JPH09205908A - 水田の水位管理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 共通の水路網をなす圃場群でも最適な水の配
分が行えると共に、特定小電力無線局でもデータの授受
が行える水田の水位管理装置を提供すること。 【解決手段】 碁盤目状に区画された田圃と、当該碁盤
目の行若しくは列方向に設置されこの田圃に導水する水
路を有する水田群に用いられる水位管理装置であって、
各区画毎に設けられた給水手段１０並びに排水手段２０
と、当該区画における水温や水位等を測定する測定手段
３０と、この測定手段で測定された水温や水位を入力し
て給排水手段に対して当該区画に対する水の給排水を指
令する統括制御手段４０とを具備する水田の水位管理装
置において、水路に対して横断的に設けられた水田中継
無線局５０と、各区画の前記給水手段、排水手段及び測
定手段の送受信を行う個別無線局６０とを備え、前記個
別無線局は、各水路の流れ方向に順序付けられて、自局
のデータを逐次前記水田中継無線局から遠い局から近い
側に隣接する個別無線局に送信し、前記水田中継無線局
では前記統括制御手段に送信している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、稲作の省力化に寄
与する水田の水位管理装置に掛り、特に無線通信を用い
た屋外広域の計測制御システムを適用した改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】水田の水位管理装置としては、例えば特
開平７−８７８５６号公報で開示されているように、個
別田圃の水位を管理する装置が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、水田は個別に
区画された田圃で構成されており、各田圃には水を供給
する必要があることから、水位差を考慮した水路網も必
要である。そこで、上述の公報に記載された技術は個別
の田圃には有効であっても、共通の水路網をなす圃場群
にあっては、個別水位制御系を調整する上位の管理装置
が必要になり、現実の水田に適用するには上位の管理装
置も含めた最適システムにはならないという課題があっ
た。

【０００４】また、共通の水路網をなす圃場群は広域的
に拡がっているので、電波法の免許を要しない特定小電
力無線局を用いてデータの授受をするには、電波の伝播
距離を超えてしまうという課題がある。ここで、特定小
電力無線局とは、電波法４条及び無線設備規則第４９条
の１４に規定するもので、一定の周波数帯域について電
波が微弱な無線局をいう。また、特定小電力無線局の電
波の伝播は屋外であっても３００ｍ程度であり、管理対
象となる圃場群は例えば１ｋｍ四方である。そこで、距
離伝播距離の大きな無線局を用いることも考えられる
が、電波法に規定する免許を受ける必要が生ずるので行
政手続が煩雑になると共に、無線局の出力も大きくなる
ことから無線設備に対する投資が過大になるという課題
もあった。

【０００５】本発明は上述の課題を解決したもので、共
通の水路網をなす圃場群でも最適な水の配分が行えると
共に、特定小電力無線局でもデータの授受が行える水田
の水位管理装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明は、碁盤目状に区画された田圃と、当該碁盤目の行
若しくは列方向に設置されこの田圃に導水する水路を有
する水田群に用いられる水位管理装置であって、各区画
毎に設けられた、前記水路から水を当該区画に導く給水
手段１０と、当該区画から前記水路に水を出す排水手段
２０と、当該区画における水温や水位等を測定する測定
手段３０と、この測定手段で測定された水温や水位を入
力して、当該給水手段又は排水手段に対して当該区画に
対する水の給排水を指令する統括制御手段７０とを具備
する水田の水位管理装置において、次の構成としたもの
である。

【０００７】前記水路の設けられた行若しくは列方向に
対して、横断的に設けられた水田中継無線局５０と、各
区画の前記給水手段、排水手段及び測定手段の送受信を
行う個別無線局４０とを備え、前記個別無線局は、各水
路の流れ方向に順序付けられており、自局の測定データ
を逐次前記水田中継無線局側に隣接する個別無線局に送
信し、自局に対する制御データを前記水田中継無線局側
に隣接する個別無線局から受信し、前記水田中継無線局
では、前記個別無線局から送信された測定データを前記
統括制御手段側に隣接する水田中継無線局に送信し、前
記統括制御手段側に隣接する水田中継無線局から送信さ
れた自局に対する制御データを受信することを特徴とし
ている。

