JP7105402B2 - Paddy water level measurement method - Google Patents
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Description
本発明は、圃場用給排水システムに関し、特に、圃場内の水田に張られる水の水位制御は耕作物の生育を左右するものであり、その水位制御の基礎となる水位測定には、迅速且つ正確な測定が要求されている。本発明では、このような要求に対応可能な水位計を用いた水田水位測定方法に関する。 The present invention relates to a field water supply and drainage system, and in particular, the control of the water level in paddy fields in a field affects the growth of cultivated crops. measurements are required. The present invention relates to a paddy water level measuring method using a water level gauge that can meet such demands.
現地での手作業で行われることが多い圃場内水管理については、その遠隔操作化または自動化が望まれている。また、水管理による節水も期待されている。この水管理を適切に行うためには、圃場への給排水の両方の制御を行う必要があり、その制御の基礎となる水位の測定は不可欠である。
さらに、圃場の水田における耕作では、その耕作物の生育過程において必要とされる水分量を耕作物に供給するために、水田に張られる水の水位制御を迅速、正確、且つ細やかに行う必要があり、その基礎となる水位計を用いた水位測定が提案されている。
For field water management, which is often done manually on site, remote control or automation is desired. It is also expected to save water through water management. In order to perform this water management appropriately, it is necessary to control both water supply and drainage to the field, and measurement of the water level, which is the basis of that control, is indispensable.
Furthermore, in paddy field cultivation, it is necessary to control the water level in the paddy field quickly, accurately, and finely in order to supply the cultivated crops with the amount of water required during the growth process of the cultivated crops. Therefore, water level measurement using a water level gauge is proposed.
水田のような貯留水の水位測定には、水位計を用いた水位測定が一般的であり、種々の水位計とその測定方法が提案されている。
例えば、特許文献1では、差圧計を水中で使用する際に、低圧側に大気圧を液密に導入する管を設け、周囲温度の影響を受けにくいレベル差式の水位計が開示されている。
その詳細は、高圧側ダイヤフラム及び低圧側ダイヤフラムを介して内部圧力センサを収納し、低圧側ダイヤフラムに対向して液密空間を設けた差圧検出部と、その液密空間に連結された配管とを備え、差圧検出部を水中に設置した際、液密空間内が大気圧となるよう配管を水面上まで延長し、大気圧を導入可能とした水位計である。
Water level measurement using a water level gauge is common for water level measurement of stored water such as paddy fields, and various water level gauges and measuring methods thereof have been proposed.
For example,
In detail, the internal pressure sensor is housed via the high-pressure side diaphragm and the low-pressure side diaphragm, and the differential pressure detection unit in which the liquid-tight space is provided facing the low-pressure side diaphragm, and the piping connected to the liquid-tight space. When the differential pressure detection part is installed in water, the water level gauge extends the piping above the water surface so that the pressure in the liquid tight space becomes atmospheric pressure, and the atmospheric pressure can be introduced.
また、特許文献2では、水田のような汚れやすい環境においても水位の連続変化を計測できる安価で保守性の良い水位計を開示し、その水位計は、底部に開口部を有し、且つ上端を閉じた筒状の容器であって、水位を空気の圧力に変換する水位・圧力変換容器(以下、「変換容器」)と、この変換容器の上部に設置され、この変換容器内の空気の圧力を大気圧との差圧として計測する圧力計測手段と、この圧力計測手段によって計測された差圧から水位を計算する水位計算手段とを有することを特徴とし、水位を変換容器内に閉じ込められた空気の静的な圧力に変換することによって水位を計測するので、圧力計測手段を直接水や泥に触れさせることが無い水位計である。
In addition,
また、特許文献3には、水圧測定用圧力センサと大気圧センサの2個のセンサを使用することで、単純な構成を持つ汎用電線やその汎用電線の外側に薄肉の樹脂チューブを被せた程度の簡単なケーブルが使用可能で施工性にも優れてコスト的に優位で、所定の水位を正確に測定可能な投込圧力式水位計が開示されている。
Further, in
その開示された水位計は、ケーブルの一端部に連設されて水中に投げ込み可能とされた水位計本体と、この水位計本体の底部に設けられて、空気や窒素ガスなどの気体を密閉空間に封入することによって得られる封入流体による基準圧と水圧との差圧を計測する差圧計測部(水圧測定センサ)と、その水位計本体とは別個に設けられた大気圧センサと、差圧計測部で計測された差圧と大気圧センサにより検出された大気圧との差圧を求め、その差圧を電気値に変換して出力する出力部とを備えるもので、水位計本体を水中に投げ込み可能とするケーブルに、導体の外周を耐蝕性、耐候性、電気絶縁性のある樹脂層で被覆してなる汎用電線を単独に使用してもよく、また、その電線に薄肉の樹脂チューブを外嵌させたものであってもよい特徴を有する水位計である。 The disclosed water level gauge consists of a water level gauge body connected to one end of a cable and capable of being thrown into water, and a water level gauge body provided at the bottom of the water level gauge body for sealing gas such as air or nitrogen gas into a closed space. A differential pressure measurement unit (water pressure measurement sensor) that measures the differential pressure between the reference pressure and the water pressure due to the enclosed fluid obtained by enclosing in the water level gauge, an atmospheric pressure sensor provided separately from the water level gauge body, and a differential pressure It is equipped with an output unit that obtains the differential pressure between the differential pressure measured by the measuring unit and the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure sensor, converts the differential pressure into an electrical value, and outputs it. A general-purpose electric wire in which the outer periphery of the conductor is coated with a resin layer having corrosion resistance, weather resistance, and electrical insulation may be used alone for the cable that can be thrown into the cable, and a thin resin tube may be used for the electric wire. It is a water level gauge having a feature that may be fitted on the outside.
