JP6613077B2 - 圃場水管理方法 - Google Patents

Description

本発明は、圃場水管理方法に関する。

従来、農業用水の多くは、河川等から取水された後に用水路を経て水田等の圃場に給水された後に圃場から排水路に排水され、さらに河川に環流し、下流域で再度利用されている。また、このような農業用水は流域内で上記経路を循環することによって、流域全体で効率良く反復利用されている。

農家等では、人手不足等の理由により、上記のように農業用水を効率良く反復利用するための自動管理システムの導入が進められている。例えば、特許文献１には、水田の土壌内の水を排出する暗渠からの排水状態を可変とする暗渠排水可変機構を制御することにより、土壌内の水を水田栽培作物の生育に好適な状態となるように調整する水田水の自動管理システムが開示されている。

特開２００３−２３８８２号公報

最近では、作物の生育環境が収穫時の作物にどのような影響を与えるかということが詳しく解明されつつある。例えば、高温登熟障害の発生に関するメカニズムの解明、発生回避目的の品種開発及び移植期・栽植密度の調整、肥培管理、水管理等の栽培技術の提案がなされている。さらに、高温登熟障害等の発生を回避・抑制するためには、時間帯を考慮して圃場水を管理することが重要であることがわかっている。
しかしながら、従来の圃場水の自動管理システムでは、時刻の含んだ、水温等の作物に影響を与え得る重要な要因を考慮して圃場における給水・排水を自動的に管理する構成が具体化されていなかった。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、作物の生育等に影響を与え得る時刻による要因を考慮し、作物の生育特性に合わせて圃場における給水・排水を自動的に効率良く管理することができる圃場水管理方法を提供する。

本発明に係る圃場水管理方法は、用水路からの水を圃場に給水する給水部と、前記圃場の水を排水路に排水する排水部と、前記圃場の水温を検知する圃場水温検知部と、前記圃場の水位を検知する圃場水位検知部と、時刻を検知する時刻検知部と、を備えた圃場水管理システムを用いた圃場水管理方法であって、前記給水部及び前記排水部を停止させ、予め前記圃場に前記水を満たした状態で、前記時刻を検知情報として取得する工程と、前記検知情報で取得された前記時刻が所定の時刻になった場合に、前記排水部による排水を開始する工程と、前記圃場水位検知部で前記圃場の水位を検知し、前記圃場の水が全て排水されたと検知された時刻に、前記給水部による給水を開始する工程と、を有し、前記時刻検知部によって得られた前記時刻が、日没時刻になったときに、前記排水部を作動させて前記圃場の水を排水路に排水することを特徴とする。
上記圃場水管理方法によれば、作物の生育に影響を与え得る圃場の水温、圃場の水位、及び、時刻をそれぞれ圃場水温検知部、圃場水位検知部、及び、時刻検知部によって所望のタイミングで検出し、これらの検知情報のうち少なくとも時刻に基づき、制御部によって、所望のタイミングで給水部による給水の開始及び停止と、排水部による排水の開始及び停止と、を自動管理することができる。従って、作物の生育特性に合わせて、圃場の状態を効率良く管理することができる。
また、直達日射量の多い日中や夏期には、圃場の水が温められ、作物に好適な水温よりも高くなる場合がある。上記圃場水管理方法によれば、日没時刻の検知と略同時に、排水部による排水を行い、日没時刻前に温められた水を圃場から除去し、給水を行う準備を行うことができる。

本発明の圃場水管理方法によれば、作物の生育等に影響を与え得る重要な要因を考慮し、作物の生育特性に合わせて圃場における給水・排水を自動的に効率良く管理することができる。

本発明の一実施形態である圃場水管理システムの概略図である。 本発明の第一実施形態である圃場水管理方法を説明するためのチャートである。 本発明の第二実施形態である圃場水管理方法を説明するためのチャートである。 本発明の第三実施形態である圃場水管理方法を説明するためのチャートである。

以下、本発明を適用した実施形態である圃場水管理システム及び圃場水管理方法について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる図面は模式的なものであり、長さ、幅、及び厚みの比率等は実際のものと同一とは限らず、適宜変更することができる。