【０００８】本発明の構成によれば、個別の圃場に対す
る水位管理は、給水手段、排水手段、測定手段並びに統
括制御手段により行われている。圃場全体を考慮した個
別田圃について水位の制御データが統括管理部で演算さ
れて、水田中継無線局と個別無線局を介して、給排水手
段に送られる。また、個別圃場の測定データは個別無線
局と水田中継無線局を介して統括制御手段に送られる。
そこで、稲の成育状態や気候条件の変動に応じて最適な
水位管理が、個別の圃場に出向くことなく、統括制御手
段によって遠隔操作で対処できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて、本発明を説明
する。図１は本発明の一実施例を示す構成図である。図
において、田圃は碁盤目状に区画整理された平坦地にお
ける大規模圃場であって、一区画の大きさは１００ｍｘ
１００ｍ程度になっている。各田圃はｉ行ｊ列（ｉ＝1,
2,・・・,ｎ、ｊ＝1,2,・・・,ｍ)の座標を用いて、一義的に
定めることができる。幹線水路は、河川や広域用水路か
ら灌漑用水を各圃場に導水するための基幹となる水路
で、各圃場に対して排水路や給水路として用いられる水
路を枝線として有している。排水路と給水路は、碁盤目
状に区画整理された圃場の列方向に延びているもので、
行方向に対して排水路と給水路が交互に配置されること
で、水路の水位を維持して幹線水路に対する給排水を容
易にしている。もっとも扇状地のように一定方向に傾斜
している土地では、排水路と給水路を傾斜方向に向ける
ことで、両水路を兼用することができる。

【００１０】各圃場では給水装置１０、排水装置２０並
びに測定器３０が設けられている。給水装置１０は”
●”で表されるもので、給水路から田圃に導水するゲー
トやポンプが用いられる。排水装置２０は黒塗りの三角
印”△”で表されるもので、田圃から排水路に排水する
ゲートやポンプが用いられる。測定器３０は”○”で表
されるもので、田圃に張られた水の水位や水温を測定す
るが、必要に応じて窒素、燐酸、カリ等の養分を測定し
てもよい。

【００１１】個別無線局４０は、給水装置１０、排水装
置２０並びに測定器３０に設けられたもので、送信機
能、受信機能、データメモリ並びに必要に応じてタイマ
機能を有している。ここでは、中継局としての機能を持
つ、給水装置１０に設けられた個別無線局４０を”●”
で表して、隣接する区画の給水装置１０に付設された個
別無線局４０や水田中継無線局５０との交信を行う。ま
た、排水装置２０並びに測定器３０に設けられた個別無
線局４０は子局としての機能を持ち、同じ区画内の給水
装置１０に付設された個別無線局４０と交信をする。

【００１２】水田中継無線局５０は、白抜きの三角印”
△”で表されるもので、田圃において水路が列方向に延
びているが、これに対して横断的に行方向に設置されて
いる。ここでは、区画整理された圃場の行方向ｉに対し
てｉブロックと呼んでおり、このブロック毎に水田中継
無線局５０を設けている。水田中継無線局５０は、隣接
するブロックの水田中継無線局５０に対して中継局とし
ての機能を有すると共に、担当するブロックの各区画に
設けられた個別無線局４０の交信状態を管理している。

【００１３】広域無線局６０は、前述した個別無線局４
０と水田中継無線局５０が特定小電力無線局であるのに
対して、遠隔送受信に適する特定小電力無線局よりも大
きな電力の無線局で、統括制御部７０との交信を行って
いる。広域無線局６０は、各ブロック毎に設けられた水
田中継無線局５０との交信を行っている。統括制御部７
０は、この大規模区画の全体について水位管理を行う制
御装置であって、耕作請負組合の管理施設等に設置され
て、各給水装置１０や排水装置２０に対する指令や、測
定器３０の測定データの授受を行っている。統括制御部
７０は、アンテナ等の無線装置７２を介して広域無線局
６０と交信すると共に、モデム７４と電話回線を用いて
各農家に設置される端末７６とデータ授受を行う。な
お、水田中継無線局５０と統括制御部７０との距離が特
定小電力無線局の通信可能距離に比較して格別大きな値
でなければ、広域無線局６０に代えて単なる中継機能を
有する水田中継無線局５０を複数設けてもよい。

