源として機能している。電力供給は、発電部３６０からＲＴＣ３５０に絶えず行われている。これによりＲＴＣ３５０の時計機能とタイマー機能が損なわれることが抑制されている。太陽電池は、一次電池、二次電池に置き換えられる構成でもよい。

＜環境センサ＞
圃場２０の分割エリア毎に異なることが想定される環境値の一つとしては土壌水分量がある。環境センサ３１０は、対応する分割エリアにおける環境値を検出する。環境センサ３１０は、土壌水分量等を検出する土壌センサ３１１を含んでいる。複数の土壌センサ３１１は、圃場２０に配置された複数の分割エリアの土壌水分量を検出する。図面では土壌センサ３１１をＳＭＳと表記している。

圃場２０の起伏や植物３０の育成状況によっては、分割エリア毎に異なることが想定される環境値の一つとして日射量がある。この明細書では、各環境センサ３１０は日射量を検出する日射センサ３１２を備えている。複数の日射センサ３１２は、圃場２０における複数の分割エリアの日射量を検出する。図面では日射センサ３１２をＳＲＳと表記している。

モニタ７００には、複数の分割エリアにおいて検出された土壌水分量と日射量を行列配置することによって、圃場２０における土壌水分量分布と日射量分布がマップ表示される。同様にモニタ７００には、複数の水圧センサ１５３で検出された水圧を行列配置することで、圃場２０における給水配管１３０の水圧分布がモニタ７００にマップ表示される。係るマップ表示処理は統合演算部６００で行われる。

圃場２０における環境値には、降雨量、温度、湿度、気圧、二酸化炭素濃度および風量が含まれる。これらの環境値を検出するセンサは、レインセンサ３１３、温度センサ３１４、湿度センサ３１５、気圧センサ３１６、ＣＯ２センサおよび風センサ３１７である。これらは複数の監視部３００のうちの少なくとも１つの環境センサ３１０に含まれている。

監視部３００の環境センサ３１０には、これら圃場２０全体の環境値を検出する各種センサが含まれている。図４に環境センサ３１０の一例を示す。図面ではレインセンサ３１３をＲＳ、温度センサ３１４をＴＳ、湿度センサ３１５をＭＳ、気圧センサ３１６をＰＳ、風センサ３１７をＷＳと表記している。風センサ３１７は風量だけではなく風向も検出する構成でもよい。これらレインセンサ３１３、温度センサ３１４、湿度センサ３１５、気圧センサ３１６、および風センサ３１７のうちの少なくとも１つが、圃場２０で行列配置された構成を採用することもできる。

係る構成は、例えば、圃場２０が広かったり、圃場２０の起伏が激しかったり、圃場２０の気候変化が激しかったりするために、分割エリア毎に降雨量、温度、湿度、気圧、および風量が大きく変化しやすい場合に有効である。これらセンサで検出された降雨量、温度、湿度、気圧、および風量を行列配置することにより、これら環境値をモニタ７００にマップ表示することが可能になる。これらセンサの出力は統合通信部４００を介して通信部３４０に出力される。それとともに、これらセンサの出力は統合通信部４００を介して情報格納部５００に格納される。

＜土壌水分量＞
これまでに説明した各種環境値のうち、潅水システム１０が制御する環境値には、土壌水分量が含まれる。潅水システム１０は分割エリア毎に潅水の供給時刻と供給量を制御する。こうすることで分割エリア毎の土壌水分量が個別に制御される。

植物３０は圃場２０の作土層に根を張っている。植物３０の生育はこの作土層の土壌に含まれる水分量（土壌水分量ともいう）に依存している。土壌水分量が成長阻害水分点を上回ると植物３０に病害が発生する。土壌水分量が永久しおれ点を下回ると植物３０のしおれが回復しなくなる。これら成長阻害水分点と永久しおれ点とは植物３０の種類に応じて異なるものの、その値は既知である。これらの値は情報格納部５００に記憶されている。

土壌水分量の現在値は土壌センサ３１１で検出される。土壌水分量に関わりのある物理量としては、土壌水分量張力（ｐＦ値）や土壌誘電率（ε）がある。この明細書の土壌センサ３１１はｐＦ値を検出している。

作土層の土壌水分量は圃場２０の環境変化によって増減する。圃場２０に雨が降ると土壌水分量が増大する。作土層から水が蒸発すると土壌水分量が減少する。また、植物３０が水分を吸収したり、作土層よりも下層へ水が浸透したりすると土壌水分量が減少する。作土層に降り注がれる雨の量（降雨量）はレインセンサ３１３によって検出される。作土層から蒸発する水分量（蒸発量）は、日射量、温度、湿度、および風量に依存する。これらは、日射センサ３１２、温度センサ３１４、湿度センサ３１５、および風センサ３１７によって検出される。

植物３０が単位時間あたりに水分を吸収する吸水量は、植物３０の種類によって予め推定することができる。単位時間あたりに作土層よりも下層に浸透する水分量は、土壌の水分保持能力によって予め推定することができる。これら推定値は情報格納部５００に記憶されている。

以上に示したように、環境センサ３１０は、作土層の土壌水分量の現在値、環境変化による作土層の土壌水分量の現在値からの増加、および減少予測に関わる予測値のそれぞれを検出する。これらが環境値として情報格納部５００に格納される。情報格納部５００には、植物３０の成長阻害水分点と永久しおれ点、および植物３０が単位時間あたりに水分を吸収する吸水量と土壌の水分保持能力が格納されている。上記したユーザからの指示（ユーザ指示）は情報格納部５００に格納される。このように、情報格納部５００には潅水スケジュールを決定するための諸情報が格納される。潅水システム１０は、リアルタイムに土壌センサの検出値を確認し、検出値が閾値に到達した場合に潅水を中止するという制御を行う構成でもよい。

＜マイコン＞
図４に示すようにマイコン３３０は、取得部３３１、信号出力部３３２、記憶部３３３、および処理部３３４を備えている。図面では取得部３３１をＡＤ、信号出力部３３２をＳＯＵ、記憶部３３３をＭＵ、処理部３３４をＰＵと表記している。

取得部３３１には環境センサ３１０で検出された環境値が入力される。取得部３３１には水圧センサ１５３で検出された水圧が入力される。取得部３３１とこれら環境センサ３１０および水圧センサ１５３のそれぞれとは、電気的に接続されている。図１に示すワイヤは、取得部３３１と土壌センサ３１１とを接続するワイヤ、取得部３３１と水圧センサ１５３とを接続するワイヤの一例である。取得部３３１には、回転角センサなどによって検出されたバルブの回転角度が入力される。

信号出力部３３２は給水弁１５２と電気的に接続されている。給水弁１５２のバルブ開度を制御するための制御信号（給水信号）は、信号出力部３３２から給水弁１５２に出力される。給水信号の未入力時に給水弁１５２は閉状態になっている。給水信号の入力時に給水弁１５２は開状態になっている。また、給水弁１５２は、給水信号の入力なしの場合、現状を維持し、入力ありの場合、その入力内容に従って、開閉するように構成されてもよい。例えば、制御信号未入力時は、給水弁１５２のバルブ開度は維持され、入力時に入力された開度指示の制御信号に応じて給水弁１５２のバルブ開度を調整される。

記憶部３３３はコンピュータやプロセッサによって読み取り可能なプログラムとデータを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶部３３３は揮発性メモリと不揮発性メモリとを有している。記憶部３３３には処理部３３４が演算処理を実行するためのプログラムが記憶されている。このプログラムには上記した潅水アプリケーションプログラムの少なくとも一部が含まれている。記憶部３３３には処理部３３４が演算処理を実行する際のデータが一時的に記憶される。記憶部３３３には、取得部３３１および通信部３４０のそれぞれに入力される各種データと、その各種データの取得時刻とが記憶される。

処理部３３４はＲＴＣ３５０からウェイクアップ信号が入力されるとスリープモードから通常モードになる。通常モードにおいて処理部３３４は、記憶部３３３に記憶されているプログラムと各種データとを読み込んで演算処理を実行する。この演算処理は、分配チューブ１３６の貫通孔を通じて飛水した水を所望の潅水位置に到達させるために必要なバルブ開度の演算を含む。処理部３３４は演算部に相当する。この演算は、統合演算部６００の情報処理演算機器６１０によって実行される構成でもよい。

処理部３３４は取得部３３１に入力された各種センサ信号、通信部３４０に入力された指示信号の取得時刻をＲＴＣ３５０から読み出している。処理部３３４は指示信号と取得時刻とを記憶部３３３に記憶させる。取得時刻の読み出しは、統合通信部４００が各監視部３００から無線でデータを受信した際に統合通信部４００にデータ取得時刻を記録させる構成でもよい。また、情報格納部５００が統合通信部４００から無線でデータを受信した際に情報格納部５００にデータ取得時刻を記録させる構成でもよい。

処理部３３４は、環境センサ３１０と水圧センサ１５３から入力された環境値と水圧、およびそれらの取得時刻を通信部３４０と統合通信部４００とを介して情報格納部５００に格納する。処理部３３４は、情報格納部５００、統合通信部４００、および通信部３４０を介して統合演算部６００から入力された指示信号に基づいて、信号出力部３３２を介して給水弁１５２に給水信号を出力する。

＜通信部＞
通信部３４０は処理部３３４から入力された電気信号を無線信号に変換する。通信部３４０はこの無線信号を統合通信部４００に出力する。通信部３４０は統合通信部４００から出力された無線信号を電気信号に変換する。通信部３４０はこの電気信号を処理部３３４に出力する。

通信部３４０が出力する無線信号には、図５に簡易的に示すアドレス３４１とデータ３４２とが含まれている。図面においてアドレス３４１をＡＤＤ、データ３４２をＤＡＴと表記している。

図３に示すように複数の通信部３４０と統合通信部４００との間で無線信号の送受信が行われる。無線信号に含まれるアドレス３４１は、複数の通信部３４０のうちのいずれから出力されたかを示す識別コードである。換言すれば、無線信号に含まれるアドレスは、複数の処理部３３４のうちのいずれから出力されたかを示す識別コードである。複数の記憶部３３３それぞれに固有のアドレス３４１が保存されている。

統合通信部４００から出力される無線信号にもアドレス３４１が含まれている。そしてこの無線信号のデータ３４２には指示信号が含まれている。この無線信号を複数の通信部３４０それぞれが受信する。この無線信号は複数の通信部３４０それぞれで電気信号に変換される。そしてこの電気信号は複数の処理部３３４それぞれに入力される。複数の処理部３３４のうち、その電気信号に含まれるアドレス３４１と同一のアドレス３４１を保有する処理部３３４のみが、その電気信号に基づく演算処理を実行する。

後述するようにマイコン３３０はスリープモードと通常モードとを交互に繰り返す間欠駆動をする。そのために通信部３４０と統合通信部４００との間での無線通信は頻繁には行われない。通信部３４０と統合通信部４００との間で無線通信を行う時間間隔が長くなっている。これにより、１回の無線通信でデータ３４２に含めることのできるデータ量を多くすることが可能になっている。

＜発電部＞
発電部３６０は太陽電池３６１、蓄電部３６２、電流センサ３６３、および電力センサ３６４を含む。図面では太陽電池３６１をＳＢ、蓄電部３６２をＥＳＵ、電流センサ３６３をＣＳ、電力センサ３６４をＰＳと表記している。太陽電池３６１は光エネルギーを電気エネルギーに変換する。蓄電部３６２はその電気エネルギー（電力）を蓄電する。蓄電部３６２に蓄電された電力は、監視部３００の駆動電力として活用される。