図１は、本発明の一実施形態である圃場水管理システム１の概略図である。
圃場水管理システム１は、用水路ＵＬからの水を圃場Ｈに給水する給水部２と、圃場Ｈの水を排水路ＤＬに排水する排水部４と、圃場Ｈの水温を検知する圃場水温検知部６と、圃場Ｈの水位を検知する圃場水位検知部８と、時刻を検知する時刻検知部１０と、圃場水温検知部６で検知した圃場Ｈの水温、圃場水位検知部８で検知した圃場Ｈの水位、及び時刻検知部で検知した時刻のうち少なくとも前記時刻の検知情報に基づいて、給水部２による給水の開始及び停止と、排水部４による排水の開始及び停止と、を制御する制御部２０と、を備えている。さらに、圃場水管理システム１は、用水路ＵＬの水圧を検知する用水路水圧検知部１６と、用水路ＵＬの水温を検知する用水路水温検知部１８と、を備えている。

用水路ＵＬは、川等の水源から水を圃場Ｈに引く目的で設けられた水路であり、この目的を達成可能であれば、特に制限されない。
排水路ＤＬは、圃場Ｈから排水された水を不図示の排水処理機構等に導く目的で設けられた水路であり、この目的を達成可能であれば、特に制限されない。
なお、用水路ＵＬ及び排水路ＤＬはそれぞれ、用水管又は排水管であってもよい。

給水部２は、用水路ＵＬと圃場Ｈとの間に設けられ、本実施形態では給水栓１２である。用水路ＵＬと圃場Ｈとの間を開閉可能に構成されていれば、給水栓１２の構成は特に制限されず、例えば、グローブ弁やゲート弁、ボール弁、バタフライ弁を具備しているバルブや、その他の種類のバルブ、これら以外の公知の給水栓と同様の構成を備えていてもよい。
給水栓１２の設置数及び位置は、特に制限されない。給水栓１２は、例えば、図１に実線で例示するように、用水路ＵＬの延在方向において圃場Ｈの略中央に一つ設けられていてもよく、二点鎖線で例示するように、用水路ＵＬの延在方向において圃場Ｈの両側に一つずつ設けられていてもよく、圃場Ｈの面積や概形、圃場Ｈへの給水量等を考慮して適切な個数と位置に設けられていればよい。

なお、給水部２は、用水路ＵＬと圃場Ｈとの間を接続状態又は非接続状態に切り替え可能に構成されていれば、給水栓１２以外の構成を備えていてもよく、その構成は限定されない。例えば、給水部２は、用水路ＵＬと圃場Ｈとを接続する導水管と、用水路ＵＬの水を該導水管の下流側に組み上げて圃場Ｈに供給するポンプと、を備えていてもよい。そして、ポンプによる組み上げ開始と組み上げ停止とが制御可能とされていればよい。

排水部４は、圃場Ｈと排水路ＤＬとの間に設けられ、本実施形態では排水栓１４である。圃場Ｈと排水路ＤＬとの間を開閉可能に構成されていれば、排水栓１４の構成は特に制限されず、給水栓１２と同様のバルブやその他の公知の排水栓と同様の構成を備えていてもよい。
排水栓１４の設置数及び位置は、特に制限されない。排水栓１４は、例えば、図１に実線で例示するように、排水路ＤＬの延在方向において圃場Ｈの略中央に一つ設けられていてもよく、二点鎖線で例示するように、排水路ＤＬの延在方向において圃場Ｈの両側に一つずつ設けられていてもよく、圃場Ｈの面積や概形、圃場Ｈからの排水量等を考慮して適切な個数と位置に設けられていればよい。

なお、排水部４は、圃場Ｈと排水路ＤＬとの間を接続状態又は非接続状態に切り替え可能に構成されていれば、排水栓１４以外の構成を備えていてもよく、その構成は限定されない。