【００１４】続いて、給水装置１０、排水装置２０並び
に測定器３０の具体的の構成例を説明する。図２は給水
装置１０の構成ブロック図である。バッテリー１１は制
御回路１６、無線回路１７及び給水装置１０の電動弁等
の駆動力を供給するもので、それぞれスイッチ１３，１
４．１５を介して接続されている。タイマー１２は、他
の機器との間でシーケンス動作を行う場合の基準時を与
える。制御回路１６は、タイマー１２を観測しながら、
スイッチ１４を開閉して無線回路１７の通信を可能にし
たり、スイッチ１５を開閉して給水装置１０の弁を開閉
動作する。無線回路１７はアンテナ１８を介して隣接す
る区画の給水装置１０の無線装置１７と交信したり、排
水装置２０や測定器３０に設けられた子局との交信を行
う。

【００１５】図３は排水装置２０の構成ブロック図であ
る。バッテリー２１は制御回路２６、無線回路２７及び
排水装置２０の電動弁等の駆動力を供給するもので、そ
れぞれスイッチ２３，２４．２５を介して接続されてい
る。タイマー２２は、他の機器との間でシーケンス動作
を行う場合の基準時を与える。制御回路２６は、タイマ
ー２２を観測しながら、スイッチ２４を開閉して無線回
路２７の通信を可能にしたり、スイッチ２５を開閉して
排水装置２０の弁を開閉動作する。無線回路２７はアン
テナ２８を介して同じ区画の給水装置１０の無線装置１
７を親局に見立てて交信する。

【００１６】図４は測定器３０の構成ブロック図であ
る。バッテリー３１は制御回路３６、無線回路３７及び
測定器３０の電動弁等の駆動力を供給するもので、それ
ぞれスイッチ３３，３４．３５を介して接続されてい
る。タイマー３２は、他の機器との間でシーケンス動作
を行う場合の基準時を与える。制御回路３６は、タイマ
ー３２を観測しながら、スイッチ３４を開閉して無線回
路３７の通信を可能にしたり、スイッチ３５を開閉して
測定器３０による水温や水位の測定を行う。無線回路３
７はアンテナ３８を介して同じ区画の給水装置１０の無
線装置１７を親局に見立てて交信する。

【００１７】図５は、図１の装置における通信シーケン
スを説明するタイムチャートである。ここでは時期Ｔ１
〜Ｔ７毎に各機器の通信状態が定められている。時期Ｔ
１では、測定器３０から測定データが発信され、個別無
線局４０の親局を兼用している給水装置１０が受信す
る。時期Ｔ２では、個別無線局４０→水田中継無線局５
０→広域中継局６０と転送され、統括制御部７０で転送
された測定データを受信する。時期Ｔ３では、統括制御
部７０で深水管理等の演算を行い、各区画に対する指令
値を定める。時期Ｔ４では、統括制御部７０が指令値を
発信し、広域中継局６０→水田中継無線局５０→個別無
線局４０の順序で逆方向の転送がなされる。時期Ｔ５で
は、個別無線局４０の親局を兼用している給水装置１０
では、同じ区画内の排水装置２０並びに測定器３０の子
局に対して送信を行う。時期Ｔ６では、給水装置１０並
びに排水装置２０が指令値に対応して弁の開閉動作を行
う。時期Ｔ７では全ての機器が休止状態にある。これ
は、水田の区画全域に水が廻るには、例えば数時間程度
は必要であるから、動作を控えることで各機器のバッテ
リーの消費を少なくして、電池交換の頻度を低減するた
めに行われる。