また、特許文献4には、従来の水温変化による水の密度補正を加えた従来の水位計では、補正し切れなかった誤差を解消した測定精度を向上させた水圧式水位計が開示されている。その詳細は、水中の所定位置の水圧と大気圧との差圧を測定し、水温値に基づく水温補正をすることにより水位を検出する水圧式水位計において、標高値に基づく気柱補正を行う気柱補正回路の具備、さらに濁度センサを具備して濁度センサの検出値に基づく濁度による水の密度変化の補正を行う濁度補正回路の具備による先の水温補正を加えた測定値に、標高値に基づく気柱補正を加えた水圧式水位計、又は気柱補正及び水の密度変化の補正を加えた水圧式水位計である。
In addition,
しかしながら、特許文献1に開示される水位計とその測定方法では、液密空間を備えた差圧検出部を水中に設置した際、その液密空間内が大気圧となるよう配管を水面上まで延長するこことで、大気圧の導入を可能としているが、その液密空間に大気圧を導入する配管を起因とする液密空間内の大気圧変動の影響が測定データから排除できず、その正確性、応答性に問題を生じ易い。
However, in the water level gauge and its measurement method disclosed in
一方、特許文献2に開示される水位計では、その構造上、容器内に水が入らないと正確な水位測定が困難であり、水位の低い場合の測定データの有効性に問題を抱えている。また、変換容器内に閉じこめられた空気の温度変化の影響を受けやすい問題がある。
On the other hand, in the water level gauge disclosed in
また、特許文献3に開示される水位計においては、その構造上、水圧測定用と大気圧測定用の2個の圧力センサーを備えているため、水田の貯留水の水位制御のための水位測定のように、多くの箇所の水位を同時に測定しなくてはならない場合には、水位計に係るコストも無視できず、また、2つの圧力計を備えることによるメンテナンス性、圧力計の同期性や故障頻度などの取り扱い上の問題点を抱えている。
In addition, the water level gauge disclosed in
さらに、特許文献4に開示された水位計は、標高値に基づく気柱補正及び水の密度変化の補正を加えた水位測定方法を採用し、応答性、測定精度共に優れた水圧式水位計であるが、圃場のように複数の水位計を備えて水位を測定する方法では、特許文献3の水位計と同様に、気柱補正や水の密度変化の補正を行う装置を備えることによる各装置のメンテナンスの煩雑さの増大や故障頻度、水位計コスト高などの問題を抱えている。
Furthermore, the water level gauge disclosed in
本発明は、上記状況に鑑み、水田の水位測定、制御をリアルタイムに迅速且つ正確に行うと共に、簡便且つ低コストな水位計を提案し、この水位計を用いて圃場内貯留水の水位管理の制御のための水位データを測定する水田水位測定システムを提供するものである。 In view of the above situation, the present invention proposes a simple and low-cost water level gauge that measures and controls the water level of paddy fields quickly and accurately in real time. A paddy water level measurement system for measuring water level data for control is provided.