電流センサ３６３は太陽電池３６１から蓄電部３６２に出力される電流を検出する。電力センサ３６４は蓄電部３６２から出力される電力を検出する。処理部３３４は、検出された電流値と電力値を、通信部３４０と統合通信部４００を介して情報格納部５００に格納している。監視部３００の駆動電力は発電部３６０で発電された電力に依存している。このため、発電部３６０に入射する光量が少ないと、監視部３００の駆動電力が不足することがある。これを避けるために監視部３００のマイコン３３０は間欠駆動を行っている。また、発電部３６０は電流センサを備えていない構成でもよい。

＜ＲＴＣ＞
ＲＴＣ３５０は、上記した間欠駆動の時間間隔（駆動周期）が経過するごとにウェイクアップ信号をマイコン３３０に出力している。これによりマイコン３３０はスリープモードと通常モードとを交互に繰り返している。上記の駆動周期は、蓄電部３６２に蓄電された電力量（蓄電量）に応じて統合演算部６００によって決定される。換言すれば、間欠駆動間隔は、蓄電量に応じて統合演算部６００によって決定される。

統合演算部６００は情報格納部５００に格納された電力に基づいて蓄電量を算出する。統合演算部６００は蓄電量が少ないほどに間欠駆動間隔を長く設定する。統合演算部６００は蓄電量が多いほどに間欠駆動間隔を短く設定する。統合演算部６００は間欠駆動間隔を指示信号に含ませる。この指示信号をマイコン３３０の処理部３３４が取得すると、処理部３３４は間欠駆動間隔を調整する。処理部３３４はＲＴＣ３５０の駆動周期を調整する。圃場２０の環境が数秒単位で極端に変化することはまれである。そのために間欠駆動間隔は数十秒～数十時間単位になっている。これに応じて、無線通信を行う時間間隔も数十秒～数十時間単位になっている。

＜潅水システムの駆動＞
潅水システム１０では、複数の監視部３００と統合演算部６００との間での信号の送受信、および情報格納部５００への各種データの保存が行われている。複数の監視部３００と統合演算部６００のそれぞれは、駆動周期毎に処理するサイクルタスクと、突発的に処理するイベントタスクとを実行する。

これらサイクルタスクとイベントタスクとには処理の優先順位がある。これらタスクの処理タイミングが同一になった場合、サイクルタスクよりもイベントタスクの処理が優先される。サイクルタスクとして、各監視部３００は図６に示すセンサ処理を実行する。統合演算部６００は図７に示す更新処理を実行する。イベントタスクとして、各監視部３００は、図８に示す監視処理と図９に示す給水処理を実行する。統合演算部６００は、図１０に示す潅水処理、図１１に示すユーザ更新処理、および図１２に示す強制更新処理を実行する。

以下、図６と図７に基づいて、サイクルタスクとしてのセンサ処理と更新処理を説明する。フローチャートを示す各図面においては、スタートをＳ、エンドをＥで表記している。

＜センサ処理＞
図６に示すスタートの前において、監視部３００のマイコン３３０はスリープモードになっており、このマイコン３３０にＲＴＣ３５０からウェイクアップ信号が入力される。これによりマイコン３３０はスリープモードから通常モードに切り換わる。それとともに、マイコン３３０は図６に示すセンサ処理を実行し始める。このセンサ処理はマイコン３３０の間欠駆動間隔で実行される。ステップＳ１０では、各種センサから入力されるセンサ信号を取得し、さらにＲＴＣ３５０の出力に基づいてセンサ信号の取得時刻を取得する。さらにステップＳ２０では、取得したセンサ信号と取得時刻それぞれを記憶する。ステップＳ３０では、センサ情報としてのセンサ信号と取得時刻を無線通信によって通信部３４０から統合通信部４００に出力する。このセンサ情報は、統合通信部４００によって情報格納部５００に格納される。マイコン３３０はスリープモードに移行し、センサ処理を終了する。

＜更新処理＞
統合演算部６００は、図７に示す更新処理を更新周期が経過するごとに実行する。この更新周期はマイコン３３０の間欠駆動間隔と同程度になっている。ステップＳ１１０では、情報格納部５００に格納されている諸情報を読み出す。次のステップＳ１２０では、読み込んだ諸情報に基づいて、複数の監視部３００のそれぞれの潅水スケジュールを更新する。また統合演算部６００は各監視部３００においてセンサ処理を更新する。統合演算部６００はセンサ処理を実行するタイミングに相当する、間欠駆動間隔を更新する。統合演算部６００は、その更新した潅水スケジュールと間欠駆動間隔を自身が保有するとともに、情報格納部５００に格納し、更新処理を終了する。以上に示したように、サイクルタスクによって、センサ情報、潅水スケジュール、および、間欠駆動間隔が更新される。

次に図８～図１２を参照して、イベントタスクとしての監視処理、給水処理、潅水処理、ユーザ更新処理、および強制更新処理を説明する。監視処理、給水処理、および潅水処理のそれぞれは、監視部３００の駆動電力の枯渇を避けるために、昼間に実行される。昼間か否かの判定は、現在時刻と日射センサ３１２で検出される日射量などによって検出することができる。

＜監視処理＞
図８に示すスタートの前において、各監視部３００のマイコン３３０はスリープモードになっている。マイコン３３０には、無線通信によって統合演算部６００から指示信号が入力される。この結果、マイコン３３０は、スリープモードから通常モードに切り換わり、図８に示す監視処理を実行し始める。

ステップＳ２１０では、入力された指示信号とそれの取得時刻を記憶する。次のステップＳ２２０では、指示信号に給水弁１５２を閉状態から開状態にする給水指示が含まれているか否かを判定する。給水指示が指示信号に含まれている場合、ステップＳ２３０へ進む。給水指示が指示信号に含まれていない場合、ステップＳ２４０へ進む。

ステップＳ２３０では、図９に示す給水処理を実行する。すなわちマイコン３３０は、ステップＳ２３１において、給水指示にしたがって、給水弁１５２に給水信号を出力する。ステップＳ２３２でマイコン３３０は、指示信号に含まれている給水時間が経過したか否かを判定する。給水時間が経過していない場合、給水弁１５２に対する給水信号の出力を継続する。給水時間が経過した場合、ステップＳ２３３へ進む。

ステップＳ２３３では、給水信号の出力を停止して給水処理を終了する。次のステップＳ２４０では、指示信号に間欠駆動間隔の更新指示が含まれているか否かを判定する。間欠駆動間隔の更新指示が指示信号に含まれている場合、ステップＳ２５０へ進む。間欠駆動間隔の更新指示が指示信号に含まれていない場合、ステップＳ２６０へ進む。上記した間欠駆動間隔の更新指示は、統合演算部６００若しくは情報格納部５００から各監視部３００に指示信号として定期的若しくは不定期的に出力されている。

ステップＳ２５０でマイコン３３０の処理部３３４は、ＲＴＣ３５０のウェイクアップ信号を出力する時間間隔を調整する。次のステップＳ２６０では、図６に基づいて説明したセンサ処理を実行する。ステップＳ２３０の給水処理を実行した場合、ステップＳ２６０において潅水供給後の環境値が検出される。ステップＳ２３０の給水処理を実行しなかった場合、ステップＳ２６０において潅水が供給されていないときの環境値が検出される。この環境値は情報格納部５００に格納される。センサ処理を実行し終えるとマイコン３３０はスリープモードに移行し、監視処理を終了する。監視処理の開始条件は、統合演算部６００からの指示信号に限定されない。ＲＴＣ３５０がマイコン３３０を起動してから、マイコン３３０が処理後、センサデータを統合演算部６００に送る。そして、統合演算部６００からバルブの開度指示とともに次の間欠駆動のタイミングの指示を送る構成でもよい。

＜潅水処理＞
統合演算部６００は、図１０に示す潅水処理を、各監視部３００の潅水スケジュールにおいて、潅水を供給するタイミングになるごとに実行する。統合演算部６００は、ステップＳ３１０で複数の監視部３００のうち、潅水を供給する予定である分割エリアの監視部３００に向けて、給水指示を含む給水信号を出力する。次のステップＳ３２０では、給水指示には、給水信号の出力開始と給水信号の出力時間（給水時間）とが含まれている。この給水指示を受信した監視部３００は、図８に基づいて説明した監視処理を実行する。

ステップＳ３２０へ進むと統合演算部６００は、監視部３００の監視処理が終了するまで待機状態になる。監視処理が終了した場合、ステップＳ３３０へ進む。監視処理が終了したか否かの判断は、例えば、監視処理が終了することが見込まれる時間だけ経過したか否かに基づいて行う。監視処理が終了したか否かの判断は、監視部３００に対して問い合わせることによって行うことができる。監視処理の終了判断方法については特に限定されない。ステップＳ３１０の給水信号は図８のセンサ処理が完了し、データがマイコン３３０から統合通信部４００、情報格納部５００へと送信されてから実施される構成でもよい。

＜ユーザ更新処理＞
統合演算部６００は、図１１に示すユーザ更新処理を、潅水スケジュールや間欠駆動間隔の調整に関わるユーザ指示が入力機器８００から入力された際に実行する。統合演算部６００は、ステップＳ４１０において、入力されたユーザ指示を情報格納部５００に格納する。次のステップＳ４２０では、図７に基づいて説明した更新処理を実行する。以上により、ユーザ指示に基づいて、潅水スケジュールや間欠駆動間隔が更新される。

＜強制更新処理＞
統合演算部６００は、図１２に示す強制更新処理を、潅水スケジュールと間欠駆動間隔の更新に関わるユーザ指示が入力された際に実行する。統合演算部６００は、ステップＳ５１０においてセンサ処理の実行を要求する要求指示を含む要求信号を出力する。この要求信号は無線通信によって監視部３００に出力される。ステップＳ５２０では、監視部３００のセンサ処理が終了するまで待機状態になる。

センサ処理が終了した場合、ステップＳ５３０へ進む。センサ処理が終了したか否かの判断は、例えば、センサ処理が終了することが見込まれる時間だけ経過したか否かに基づいて行うことができる。また、センサ処理が終了したか否かを監視部３００に対して問い合わせることによって行うことができる。センサ処理の終了判断方法については特に限定されない。ステップＳ５３０では、図７に基づいて説明した更新処理を実行する。以上により、潅水スケジュールと間欠駆動間隔は、ユーザの更新要求時の各種データに基づいて更新される。

＜個別潅水処理＞
以上、図６～図１２に基づいて説明したように、統合演算部６００は、複数の分割エリアそれぞれにおいて潅水スケジュールを決定する。統合演算部６００は、各潅水スケジュールに基づく潅水の供給を制御する。また、各分割エリアでの潅水スケジュールが統合演算部６００によって決定されるものの、各潅水スケジュールに基づく潅水の供給を各監視部３００によって個別に制御する構成を採用してもよい。

＜独立更新＞
さらに例示すると、各分割エリアにおける潅水スケジュールを、対応する監視部３００が独立して決定する構成を採用してもよい。係る構成においては、各監視部３００は図７に示す更新処理を実行する。