【００１８】続いて、測定データの伝送について、図１
に戻って説明する。図１において、矢印”→”がその経
路で、基本的には個別無線局４０→水田中継無線局５０
→広域中継局６０→統括制御部７０の順序になってい
る。今、ある区画ｉ行ｊ列（ｉ＝1,2,・・・,ｎ、ｊ＝1,2,
・・・,ｍ)における測定データの転送を考える。ｉ行ｊ列
の個別無線局が送信する測定データは、ｉ行ｊ−１列の
個別無線局４０、ｉ行ｊ−２列の個別無線局４０と順次
伝達されてｉ行１列の個別無線局４０に至る。ここで、
ｉ行１列の個別無線局４０から第ｉブロックの水田中継
無線局５０に送られる。第ｉブロックの水田中継無線局
５０では、第ｉ−１ブロックの水田中継無線局５０、第
ｉ−２ブロックの水田中継無線局５０と順次伝達されて
第１ブロックの水田中継無線局５０に送られる。なお、
この測定データの伝送は各区画で独立したタイミングで
個別に伝送を行ってもよく、また直近の区画から伝送さ
れた測定データに自区画の測定データを付加して、隣接
する区画に伝送するようにしてもよい。

【００１９】今度は、指令値のような制御データの伝送
を説明する。図１において、測定データの矢印”→”と
逆向きの矢印”←”がその経路で、基本的には統括制御
部７０→広域中継局６０→水田中継無線局５０→個別無
線局４０の順序になっている。今、統括制御部７０で演
算されたある区画ｉ行ｊ列（ｉ＝1,2,・・・,ｎ、ｊ＝1,2,
・・・,ｍ)に対する制御データの転送を考える。先ず、統
括制御部７０から広域中継局６０に転送され、次に第１
ブロックの水田中継無線局５０に送られる。ここで、第
ｉブロックの水田中継無線局５０からｉ行１列の個別無
線局４０に送られ、各個別無線局４０を介して順次伝達
されてｉ行ｊ列の個別無線局４０に至る。ｉ行ｊ列の個
別無線局４０では、給水装置１０に指令値を送ると共
に、同一区画に位置する排水装置２０や測定器３０に設
けられた子局としての個別無線局４０に送られる。この
制御データの伝送は、個別の区画ｉ行ｊ列について独立
した送信を行ってもよく、また第ｉブロック毎に纏めて
送信を行ってもよく、さらに全区画に対して一斉に送信
を行ってもよい。

【００２０】図６は本発明の第２の実施例を示す構成図
である。図１の装置に比較すると、各区画に個別制御手
段８０を設け、統括制御部９０での演算負荷を分散化す
ると共に、通信負荷を軽減している。個別制御手段８０
は、”■”で表されるもので、個別無線局４０のうち親
局となる機器（ここでは給水装置１０）と有線で接続さ
れている。そして、制御データが送られると、これに対
応する弁の開閉動作や測定値の取り込みを自律的に行
う。統括制御部９０では、下位の制御機器である個別制
御手段８０に指令値を送る構成なので、図１の構成のよ
うに集中化して演算する場合に比較して、システムの拡
張・変更に対する柔軟性が高まる。

【００２１】図７は本発明の第３の実施例を示す構成図
である。図２の装置に比較すると、広域無線局６０に代
えて公衆電話回線網を用いている。市街化が進んでいる
近郊農村における圃場では、既に公衆電話回線網が建設
されているから、無線網に代えて公衆電話回線網を用い
たほうがコスト的に有利になることがある。統括制御部
９０では、気象ロボットから送られる局所気象の気候観
測データや、気象予報機関からの気候予報を公衆電話回
線網を用いて入手して、各区画における水位の設定値演
算に役立てる。例えば、東北地方の太平洋岸では”やま
せ”が吹くと冷害となる恐れがあるので、水位を通常よ
りも深くして稲の成育に影響が及ばないように予防措置
をとる。個別制御部８０では、統括制御部９０とは公衆
電話回線網を用いて交信し、各区画の給水装置１０、排
水装置２０並びに測定器３０とは特定小電力無線局を用
いて交信する。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば特
定小電力無線局を用いて各区画に設けた給水装置１０、
排水装置２０並びに測定器３０と、管理施設側に設けら
れた統括制御部７０との間で測定データや制御データの
交信をするように構成したので、無線設備の建設コスト
が低減されると共に、遠隔制御により広大な圃場につい
て集中して水位管理ができるので、大規模省力化した稲
作経営ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】給水装置１０の構成ブロック図である。