本発明の第1の発明は、周囲を畔に囲まれた圃場への給排水を制御するための圃場内貯留水の水位を測定する水田水位測定方法であって、圃場内貯留水の水位測定が、圃場内に設置される水位計により行われ、その水位計が、水位計測部と信号処理部と計測部を収納する筐体から構成され、水位計測部が開口部を有するダイヤフラムを備える差圧測定圧力センサーと、センサーが計測した測定値を信号処理部に伝達する信号ケーブルからなり、筐体が、一端に前記センサーを水密構造で収納する中空筐体で、大気開放口を中空筐体の他端側に、前記水田用水位計を水田に設置する際に、水田の田面方向或いは前記水田の田面方向に対して垂直な横方向に前記大気開放口が向くように備え、信号処理部が、圧力-水位変換装置と水位データ転送装置を備え、水位計の圃場への設置が、畔の高さより高い位置に前記水位計の大気開放口が配置されるように前記水位計を設置し、圃場への給水を制御する給水装置からの給電可能位置に設置され、且つ、前記中空筐体が、S字状形態を採用し、前記差圧測定圧力センサーを備える端部側が、前記水田用水位計を水田に設置する際に、前記水田の地表面に接地、若しくは平行となるように前記水田用水位計を設置することを特徴とする水田水位測定方法である。 A first invention of the present invention is a paddy field water level measuring method for measuring the water level of water stored in a field for controlling the water supply and drainage to a field surrounded by banks, wherein the water level measurement of the water stored in the field is performed. , is performed by a water level gauge installed in the field, the water level gauge is composed of a water level measurement unit, a signal processing unit, and a housing that houses the measurement unit, and the water level measurement unit is equipped with a diaphragm having an opening Differential pressure It consists of a measurement pressure sensor and a signal cable that transmits the measured value measured by the sensor to the signal processing unit, and the housing is a hollow housing that houses the sensor in a watertight structure at one end, and the air opening is in the hollow housing. On the other end side, when the water level gauge for paddy field is installed in the paddy field, it is provided so that the air vent faces the direction of the surface of the paddy field or a horizontal direction perpendicular to the direction of the surface of the paddy field, and a signal processing unit is provided. , equipped with a pressure-water level conversion device and a water level data transfer device, the water level gauge is installed in the field so that the air opening port of the water level gauge is located at a position higher than the height of the bank , It is installed at a position where power can be supplied from a water supply device that controls water supply to the field , and the hollow housing adopts an S-shaped form, and the end side provided with the differential pressure measurement pressure sensor is the paddy field water. The paddy water level measuring method is characterized in that the paddy field water level gauge is installed so as to be grounded or parallel to the ground surface of the paddy field when the level gauge is installed in the paddy field.
さらに本発明の第2の発明は、大気開放口の大きさがダイヤフラムの開口部の大きさ以上の大きさを有する水田水位測定方法である。 A second aspect of the present invention is a paddy water level measuring method in which the size of the opening to the atmosphere is equal to or larger than the size of the opening of the diaphragm.
本発明の第3の発明は、第1又は第2の発明における大気開放口を備える前記中空筐体の他端側に、前記信号ケーブルを前記中空筐体の内部から外部に引き出す信号ケーブル取出口を備える水田水位測定方法である。 A third aspect of the present invention is a signal cable outlet for drawing out the signal cable from the inside of the hollow casing to the outside on the other end side of the hollow casing provided with the air release port in the first or second invention. A paddy water level measurement method comprising
本発明の第4の発明は、第1から第3の発明における水位計の水位計測部が温度センサーを備え、信号処理部が水温検知装置を備え、水温の変動による水圧変化を補償した水位を測定する水田水位測定方法である。 In a fourth invention of the present invention, the water level measuring section of the water level gauge in the first to third inventions has a temperature sensor, the signal processing section has a water temperature detection device, and the water level is calculated by compensating for changes in water pressure caused by water temperature fluctuations. It is a paddy water level measurement method to be measured.
本発明の第5の発明は、第1から第4の発明における水位計の中空筐体が樹脂製で、信号処理部が中空筐体内に設置される水田水位測定方法である。 A fifth invention of the present invention is a paddy water level measuring method according to the first to fourth inventions, wherein the hollow housing of the water level gauge is made of resin, and the signal processing unit is installed in the hollow housing.
本発明の第6の発明は、第1から第5の発明における水位計が、自立部材を装着した自立型の水位計である水田水位測定方法である。 A sixth invention of the present invention is a paddy water level measuring method according to the first to fifth inventions, wherein the water level gauge is a self-supporting water level gauge equipped with a self-supporting member.
本発明の第7の発明は、第1から第6の発明における圃場への水位計の設置が、圃場への給排水を制御する給排水装置からの給電可能位置、畔近傍及び圃場内に、複数個配置され、圃場内貯留水の水位測定を行う水田水位測定方法である。 The seventh aspect of the present invention is that the installation of the water level gauge in the field in the first to sixth inventions is performed at a position where power can be supplied from a water supply and drainage device for controlling water supply and drainage to the field, in the vicinity of the bank and in the field. It is a paddy water level measuring method for measuring the water level of water stored in a field.
本発明の第8の発明は、第7の発明における圃場内の水位計の設置が、圃場内貯留水の給排水時において現出する水流路に沿って配置され、圃場内貯留水の水位測定を行う水田水位測定方法である。 The eighth invention of the present invention is the installation of the water level gauge in the field in the seventh invention, which is arranged along the water flow path that appears when water is supplied and drained in the field, so that the water level of the water in the field can be measured. This is the paddy water level measurement method.