圃場水温検知部６は、圃場Ｈの水温センサであって、公知の水温計や水温センサと同様の構成を備えている。
圃場水温検知部６の設置数及び位置は、特に制限されない。圃場水温検知部６は、例えば、図１に実線で例示するように、圃場Ｈの略中央に一つ設けられていてもよく、二点鎖線で例示するように、排水栓１４の付近に設けられていてもよく、図示していないが、圃場Ｈ内において所定の間隔をあけて複数設けられていてもよい。要は、圃場水温検知部６は、圃場Ｈ全体の水温分布を効率良く検知できることが重要であって、使用する水温センサ等の装置の感度、圃場Ｈの面積や概形等を考慮して適切な個数と位置に設けられていればよい。
なお、排水栓１４の付近に圃場水温検知部６は、圃水圧を検知する水圧検知部も兼ね備えていることが好ましい。これにより、排水栓１４に流入する圃場Ｈの水圧を検知し、該水圧が所定の水圧でなければ、排水栓１４を閉じる等の対策を講じることができ、排水栓１４の破損、故障等を未然に防ぐことができる。

圃場水位検知部８は、圃場Ｈの水位センサであって、公知の水位計や水位センサと同様の構成を備えている。例えば、圃場水位検知部８は、圃場Ｈの水が作物に好適な上限水位以上であることを検知可能なセンサ（以下、上限水位センサとする）と、圃場Ｈの水が作物の生育に必要な下限水位以上であることを検知可能なセンサ（以下、下限水位センサとする）と、を備えている。さらに、圃場水位検知部８は、圃場Ｈの水が作物にダメージを与え得る異常に高い水位（以下、異常高水位とする）以上であることを検知可能なセンサ（以下、異常高水位センサとする）も備えている。
圃場水位検知部８の設置数及び位置は、特に制限されない。圃場水位検知部８は、例えば、図１に例示するように、圃場Ｈの四隅に一つずつ設けられていてもよく、図示していないが、圃場Ｈの略中央に設けられていてもよい。要は、圃場水位検知部８は、圃場Ｈ全体の水位分布を効率良く検知できることが重要であって、使用する水位センサ等の装置の感度、圃場Ｈの面積や概形等を考慮して適切な個数と位置に設けられていればよい。

時刻検知部１０は、時計やタイマー機能を有するものであって、特に制限されない。時刻検知部１０の設置数及び位置も、時刻を検知可能であれば特に制限されない。

用水路水圧検知部１６は、用水路ＵＬの水圧センサであって、公知の水圧計や水圧センサと同様の構成を備えている。
用水路水圧検知部１６は、図１に例示するように、給水部２に接する用水路ＵＬの位置に設けられていることが好ましい。これにより、圃場Ｈに給水するために給水部２に導入される用水路ＵＬの水圧が確実に検知される。

用水路水温検知部１８は、用水路ＵＬの水温センサであって、公知の水温計や水温センサと同様の構成を備えている。
用水路水温検知部１８の設置数及び位置は、用水路ＵＬにおいて水が流れている部分に接触可能であれば、特に制限されない。用水路水温検知部１８は、図１に例示するように、用水路水圧検知部１６の付近に設けられていてもよい。

制御部２０は、圃場水温検知部６で検知した圃場Ｈの水温、圃場水位検知部８で検知した圃場Ｈの水位、時刻検知部１０で検知した時刻、用水路水圧検知部１６で検知した用水路ＵＬの水圧、及び、用水路水温検知部１８で検知した用水路ＵＬの水温を全て受信可能な情報機器であって、例えばコンピュータやタブレット端末等が挙げられるが、圃場Ｈの水温及び水位、時刻、用水路ＵＬの水圧及び水温を確実に受信できれば、特に限定されない。
制御部２０の設置数は、一つで充分であるが、圃場Ｈの水温及び水位、時刻、用水路ＵＬの水圧及び水温を確実に受信できれば、特に制限されない。また、制御部２０の位置は、図１に例示するように、複数の圃場Ｈを含む領域内の一箇所であればよいが、特に限定されず、管理者が持ち運ぶ場合のように不定であってもよい。

なお、圃場Ｈの水温及び水位、時刻、用水路ＵＬの水圧及び水温を確実に検知できれば、上記説明した圃場水温検知部６、圃場水位検知部８、時刻検知部１０、用水路水圧検知部１６、用水路水温検知部１８、及び、制御部２０の何れか二以上が複合化され、その複合型検知部が圃場Ｈの面積や概形等を考慮して適切な個数と位置に設けられていてもよい。
また、上記説明した圃場水温検知部６、圃場水位検知部８、時刻検知部１０、用水路水圧検知部１６、用水路水温検知部１８、及び、制御部２０はそれぞれ、通信機能を有していてもよく、遠隔操作可能であってもよい。これにより、管理者は任意の場所から通信ネットワーク等を介して、これらの検知部を操作することができ、圃場水管理システム１を管理する負担が軽減される。