＜天気予報と潅水スケジュール＞
情報格納部５００には、土壌水分量の現在値と減少変化の予測値、およびユーザ指示が格納される。情報格納部５００には植物３０の成長阻害水分点と永久しおれ点、植物３０が単位時間あたりに水分を吸収する吸水量と土壌の水分保持能力が格納されている。これらの他に、情報格納部５００には外部情報源１０００から出力配信される圃場２０の天気予報が格納される。図面においては外部情報源１０００をＥＳＩと表記している。

統合演算部６００は、図７に示す更新処理のＳ１１０において、この天気予報を含む諸情報を情報格納部５００から読み出す。統合演算部６００はステップＳ１２０において各監視部３００における潅水スケジュールを決定する。

＜目標値と推定値＞
統合演算部６００は、潅水スケジュールを決定するにあたって、土壌水分量の目標値と推定値を算出する。土壌水分量の目標値は、当然ながらにして、成長阻害水分点と永久しおれ点との間の値に設定される。植物３０の健全な育成を試みるために、土壌水分量の目標値は、理論値である成長阻害水分点と永久しおれ点それぞれからある程度離れた値に設定される。

統合演算部６００は、この土壌水分量の目標値として、成長阻害水分点側の下限目標値と、永久しおれ点側の上限目標値とを設定する。統合演算部６００は、潅水スケジュールの潅水期間においては、土壌水分量の推定値が上限目標値と下限目標値との間になるように、潅水スケジュールを決定する。降雨によって土壌水分量の推定値が下限目標値を下回ることが予想された場合でも、統合演算部６００は土壌水分量の推定値が成長阻害水分点を超えないように潅水スケジュールを決定する。

成長阻害水分点と下限目標値との間には乖離がある。この下限乖離幅は、上記した植物３０の健全な育成を加味するとともに、圃場２０の気候に基づいて決定される。圃場２０の気候には、潅水スケジュールの潅水期間での圃場２０の平均的な降雨量の期待値や、潅水期間での天気予報によって予測される総降雨量が含まれている。潅水期間での圃場２０の平均的な降雨量の期待値は情報格納部５００に格納されている。

永久しおれ点と上限目標値との間には乖離がある。この上限乖離幅は、植物３０の健全な育成を加味するとともに、給水装置１００で故障が起きた時に復旧の見込まれる復旧時間や土壌水分量の単位時間あたりの減少量などに基づいて決定される。例えば、上限乖離幅は復旧時間と土壌水分量の単位時間あたりの減少量とを乗算した値に基づいて決定される。復旧時間は情報格納部５００に格納されている。

例えば外部情報源１０００から１週間分の天気予報が情報格納部５００に格納される場合、統合演算部６００は１週間分の潅水スケジュールを決定する。この１週間の間において、天気予報によって何ら降雨予報がない場合、土壌水分量の推定値は時間経過とともに漸次低下することが予想される。この土壌水分量の推定値の単位時間あたりの減少量は、作土層の土壌水分量の減少変化の予測値に基づいて決定される。以下、表記を簡便とするため、必要に応じて、土壌水分量の推定値を、単に推定値と表記する。

上記のように、潅水スケジュールは、環境値などに基づく土壌水分量の推定値と天気予報とに基づいて決定される。これによれば、降雨や乾燥などの天候変化によって野外の分割エリアの土壌水分量が植物３０にとって不適になることを抑制できる。また、土壌水分量が成長阻害水分点を下回ったり、永久しおれ点を上回ったりすることを抑制できる。

統合演算部６００は、潅水スケジュールの潅水期間の全てにおいて、土壌水分量の推定値が成長阻害水分点よりも高い下限目標値を下回ることがないように目標給水量を決定している。統合演算部６００は、成長阻害水分点と下限目標値との乖離幅（下限乖離幅）を、圃場２０の気候などに基づいて決定している。圃場２０の気候には、潅水期間での圃場２０の平均的な降雨量の期待値や、潅水期間での天気予報によって予測される総降雨量が含まれている。このように下限乖離幅を設定することで、潅水の供給によって土壌水分量を下限目標値に近づけた後、天気予報よりも多めの降雨があったとしても、土壌水分量が成長阻害水分点に到達することが抑制される。

統合演算部６００は、潅水スケジュールにおける土壌水分量の推定値が永久しおれ点よりも低い上限目標値を上回ることがないように目標給水量を決定している。統合演算部６００は、永久しおれ点と上限目標値との乖離幅（上限乖離幅）を、復旧時間と土壌水分量の単位時間あたりの減少量などに基づいて決定している。このように上限乖離幅を設定することで、例え土壌水分量が上限目標値に近い際に、給水弁１５２の故障などによって潅水の供給ができなくなったとしても、その故障が復旧されるまでに、土壌水分量が永久しおれ点に到達することを抑制できる。

統合演算部６００は、潅水スケジュールにおける土壌水分量の推定値が下限目標値に達する時刻に給水を行う。これにより土壌水分量が下限目標値を下回ることを抑制できる。統合演算部６００は、降雨予報時刻と潅漑水の供給時刻とを異ならせる。これによれば、降雨予報よりも降雨量が多かったとしても、土壌水分量が過剰に増大することを抑制できる。また、潅水システム１０は、リアルタイムに土壌センサの検出値を確認し、検出値が閾値に到達した場合に潅水を中止するという制御を行ってもよい。この場合、土壌水分量の推定値の算出は不要である。

図１３～図１５を参照して、給水弁１５２に適用可能なバルブ装置の一例について以下に説明する。このバルブ装置は、いわゆるロータリ式のバルブ装置である。このバルブ装置は、１個の流体流入部と３個の流体流出部を備えている。流体流入部に上流の配管を接続し、いずれか１個の流体流出部に分配チューブ１３６を接続することにより、このバルブ装置は潅水システム１０に搭載される。さらに分配チューブ１３６を接続しない流体流出部には閉塞部材を装着することにより、通路を塞ぐように構成すればよい。

バルブ装置は、図１３に示すように、ハウジング９、バルブ９０、駆動部７０、駆動部カバー８０等を備えている。バルブ装置は、バルブ９０がシャフト９２の軸心を中心に回転することにより、バルブ装置の開閉動作を行うボールバルブとして構成されている。この明細書では、シャフト９２の軸心に沿う方向を軸心方向ＤＲａ、軸心方向ＤＲａに直交するとともに軸心方向ＤＲａから放射状に延びる方向を径方向ＤＲｒとして説明する。

ハウジング９はバルブ９０を収容する収容部である。ハウジング９は、例えば樹脂部材によって形成されている。ハウジング９は、バルブ９０が収容される中空形状のハウジング本体部２１と、ハウジング本体部２１から冷却水を流出させるパイプ部材５０と、ハウジング本体部２１に取り付けられる隔壁部６０とを含んでいる。ハウジング本体部２１は、外観が略直方体形状であって、軸心方向ＤＲａの他方側に開口部を有する有底形状に形成されている。ハウジング本体部２１は、ハウジング本体部２１の外周部分を構成するハウジング外壁部２２を有している。ハウジング外壁部２２は、ハウジング本体部２１の内部に、軸心方向ＤＲａの軸心を有する円柱形状のバルブ収容空間２３を形成している。

ハウジング外壁部２２には、バルブ収容空間２３に給水を流入させるための入口ポート２５１が形成されている。入口ポート２５１は、円形状に開口して形成され、連結配管１３５に接続されている。入口ポート２５１は、流体流入部に相当する。

ハウジング外壁部２２は、パイプ部材５０が取り付けられている。ハウジング外壁部２２は、入口ポート２５１を介してバルブ収容空間２３に流入した冷却水をパイプ部材５０に流出させるための第１出口ポート２６１と、第２出口ポート２６２と、第３出口ポート２６３とを有する。第１出口ポート２６１、第２出口ポート２６２、第３出口ポート２６３は、流体流出部に相当する。

ハウジング外壁部２２におけるハウジング開口面２４は、隔壁部６０が取り付けられている。ハウジング開口面２４は、ハウジング本体部２１において、軸心方向ＤＲａの他方側に配置されている。ハウジング開口面２４は、バルブ収容空間２３とハウジング本体部２１の外部とを連通させるハウジング開口部２４１が形成されている。ハウジング開口部２４１は、ハウジング開口面２４に隔壁部６０が取り付けられることによって閉塞される。

パイプ部材５０は、それぞれが円筒状に形成された第１パイプ部５１と、第２パイプ部５２と、第３パイプ部５３とを含んでいる。第１パイプ部５１と第２パイプ部５２と第３パイプ部５３とは、パイプ連結部５４によって連結されている。パイプ連結部５４は、第１パイプ部５１と第２パイプ部５２と第３パイプ部５３とを連結させ、パイプ部材５０をハウジング外壁部２２に取り付ける部分である。第１パイプ部５１は、上流側が第１出口ポート２６１の内側に配置されている。第２パイプ部５２は、上流側が第２出口ポート２６２の内側に配置されている。第３パイプ部５３は、上流側が第３出口ポート２６３の内側に配置されている。

隔壁部６０は、ハウジング開口部２４１を閉塞するとともに、バルブ収容空間２３に収容されたバルブ９０を保持する。隔壁部６０は、軸心方向ＤＲａが板厚方向である円盤状であって、ハウジング開口部２４１に対して軸心方向ＤＲａの他方側から一方側に向かって嵌め込まれるように配置されている。隔壁部６０は、ハウジング開口部２４１に嵌め込まれた際に、隔壁部６０の外周部がハウジング内周面に当接することによって、ハウジング開口部２４１を閉塞する。

駆動部カバー８０は駆動部７０を収容する。駆動部カバー８０は、樹脂製の中空形状であって、内部に駆動部７０を収容する駆動部空間が形成されている。駆動部カバー８０は、マイコン３３０に接続するためのコネクタ部８１を有している。コネクタ部８１は、バルブ装置をマイコン３３０に接続させるものであって、駆動部７０および回転角センサ７３が接続される端子が内蔵している。

駆動部７０は、バルブ９０を回転させるための回転力を出力するモータ７１と、モータ７１の出力をバルブ９０に伝動するギア部７２と、ギア部７２の回転角度を検出する回転角センサ７３を含んでいる。モータ７１は、図１４に示すように、モータ本体とモータシャフト７１１とウォームギア７１２とモータ側端子とを備えている。モータ７１は、モータ側端子に電力が供給されることでモータ本体が動力を出力可能に構成されている。モータ本体は、略円筒状に形成され、モータ本体の他方側の端部からモータシャフト７１１が突出している。モータ本体から出力した動力は、モータシャフト７１１およびウォームギア７１２を介してギア部７２に出力される。

ギア部７２は、複数の樹脂製の歯車を有する減速機構で構成されており、ウォームギア７１２から出力された動力をシャフト９２に伝動可能に構成されている。ギア部７２は、第１ギア７２１と、第１ギア７２１と噛み合う第２ギア７２２と、第２ギア７２２と噛み合う第３ギア７２３とを含んでいる。第３ギア７２３にシャフト９２が接続されている。ギア部７２は、第１ギア７２１の外径に比較して第２ギア７２２の外径が大きく形成され、第２ギア７２２の外径に比較して第３ギア７２３の外径が大きく形成されている。

第１ギア７２１、第２ギア７２２、第３ギア７２３は、それぞれの軸心がウォームギア７１２の軸心に対して直交するように配置されている。第３ギア７２３は、第３ギア７２３の軸心がシャフト９２の軸心と同一軸心上になるように配置されている。第３ギア７２３はシャフト９２が接続されている。駆動部７０は、ウォームギア７１２と第１ギア７２１、第２ギア７２２および第３ギア７２３とバルブ９０とが一体に回転するように構成されており、それぞれの回転が互いに相関関係を有する。これらのギアとシャフト９２とは、それぞれの回転角度が相関関係を有しており、相関関係を有するいずれか１つの構成品の回転角度を他の構成品の回転角度から算出可能に構成されている。

