JPH119123A - 水田の自動水位管理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 農事者の労力を軽減する水田の水位管理方法
を提供する。 【解決手段】 手元側送受信機１は、送信データに基い
て、所望日の気温、水温、日照時間の所定間隔毎の基準
値および基準値に応ずる所定間隔毎のゲート高さ指示値
を現場側送受信機２に送信し、現場側送受信機２は送信
データを現場のＰＣＳ３に転送し、ＰＣＳ３は、設定時
刻の各基準値とその時刻での気温測定器１８、水温測定
器１９、日照時間測定器２９からの各値を比較して補正
係数を算出し、補正係数により各時刻でのゲート高さの
指示値を、自動的に調節するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水田の自動水位管
理方法に係り、特に水田に対する灌漑水をプログラマブ
ルコントローラ（以下、ＰＣＳという）自動的に制御
し、水田の水位を管理する方法について関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】水田の水位は、稲作の成育時期、気温の
変化等に応じて水位を変化させる必要があつた。従来の
技術の給水装置は、設定された水位に対して水位が下が
れば水の自動給水を行い、設定水位に達すれば、その給
水を停止させるようになっていた。これに関連するもの
として特開平６−２３６７１号公報の技術がある。この
方式では、水位を変更するために稲作者が現場に足を運
ぶ必要があった。

【０００３】そこで、上記稲作者の現場に足を運ぶ負担
を軽減する改良技術が提案された。上記従来の技術の給
水装置に加え、水位、水温情報に基づき、自宅に設置さ
れた管理装置からの無線機により、設定水位を変更する
ものである。これに関するものとしては特開平８−２７
５６８４号公報の技術がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技
術では、ＣＰＵやディスプレイを含む管理装置が大型と
なり、高コストになるという欠点があった。この高コス
ト面を解消し、水田の単位面積当りのコストを下げるた
めには、広域にわたるシステムにしなければならなかっ
た。このように、広域システムにすると、無線機の中継
装置や無線資格の問題が生じてきた。また、上記従来の
技術では、単に、水位、水温情報に基づき設定水位を変
更するため、その後の変化に対して適切な対応がなされ
ているとは水位変更が、オーバとなることもあり、問題
が生じていた。

【０００５】本発明は、かかる従来技術の問題点を解決
するためになされたもので、簡易なシステムで、稲作の
成育時期、気温の変化等に対応して適切に水位を調節
し、最低１日で２、３回程度の水田回りをしながら、水
位調節をする煩わしさを、多くとも、１日、１回で済む
ようにして農業従事者への負担を軽減することができる
水田の自動水位管理方法を提供することをその目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明に係る水田の自動水位管理方法の構成は、水
田に設置された水位調節装置の水位を調節するゲート高
さおよび当該水位調節装置からの排水の有無ならびに当
該水位調節装置の電源の可否のデータを現場側送受信機
より手元側送受信機に送信し、次に、前記手元側送受信
機は、前記送信データに基いて、任意の時刻の気温、水
温、日照時間の基準値および前記基準値に応ずるゲート
高さ指示値を現場側送受信機に送信し、次に前記現場側
送受信機は前記送信データを現場設置のプログラマブル
コントローラに転送し、次に、前記プログラマブルコン
トローラは、前記ゲート高さの指示値を前記任意の時刻
での気温測定器および水温測定器ならびに日照時間測定
器からの各測定値と前記各基準値と比較して補正係数を
算出し、次に、前記補正係数により前記任意の時刻での
前記ゲート高さ指示値を補正して自動的に調節すること
を特徴とするものである。

【０００７】上記の構成をさらに具体的に説明すると、
水田の排水部に設けた水位調節装置において、手元通信
機から設定した複数の任意の時刻と設定水位を当該ＰＣ
Ｓに記憶させ、設定した時刻になれば、自動的に水位調
節装置を作動して、記憶されている値の水位に調節す
る。さらに、任意の時刻の水位を定めた周囲条件、すな
わち、気温、水温、日照時間値に変化が生じた場合に
は、気温測定器および水温測定器ならびに日照時間測定
器からの測定値により、ＰＣＳが判断し、例えば前記測
定値が前記設定温度以下になった時、反対に設定温度以
上になった時、各設定水位を変更する。このようにし
て、殆ど、無人に近い状態で、水位管理を行うことがで
きる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１、２、３を参照して、本発明
に係る水田の自動水位管理方法の一実施形態を説明す
る。まず、本発明に係る水田の自動水位管理方法に用い
られるシステムの構成を説明する。図１は、本発明に係
る水田の自動水位管理方法に用いられるシステムの模式
図、図２は、本発明に係る水田の自動水位管理方法のフ
ロチャート、図３は、図１のフロチャートでの手元送受
信機における表示窓図、図４は、図１の水田の自動水位
管理方法に用いられるシステムの部分拡大図、図５は、
本発明に係る水田の自動水位管理方法が適用される水田
状況図である。

