JPH0787856A - 水田の自動水管理装置 - Google Patents

水田の自動水管理装置

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JPH0787856A
JPH0787856A JP5237985A JP23798593A JPH0787856A JP H0787856 A JPH0787856 A JP H0787856A JP 5237985 A JP5237985 A JP 5237985A JP 23798593 A JP23798593 A JP 23798593A JP H0787856 A JPH0787856 A JP H0787856A
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NORIN SUISANSYO TOHOKU NOGYO SHIKENJO
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NORIN SUISANSYO TOHOKU NOGYO S
NORIN SUISANSYO TOHOKU NOGYO SHIKENJO
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 水田の微気象モデルを基本とする水管理エキ
スパートシステムを入力したコンピュータにより、水田
の水位を自動的に調節する。 【構成】 水田の微気象モデルを基本とする水管理
エキスパートシステムを入力したコンピュータにより制
御される水位制御器と、水田の水位を検出するセンサユ
ニットと、水位制御器からの信号により電源がオン,オ
フされる排水ポンプ及び給水ポンプと、上記水管理エキ
スパートシステムは、水田の微気象モデルによるシミュ
レーション及び検証を行い、水稲の生育段階と天候に最
適な水位とそのときの水温を推論し、その水位に水田の
水位を調節するように水位制御器を制御する。 上記
水位制御器では、水位センサにより常に水位を検出しな
がら、水田内の水位を指示水位に調節するように排水ポ
ンプ及び給水ポンプを制御するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水田の微気象モデルを
基本とする水管理エキスパートシステムを構築し、この
システムを入力したコンピュータにより水位制御器、水
位センサ、排水ポンプ及び給水ポンプ等を自動制御し、
水田の水位を自動的に調節するようにした診断型自動水
管理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、水稲を栽培する水田の水管理は、
管理者(人)により人力によって行われており、水稲の
生育段階と天候に応じた毎日の水管理には多くの労力や
経験を必要としている。そして、これが天候不順であっ
たり、高標高地帯の水田である場合には、技術的にも困
難さを伴うものとなっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、水田の
水管理には、多くの労力や経験を要するばかりでなく、
場合によっては技術的な困難さを伴うので、本発明者
は、微気象モデルと水管理情報を組み合わせた水管理エ
キスパートシステムを構築し、このシステムが最適水管
理に利用できることを確認した。そこで、本発明は、上
記水管理エキスパートシステムを入力したコンピュータ
(パソコン)を中心として、水位制御器、センサユニッ
ト、水位制御器により制御される給・排水ポンプ等によ
り水田の水管理を自動化する診断型自動水管理装置のソ
フト及びハードを提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、(1) 水田の微気象モデルを基本とする水
管理エキスパートシステムを入力したコンピュータと、
コンピュータに信号を送ると共に、コンピュータからの
信号により制御される水位制御器と、水位制御器と連繋
され、水田の水位を検出する水位センサを具備するセン
サユニットと、水位制御器からの信号により電源がオ
ン,オフされ、水田から排水する排水ポンプ及び水田に
給水する給水ポンプと、により診断型自動水管理装置を
構成し、上記水管理エキスパートシステムは、水田の微
気象モデルによるシミュレーション及び検証を行い、水
稲の生育段階と天候に最適な水位とそのときの水温を推
論し、その水位に水田の水位を調節するように水位制御
器を制御すること、
【0005】(2) 上記水位制御器では、水位センサによ
り常に水位を検出しながら、水田内の水位を指示水位に
調節するように、排水ポンプ及び給水ポンプを制御する
ようにしたこと、をそれぞれ特徴とする。
【0006】
【作用】上記構成によって本発明の水田の自動水管理装
置は、 コンピュータに入力された水管理エキスパートシス
テムにより水田の微気象モデルによるシミュレーション
及び検証を行い、水稲の生育段階と天候に最適な水位と
そのときの水温を推論し、その水位に水田の水位を調節
するように水位制御器を制御することにより、最適水管
理が行われ、労力の軽減が図られ、水稲の生育が良好と
なり、増収につながる。
【0007】 水位制御器では、水位センサにより常
に水位を検出しながら、排水ポンプ及び給水ポンプを制
御して水田内の水位を指示水位に調節することにより、