本発明によれば、水田用水位計として取り扱い易く、応答性の速さとデータの正確性にも優れ、且つコスト的にも低廉な水田用水位計を用いることで、圃場、特に水田全体における水田に張られた貯留水の1点または多点水位測定と、その測定データを基にする制御をリアルタイムに迅速且つ正確に行うことが実現でき、耕作物の生育を良好に至らしめる産業上顕著な効果を奏するものである。 According to the present invention, by using a paddy field water level gauge that is easy to handle as a paddy field water level gauge, excellent in responsiveness and data accuracy, and inexpensive in terms of cost, it is possible to measure a paddy field in a field, especially a whole paddy field. One-point or multi-point water level measurement of the stored water stretched in the field and control based on the measurement data can be realized quickly and accurately in real time, and it is industrially remarkable for achieving good growth of cultivated crops. It is effective.
図1~図13を参照して、本発明の水田水位測定方法を以下に説明する。
本発明では、応答性が良く、正確に水田に張られた貯留水の水位を測定する水位計が不可欠であり、その水位計の概要を説明した後、水位測定方法を説明する。
The paddy water level measuring method of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 13. FIG.
In the present invention, a highly responsive water level gauge that accurately measures the water level of the water in the paddy field is indispensable.
[水位計]
図1、図2に本発明で用いる水田用水位計の概要を示し、図3~図6において他の実施例を示す。
[Water level gauge]
1 and 2 show an outline of a paddy field water level gauge used in the present invention, and FIGS. 3 to 6 show other embodiments.
図1、図3~図10は水位計の図解図、図2は、水位計で用いられる差圧測定圧力センサーの概略構造を示す模式構造図で、10、10a~10hは水田用水位計、1は差圧測定圧力センサー、1aはセンサー筐体、1bはセンサー大気圧口、1cは封入液、1dはセンサー水圧口、2はダイヤフラム、2aはダイヤフラム開口部、3は中空筐体部、3aは大気開放口、3bは信号ケーブル取出口、4は信号ケーブル、5、5aはフィルター、6は温度センサー、30は大気開放口(一体型)、100は圧力-水位変換装置、101は水位データ転送装置、102は水温検知装置、φAは大気開放口の大きさ、φDはダイヤフラム開口部の大きさ、φ1はセンサー水圧口の大きさ、SCはセンサー素子、黒矢印は大気圧、白抜き矢印は水圧を示すものである。
大気開放口3aは、図1に示すように地面に向ける。または、図3に示すように地面に対して水平の横方向のいずれかに据え付ける。一方、信号ケーブル取出口3bは、図1、図3に示すように地面に向ける、または図4に示すように地面に対して水平の横方向および図5に示すように天頂方向のいずれかに据え付ける。また、図6に示すように水田の土壌に透水性があるため、センサー部を地表にわずかに埋設しても、地下水位が水圧として伝わるため問題とならない。
1 and 3 to 10 are schematic diagrams of the water level gauge, FIG. 2 is a schematic structural diagram showing the schematic structure of a differential pressure measuring pressure sensor used in the water level gauge, 10, 10a to 10h are water level gauges for paddy fields, 1 is a differential pressure measuring pressure sensor, 1a is a sensor housing, 1b is a sensor atmospheric pressure port, 1c is a sealed liquid, 1d is a sensor water pressure port, 2 is a diaphragm, 2a is a diaphragm opening, 3 is a hollow housing portion,
The
本発明で用いられる水田用水位計の構造上の特徴を、代表的な図1に示す水田用水位計10、及びその水位計に使用された差圧測定圧力センサー1の概略構造を示す図2を用いて以下に説明する。
本発明に係る水位計は、少なくとも水圧と大気圧の差圧を測定する差圧測定圧力センサーを備える水位計測部と、そのセンサーで得た測定データを「圧力-水位変換装置」、「水位データ転送装置」を介して外部に送信する信号処理部と、それらを収納する中空筐体から構成されている。
The structural features of the water level gauge for paddy fields used in the present invention are shown in FIG. will be described below.
The water level gauge according to the present invention includes a water level measuring unit equipped with a differential pressure measuring pressure sensor that measures at least the differential pressure between the water pressure and the atmospheric pressure, and the measurement data obtained by the sensor as a "pressure-water level converter", "water level data It consists of a signal processing unit that transmits to the outside via a transfer device and a hollow housing that houses them.