以上説明した上記実施形態の圃場水管理システム１によれば、作物の生育等に大きく影響を与え得る圃場Ｈの環境（水温、水位）、時刻、及び、用水路ＵＬの環境（水圧、水温）がそれぞれ、圃場水温検知部６、圃場水位検知部８、時刻検知部１０、用水路水圧検知部１６、用水路水温検知部１８によって所望のタイミングで検出される。また、これらの検知情報のうち少なくとも時刻に基づき、制御部２０によって、所望のタイミングで給水栓１２の開閉による給水の開始及び停止と、排水栓１４の開閉による排水の開始及び停止と、が制御され、自動管理される。従って、圃場Ｈの水温や水位等が作物の好適な生育環境になるように効率良く管理される。

また、上記実施形態の圃場水管理システム１によれば、用水路水圧検知部１６によって用水路ＵＬの水圧が検知され、その検知情報を考慮して給水栓１２の開閉、及び、排水栓１４の開閉を行うことができる。従って、給水部２による給水の開始及び停止と、排水部４による排水の開始及び停止と、が自動的に管理される。このように管理されることで、用水路ＵＬから高水圧の水が給水されることによる給水栓１２の破損や作物へのダメージ発生等が未然に防止される。また、用水路ＵＬから低水圧の水が給水される、又は水圧不足により水が給水されないことによる圃場Ｈへの給水不足、乾燥、これらによる作物へのダメージ等も未然に防止される。

また、上記実施形態の圃場水管理システム１によれば、用水路水温検知部１８によって用水路ＵＬの水温が検知され、その検知情報を考慮して給水栓１２の開閉、及び、排水栓１４の開閉を行うことができる。従って、給水部２による給水の開始及び停止と、排水部４による排水の開始及び停止と、が自動的に管理される。このように管理されることで、用水路ＵＬから作物に好適な所定の温度より高温又は低温の水が給水されることによる給水栓１２の動作不良や作物へのダメージ等が未然に防止される。

次いで、本発明を適用した圃場水管理方法について、説明する。
以下の圃場水管理方法は、上述した圃場水管理システム１を用いた圃場水管理方法であって、圃場Ｈの水温、圃場Ｈの水位、及び、時刻の少なくとも一つを検知して検知情報を取得する工程と、前記検知情報に基づいて、排水部４による排水の開始及び停止を制御する工程と、前記検知情報に基づいて、給水部２による給水の開始及び停止を制御する工程と、を有する。

（第一実施形態）
先ず、本発明を適用した第一実施形態の圃場水管理方法について説明する。
図２は第一実施形態の圃場水管理方法を説明するためのチャートである。
図２ に示すように、第一実施形態の圃場水管理方法では、日中、即ち、時刻検知部１０によって日没時刻（所定の時刻）を検知するとき（タイミングＴ１）より前は、給水部２の給水栓１２及び排水部４の排水栓１４は閉じておく。圃場Ｈには、予め作物の生育等に好適な上限水位の水が満たされ、圃場水位検知部８ の上限水位センサ及び下限水位センサが共にＯＮになっており、圃場Ｈの水位は「高」である。また、太陽光が照射されれば圃場Ｈの水が温められるので、圃場Ｈの水温は「高」である。なお、下限水位は、圃場Ｈの水が全て排水された状態、即ち地面の高さとする。

日没時刻になったタイミングＴ１に、時刻検知部１０から制御部２０に日没時刻を検知したことを知らせる信号Ｓ１（図示略）が送信される。制御部２０は信号Ｓ１を受信すると、排水栓１４を開け、圃場Ｈの水を排水路ＤＬに排水する。このとき、給水栓１２は閉じたままである。これにより、圃場Ｈの水位が減少し（即ち、「高」から「低」に変化し）、上限水位より低く、且つ下限水位以上となるため、圃場水位検知部８の上限水位センサがＯＮからＯＦＦになり、下限水位センサはＯＮのままである。
但し、用水路水圧検知部１６によって用水路ＵＬの水が圃場Ｈへの給水に好適な所定の水圧ではないこと、及び、用水路水温検知部１８によって用水路ＵＬの水が日没時刻後の作物に好適な所定の水温ではないこと、の少なくとも一方が検知されたときは、制御部２０によって、排水栓１４を一旦閉じ、圃場Ｈの水を確保する。そして、用水路水圧検知部１６によって用水路の水が所定の水圧であること、及び、用水路水温検知部１８によって用水路の水が所定の水温であることが検知されたとき、制御部２０によって、再び排水栓１４を開ける。