駆動部カバー８０の内周部において、第３ギア７２３に対向する部位には、第３ギア７２３の回転角度を検出する回転角センサ７３が取り付けられている。回転角センサ７３は、ホール素子を内蔵したホール式センサであって、第３ギア７２３の回転角度を非接触で検出可能に構成されている。回転角センサ７３は、コネクタ部８１を介してマイコン３３０に接続されている。検出された第３ギア７２３の回転角度は、マイコン３３０に送信される。取得部３３１には、回転角センサ７３で検出された第３ギア７２３の回転角度が入力される。マイコン３３０の処理部３３４は、回転角センサ７３から送信された第３ギア７２３の回転角度に基づいて、バルブ９０の回転角度を算出可能に構成されている。

シャフト９２およびバルブ９０について図１３および図１５を参照して説明する。シャフト９２は、駆動部７０が出力する回転力によって、軸心を中心に回転可能に構成されている。シャフト９２は、バルブ９０が接続されており、シャフト９２が回転する際にバルブ９０をシャフト９２と一体に回転させることが可能に構成されている。シャフト９２は、軸心に沿って円柱状に延びて形成されており、バルブ９０の一方側から他方側まで貫通している。シャフト９２は、軸心方向ＤＲａの一方側がハウジング本体部２１のシャフト支持部に接続され、他方側がギア部７２に接続されている。シャフト外周部には、バルブ９０が固定されている。

バルブ９０は、軸心を中心に回転することにより、出力する流体の流量を調整可能に構成されている。バルブ９０は、内部にシャフト９２が挿入されており、バルブ収容空間２３においてシャフト９２と一体に回転可能に収容されている。バルブ９０は、軸心方向ＤＲａに沿って延びる軸心を有する筒状である。バルブ９０は、それぞれが筒状の第１バルブ９３と第２バルブ９４と第３バルブ９５と、筒状接続部９１４と、筒状バルブ接続部９１５とが連なって形成されている。バルブ９０は、第１バルブ９３と、筒状接続部９１４と、第２バルブ９４と、筒状バルブ接続部９１５と、第３バルブ９５とが軸心方向ＤＲａの一方側から他方側に向かって、この順に並んで配置されている。第１バルブ９３および第２バルブ９４は、筒状接続部９１４を介して接続されている。第２バルブ９４および第３バルブ９５は、筒状バルブ接続部９１５を介して接続されている。

バルブ９０は、バルブ収容空間２３において、第２バルブ９４および筒状接続部９１４が径方向ＤＲｒにおいて、入口ポート２５１に対向している。バルブ９０は、中央にシャフト９２が挿入される円筒状のシャフト接続部９１６を有する。バルブ９０は、シャフト接続部９１６にシャフト９２が挿入されることによって、シャフト９２に接続される。バルブ９０は、例えば、第１バルブ９３と第２バルブ９４と第３バルブ９５と筒状接続部９１４と筒状バルブ接続部９１５とシャフト接続部９１６とが射出成形によって一体成形されている。

バルブ９０は、バルブ９０に流入された冷却水を第１出口ポート２６１、第２出口ポート２６２、第３出口ポート２６３に流出させるための弁体である。バルブ９０は、回転することで、第１バルブ９３が第１出口ポート２６１を開閉し、第２バルブ９４が第２出口ポート２６２を開閉し、第３バルブ９５が第３出口ポート２６３を開閉する。

第１バルブ９３、第２バルブ９４および第３バルブ９５は、それぞれの軸心がシャフト９２の軸心と同一軸心上に配置されている。第１バルブ９３、第２バルブ９４、第３バルブ９５のそれぞれは、軸心方向ＤＲａにおける中央部分が両端側に比較して径方向ＤＲｒの外側に膨らんでいる。第１バルブ９３、第２バルブ９４、第３バルブ９５のそれぞれは、内側を流体が流通可能に構成されている。

第１バルブ９３は、図１５に示すように、外周部を形成する第１バルブ外周部９３１を有し、第１バルブ外周部９３１の内側に第１流路部９６１が形成されている。第１バルブ９３には、流体を第１流路部９６１に流入させる第１内側開口部９３６が形成されている。第１バルブ９３は、バルブ収容空間２３に流入された流体が、第１内側開口部９３６を介して第１流路部９６１に流入する。第１流路部９６１は、バルブ装置における流路部に相当する。

第１バルブ外周部９３１には、図１５に示すように、シャフト９２が回転した際に第１シール開口部５８１を介して第１流路部９６１を第１出口ポート２６１に連通させる第１外周開口部９３４が形成されている。第１バルブ９３は、第１外周開口部９３４が第１出口ポート２６１に連通することによって、第１流路部９６１に流入した流体を第１出口ポート２６１から流出させる。第１バルブ外周部９３１に形成される第１外周開口部９３４は、バルブ外周部に形成される外周開口部に相当する。第１外周開口部９３４は、第１バルブ外周部９３１において、シャフト９２の軸心の周方向に沿って延びて形成されている。第１バルブ９３から装置の流出する流体の流量は、シャフト９２が回転した際における第１外周開口部９３４と第１シール開口部５８１とが重なる面積に応じて調整される。第１内側開口部９３６は、第１バルブ９３の外部と第１流路部９６１とを連通させる連通路として機能する。

第２バルブ９４は、図１５に示すように、外周部を形成する第２バルブ外周部９４１を有し、第２バルブ外周部９４１の内側に第２流路部９６２が形成されている。第２バルブ９４には、軸心方向ＤＲａの一方側に、流体を第２流路部９６２に流入させる第２内側開口部９４６が形成されている。第２バルブ９４は、入口ポート２５１を介してバルブ収容空間２３に流入された流体が第２内側開口部９４６を介して第２流路部９６２を流通可能に構成されている。第２流路部９６２は、バルブ装置における流路部に相当する。

第２バルブ外周部９４１には、図１５に示すように、シャフト９２が回転した際に第２シール開口部５８２を介して第２流路部９６２を第２出口ポート２６２に連通させる第２外周開口部９４４が形成されている。第２バルブ９４は、第２外周開口部９４４が第２出口ポート２６２と連通することによって、第２流路部９６２に流入した流体を第２出口ポート２６２から流出させる。第２バルブ外周部９４１に形成される第２外周開口部９４４は、バルブ外周部に形成される外周開口部に相当する。

第２外周開口部９４４は、シャフト９２の軸心の周方向に延びるように形成されている。第２バルブ９４から装置の外部へ流出する流体の流量は、シャフト９２が回転した際における第２外周開口部９４４と第２シール開口部５８２とが重なる面積に応じて調整される。第２内側開口部９４６は、第２バルブ９４の外部と第２流路部９６２とを連通させる連通路として機能する。第２内側開口部９４６は、第１内側開口部９３６に対向している。筒状接続部９１４は、第１バルブ９３および第２バルブ９４を接続するためのものである。筒状接続部９１４は、筒状接続部９１４の外周部とハウジング内周面との間に第１バルブ間空間９７を形成している。第１流路部９６１および第２流路部９６２は、第１バルブ間空間９７を介して連通している。

第２バルブ９４は、内部の略中央にシャフト９２の外周部を覆うシャフト接続部９１６が配置されている。第２バルブ９４は、第２バルブ外周部９４１の軸心方向ＤＲａの他方側に筒状バルブ接続部９１５が接続されている。第２バルブ９４は、第２流路部９６２に流入された流体を筒状バルブ接続部９１５を介して第３バルブ９５に流入可能に構成されている。

筒状バルブ接続部９１５は、内側に第２バルブ間空間９８が形成されている。第２バルブ間空間９８は、第２流路部９６２および第３流路部９６３に連通している。筒状バルブ接続部９１５は、軸心方向ＤＲａの一方側の外径が第２バルブ９４の軸心方向ＤＲａの他方側の部位の外径と同じ大きさである。筒状バルブ接続部９１５は、軸心方向ＤＲａの他方側の外径が第３バルブ９５の軸心方向ＤＲａの一方側の部位の外径と同じ大きさである。筒状バルブ接続部９１５は、第２バルブ外周部９４１および第３バルブ外周部９５１に連なって形成されている。

第３バルブ９５は、図１５に示すように、第３バルブ９５の外周部を形成する第３バルブ外周部９５１を有し、第３バルブ外周部９５１の内側に第３流路部９６３が形成されている。第３バルブ９５は、第３バルブ外周部９５１における軸心方向ＤＲａの一方側が筒状バルブ接続部９１５に接続されている。第３バルブ９５は、第２流路部９６２に流入された流体が第２バルブ間空間９８を介して第３流路部９６３に流入する。第３流路部９６３は、バルブ装置における流路部に相当する。

第３バルブ外周部９５１には、図１５に示すように、シャフト９２が回転した際に第３シール開口部５８３を介して第３流路部９６３を第３出口ポート２６３に連通させる第３外周開口部９５４が形成されている。第３バルブ９５は、第３外周開口部９５４が第３出口ポート２６３に連通することによって、第３流路部９６３に流入した流体を第３出口ポート２６３から装置の外部に流出させる。第３バルブ外周部９５１に形成される第３外周開口部９５４は、バルブ外周部に形成される外周開口部に相当する。

第３外周開口部９５４は、第３バルブ外周部９５１において、軸心の周方向に沿って延びて形成されている。第３バルブ９５から装置の外部へ流出する流体の流量は、シャフト９２が回転した際における第３外周開口部９５４と第３シール開口部５８３とが重なる面積に応じて、調整される。シャフト接続部９１６は、筒状であって、挿入されたシャフト９２が固定されることによりバルブ９０とシャフト９２とを接続している。シャフト接続部９１６は、シャフト９２が回転した際に、シャフト９２の回転力をシャフト接続部９１６を介してバルブ９０に伝動する。シャフト接続部９１６は、第２バルブ９４から第３バルブ９５まで軸心方向ＤＲａの他方側に向かって延びて形成されている。

給水弁１５２の作動について説明する。マイコン３３０は、分配チューブ１３６に対して必要な流量を給水するためのバルブ９０の回転角度、すなわちモータ７１の回転角度を算出する。マイコン３３０は、算出したモータ７１の回転角度の情報を給水弁１５２に送信する。このとき、分配チューブ１３６に接続しない２個の流体流出部には閉塞部材を装着している。モータ７１の回転角度の演算は、統合演算部６００の情報処理演算機器６１０によって実行される構成でもよい。

給水弁１５２は、マイコン３３０から受信した回転角度の情報に基づいて、モータ７１を回転させる。給水弁１５２は、モータ７１を回転させることで、ギア部７２およびシャフト９２を介してバルブ９０を回転させ、第１外周開口部９３４、第２外周開口部９４４、第３外周開口部９５４から必要な流量の流体を流出させる。

例えば、分配チューブ１３６に連通させる流体流出部として第１出口ポート２６１を採用した場合について説明する。給水弁１５２は、バルブ９０を回転させることで、第１バルブ９３の第１外周開口部９３４を第１出口ポート２６１に連通させる。給水弁１５２は、バルブ９０の回転位置を調整することによって、第１外周開口部９３４と第１シール開口部５８１との重なる面積を調整する。給水弁１５２は、入口ポート２５１からバルブ収容空間２３に流入した流体を第１内側開口部９３６を介して第１流路部９６１に流入させ、第１外周開口部９３４から第１出口ポート２６１へ流出させる。マイコン３３０は、第１外周開口部９３４と第１シール開口部５８１との重なり面積であるバルブ開度を制御することにより潅水の飛水距離を制御して、必要な位置に潅水を供給する。