水田用水位計10は、センサー水圧口の大きさと同等かそれ以上の大きさの開口部(図2、符号2a参照)を有するダイヤフラム(図2、符号2も参照)を備え、大気圧と被測定物(貯留水)からの圧力(水圧)との圧力差を計測可能な差圧測定圧力センサー1と、一端(A側)にセンサー1を水密構造で収納し、他端(B側)に大気開放口3aと、センサー1からの測定信号を伝達する信号ケーブル4を外部に引き出す信号ケーブル取出口3bを備える中空筐体部3、及び水位計内部に水、湿気、泥、動植物等の障害物の侵入を防止するフィルター5とから構成されている。
The paddy
さらに、大きな特徴としては、大気開放口3aの大きさφAと、圧力センサー1のダイヤフラム開口部2aの開口部の大きさφD(図2参照)とが、φA/φD≧1.0の関係を有していることである。
Further, as a major feature, the size φ A of the
なお、図2は差圧測定圧力センサー1の概略構造の断面模式図で、1は差圧測定圧力センサー、1aはセンサー筐体、1bはセンサー大気圧口、1cはシリコンオイルおよびフッ素オイル等の封入液、1dはセンサー水圧口、2はダイヤフラム、2aはダイヤフラム開口部と称し、被測定物(貯留水)と接する側のダイヤフラム面の接触有効範囲を指している。ダイヤフラム開口部2aにおいても、センサーの保護のため封入液を用いる場合もある。SCはセンサー素子、φDはダイヤフラム開口部の大きさで先の接触有効範囲の尺度を示し、ダイヤフラム開口部の形状が円形や対称形(対称軸を有する図形)の場合には、直径、対称軸長さ、或いは面積で示されるもので、非対称形の場合には面積を以ってあてる。なお、この「大きさ」の尺度は、大気開放口3aの大きさ、中空筐体部3の大きさ、センサー水圧口1dの大きさにも適用する。
2 is a schematic cross-sectional view of the schematic structure of the differential pressure measuring
図1、図3~図10に示す構造の水田用水位計10、10a~10hは、大気開放口3a又は30を有し、且つその大気開放口の大きさφAを、差圧測定圧力センサー1において、水圧を導入するダイヤフラム2の開口部2aの大きさφDに対して、φA/φD≧1.0の関係、即ち大気開放口3aの大きさが、ダイヤフラム2の開口部2aの大きさ以上の開口とした場合には、大気圧の応答性をより高めることになり、水田水位を求める差圧測定時に、水圧測定時と大気圧測定時との同期性を高めることができ、その結果として差圧測定の誤差を小さくする効果をもたらすものである。また、リアルタイム測定の精度を高める働きも有する。
The water level gauges 10, 10a to 10h for paddy fields having the structures shown in FIGS. 1, the relationship φ A /φ D ≧1.0 with respect to the size φ D of the
上記関係「φA/φD≧1.0」は、大気開放口3aの大きさが、ダイヤフラム2の開口部2aの大きさ以上であることを意味し、この値が1.0より小さくなると、ダイヤフラム2への大気圧変動の伝達力、即ち応答性は低下するが、強風、強雨、開放口へのゴミ詰まり等の外乱因子に対しては良好な効果を示すため、水田用水位計を設置する環境によって適切な開放口を備える水位計を選択すると良い。その上限は、中空筐体部3の大きさとダイヤフラム開口部2aの大きさとの割合より以下が望ましい。
The above relationship "φ A /φ D ≧1.0" means that the size of the
ここで、この「φA/φD」の関係を種々に変えて水位が上昇、又は下降した際に、水位計が、その現象を示すのに要する時間、即ち、応答時間を調査した結果、10cm水位を上昇させた場合、水位を下降させた場合の「φA/φD」関係の応答時間への影響度は、表1に示す結果が得られている。なお、試験条件は、大気開放口の大きさのみを変化させて行っている。 Here, when the water level rises or falls by variously changing the relationship of "φ A /φ D ", the time required for the water level gauge to indicate the phenomenon, that is, the response time, as a result of investigation, Table 1 shows the degree of influence of the "φ A /φ D " relationship on the response time when the water level is raised by 10 cm and when the water level is lowered. The test conditions were performed by changing only the size of the opening to the atmosphere.
さらに、大気圧開放口3aの大きさφAは、差圧測定圧力センサー1のセンサー水圧口1dの大きさφ1とは、「φA/φ1≧1.0」の関係を有することも差圧測定精度の寄与するものである。
Furthermore, the size φ A of the atmospheric
また、大気開放口3aと圧力センサー1との配置位置の関係から生じる温度差がもたらす結露の防止にも役立っている。さらに、信号ケーブル4を介して、100または101の装置内部から漏れ出す圧力の影響を排除可能であることからも正確な測定を可能とするものである。
このように、本発明に係る水田水位計は、水田特有の泥土、植物群、水田水位などを考慮した結果、発明に至ったもので、水田の水位測定に特化することで、コンパクトにまとめ上げることができ、水田の水位測定の正確さはもとより、その設置や取り外し等の取り回しが容易な水位計である。以下、図を用いて水田水位計の詳細をさらに説明する。
It also helps prevent dew condensation caused by a temperature difference caused by the positional relationship between the
In this way, the paddy water level gauge according to the present invention was invented as a result of taking into account mud, plant groups, paddy water level, etc. peculiar to paddy fields. It is a water level gauge that can be easily installed and removed, as well as the accuracy of water level measurement in paddy fields. The details of the paddy water level gauge will be further described below with reference to the drawings.