圃場Ｈの水が全て排水されたタイミングＴ２に、圃場水位検知部８の下限水位センサがＯＮからＯＦＦになり、圃場水位検知部８から制御部２０に圃場Ｈの水が下限水位に達したことを知らせる信号Ｓ２（図示略）が送信される。制御部２０は信号Ｓ２を受信すると、排水栓１４を閉じ、用水路水圧検知部１６によって用水路の水が所定の水圧であること、及び、用水路水温検知部１８によって用水路の水が所定の水温であることが検知されていることを確認したうえで、給水栓１２を開け、用水路ＵＬの水を圃場Ｈへと速やかに給水する。これにより、圃場Ｈの水位が増加し（即ち、「低」から「高」に変化し）、下限水位より高く、且つ上限水位以下となるため、圃場水位検知部８の上限水位センサはＯＦＦのままで、下限水位センサがＯＦＦからＯＮになる。また、用水路の水が圃場Ｈに導入されることで、圃場Ｈの水温は「高」から「低」に変化する。

圃場Ｈの水が上限水位に達すると、圃場水位検知部８の上限水位センサがＯＮになる。このように、圃場Ｈの水が上限水位に達したタイミングＴ３に、圃場水位検知部８から制御部２０に圃場Ｈの水が上限水位に達したことを知らせる信号Ｓ３（図示略）が送信される。制御部２０は信号Ｓ３を受信すると、排水栓１４を閉じる。これにより、圃場Ｈの水は、作物に好適な所定の水温及び水位となる。図示していないが、日の出後には、例えば時刻検知部１０によって次の日没時刻を検知するまでに、日照条件や天候に応じて、圃場Ｈの水温と水位が変化する。
以後は、タイミングＴ１からタイミングＴ３までの動作を繰り返す。

以上説明したように、第一実施形態の圃場水管理方法によれば、作物の生育等に影響を与える圃場Ｈの水温、圃場Ｈの水位、及び、時刻をそれぞれ圃場水温検知部６、圃場水位検知部８、及び、時刻検知部１０によって所望のタイミングで検出し、これらの検知情報のうち少なくとも時刻に基づき、制御部２０によって、所望のタイミングで給水栓１２の開閉による給水の開始及び停止と、排水栓１４の開閉による排水の開始及び停止と、を制御し、自動管理することができる。従って、圃場Ｈの水を作物に好適な水温及び水位にし、作物の生育特性に合わせて、排水栓１４を開け、圃場Ｈの水を排水路ＤＬに排水するので、日没時刻前に温められた水を圃場Ｈから除去して、給水を行う準備を行うことができる。

また、第一実施形態の圃場水管理方法によれば、用水路水圧検知部１６によって用水路ＵＬの水が所定の水圧であることを検知したときに、排水部４による排水を開始又は停止し、給水部２による給水を開始又は停止するので、例えば用水路ＵＬの水が所定の水圧であることを検知している間に、即ち用水路ＵＬの水が所定の水圧であることを確認したうえで、給水栓１２を開けて給水を行うことができる。これにより、圃場Ｈへの過剰給水又は給水不足、作物へのダメージ、給水栓１２の破損等を未然に防ぐことができる。

また、第一実施形態の圃場水管理方法によれば、用水路水温検知部１８によって用水路ＵＬの水が所定の水温であることを検知したときに、排水部４による排水を開始又は停止し、給水部２による給水を開始又は停止するので、例えば用水路ＵＬの水が所定の水温であることを検知している間に、即ち用水路ＵＬの水が所定の水温であることを確認したうえで、給水栓１２を開けて給水部２による給水を行うことができる。これにより、例えば稲のように日没時刻後の水温が高すぎることによって生じる高温障害や、低すぎることによって生じる冷温障害等が懸念される場合であっても、圃場Ｈに稲等の作物に好適な所定の水温の水を確実に給水することができる。これにより、作物の高温障害や冷温障害の発生等を未然に防ぐことができる。