水位制御及び水位監視が離れた場所から自動的に行え
る。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は、診断型自動水管理装置の水田への設置状
況の説明図であり、建物内に設けられるコンピュータ
(パソコン)2には、水田の微気象モデルを基本とし、
水稲の生育段階と天候に最適な水位を推論し、その水位
に水田の水位を調節する機能を持つ水管理エキスパート
システム1が入力されている。このコンピュータ2には
生産者によるデータ入力1aが行われる。また、コンピ
ュータ2には、コンピュータ2に信号を送ると共に、コ
ンピュータ2からの信号により制御される水位制御器3
と、水位制御器3と連繋されるセンサユニット4とが接
続されている。センサユニット4は、水田の水位を検出
する水位センサ5を具備している。水位制御器3には、
水位制御器3からの信号により電源がオン,オフされ、
水田から排水する排水ポンプ6及び水田に給水する給水
ポンプ7が接続されている。
【0009】図2はコンピュータ2と水位制御器3との
情報交換を示し、水管理エキスパートシステム1を入力
したコンピュータ2と水位制御器3との間では、水位測
定データの出力信号(常時,RS232C)8、水位指示受付
可能信号(RS232C)9、水位指示信号(不定期,BCD
パラレル信号)10、異常警報(RS232C)11のRS232C
インターフェース及びBCDパラレル信号によるデータ
送信と電源供給(AC100V)12、給水電源入力(AC100
V)13、排水電源入力(AC100V)14の電源供給が行
われる。
【0010】図3のエキスパートシステムによる水管理
のフローチャートにおいて、水田の微気象モデルによる
シミュレーション15及びエキスパートシステムによる
検証16、水位モニター17の流れが示されている。最
適水位とそのときの水温を推論する理論は次の通りであ
る。水管理エキスパートシステム18を起動させて気象
・作物データ19を読み込むと、水田内の微気象のシミ
ュレーション20が始まる。ここでシミュレーションさ
れた水位と水温は、水管理情報とつきあわせて妥当か否
かを検証する。妥当であれば、それが最適水とそのとき
の水温となる。最適水位はエキスパート21に送られ、
同時に水管理メニュー22を経て上記水位制御器3に送
られる。水管理メニュー22は、手動による水位指示、
オプション、システムメニューのコマンド機能を具備し
ている。
【0011】水位モニター17は、図4のエキスパート
システムによる水位モニターに示すように、常時、水位
と給・排水ポンプ7,6の状態を監視しながら、コンピ
ュータ2の画面上に描き出す。画面では、月日,時刻、
指示水位、指示時刻、モニター開始時刻、現在の水位、
潅水装置(給・排水ポンプ7,6)の状態等が表示され
る。以上は本発明による診断型自動水管理装置のソフト
部分である。
【0012】次に、診断型自動水管理装置のハード部分
について説明する。ハード部分は、図5及び図6に示す
水位制御器3と、図7及び図8に示す水位センサ5,セ
ンサユニット4と、給・排水ポンプ7,6とにより構成
されている。
【0013】図5に示すように、水位制御器3の前面に
は、自動・手動ランプ23、給水中・排水中ランプ2
4、手動スイッチ25、電源スイッチ26、BCDユニ
ット27等が設けられている。自動ランプ23は水管理
エキスパートシステム1と接続されているときにのみ点
灯する。手動ランプ23は管理者が任意に水位指示を行
うときに選択する。手動スイッチ25は手動で給・排水
ポンプ7,6を作動させるときに使用する。
【0014】図6に示すように、水位制御器3の背面に
は、電源28、給・排水ポンプ用電源29、コンピュー
タ2への電源供給30、BCDユニットへの電源供給3
1、BCDユニットへの入出力接続口32、センサユニ
ット4への接続口33等が設けられている。センサユニ
ット4は水位センサ5からの信号を水位制御器3に取り
次ぐ機能を持つ。また、水位制御器3は、常に水位セン
サ5で水位を計測しながら、給・排水ポンプ7,6によ
り水田内の水位を指示水位に調節する。
【0015】水位センサ5は、図7(a),(b)に示
すように、水田内に支持された四角の箱に、ステンレス
製の長さを変えた31本のセンサ棒をセットしたもので
ある。このセンサ棒は、1本のコモンと30本のセンサ
により構成されている。図7において、(a)は水位セ
ンサ5全体の側断面図、(b)は同平側断面図を示して
いる。
【0016】図8にはセンサユニット4と水位センサ5
の連結状態を示している。このセンサユニット4と水位
センサ5とは、チャンネル1〜10及びコモン11〜2
0,21〜30の3グループがそれぞれ接続されてい
る。
【0017】次に、上記のように構成された診断型自動
水管理装置の作用について説明する。 コンピュータ
(パソコン)2に気温や風速等の気象条件と、水稲の草
丈や葉面積指数等の作物条件とを入力すると、水管理エ
キスパートシステム1は最適な水位とそのときの水温を
推論し、それを水位制御器3に伝える。水位制御器3
は、水位センサ5で水位を計測しながら、指示された水
位になるように給・排水ポンプ7,6を作動させて水位
調節を行う。給・排水ポンプ7,6には、水位制御器3
から電源のオン・オフ制御が行われる。