図3~図10の符号10a~10hに示す本発明で用いられる水田用水位計の他の実施例を以下で説明する。
図3~図5は、図1に示す水位計10とは大気開放口3a、信号ケーブル取出口3bの配置が異なる例を示している。
図3の水位計10aでは図1の水位計10とは大気開放口3aの向きが異なり、水平方向に大気開放口が開口している。
図4の水位計10bでは、ケーブル開放口3bが水平方向に開口されている形である。
図5の水位計10cでは、ケーブル開放口3bがセンサー1aの直上方向に開口されている形である。
Another embodiment of the paddy water level gauge used in the present invention, indicated by numerals 10a-10h in FIGS. 3-10, will now be described.
3 to 5 show examples in which the arrangement of the
In the water level gauge 10a of FIG. 3, the direction of the
In the
In the
図6に示す水田用水位計10dは、図1に示す水位計における水田配置時の形態を示す図解図で、水田の田面下に水位計先端部を埋設するために水位計の先端部にやじり9と、水位計が水田に自立し、田面より水位計が沈降しないように浮きの役目を果たす円盤状や方盤形状の自立支持具8を備え、やじり9の上部に測水口7aを備えた形態となっている。なお、センサー1はわずかに地中に埋設される形になるが、水田の土壌に透水性があるため、センサー1が地表からわずかに地中に埋設されても、地下水位が水圧として伝わるため水位測定には問題とならない。
The paddy field
図7は、大気開放口と信号ケーブル取出口の両者を一体とした一体型大気開放口30を設けた水田用水位計10eを示す図解図である。
本形式の一体型大気開放口30では、信号ケーブルの取り出しと大気圧の応答性の改善の両者を図ると共に、水位計内部(中空筐体部内)に水、泥、動植物等の異物侵入を防止するフィルター5aが設けられるが、このフィルター5aは、さらに通気性を持たせたものであることが望ましい。
FIG. 7 is an illustrative view showing a paddy field
The
図8は、図7の水田水位計と同様の形式の水位計に、樹脂製の中空筐体部3を用いることで、測定データを無線で外部に転送するデータ転送装置101を、中空筐体部3の内部に配置した水田用水位計10fで、「圧力-水位変換装置101」を同梱したもので、よりコンパクトな水位計が得られる利点を有している。
FIG. 8 shows a water level gauge similar in type to the paddy water gauge of FIG. The water level gauge 10f for the paddy field arranged inside the
図9は、中空筐体部3を中空フレキシブル管、若しくは蛇腹管に替え、図9に示すような逆S字状の形状として設置して使用する水田用水位計10gを示すものである。
このように中空フレキシブル管若しくは蛇腹管を用いると、別体の自立治具を用意せずとも自立型水位計が得られる利点を有している。
FIG. 9 shows a paddy field
Using a hollow flexible tube or a bellows tube in this manner has the advantage that a self-supporting water level gauge can be obtained without preparing a separate self-supporting jig.
図10は、図1の水田用水位計10に、差圧測定時の水温による水圧変動を補償するための水温検出用の温度センサー6を、差圧測定圧力センサー1の近接位置に設けた水田用水位計10hを示す図解図である。
差圧測定圧力センサー1に近接して設置した温度センサー6により測定された温度データは、水温検知装置102に送られ、水位データ転送装置101から外部に発信される。
FIG. 10 shows a paddy field in which a temperature sensor 6 for detecting water temperature for compensating for fluctuations in water pressure due to water temperature during differential pressure measurement is attached to the paddy
The temperature data measured by the temperature sensor 6 installed close to the differential pressure measuring
このタイプの水田用水位計10hに用いられる差圧測定圧力センサー1では、そのセンサー筐体1aが熱伝導性の良い材料で構成されている場合、水温を水位計内の温度センサー6に伝達する役目を担わせ、温度測定の応答性を向上させることが可能である。材質としては金属が好ましく、アルミニウム又は、耐久性を考慮するとステンレスが望ましい。また、センサー筐体の温度と水温は、時間が立つとほぼ一定の温度になることから、この温度センサーにより、センサー筐体を通じて水温を計測できる利点を有している。なお、この方法は、一定となる温度に時間差が生じるが、センサー筐体が樹脂製でも問題とならない程度である。
In the differential pressure measuring
次に、本発明に係る水田用水位計の使用方法の例を以下に示す。
図11は、本発明に係る水田用水位計の設置状態の一例を示すもので、(a)は平面図、(b)a-a線における断面図である。
幹線水路25から圃場23内に用水を供給する給水設備20、その給水設備から供給された用水を、圃場内から用水路26等の外部に排出する落水口21aを備える排水設備21を有する畦畔22で囲まれた圃場(水田)23に対し、水田の水位を測定する水田用水位計10は、電動で動作する給排水設備からの給電可能位置P1、畦畔22の近傍P2及び圃場内P3の必要位置に、単独または複数個を配置して逐次水位測定を行い、圃場内の水位挙動の制御データとして使用される。
また、圃場内の水位計の設置位置は、圃場内貯留水の給排水時において現出する水流路(黒矢印)に沿って適宜な数配置され、圃場内貯留水の水位測定が行われても良く、その際には、圃場内に設置する水田用水位計は、常設以外は設置及び撤去が容易な自立型の水位計を用いることもできる。
Next, an example of how to use the water level gauge for paddy fields according to the present invention will be shown below.