（第二実施形態）
次いで、本発明を適用した第二実施形態の圃場水管理方法について説明する。第二実施形態の圃場水管理方法は、第一実施形態の圃場水管理方法と同様に、時刻検知部１０によって時刻を管理した状態における管理方法である。
図３は第二実施形態の圃場水管理方法を説明するためのチャートである。

通常、給水栓１２及び排水栓１４は閉めているので、例えば暴雨等が発生すると、圃場Ｈに水が供給され、圃場Ｈの水位が上限水位よりさらに高くなる（即ち、「高」から「異常高」に変化する）。図３に示すように、第二実施形態の圃場水管理方法では、圃場Ｈの水が異常高水位になったタイミングＴ４に、圃場水位検知部８の異常高水位センサがＯＦＦからＯＮになり、圃場水位検知部８から制御部２０に圃場Ｈの水が異常高水位になったことを検知したことを知らせる信号Ｓ４（図示略）が送信される。なお、この際に圃場水位検知部８の上限水位センサはＯＮであり、図示していないが圃場水位検知部８の下限水位センサもＯＮである。
制御部２０は信号Ｓ４を受信すると、排水栓１４を開け、圃場Ｈの水を排水路ＤＬに排水する。このとき、給水栓１２は閉じたままである。これにより、圃場Ｈの水位が減少し（即ち、「異常高」から「高」に変化し）、異常高水位より低く、且つ上限水位以上となるため、圃場水位検知部８の異常高水位センサがＯＮからＯＦＦになる。

圃場Ｈの水が上限水位に達してから、上限水位から僅かに低くなると、圃場水位検知部８の上限水位センサが瞬時にＯＮからＯＦＦになる。このように、圃場Ｈの水が上限水位に達したタイミングＴ５に、圃場水位検知部８の上限水位センサから制御部２０に圃場Ｈの水が上限水位に達したことを知らせる信号Ｓ５（図示略）が送信される。制御部２０は信号Ｓ５を受信すると、排水栓１４を閉じる。これにより、圃場Ｈの水は、作物に好適な所定の水温及び水位となる。
以後は、タイミングＴ４が発生しない限り、タイミングＴ５以降の状態を保持する。

以上説明したように、第二実施形態の圃場水管理方法では、圃場水位検知部８の上限水位センサによって圃場Ｈの水が所定の上限水位より高くなったことを検知したときに、排水栓１４を開けて圃場Ｈの水を排水路ＤＬに排水し、圃場水位検知部８の下限水位センサによって圃場Ｈの水が所定の下限水位になったことを検知したときに、排水栓１４を閉めて排水を停止させる。また、圃場水位検知部８の下限水位センサによって圃場Ｈの水が所定の下限水位より低くなったことを検知したときに、給水栓１２を開けて用水路ＵＬの水を圃場Ｈに給水し、圃場水位検知部８の上限水位センサによって圃場Ｈの水が所定の上限水位になったことを検知したときに、給水栓１２を閉めて給水を停止させる。
上記圃場水管理方法によれば、時刻を検知したうえで、圃場Ｈの水が所定の上限水位より高くなった場合であっても、圃場Ｈの水が所定の上限水位以下になったことを検知するまで圃場Ｈの水を自動的に排水する。また、圃場Ｈの水が所定の下限水位より低くなった場合であっても、圃場Ｈの水が所定の下限水位以上になったことを検知するまで圃場Ｈに水を自動的に給水する。このようにして、圃場Ｈの水を所定の上限水位以下、且つ下限水位に効率良く維持することができる。