例えば、分配チューブ１３６に連通させる流体流出部として第２出口ポート２６２を採用した場合について説明する。給水弁１５２は、バルブ９０を回転させることで、第２バルブ９４の第２外周開口部９４４を第２出口ポート２６２に連通させる。給水弁１５２は、バルブ９０の回転位置を調整することによって、第２外周開口部９４４と第２シール開口部５８２との重なる面積を調整する。給水弁１５２は、入口ポート２５１からバルブ収容空間２３に流入した流体を第２内側開口部９４６を介して第２流路部９６２に流入させ、第２外周開口部９４４から第２出口ポート２６２へ流出させる。マイコン３３０は、第２外周開口部９４４と第２シール開口部５８２との重なり面積であるバルブ開度を制御することにより潅水の飛水距離を制御して、必要な位置に潅水を供給する。

例えば、分配チューブ１３６に連通させる流体流出部として第３出口ポート２６３を採用した場合について説明する。給水弁１５２は、バルブ９０を回転させることで、第３バルブ９５の第３外周開口部９５４を第３出口ポート２６３に連通させる。給水弁１５２は、バルブ９０の回転位置を調整することによって、第３外周開口部９５４と第３シール開口部５８３との重なる面積を調整する。給水弁１５２は、入口ポート２５１からバルブ収容空間２３に流入した流体を第２バルブ９４の第２流路部９６２を介して第３流路部９６３に流入させ、第３外周開口部９５４から第３出口ポート２６３へ流出させる。マイコン３３０は、第３外周開口部９５４と第３シール開口部５８３との重なり面積であるバルブ開度を制御することにより潅水の飛水距離を制御して、必要な位置に潅水を供給する。これらのバルブ開度の制御は、統合演算部６００の情報処理演算機器６１０によって実行される構成でもよい。

給水弁１５２は、回転角センサ７３が第３ギア７２３の回転角度を検出し、検出した回転角度の情報をマイコン３３０にフィードバックすることによって、モータ７１の回転角度を調整する。

図１６のグラフを参照して、シャフト９２の回転角度とバルブ装置の流量との関係を説明する。図１６は、モータ７１の回転角度ＲＡを横軸とし、バルブ装置から流出する流体の流量ＦＲを縦軸としている。図１６において、ＦＯ１は第１バルブ９３であり、ＦＯ２は第２バルブ９４であり、ＦＯ３は第３バルブ９５である。図１６において、ＦＳはバルブ開度が全開状態であることを示し、ＦＣはバルブ開度が全閉状態であることを示し、ＭＯはバルブ開度が中間開度であることを示している。中間開度は、全閉状態と全開状態の間の開度である。図１６における実線のグラフは、第３バルブ９５から流出する流体の流量と回転角度との関係を示している。図１６における破線のグラフは、第２バルブ９４から流出する流体の流量と回転角度との関係を示している。図１６における一点鎖線のグラフは、第１バルブ９３から流出する流体の流量と回転角度との関係を示している。

図１６に示すように、回転角度０度付近では第３バルブ９５が全開状態で、他のバルブは全閉状態であり、第３バルブ９５のみを通じて流体が装置外部へ流出する。この状態から回転角度を大きくしていくと第３バルブ９５が中間開度に移行し、さらに回転角度を大きくすると３個のバルブすべてが全閉状態になる。

３個のバルブすべてが全閉状態から回転角度を大きくしていくと、第２バルブ９４のみが中間開度を介して全開状態に移行する。さらに回転角度を大きくすると、第１バルブ９３が中間開度を介して全開状態に移行して、第１バルブ９３と第２バルブ９４が全開状態になる。この状態から回転角度を大きくすると、第２バルブ９４が中間開度を介して全閉状態に移行して、第２バルブ９４と第３バルブ９５が全閉状態になる。さらに回転角度を大きくしていくと、第１バルブ９３が中間開度を介して全閉状態に移行して、すべてのバルブが全閉状態になる。

以上のように、回転角度に応じて、各バルブの開度が変移して各バルブから流出する流体流量が変化するようになる。潅水システム１０における各給水弁１５２は、３個のバルブのうちの一つのみから流体を供給する構成により、回転角度に応じて圃場２０への飛水距離および給水量を制御する。

次に、潅水時に水漏れ、詰まりなどの異常状態を検出して異常状態が生じた場合の潅水復帰の作動について図１７～図２２を用いて説明する。図１７は、通路構成、給水弁および異常センサの位置関係の一例を示している。図１７に示す潅水システム１０は、複数並んでいる分配チューブ１３６の一方端部側の通路に設けられている第１給水弁と第１異常センサとを備える。各分配チューブ１３６は、複数の貫通孔を介して、対応する畝に対して潅水を吐水する潅水管である。一方端部側の通路は、給水源からの給水が流下する縦配管１３３と分配チューブ１３６の一方端部とを連通している通路である。第１給水弁は、分配チューブ１３６の一方端部から他方端部へ向けて流下する一方端部側からの給水の圧力を制御する。第１給水弁は、給水弁１４１、複数の給水弁１４３を含んでいる。第１異常センサは、一方端部側からの給水の異常状態を検出することができる。第１異常センサは、異常センサ１４２、複数の異常センサ１４４を含んでいる。

図１７に示す潅水システム１０は、複数並んでいる分配チューブ１３６の他方端部側の通路に設けられている第２給水弁と第２異常センサとを備える。分配チューブ１３６の他方端部は、分配チューブ１３６において一方端部とは反対側に位置する端部である。他方端部側の通路は、給水源からの給水が流下する分岐配管１３９と分配チューブ１３６の他方端部とを連通している通路である。第２給水弁は、分配チューブ１３６の他方端部から一方端部へ向けて流下する他方端部側からの給水の圧力を制御する。第２給水弁は、給水弁１６０、複数の給水弁１６２を含んでいる。第２異常センサは、他方端部側からの給水の異常状態を検出することができる。第２異常センサは、異常センサ１６１、複数の異常センサ１６３を含んでいる。

縦配管１３３は、複数の分配チューブ１３６の一方端部に至る複数の通路に接続されている。複数の通路には、隣合う２つの分配チューブ１３６の一方端部へそれぞれ分岐する複数の第１連結管１３３ａを含んでいる。複数の第１連結管１３３ａは、複数の分配チューブ１３６と縦配管１３３とを連結する通路である。各第１連結管１３３ａは、隣合う２つの分配チューブ１３６の一方端部と給水源からの給水が流下する給水配管１３０とを連結する。１個の第１連結管１３３ａは、１つのグループをなす所定数の分配チューブ１３６への給水の流下を許可、禁止するように設けられている。なお、１個の第１連結管１３３ａに連結される分配チューブ１３６は、１個または３個以上でもよい。つまり、所定数は、１個または３個以上でもよい。潅水システム１０は、第１給水弁および第２給水弁のバルブ開度を制御することにより、複数のグループに対して同時に潅水を実施することができる。

給水源からの給水が流下する縦配管１３３には、分岐配管１３９の上流端部が接続されている。縦配管１３３には、分岐配管１３９の接続部よりも上流の通路を開閉する給水弁１４０が設けられている。縦配管１３３には、分岐配管１３９の接続部よりも分配チューブ１３６の一方端部寄りの通路を開閉する給水弁１４１が設けられている。異常センサ１４２は、給水弁１４１よりも分配チューブ１３６の一方端部寄りであって縦配管１３３から複数の第１連結管１３３ａへの分岐部において給水情報を検出する。この異常センサ１４２が検出する給水情報には、水圧、流量が含まれる。この潅水システム１０は、異常センサ１４２として水圧センサまたは流量センサを用いることができる。

各第１連結管１３３ａには、２個の分配チューブ１３６の一方端部へ分岐する部位の通路を開閉する給水弁１４３が設けられている。給水弁１４３は、１個の流体流入部と２個の流体流出部とを有し、２個に分岐する通路のそれぞれを開閉する。異常センサ１４４は、第１連結管１３３ａに接続されている２個の分配チューブ１３６のうちの一つの一方端部において給水情報を検出する。この異常センサ１４４が検出する給水情報には、水圧、流量が含まれる。この潅水システム１０は、異常センサ１４４として水圧センサまたは流量センサを用いることができる。

図１８は、制御装置、給水弁および異常センサの関係を示す構成図である。監視部３００のマイコン３３０には、異常センサ１４２や異常センサ１４４で検出された給水情報が出力される。処理部３３４は、異常センサ１４２または異常センサ１４４によって検出された給水情報を用いて、一方端部側からの給水の異常状態であるか否かを判定する。信号出力部３３２は、一方端部側からの給水が異常状態であるか否かに応じて、バルブ開度を制御する制御信号を第１給水弁と第２給水弁とのそれぞれに出力する。ここで記載するバルブ開度の制御は、統合演算部６００の情報処理演算機器６１０によって実行される構成でもよい。

分岐配管１３９は、複数の分配チューブ１３６の他方端部に至る複数の通路に接続されている。複数の通路には、隣合う２つの分配チューブ１３６の他方端部へそれぞれ分岐する複数の第２連結管１３９ａを含んでいる。複数の第２連結管１３９ａは、複数の分配チューブ１３６と分岐配管１３９とを連結する通路である。各第２連結管１３９ａは、隣合う２つの分配チューブ１３６の他方端部と給水源からの給水が流下する分岐配管１３９とを連結する。

分岐配管１３９には、分岐配管１３９の通路を開閉する給水弁１６０が設けられている。異常センサ１６１は、給水弁１６０よりも分配チューブ１３６の他方端部寄りであって分岐配管１３９から複数の第２連結管１３９ａへの分岐部において給水情報を検出する。この異常センサ１６１が検出する給水情報には、水圧、流量が含まれる。この潅水システム１０は、異常センサ１６１として水圧センサまたは流量センサを用いることができる。

図１８に示すように、監視部３００のマイコン３３０には、異常センサ１６１や異常センサ１６３で検出された給水情報が出力される。処理部３３４は、異常センサ１６１や異常センサ１６３によって検出された給水情報を用いて、他方端部側からの給水の異常状態であるか否かを判定する。信号出力部３３２は、他方端部側からの給水が異常状態であるか否かに応じて、バルブ開度を制御する制御信号を第１給水弁と第２給水弁とのそれぞれに出力する。

各第２連結管１３９ａには、２個の分配チューブ１３６の他方端部へ分岐する部位の通路を開閉する給水弁１６２が設けられている。給水弁１６２は、１個の流体流入部と２個の流体流出部とを有し、２個に分岐する通路のそれぞれを開閉する。異常センサ１６３は、第２連結管１３９ａに接続されている２個の分配チューブ１３６のうちの一つの他方端部において給水情報を検出する。異常センサ１６３は、異常センサ１４４が設けられていない分配チューブ１３６の他方端部において給水情報を検出する。この異常センサ１６３が検出する給水情報には、水圧、流量が含まれる。この潅水システム１０は、異常センサ１６３として水圧センサまたは流量センサを用いることができる。処理部３３４は、異常センサ１６１や異常センサ１６３によって検出された給水情報に基づいて他方端部側からの給水の異常状態であるか否かを判定する。信号出力部３３２は、他方端部側からの給水が異常状態であるか否かに応じて、バルブ開度を制御する制御信号を第１給水弁と第２給水弁のそれぞれに出力する。また、図１７、図１８に示す第１給水弁と第２給水弁は、別々の監視部３００のマイコン３３０によって制御される構成でもよい。