FIG. 11 shows an example of the installation state of the water level gauge for paddy fields according to the present invention, where (a) is a plan view and (b) a sectional view taken along the line aa.
A
In addition, the installation position of the water level gauge in the field is an appropriate number along the water flow path (black arrow) that appears when water is supplied and drained in the field. In this case, a self-supporting water level gauge that is easy to install and remove can be used as the paddy field water level gauge installed in the field, except for permanent installations.
図12は、本発明に係る水田用水位計の水田への個々の設置方法を示す図である。図12において、10は水田用水位計、1は差圧測定圧力センサー、2はダイヤフラム、3aは大気開放口、黒矢印は大気圧、白抜き矢印は水圧である。
水田水位計10は、図12に示すように大気開放口3aが、水田を取り囲む畦畔、或いは水田への給排水を担う水田に沿った用水路の堤部の頂部よりh[m]高い位置(以下設置高さhと称す)に設置される。
この設置高さhは、大気開放口3aが畦畔や用水路の頂部より上方になるように設けられることで、畔や用水路壁による巻き込み風による影響を排除でき、大気圧及びその変動を応答性良く、正確に伝達することを可能とする。
FIG. 12 is a diagram showing how to install the water level gauge for paddy fields according to the present invention in each paddy field. In FIG. 12, 10 is a paddy water gauge, 1 is a pressure sensor for measuring differential pressure, 2 is a diaphragm, 3a is an opening to the atmosphere, black arrows are atmospheric pressure, and white arrows are water pressure.
As shown in FIG. 12, the paddy field
This installation height h is set so that the
この伝達された大気圧と、差圧測定圧力センサー1のダイヤフラム2をダイヤフラムの開口部2aで感受した水田水位から得られる水圧との差圧によりダイヤフラムが変位し、そのダイヤフラム2上のセンサー素子SCが差圧信号を、圧力-水位変換装置100に送り、水位データとなり、さらに水位データ転送装置101に得られた水位データが送られ外部送信される。
よって、設置高さhは、大気開放口の大きさと共に、差圧を応答性と精度よく測定するのに大きな影響を与えている。
The diaphragm is displaced by the difference between the transmitted atmospheric pressure and the water pressure obtained from the paddy water level sensed by the
Therefore, the installation height h, along with the size of the opening to the atmosphere, has a great effect on the responsiveness and accuracy of differential pressure measurement.
その高さhとしての範囲は、田面の不陸が±5cm程度であることを考慮して、0~10cmが望ましく、下限未満では、畦畔や用水路堤の影響を受けやすく、応答性や精度が低下する傾向を有し、上限を超えると圃場上を吹き抜ける風の影響を大きく受けることになり応答性や精度に問題を生じることになるので望ましくない。 Considering that the unevenness of the paddy surface is about ±5 cm, the range of the height h is preferably 0 to 10 cm. tends to decrease, and if the upper limit is exceeded, it is not desirable because it is greatly affected by the wind that blows over the field and causes problems in responsiveness and accuracy.
さらに、水位計の圧力センサー側は、水田貯留水が溜まっている場合には、その水中に、或いは貯留水を持たない時期では、上記設置高さhを満足する位置に大気開放口3aが配されるように設けられる。
その大気開放口3aの内部には、泥や藻などの障害物の侵入を防ぐため、通気性を持つフィルターを設けると良い。
Furthermore, on the side of the pressure sensor of the water level gauge, the
In order to prevent obstacles such as mud and algae from entering, it is preferable to provide an air-permeable filter inside the
水田の水位測定方法においては、本発明に係る水田用水位計は自立用治具を用いることで、水田のどのような場所にも、いつでも設置可能である特徴を備えている。
図13に、その自立型の水位計の形態を示す。(a)はスタンド型自立水位計の例を示す概略図で、(b)はソケット型自立水位計の例を示す概略図である。図13において、7Aはスタンド型自立用治具、7Bはソケット型自立用治具、7aは測水口、7bは支持棒、7cは水位計把持アーム、8は水位計を自立させるための自立支持具、9は田面に水位計を埋設し易くするやじりである。なお、自立型水位計では、電源にバッテリーの使用や太陽電池などの自給電源を用いたものは取扱い易く、容易に水位計網の形成が可能である。
In the method for measuring the water level of paddy fields, the water level gauge for paddy fields according to the present invention is characterized by being able to be installed at any location in the paddy field at any time by using a self-supporting jig.