【図３】排水装置２０の構成ブロック図である。

【図４】測定器３０の構成ブロック図である。

【図５】図１の装置における通信シーケンスを説明する
タイムチャートである。

【図６】本発明の第２の実施例を示す構成図である。

【図７】本発明の第３の実施例を示す構成図である。

【符号の説明】

１０ 給水装置 ２０ 排水装置 ３０ 測定器 ４０ 個別無線局（特定小電力無線局） ５０ 水田中継無線局 ７０ 統括制御部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】碁盤目状に区画された田圃と、当該碁盤目
   の行若しくは列方向に設置されこの田圃に導水する水路
   を有する水田群に用いられる水位管理装置であって、 各区画毎に設けられた、前記水路から水を当該区画に導
   く給水手段（１０）と、当該区画から前記水路に水を出
   す排水手段（２０）と、当該区画における水温や水位等
   を測定する測定手段（３０）と、この測定手段で測定さ
   れた水温や水位を入力して、当該給水手段又は排水手段
   に対して当該区画に対する水の給排水を指令する統括制
   御手段（７０）とを具備する水田の水位管理装置におい
   て、 前記水路の設けられた行若しくは列方向に対して、横断
   的に設けられた水田中継無線局（５０）と、 各区画の前記給水手段、排水手段及び測定手段の送受信
   を行う個別無線局（４０）とを備え、 前記個別無線局は、各水路の流れ方向に順序付けられて
   おり、自局の測定データを逐次前記水田中継無線局側に
   隣接する個別無線局に送信し、自局に対する制御データ
   を前記水田中継無線局側に隣接する個別無線局から受信
   し、 前記水田中継無線局では、前記個別無線局から送信され
   た測定データを前記統括制御手段側に隣接する水田中継
   無線局に送信し、前記統括制御手段側に隣接する水田中
   継無線局から送信された自局に対する制御データを受信
   することを特徴とする水田の水位管理装置。
2. 【請求項２】碁盤目状に区画された田圃と、当該碁盤目
   の行若しくは列方向に設置されこの田圃に導水する水路
   を有する水田群に用いられる水位管理装置であって、 各区画毎に設けられた、前記水路から水を当該区画に導
   く給水手段（１０）と、当該区画から前記水路に水を出
   す排水手段（２０）と、当該区画における水温や水位等
   を測定する測定手段（３０）と、この測定手段で測定さ
   れた水温や水位を入力して、当該給水手段又は排水手段
   に対して当該区画に対する水の給排水を指令する個別制
   御手段（８０）とを具備する水田の水位管理装置におい
   て、 前記水路の設けられた行若しくは列方向に対して、横断
   的に設けられた水田中継無線局（５０）と、 各区画の前記給水手段、排水手段及び測定手段と送受信
   を行う個別無線局（４０）と、 前記個別制御手段に対して制御データを送信すると共
   に、各区画の前記測定手段の測定データを受信する統括
   制御手段（９０）とを備え、 前記個別無線局は、各水路の流れ方向に順序付けられて
   おり、自局の測定データを逐次前記水田中継無線局側に
   隣接する個別無線局に送信し、自局に対する制御データ
   を前記水田中継無線局側に隣接する個別無線局から受信
   し、 前記水田中継無線局では、前記個別無線局から送信され
   た測定データを前記統括制御手段側に隣接する水田中継
   無線局に送信し、前記統括制御手段側に隣接する水田中
   継無線局から送信された自局に対する制御データを受信
   することを特徴とする水田の水位管理装置。