図１７に示す状態では、給水弁１４０と、第１給水弁に含まれる、給水弁１４１および各給水弁１４３とは開状態に制御されている。さらに第２給水弁に含まれる、給水弁１６０および各給水弁１６２は閉状態に制御されている。この制御により、複数の分配チューブ１３６において給水が一方端部から他方端部へ流下し、各貫通孔から吐水して圃場２０に潅水する。

図１９に示す制御処理は、図９に示す給水処理や図１０に示す潅水処理において実行される。図１９は、潅水の一例として、給水が図１７に示す複数の分配チューブ１３６の一方端部から他方端部へ一斉に流下する潅水を行う場合のフローチャートである。統合演算部６００は、図１９に示す給水処理を実行する。統合演算部６００から出力された給水信号を受信した監視部３００のマイコン３３０は、図１９に示す給水処理を実行する。統合演算部６００は、ステップＳ６００において、潅水を実施する分割エリアに対応する監視部３００に対して潅水実施命令を出力する。統合演算部６００は、潅水を実施する分割エリアに対応する監視部３００に対して潅水実施の信号を出力する。対応する監視部３００のマイコン３３０は、第１給水弁を開状態にして第２給水弁を閉状態にする制御信号を出力する。各分配チューブ１３６からの潅水は、目標の潅水量や目標の飛水距離を満たすように第１給水弁のバルブ開度が制御されて、開始される。なお、この状態でポンプ１１０は駆動しており、給水源からの給水は給水配管１３０を流下している。ステップＳ６００により、給水が複数の分配チューブ１３６の一方端部から他方端部へ一斉に流下し、各貫通孔から吐水する潅水が行われる。

ステップＳ６１０以降の処理は、統合演算部６００または各監視部３００のマイコン３３０が主に実行する。以下、マイコン３３０が各処理を主に実行する例を説明する。統合演算部６００が主に実行する場合には、以下のマイコン３３０は統合演算部６００に置き換えられる。ステップＳ６１０において、マイコン３３０は、各第１異常センサのセンサ値を取得する。マイコン３３０は、ステップＳ６２０において、センサ値が異常条件を満たしているか否かを判定する。第１異常センサは、潅水時に水漏れ、詰まりなどの異常状態により正常な潅水ができていないことを判定可能なセンサ値を検出する。第１異常センサとして水圧センサを用いた構成では、過去の圧力値とセンサ値との差分の絶対値が閾値を超える場合、異常条件が成立したと判定する。過去の圧力値は、過去に正常な潅水が行われたときに検出された水圧値であり、記憶部３３３に記憶されている。統合演算部６００が処理を実行する場合、検出された水圧値は情報格納部５００に記憶されることになる。過去の圧力値とセンサ値との差分が正の値であって閾値を超える場合は、例えば、通路からの水漏れが発生している異常状態が想定できる。過去の圧力値とセンサ値との差分が負の値であって絶対値が閾値を超える場合は、例えば、通路において詰まりが発生している異常状態が想定できる。

第１異常センサとして流量センサを用いた構成では、過去の流量値とセンサ値との差分の絶対値が閾値を超える場合、異常条件が成立したと判定する。過去の流量値は、過去に正常な潅水が行われたときに検出された流量値であり、記憶部３３３に記憶されている。統合演算部６００が処理を実行する場合、検出された流量値は情報格納部５００に記憶されることになる。過去の流量値とセンサ値との差分が正の値であって閾値を超える場合は、例えば、通路において詰まりが発生している異常状態が想定できる。過去の流量値とセンサ値との差分が負の値であって絶対値が閾値を超える場合は、例えば、通路からの水漏れが発生している異常状態である。

ステップＳ６２０において異常状態ではないと判定すると、ステップＳ６４０において潅水を継続する処理を実行する。この潅水は、ステップＳ６４２で、潅水の終了条件が成立するまで継続される。潅水の終了条件は、例えば潅水開始からの潅水流量が目標潅水量に到達すると成立する。また、潅水の終了条件は、例えば潅水開始からの潅水時間が目標潅水時間に到達すると成立する。マイコン３３０はステップＳ６４２で潅水の終了条件が成立したと判定すると、第１給水弁を全閉状態に制御して一方端部から他方端部への給水による潅水を終了する。

図２０は、異常が検出された箇所の一例を示している。図２０に示すＡＰで矢視した部位に異常状態が発生した場合、給水弁１４３を開状態に維持しても分配チューブ１３６から正常な潅水を行うことはできない。この場合、例えば、異常センサ１４４のセンサ値が異常状態を示していることが想定される。水漏れ発生の場合は、異常センサ１４４によって検出される通路に給水が到達しないか少量しか流下しないため、センサ値が異常な値を示すことになる。詰まり発生の場合は、異常センサ１４４によって検出される通路に給水が到達しないか少量しか流下しないため、センサ値が異常な値を示すことになる。

ステップＳ６２０において一方端部側の通路が異常状態であると判定すると、ステップＳ６３０で第１給水弁のバルブ開度を制御して開状態から閉状態に変更する。具体的には、給水弁１４１と給水弁１４３とが開状態から閉状態に変更される。この処理により、一方端部側のバルブが閉塞されて、異常状態を停止することができる。マイコン３３０は、さらにステップＳ６３２において第２給水弁のバルブ開度を制御して閉状態から開状態に変更する。具体的には、給水弁１６０と給水弁１６２とが閉状態から開状態に変更される。このとき、他方端部からの給水は、一方端部からの給水時と同じ目標の潅水量や目標の飛水距離を満たすように第２給水弁のバルブ開度が制御される。

ステップＳ６３０、Ｓ６３２の処理により、給水源からの給水は分岐配管１３９、第２連結管１３９ａを介して分配チューブ１３６の他方端部から一方端部に流下する。このように複数の分配チューブ１３６からの潅水は、一方端部から他方端部への給水に代わって他方端部から一方端部への給水に変更されて、正常な潅水が継続される。図２１に示す他方端部から一方端部への給水は、ステップＳ６３４で、潅水の終了条件が成立するまで継続される。潅水の終了条件はステップＳ６４２と同様である。マイコン３３０はステップＳ６３４で潅水の終了条件が成立したと判定すると、第２給水弁を全閉状態に制御して他方端部から一方端部への給水による潅水を終了する。

図２２は、図１９と異なり、給水が複数の分配チューブ１３６の一方端部から他方端部へ一斉に流下する潅水を実施する場合のフローチャートである。図２２のフローチャートは、図１９に示すフローチャートに対して、ステップＳ６３０ＡとＳ６３２Ａが相違している。図２２に示す各処理は、統合演算部６００または各監視部３００のマイコン３３０が主に実行する。統合演算部６００が主に実行する場合、以下のマイコン３３０は統合演算部６００に置き換えられる。図１９のステップＳ６００では、マイコン３３０は第１給水弁を閉状態にして第１給水弁を開状態にする制御信号を出力する。各分配チューブ１３６からの潅水は、目標の潅水量や目標の飛水距離を満たすように第２給水弁のバルブ開度が制御されて、開始される。なお、図２２のステップＳ６００により、給水が複数の分配チューブ１３６の他方端部から一方端部へ一斉に流下し、各貫通孔から吐水する潅水が行われる。

ステップＳ６２０において他方端部側の通路が異常状態であると判定すると、ステップＳ６３０Ａで第２給水弁のバルブ開度を制御して開状態から閉状態に変更する。具体的には、給水弁１６０と給水弁１６２とが開状態から閉状態に変更される。この処理により、他方端部側のバルブが閉塞されて、異常状態を停止することができる。マイコン３３０は、さらにステップＳ６３２Ａにおいて第１給水弁のバルブ開度を制御して閉状態から開状態に変更する。具体的には、給水弁１４１と給水弁１４３とが閉状態から開状態に変更される。このとき、一方端部からの給水は、他方端部からの給水時と同じ目標の潅水量や目標の飛水距離を満たすように第１給水弁のバルブ開度が制御される。

ステップＳ６３０Ａ、Ｓ６３２Ａの処理により、給水源からの給水は縦配管１３３、第１連結管１３３ａを介して分配チューブ１３６の一方端部から他方端部に流下する。このように複数の分配チューブ１３６からの潅水は、他方端部から一方端部への給水に代わって一方端部から他方端部への給水に変更されて、正常な潅水が継続される。一方端部から他方端部への給水は、ステップＳ６３４で、潅水の終了条件が成立するまで継続される。ステップＳ６３４で潅水の終了条件が成立すると、マイコン３３０は第１給水弁を全閉状態に制御して一方端部から他方、端部への給水による潅水を終了する。

潅水システム１０は、第１給水弁および第２給水弁のバルブ開度を制御することにより、複数のグループのうち一部のグループについて同時に潅水を実施する構成でもよい。この潅水システムは、複数のグループのうち一部のグループについて一方端部からの給水を行い他の一部のグループについて他方端部からの給水を実施する構成でもよい。一部のグループには、複数のグループのうち任意の１グループまたは２以上のグループを選択することができる。

この潅水システム１０は、異常センサとして、分配チューブ１３６が設置されている土壌の水分量を検出する土壌センサを用いることができる。土壌センサを採用した場合には、マイコン３３０は過去の土壌水分量と土壌センサのセンサ値との差分の絶対値が閾値を超える場合、異常条件が成立したと判定する。過去の土壌水分量は、過去に正常な潅水が行われたときに検出された土壌部含まれる水流量であり、記憶部３３３に記憶されている。過去の土壌水分量からセンサ値を差し引いた差分が正の値であって閾値を超える場合は、例えば、通路において詰まりが発生している異常状態が想定できる。詰まりの発生により、分配チューブ１３６の貫通孔から吐水されていないか少量の吐水であるために、土壌水分量が正常潅水時よりも低い状態が想定できる。過去の圧力値からセンサ値を差し引いた差分が負の値であって絶対値が閾値を超える場合は、例えば、通路からの水漏れが発生している異常状態が想定できる。この異常状態は、例えば、分配チューブ１３６の特定箇所から水漏れが発生し、水漏れ箇所の土壌水分量が正常潅水時よりも高い状態が想定できる。

第１実施形態の潅水システム１０は、分配チューブ１３６と第１給水弁と第２給水弁と第１異常センサと第２異常センサと制御装置とを備える。第１給水弁は、分配チューブの一方端部から他方端部へ向けて流下する一方端部側からの給水の圧力を制御して分配チューブの貫通孔からの潅水量を制御する。第２給水弁は、分配チューブの他方端部から一方端部へ向けて流下する他方端部側からの給水の圧力を制御して分配チューブの貫通孔からの潅水量を制御する。第１異常センサは、分配チューブの一方端部側からの給水の異常状態を検出する。第２異常センサは、分配チューブの他方端部側からの給水の異常状態を検出する。制御装置は、第１異常センサまたは第２異常センサによって異常状態が検出された場合に第１給水弁と第２給水弁のバルブ開度を制御する。制御装置は、異常状態が検出された側からの給水の圧力を制御する給水弁を閉塞し異常状態が検出されていない側からの給水の圧力を制御する給水弁を開放する。潅水システム１０によれば、異常状態が検出された側からの給水を中止して不具合を解消して代わりに反対側からの給水の実施により、適切な潅水に復帰できる。潅水システム１０は、潅水時に不具合が生じた場合に悪影響を抑えた潅水を実施できる。水漏れの異常が発生した場合には、水漏れ箇所からの集中的な漏水による湿害の懸念を解消するとともに、当初の狙い範囲に正常な潅水量を提供できる。