また、第二実施形態の圃場水管理方法では、圃場水位検知部８の異常高水位センサによって圃場Ｈの水が所定の異常高水位に達したことを検知したときに、排水栓１４を開けることで排水部４を作動させて圃場Ｈの水を排水路ＤＬに排水し、圃場水位検知部８の上限水位センサによって圃場Ｈの水が所定の上限水位に達したことを検知したときに、排水栓１４を閉じることで排水部４による排水を停止させる。
上記圃場水管理システムによれば、例えば暴雨等で圃場Ｈの水位が所定の異常高水位より高くなった場合であっても、その状態を圃場水位検知部８で検知し、圃場Ｈの水位が所定の上限水位以下になったことを検知するまで圃場Ｈの水を自動的且つ速やかに排水する。このようにして、圃場Ｈの水を所定の上限水位以下に効率良く維持するとともに、圃場Ｈの水が異常高水位に達することによる作物へのダメージを未然に防ぐことができる。

（第三実施形態）
次いで、本発明を適用した第三実施形態の圃場水管理方法について説明する。
図４は第三実施形態の圃場水管理方法を説明するためのチャートである。
図４に示すように、第三実施形態の圃場水管理方法では、時刻と、圃場水位検知部８の上限水位センサ及び下限水位センサのＯＮ／ＯＦＦによって、給水部２による給水の開始及び停止と、排水部４による排水の開始と停止と、を制御する。

通常、給水栓１２及び排水栓１４は閉じている。
日没時刻になったタイミングＴ６に、時刻検知部１０から制御部２０に日没時刻を検知したことを知らせる信号Ｓ６（図示略）が送信される。制御部２０は信号Ｓ６を受信すると、排水栓１４を開け、圃場Ｈの水を排水路ＤＬに排水する。このとき、給水栓１２は閉じたままである。これにより、第一実施形態の圃場水管理方法と同様に、圃場Ｈの水位が減少し、上限水位より低く、且つ下限水位以上となるため、圃場水位検知部８の上限水位センサがＯＮからＯＦＦになり、下限水位センサはＯＮのままである。
なお、第一実施形態の圃場水管理方法と同様に、用水路水圧検知部１６及び用水路水温検知部１８の検知情報を考慮して、排水栓１４の開閉を行ってもよい。

圃場Ｈの水が全て排水されたタイミングＴ７に、圃場水位検知部８の下限水位センサがＯＮからＯＦＦになり、圃場水位検知部８から制御部２０に圃場Ｈの水が下限水位に達したことを知らせる信号Ｓ７（図示略）が送信される。制御部２０は信号Ｓ７を受信すると、排水栓１４を閉じる。
上記のように排水栓１４を閉じたときを含めて何らかの要因から排水栓１４が閉まったタイミングＴ８に、排水部４から何らかの形で制御部２０に排水部４の排水栓１４が閉じたことを知らせる信号Ｓ８（図示略）が送信される。
制御部２０は信号Ｓ７又は信号Ｓ８の何れかを受信すると、給水栓１２を開け、用水路ＵＬの水を圃場Ｈへと速やかに給水する。これにより、圃場Ｈの水位が増加し、下限水位より高く、且つ上限水位以下となるため、圃場水位検知部８の上限水位センサはＯＦＦのままで、下限水位センサがＯＦＦからＯＮになる。

圃場Ｈの水が上限水位に達すると、圃場水位検知部８の上限水位センサがＯＦＦからＯＮになる。このように、圃場Ｈの水が上限水位に達したタイミングＴ９に、圃場水位検知部８から制御部２０に圃場Ｈの水が上限水位に達したことを知らせる信号Ｓ９（図示略）が送信される。制御部２０は信号Ｓ９を受信すると、給水部２の給水栓１２を閉じる。これにより、圃場Ｈの水は、作物に好適な水位となる。
以後は、タイミングＴ６からタイミングＴ９までの動作を繰り返す。

以上説明したように、第三実施形態の圃場水管理方法によれば、作物の生育等に影響を与える圃場Ｈの水位と、時刻をそれぞれ圃場水位検知部８の上限水位センサと下限水位センサ、及び、時刻検知部１０によって所望のタイミングで検出し、これらの検知情報の少なくとも一つに基づき、制御部２０によって、所望のタイミングで給水栓１２の開閉による給水の開始及び停止と、排水栓１４の開閉による排水の開始及び停止と、を制御し、自動管理することができる。さらに、給水栓１２の開閉による給水の開始及び停止は、排水栓１４の開閉による排水の開始及び停止に応じても自動管理することができる。従って、圃場Ｈの水を作物に好適な水温及び水位にし、作物の生育特性に合わせて、圃場Ｈの状態を効率良く管理することができる。