FIG. 13 shows the configuration of the self-supporting water level gauge. (a) is a schematic diagram showing an example of a stand-type self-supporting water level gauge, and (b) is a schematic diagram showing an example of a socket-type self-supporting water level gauge. In FIG. 13, 7A is a stand-type self-standing jig, 7B is a socket-type self-standing jig, 7a is a water measuring port, 7b is a support rod, 7c is a water level gauge gripping arm, and 8 is a self-standing support for making the water level gauge stand on its own.
使い方は、水田地中に埋設部を食い込ませ固定するものであるが、予め設置個所を決めておき、その箇所に自立用治具7A、7Bを設置し、必要な個所に水位計を設置しても良い。
予め決められた設置個所とは、水田内へ給排水した時の水田の地表面の傾斜や凸凹などによる水流路変化を見極めて設置個所を選定する。
The usage is to dig the buried part into the ground of the paddy field and fix it. can be
The pre-determined installation location is selected by recognizing changes in the water flow path due to the inclination and unevenness of the ground surface of the paddy field when water is supplied to and drained from the paddy field.
1 差圧測定圧力センサー
1a センサー筐体
1b センサー大気圧口
1c 封入液
1d センサー水圧口
2 ダイヤフラム
2a ダイヤフラム開口部
3 中空筐体部
3a 大気開放口
3b 信号ケーブル取出口
4 信号ケーブル
5、5a フィルター
6 温度センサー
7A スタンド型自立用治具
7B ソケット型自立用治具
7a 測水口
7b 支持棒
7c 水位計把持アーム
8 自立支持具
9 やじり
10、10a~10h 水田用水位計
20 給水設備
21 排水設備
21a 落水口
22 畦畔
23 圃場(水田)
24 耕作物(稲)
25 幹線水路
26 用水路
30 大気開放口(一体型)
100 圧力-水位変換装置
101 水位データ転送装置
102 水温検知装置
φA 大気開放口の大きさ
φD ダイヤフラム開口部の大きさ
φ1 センサー水圧口の大きさ
SC センサー素子
h (大気開放口の畦畔からの)設置高さ
P1 水田用水位計設置個所(給排水設備給電可能範囲)
P2 水田用水位計設置個所(畦畔、用水路近傍)
P3 水田用水位計設置個所(圃場内)
1 Differential pressure
24 Cultivated crops (rice)
25
100 Pressure-water
P2 Paddy field water level gauge installation location (ridge, near irrigation canal)
P3 Paddy field water level gauge installation location (in the field)
Claims (8)
前記圃場内貯留水の水位測定が、圃場内に設置される水位計により行われ、
前記水位計が、水位計測部と信号処理部と前記計測部を収納する筐体から構成され、
前記水位計測部が、開口部を有するダイヤフラムを備える差圧測定圧力センサーと、前記センサーが計測した測定値を信号処理部に伝達する信号ケーブルからなり、
前記筐体が、一端に前記センサーを水密構造で収納する中空筐体で、大気開放口を前記中空筐体の他端側に、前記水田用水位計を水田に設置する際に、水田の田面方向或いは前記水田の田面方向に対して垂直な横方向に前記大気開放口が向くように備え、
前記信号処理部が、圧力-水位変換装置と水位データ転送装置を備え、
前記水位計の圃場への設置が、前記畔の高さより高い位置に前記水位計の大気開放口が配置されるように前記水位計を設置し、
前記圃場への給水を制御する給水装置からの給電可能位置に設置され、
且つ、前記中空筐体が、S字状形態を採用し、
前記差圧測定圧力センサーを備える端部側が、前記水田用水位計を水田に設置する際に、前記水田の地表面に接地、若しくは平行となるように前記水田用水位計を設置することを特徴とする水田水位測定方法。 A paddy water level measuring method for measuring the water level of stored water in a field for controlling water supply and drainage to a field surrounded by banks,
The water level measurement of the water stored in the field is performed by a water level gauge installed in the field,
The water level gauge is composed of a water level measurement unit, a signal processing unit, and a housing that houses the measurement unit,
The water level measuring unit comprises a differential pressure measuring pressure sensor equipped with a diaphragm having an opening, and a signal cable for transmitting the measured value measured by the sensor to the signal processing unit,
The housing is a hollow housing that houses the sensor in a watertight structure at one end, and has an opening to the atmosphere at the other end of the hollow housing. Prepared so that the air vent faces in the direction or the lateral direction perpendicular to the direction of the surface of the paddy field,
The signal processing unit comprises a pressure-water level conversion device and a water level data transfer device,
When the water level gauge is installed in the field, the water level gauge is installed so that the opening to the atmosphere of the water level gauge is located at a position higher than the height of the ridge,
Installed at a position where power can be supplied from a water supply device that controls water supply to the field,
and the hollow housing adopts an S-shaped form,
When the paddy water level gauge is installed in the paddy field, the paddy water level gauge is installed so that the end side provided with the differential pressure measuring pressure sensor is in contact with or parallel to the ground surface of the paddy field. A method for measuring the water level of paddy fields.
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