制御装置は、異常状態が検出されていない側からの給水の圧力を制御する給水弁を開放してから目標の潅水量または目標の潅水時間に到達するまで潅水を継続する。これによれば、異常状態が検出された潅水を中止して不具合を解消しかつ代替となる潅水を即時に実施して当初予定していた潅水量を確保するシステムを提供できる。

第１給水弁は、所定数の分配チューブ１３６に対して流下する給水の圧力をそれぞれ個別に制御する複数の給水弁を含む。第２給水弁は、所定数の分配チューブ１３６に対して流下する給水の圧力をそれぞれ個別に制御する複数の給水弁を含む。制御装置は、第１給水弁に含まれる給水弁毎に個別にバルブ開度を制御し第２給水弁に含まれる給水弁毎に個別にバルブ開度を制御する。これにより制御装置は、異常状態が検出された箇所に対応する所定数の分配チューブ毎に給水の圧力を制御する。これによれば、システムが有する複数の分配チューブのうち、異常状態の発生箇所に対応する所定数の分配チューブ毎に、異常状態を解消し代替の潅水を実施できる。

制御装置の演算部は、第１異常センサまたは第２異常センサによって検出されるセンサ値に基づいていずれかの側からの給水において異常状態が発生していることを検出する。制御装置の出力部は、異常状態の発生が検出された場合に第１給水弁と第２給水弁のバルブ開度を制御する制御信号を出力する。出力部は、第１給水弁と第２給水弁のうち異常状態が検出された側からの給水を制御する給水弁を閉塞しかつ異常状態が検出されていない側からの給水を制御する給水弁を開放する、制御信号を出力する。この制御装置は、潅水時に不具合が生じた場合に悪影響を抑えた潅水を実施できる。制御装置は、水漏れの異常が発生した場合には、水漏れ箇所からの集中的な漏水による湿害の懸念を解消するとともに、当初の狙い範囲に正常な潅水量を提供できる。

演算部は、異常状態が検出されていない側からの給水の圧力を制御する給水弁を開放してから目標の潅水量または目標の潅水時間に到達したか否かを判定する。出力部は、演算部が目標の潅水量または目標の潅水時間に到達したと判定するまで、制御信号を出力し続ける。あるいは、出力部は、潅水時間に到達したと判定したタイミングで潅水終了制御信号を出力する。この制御によれば、異常状態が検出された潅水を中止して不具合を解消しかつ代替となる潅水を即時に実施して当初予定していた潅水量を確保することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態について図２３を参照して説明する。第２実施形態の潅水システム１０は、給水弁および異常センサの位置関係について図２３に示す構成を有している。第２実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下、異なる点について説明する。

図２３は、第１給水弁、第２給水弁、第１異常センサおよび第２異常センサを示している。図２３に示す構成は、図１７に示す構成に対して、第１異常センサの構成と第２異常センサの構成が相違する。図２３に示す第１異常センサに含まれる異常センサ１４４は、すべての分配チューブ１３６の一方端部において給水情報を検出するように設けられている。図２３に示す第２異常センサに含まれる異常センサ１６３は、すべての分配チューブ１３６の他方端部において給水情報を検出するように設けられている。この構成によれば、第１異常センサと第２異常センサがすべての分配チューブの両端部に設けられているため、異常箇所のより正確な位置を検出可能になる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態について図２４～図２６を参照して説明する。第３実施形態の潅水システム１０は、給水弁および異常センサの位置関係について図２４に示す構成を有している。第３実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下、異なる点について説明する。

図２４は、第１給水弁、第２給水弁、第１異常センサおよび第２異常センサを示している。図２４に示す構成は、図２３に示す構成に対して、第１給水弁の構成が相違する。図２４に示す第１給水弁は、給水弁１４５を含む。給水弁１４５は、縦配管１３３から分岐する通路の２箇所に設けられている。各給水弁１４５は、縦配管１３３から複数の第１連結管１３３ａへ分岐する分岐部と２個の第１連結管１３３ａへの分岐部との間に位置する通路に設けられている。各給水弁１４５は、所定数の分配チューブ１３６をそれぞれ含む２つのグループへの給水の流下を許可でき遮断できるように設けられている。

図２５は、制御装置、給水弁および異常センサの関係を示す構成図である。信号出力部３３２は、異常状態が発生した場合、前述の２つのグループへの給水の流下を禁止するために、給水弁１４５のバルブ開度を制御する制御信号を出力する。また、図２５に示す第１給水弁と第２給水弁は、別々の監視部３００のマイコン３３０によって制御される構成でもよい。図２６は、異常が検出された箇所の一例を示している。図２６に示すＡＰで矢視した部位に異常状態が発生した場合、上流の給水弁１４５を開状態に維持しても２つのグループに含まれる分配チューブから正常な潅水を実施できない。例えば、水漏れ発生の場合は、２つのグループに含まれる分配チューブへ給水が到達しないか少量しか流下しない。異常状態を停止するため、マイコン３３０は上流の給水弁１４５と２つのグループに対応する給水弁１４３とを閉状態にする制御を行う。さらにマイコン３３０は、給水弁１６０と２つのグループに対応する分配チューブの他方端部側に位置する給水弁１６２とを開状態にする制御を行う。この制御により、２つのグループについて給水が分配チューブの他方端部から一方端部へ流下する潅水に切り替えることができる。

第３実施形態の潅水システム１０によれば、より細やかなフェールセーフ制御が可能になる。例えば圃場２０に高低差があり一方の給水弁の方が高い場合には、分配チューブにおいて高い箇所から潅水したいため、異常箇所以外はフェールセーフしない制御も可能になる。

＜第４実施形態＞
第４実施形態について図２７を参照して説明する。第４実施形態の潅水システム１０は、異常状態を検出した場合に土壌センサのセンサ値を用いて給水弁の制御を行う点が他の実施形態に対して相違している。第４実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、第１実施形態～第３実施形態と同様であり、以下、異なる点について説明する。

図２７は、第４実施形態に係る異常検出時の給水弁の作動を示すフローチャートである。図２７に示す制御処理は、図９に示す給水処理や図１０に示す潅水処理において実行される。統合演算部６００、および統合演算部６００から出力された給水信号を受信した監視部３００のマイコン３３０は、図２７に示す給水処理を実行する。図２７に示す各処理は、統合演算部６００または各監視部３００のマイコン３３０が主に実行する。なお、統合演算部６００が主に実行する場合、以下のマイコン３３０は統合演算部６００に置き換えられる。マイコン３３０は、ステップＳ６００で第１給水弁と第２給水弁を制御して、一方端部から他方端部への給水、または他方端部から一方端部への給水のいずれかを実施する。ステップＳ６１０において、マイコン３３０は、分配チューブ１３６に対して給水を流入させている側に対応する異常センサのセンサ値を取得する。例えば、一方端部から他方端部への給水を実施している場合は、各第１異常センサのセンサ値を取得する。マイコン３３０は、ステップＳ６２０において、給水を流入させている側に対応する異常センサのセンサ値が異常条件を満たしているか否かを判定する。

ステップＳ６２０で流入側の通路に異常状態が発生していると判定すると、潅水を行う予定の土壌の水分量が許容値を超過するか否かをステップＳ６５０において判定する。許容値は、この値を超過すると作物の生育に悪影響が生じるほど土壌が過剰な水分量を含むような値に設定されている。許容値は、あらかじめ記憶部３３３に記憶されている。土壌の水分量が許容値を超過するケースは、例えば、異常状態として水漏れが発生し漏れた水が土壌の水分量を過剰に高めたことが想定できる。ステップＳ６５０において土壌の水分量が許容値を超過すると判定すると、マイコン３３０はステップＳ６５１で給水弁を閉状態にして潅水を中止する処理を実行する。この潅水中止は、土壌水分量が過剰であり潅水を継続して作物の生育に悪影響がでることを回避するためである。

ステップＳ６５０で土壌の水分量が許容値以下であると判定すると、流入側の通路に設けられた給水弁を開状態から閉状態に変更する。土壌の水分量が許容値以下である場合は、土壌が湿潤状態ではなく、または乾燥状態であると想定できる。この状態では、分配チューブに対する給水の向きを変更して潅水を継続しても、作物に悪影響リスクが少ないと判断する。マイコン３３０は、さらにステップＳ６５４において流入側とは反対側の通路に設けられた給水弁を閉状態から開状態に変更する。この制御により、分配チューブ１３６における給水の流れ方向が、逆向きに変更されて、異常状態でない通路を経由した給水による正常な潅水を継続することができる。変更後の給水は、ステップＳ６５６で、潅水の終了条件が成立するまで継続される。マイコン３３０はステップＳ６５６で潅水の終了条件が成立したと判定すると、給水弁を全閉状態に制御して変更後の給水による潅水を終了する。

制御装置は、第１異常センサまたは第２異常センサによって異常状態が検出された場合に、土壌センサ３１１によって検出された水分量情報に基づいて給水弁を閉塞する。潅水システム１０は、この制御により潅水を中止する。演算部は、第１異常センサまたは第２異常センサによって異常状態が検出された場合に土壌センサによって検出された水分量情報に基づいて潅水を中止するか否かを決定する。出力部は、演算部によって潅水の中止が決定された場合に給水弁を閉塞する制御信号を出力する。この制御によれば、水漏れなどの異常状態の発生により土壌に過剰な水分が含有している場合に、作物の生育に与える悪影響を回避でき、無駄な潅水を抑止できる。

制御装置は、異常状態が検出された場合に、検出された水分量情報に基づいて異常状態が検出された側からの給水の圧力を制御する給水弁を閉塞する。制御装置は、さらに異常状態が検出されていない側からの給水の圧力を制御する給水弁を開放することにより、潅水を継続する。演算部は、第１異常センサまたは第２異常センサによって異常状態が検出された場合に土壌センサによって検出された水分量情報に基づいて潅水を継続するか否かを決定する。出力部は、演算部によって潅水の継続が決定された場合に、異常状態が検出された側からの給水の圧力を制御する給水弁を閉塞し異常状態が検出されていない側からの給水の圧力を制御する給水弁を開放する制御信号を出力する。この制御によれば、土壌の水分量が潅水を必要とする状態である場合に適切に潅水量を提供でき、作物の生育にとって有用である。

＜第５実施形態＞
第５実施形態について図２８～図３０を参照して説明する。第５実施形態の潅水システム１０は、潅水時に一方端部と他方端部の両側から同時に給水する点が他の実施形態に対して相違している。第５実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下、異なる点について説明する。