【0018】水管理エキスパートシステム1において
は、水田内の気温や風速及び水温,地温をよく推定し、
水稲の生育促進や低温被害の軽減に効果のあることが、
圃場試験等で立証されている。即ち、天候不順のときの
最適水管理や高標高地帯の水田の冷害対策用水管理が可
能となった。この診断型自動水管理装置においては様々
な利用法が考えられるが、冷害の発生しやすい地帯等で
は予報的水管理が非常に効果的である。例えば、翌朝の
気温低下が予想される場合には、前日の夕方の天気予報
等から気象データを作成し入力することによって、翌朝
の最適水位が予報できる。また、本装置は常に指示され
た水位に保つ機能を有しているために、一般の水管理に
も利用でき、大きな労力の削減につながる。
【0019】1992年に岩手県下の現地水田を使っ
て、本装置の機能テストや水稲の生育・収量への影響を
調査・分析した結果、対照区の水稲と比較すると、本装
置による制御区の水稲では収量及び葉面積指数の増加が
認められ、出穂が2〜3日早まった。また、8月上旬に
低温に見舞われたが、制御区の水稲の白ふは少なく、良
質米が多く収穫される等、低温対策にも役立つことが立
証された。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の水田の自
動水管理装置によれば、コンピュータに入力された水管
理エキスパートシステムにより水田の微気象モデルによ
るシミュレーション及び検証を行い、水稲の生育段階と
天候に最適な水位とそのときの水温を推論し、その水位
に水田の水位を調節するように水位制御器を介して排水
ポンプ及び給水ポンプを制御するので、最適水管理が、
離れた場所から自動的に行うことができ、労力を大幅に
削減できる。そして、水稲の生育が良好に進み増収とな
る。また、この自動水管理装置は、平場の水田はもとよ
り、山間地の従来ならば技術的に困難さを伴う水田にお
いても使用でき、さらに、異常天候及び通常の天候下に
おいても使用できる。しかも管理者の技術や経験を必要
としない。その結果、水管理労力の大幅な削減と増収等
による経営効果が十分に期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による診断型自動水管理装置の水田への
設置状況を示す説明図である。
【図2】コンピュータと水位制御器との情報交換を示す
説明図である。
【図3】エキスパートシステムによる水管理のフローチ
ャートである。
【図4】エキスパートシステムによる水位モニターの説
明図である。
【図5】水位制御器とBCDユニットの正面図である。
【図6】水位制御器とBCDユニットの背面図である。
【図7】水位センサの側断面図(a)と横断面図(b)
である。
【図8】水位センサとセンサユニットの側面図である。
【符号の説明】
1 水管理エキスパートシステム 1a 生産者による
データ入力 2 コンピュータ(パソコン) 3 水位制御器 4 センサユニット 5 水位センサ 6 排水ポンプ 7 給水ポンプ 8 水位測定データの出力信号(常時,RS232C) 9 水位指示受付可能信号(RS232C) 10 水位指示信号(不定期,BCDパラレル信号) 11 異常警報(RS232C) 12 電源供給(AC100V) 13 給水電源入力(AC100V) 14 排水電源入力(AC100V) 15 水田の微気象モデルによるシミュレーション 16 エキスパートシステムによる検証 17 水位モニター 18 水管理エキスパートシステムの起動 19 気象・作物データの読み込み 20 水田内の微気象のシミュレーション 21 エキスパート 22 水管理メニュー 23 自動・手動ランプ 24 給水中・排水中ランプ 25 手動スイッチ 26 電源スイッチ 27 BCDユニット 28 電源 29 給・排水ポンプ用電源 30 コンピュータへの電源供給 31 BCDユニットへの電源供給 32 BCDユニットへの入出力接続口 33 センサユニット4への接続口

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水田の微気象モデルを基本とする水管理
    エキスパートシステムを入力したコンピュータと、コン
    ピュータに信号を送ると共に、コンピュータからの信号
    により制御される水位制御器と、水位制御器と連繋さ
    れ、水田の水位を検出する水位センサを具備するセンサ
    ユニットと、水位制御器からの信号により電源がオン,
    オフされ、水田から排水する排水ポンプ及び水田に給水
    する給水ポンプと、により診断型自動水管理装置を構成
    し、 上記水管理エキスパートシステムは、水田の微気象モデ
    ルによるシミュレーション及び検証を行い、水稲の生育
    段階と天候に最適な水位とそのときの水温を推論し、そ
    の水位に水田の水位を調節するように水位制御器を制御
    することを特徴とする水田の自動水管理装置。
  2. 【請求項2】 上記水位制御器では、水位センサにより
    常に水位を検出しながら、水田内の水位を指示水位に調
    節するように、排水ポンプ及び給水ポンプを制御するよ
    うにしたことを特徴とする請求項1記載の水田の自動水
    管理装置。
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