また、第三実施形態の圃場水管理方法によれば、圃場Ｈの水が所定の上限水位より高くなった場合は圃場Ｈの水を自動的に排水し、圃場Ｈの水が所定の下限水位より低くなった場合は圃場Ｈに水を自動的に給水する。このようにして、圃場Ｈの水を所定の上限水位以下、且つ下限水位に効率良く維持することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば、圃場水温検知部６及び用水路水温検知部１８の検知情報を考慮して、給水栓１２の開閉及び排水栓１４の開閉を行ってもよい。具体的には、作物の生育等にとって、圃場Ｈの水が用水路の水のように比較的低い水温であることが好適である場合は、制御部２０において同じタイミングで圃場水温検知部６及び用水路水温検知部１８によって検知された圃場Ｈの水温と用水路ＵＬの水温との差を算出し、この水温差が所定値を超えた場合に、先ず排水栓１４を開けることで圃場Ｈの水を排水路ＤＬに排水し、その後排水栓１４を閉めて給水栓１２を開けることで用水路ＵＬの水を圃場Ｈに給水することができる。
また、上記構成によって圃場Ｈの水温と用水路ＵＬの水温との差を算出すれば、例えば第一実施形態の圃場水管理方法において、日中が雨や曇り等であることによって圃場Ｈの水温がタイミングＴ１において「高」ではない場合には、圃場Ｈの水温と用水路ＵＬの水温との差が小さくなるので、それに応じて排水部４による排水の開始及び停止を行わずに済む。このようにして、圃場Ｈの水を作物に好適な水温にし、作物の生育特性に合わせて、圃場Ｈの状態をより効率良く管理することができる。

さらに、圃場水管理システム１は、圃場水温検知部６、圃場水位検知部８、時刻検知部１０、用水路水圧検知部１６、用水路水温検知部１８に加えて、作物の生育等に重要な要素やパラメータを検知可能な検知部等を備えていてもよい。例えば、圃場水管理システム１が、所定の水温より高い、或いは低い場合に発生し易い特定の色素を検知できる圃場水色素検知部を備えていれば、圃場Ｈの水が濁ったことや着色したことを検知し、その検知情報に応じて制御部２０が排水栓１４を開けることで圃場Ｈの水を排水路ＤＬに排水し、その後排水栓１４を閉めて給水栓１２を開けることで用水路ＵＬの水を圃場Ｈに給水し、該色素や着色の原因を除去することができる。また、例えば、圃場水管理システム１が、定の水温より高い、或いは低い場合に発生し易い特定の微生物を検知できる微生物検知部を備えていれば、圃場Ｈの水に何らかの原因で該微生物が大量発生したことを検知し、その検知情報に応じて制御部２０が排水栓１４を開けることで圃場Ｈの水を排水路ＤＬに排水し、その後排水栓１４を閉めて給水栓１２を開けることで用水路ＵＬの水を圃場Ｈに給水し、該微生物を除去することができる。

１…圃場水管理システム、２…給水部、４…排水部、６…圃場水温検知部、８…圃場水位検知部、１０…時刻検知部、１６…用水路水圧検知部、１８…用水路水温検知部、２０…制御部、ＤＬ…排水路、Ｈ…圃場、ＵＬ…用水路

Claims (1)

1. 用水路からの水を圃場に給水する給水部と、前記圃場の水を排水路に排水する排水部と、前記圃場の水温を検知する圃場水温検知部と、前記圃場の水位を検知する圃場水位検知部と、時刻を検知する時刻検知部と、を備えた圃場水管理システムを用いた圃場水管理方法であって、
   前記給水部及び前記排水部を停止させ、予め前記圃場に前記水を満たした状態で、前記時刻を検知情報として取得する工程と、
   前記検知情報で取得された前記時刻が所定の時刻になった場合に、前記排水部による排水を開始する工程と、
   前記圃場水位検知部で前記圃場の水位を検知し、前記圃場の水が全て排水されたと検知された時刻に、前記給水部による給水を開始する工程と、
   を有し、
   前記時刻検知部によって得られた前記時刻が、日没時刻になったときに、前記排水部を作動させて前記圃場の水を排水路に排水する、
   圃場水管理方法。

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