図２８は、第５実施形態に係る異常検出時の給水弁の作動を示すフローチャートである。図２９は、第５実施形態に係る給水弁および異常センサの位置関係を示している。図３０は、第５実施形態に係る異常検出時の潅水復帰を説明する図である。図２８に示す制御処理は、図９に示す給水処理や図１０に示す潅水処理において実行される。統合演算部６００、および統合演算部６００から出力された給水信号を受信した監視部３００のマイコン３３０は、図２８に示す給水処理を実行する。図２８に示す各処理は、統合演算部６００または各監視部３００のマイコン３３０が主に実行する。また、統合演算部６００が主に実行する場合、以下のマイコン３３０は統合演算部６００に置き換えられる。マイコン３３０は、ステップＳ７００で第１給水弁と第２給水弁とを開状態に制御して一方端部から他方端部への給水と他方端部から一方端部への給水とを同時に実施する。この処理により、図２９に示すような一方端部側と他方端部側との両側からの給水が行われる。ステップＳ７１０以降の処理は各監視部３００のマイコン３３０が主に実行する。ステップＳ７１０において、マイコン３３０は、第１異常センサのセンサ値と第２異常センサのセンサ値とを取得する。マイコン３３０は、ステップＳ７２０において、第１異常センサと第２異常センサの各センサ値が異常条件を満たしているか否かを判定する。

ステップＳ７２０においてどの異常センサについても異常状態ではないと判定すると、ステップＳ７４０において潅水を継続する処理を実行する。この潅水は、ステップＳ７４２で、潅水の終了条件が成立するまで継続される。潅水の終了条件は、第１実施形態と同様の条件である。マイコン３３０はステップＳ７４２で潅水の終了条件が成立したと判定すると、給水弁を全閉状態に制御して両側からの給水による潅水を終了する。

図３０は、異常が検出された箇所の一例を示している。図３０に示すＡＰで矢視した部位に異常状態が発生した場合、給水弁１４３を開状態に維持しても分配チューブ１３６から正常な潅水を行うことはできない。ステップＳ７２０で図３０に示すように一方端部側の通路の異常状態を判定すると、ステップＳ７３０で第１給水弁のバルブ開度を制御して開状態から閉状態に変更する。具体的には、給水弁１４３が開状態から閉状態に変更される。この処理により、一方端部側のバルブが閉塞されて、他方端部からの給水のみが継続される。このとき、他方端部からの給水は、両側からの同時潅水時と同じ目標の潅水量や目標の飛水距離を満たすように第２給水弁のバルブ開度が制御される。

ステップＳ７３０の処理により、当初の両側からの給水による潅水は、他方端部から一方端部への給水のみに変更されて、正常な潅水が継続される。他方端部から一方端部への給水は、ステップＳ７５０で、潅水の終了条件が成立するまで継続される。潅水の終了条件は、ステップＳ６４２と同様である。マイコン３３０はステップＳ７５０で潅水の終了条件が成立したと判定すると、第２給水弁を全閉状態に制御して他方端部から一方端部への給水による潅水を終了する。

制御装置は、一方端部側からの給水と一方端部側からの給水とを同時に行っている状態において、以下の制御を実行する。制御装置は、第１給水弁と第２給水弁とのうち、異常状態が検出された側からの給水の圧力を制御する給水弁を閉塞し異常状態が検出されていない側からの給水の圧力を制御する給水弁を開放する。このシステムによれば、分配チューブに対して両側から給水する場合に、異常状態が発生していない側からの給水に切り換えることで適切な潅水に復帰できる。

＜第６実施形態＞
第６実施形態について図３１を参照して説明する。第６実施形態の潅水システム１０は、給水弁および異常センサの位置関係について図３１に示す構成を有している。第６実施形態で特に説明しない構成、作用、効果については、前述の実施形態と同様であり、以下、異なる点について説明する。

図３１に示す第６実施形態の潅水システム１０は、前述の実施形態に対して、給水源が２つ備えることが相違する。潅水システム１０は、分配チューブの一方端部に連通する第１連結管１３３ａと他方端部に連通する第２連結管１３９ａとが別々の給水源から給水を受け入れる構成である。

＜他の実施形態＞
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、一つの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

潅水システム１０が備える分配チューブ１３６は、内部を流通する水圧に応じて伸縮する構成でもよい。この場合、分配チューブ１３６は、例えば水圧に応じて弾性変形可能な材質や硬度を有して形成されている。給水弁のバルブ開度が全閉のときのチューブは、内部に水が満たされていない内圧がほぼゼロであり、膨らんでいない扁平形状である。給水弁のバルブ開度が全開で内圧によって最大限に膨張しきっている状態では、チューブから吐水中にチューブは伸縮することなく、通水圧損によってチューブの下流部位での吐出水量は上流部位よりも少なくなる。したがって、チューブからの吐出水量は、チューブの延長方向においてばらついている。

これらの中間の状態では、チューブは膨張しきっておらず、内圧のわずかな変化によって伸縮可能な状態である。このため、チューブ自体が通水の内圧変化によってダイヤフラムとして機能するので、チューブの下流部位と上流部位とにおいて吐水量にあまり差がない。したがって、チューブからの吐出水量は、チューブの延長方向全体においてほぼ均等になっている。給水弁１５２のバルブ開度は、潅水実施中においてチューブが伸縮可能である内圧になるように、水圧センサ１５３などの検出値を用いて制御されている。

前述の実施形態における潅水システム１０は、第１実施形態に示す環境センサを備えていない構成でもよい。

２０…圃場、 ３０…植物、 １１０…ポンプ（給水源）、 １３６…分配チューブ
１４１，１４３，１４５…給水弁（第１給水弁）
１４２，１４４…異常センサ（第１異常センサ）
１６０，１６２…給水弁（第２給水弁）
１６１，１６３…異常センサ（第２異常センサ）、 ３１１…土壌センサ
３３０…マイコン（制御装置）、 ３３２…信号出力部（出力部）
３３４…処理部（演算部）

Claims (10)

1. 植物（３０）を生育する圃場（２０）に設けられて、前記圃場に潅水するための複数の貫通孔が形成された分配チューブ（１３６）と、
   前記分配チューブの一方端部から他方端部へ向けて流下する前記一方端部側からの給水の圧力を制御して前記分配チューブの前記貫通孔からの潅水量を制御する第１給水弁（１４１，１４３，１４５）と、
   前記分配チューブの前記他方端部から前記一方端部へ向けて流下する前記他方端部側からの給水の圧力を制御して前記分配チューブの前記貫通孔からの潅水量を制御する第２給水弁（１６０，１６２）と、
   前記一方端部側からの給水の異常状態を検出する第１異常センサ（１４２，１４４）と、前記他方端部側からの給水の異常状態を検出する第２異常センサ（１６１，１６３）と、
   前記第１異常センサまたは前記第２異常センサによって異常状態が検出された場合に前記第１給水弁と前記第２給水弁のバルブ開度を制御する制御装置（３００）と、
   を備え、
   前記制御装置は、前記第１給水弁と前記第２給水弁のうち、異常状態が検出された側からの給水の圧力を制御する給水弁を閉塞し異常状態が検出されていない側からの給水の圧力を制御する給水弁を開放する潅水システム。
2. 前記制御装置は、前記異常状態が検出されていない側からの給水の圧力を制御する前記給水弁を前記開放してから目標の潅水量または目標の潅水時間に到達するまで潅水を継続する請求項１に記載の潅水システム。
3. 前記第１給水弁は、所定数の前記分配チューブに対して流下する給水の圧力をそれぞれ個別に制御する複数の給水弁を含み、
   前記第２給水弁は、所定数の前記分配チューブに対して流下する給水の圧力をそれぞれ個別に制御する複数の給水弁を含み、
   前記制御装置は、前記第１給水弁に含まれる前記給水弁毎に個別にバルブ開度を制御し、前記第２給水弁に含まれる前記給水弁毎に個別にバルブ開度を制御して、異常状態が検出された箇所に対応する所定数の前記分配チューブ毎に給水の圧力を制御する請求項１または請求項２に記載の潅水システム。
4. 前記分配チューブが設置されている前記圃場に設けられて、土壌の水分量を検出可能な土壌センサ（３１１）を備え、
   前記制御装置は、前記第１異常センサまたは前記第２異常センサによって異常状態が検出された場合に、前記土壌センサによって検出された水分量情報に基づいて給水弁を閉塞して潅水を中止する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の潅水システム。
5. 前記分配チューブが設置されている前記圃場に設けられて、土壌の水分量を検出可能な土壌センサ（３１１）を備え、
   前記制御装置は、前記第１異常センサまたは前記第２異常センサによって異常状態が検出された場合に、前記土壌センサによって検出された水分量情報に基づいて、異常状態が検出された側からの給水の圧力を制御する給水弁を閉塞し異常状態が検出されていない側からの給水の圧力を制御する給水弁を開放して、潅水を継続する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の潅水システム。
6. 前記一方端部側からの給水と前記一方端部側からの給水とを同時に行っている状態において、前記制御装置は、前記第１給水弁と前記第２給水弁のうち、異常状態が検出された側からの給水の圧力を制御する給水弁を閉塞し異常状態が検出されていない側からの給水の圧力を制御する給水弁を開放する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の潅水システム。
7. 複数の貫通孔が形成された分配チューブ（１３６）の一方端部から他方端部へ向けて流下する前記一方端部側からの給水の圧力を制御して前記分配チューブの前記貫通孔からの潅水量を制御する第１給水弁（１４１，１４３，１４５）のバルブ開度と、
   前記分配チューブの前記他方端部から前記一方端部へ向けて流下する前記他方端部側からの給水の圧力を制御して前記分配チューブの前記貫通孔からの潅水量を制御する第２給水弁（１６０，１６２）のバルブ開度と、を制御する制御装置であって、
   前記一方端部側からの給水の異常状態を検出可能な第１異常センサ（１４２，１４４）または前記他方端部側からの給水の異常状態を検出可能な第２異常センサ（１６１，１６３）によって検出されるセンサ値に基づいて、前記一方端部側からの給水または前記他方端部側からの給水において異常状態が発生していることを検出する演算部（３３４）と、
   前記異常状態の発生が検出された場合に前記第１給水弁と前記第２給水弁のバルブ開度を制御する制御信号を出力する出力部（３３２）と、
   を備え、
   前記出力部は、前記第１給水弁と前記第２給水弁のうち、異常状態が検出された側からの給水の圧力を制御する給水弁を閉塞しかつ異常状態が検出されていない側からの給水の圧力を制御する給水弁を開放する、制御信号を出力する制御装置。
8. 前記演算部は、前記異常状態が検出されていない側からの給水の圧力を制御する前記給水弁を前記開放してから目標の潅水量または目標の潅水時間に到達したか否かを判定し、
   前記出力部は、前記演算部が前記目標の潅水量または前記目標の潅水時間に到達したと判定するまで、前記制御信号を出力し続ける請求項７に記載の制御装置。
9. 前記演算部は、前記第１異常センサまたは前記第２異常センサによって異常状態が検出された場合に、前記分配チューブが設置されている圃場に設けられた土壌センサ（３１１）によって検出された水分量情報に基づいて潅水を中止するか否かを決定し、
   前記出力部は、前記演算部によって潅水の中止が決定された場合に、給水弁を閉塞する制御信号を出力する請求項７に記載の制御装置。
10. 前記演算部は、前記第１異常センサまたは前記第２異常センサによって異常状態が検出された場合に、前記分配チューブが設置されている圃場に設けられた土壌センサ（３１１）によって検出された水分量情報に基づいて潅水を継続するか否かを決定し、
    前記出力部は、前記演算部によって潅水の継続が決定された場合に、異常状態が検出された側からの給水の圧力を制御する給水弁を閉塞しかつ異常状態が検出されていない側からの給水の圧力を制御する給水弁を開放する前記制御信号を出力する請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の制御装置。

Images