【０００９】まず、図５を参照して、本発明に係る水田
の自動水位管理方法が適用される水田の状況を説明す
る。水田Ｆは、畦Ｌ₁、Ｌ₂で仕切られた田ｆを有し、稲
ｐが植えられている。畦Ｌ₁の外側には給水路３０が配
設され給水口３２を介して田ｆに水３３を供給する。給
水路３０の側の畦Ｌ₁と田ｆを挾さんで反対側には畦Ｌ
_２が配設されている。前記畦Ｌ_２には水位調節装置本体
Ｒを設置するための溝（図示せず）が設けられている。

【００１０】次に、図１を参照して、本発明に係る水田
の自動水位管理方法に用いられる水位調節装置を説明す
る。水位調節装置本体Ｒは、手元送受信機１と送受信す
るアンテナ２ａを有する現場送受信機２と、ＲＳ−２３
２Ｃ型インタフェース３ａを介して前記現場送受信機２
と接続されているＰＣＳ３と、水田の水位を定める排水
口２１ｂが穿設されている回転板２１ａと、前記回転板
２１ａを四個のローラ２１ｃで保持するゲート２１と、
前記回転板２１ａと繋合索２８を介して繋合する回転ギ
ヤ２７と、前記回転ギヤ２７の同軸には前記ＰＣＳ３か
らの信号により駆動されるＤＣモータ２４と、前記回転
ギヤ２７を回転歯車（図示せず）を介して係合し、前記
ＤＣモータ２４の回転数を前記ＰＣＳ３へ電気的にフイ
ードバックするエンコーダ２３とが配設されている。こ
れらに電圧を供給するソーラ充電器２５を備えた電源バ
ッテリ−２６からなり、これらを図示しない防水構造の
筐体に収納されている。

【００１１】また、前記ゲート２１は、前記畦Ｌ₂に設
けられた図示しない溝に差し込まれることにより当該畦
Ｌ₂に取付けられことになり、前記ゲート２１に穿設さ
れている排水口２１ｂが、図示しない水田ｆ（図４参
照）の水３３の存在する空間と直結されるようになる。
なお、図１に示されるゲート２１等は、田ｆ側からみた
正面図であり、従って、前記排水口２１ｂには紙面の表
面から裏へ向かって排水されているものとする。

【００１２】また、水田ｆの水位を表示するゲート高さ
表示器２２が前記筐体より棒状に突設されており、前記
棒状下端部には、前記回転ギヤ２７と螺合するネジ部２
２ａが刻設されており、当該回転ギヤ２７の回転により
前記ネジ部２２ａが回転することにより、ゲート高さ表
示器２２が上下に移動するようになっている。また、気
温測定器１８、水温測定器１９、排水の有無を検知する
電極棒２０、日照度計２９がＰＣＳ３と電気的に接続さ
れ、それぞれの測定値を当該ＰＣＳ３に入力するように
なつている。

【００１３】さらに、図４を参照して、前記各部材を詳
細に説明する。図４分図（ｂ）に示す如く、前記回転板
２１ａの円周上には、溝２１ｄと繋合爪２１ｅが配設さ
れている。分図（ａ）に示す如く、前記繋合索２８は、
繋合チェン２８ａと繋合ワイヤ２８ｂを連結して構成
し、前記繋合チェン２８ａが前記回転ギヤ２７と噛合
し、前記繋合ワイヤ２８ｂが前記溝２１ｄと係合すると
共に、前記繋合爪２１ｅを介して固定されている。これ
により、前記繋合ワイヤ２８ｂと前記回転板２１ａとが
ずれないようになっている。

【００１４】図４分図（ａ）に示す如く、前記回転ギヤ
２７の同軸には当該回転ギヤ２７を回転させるＤＣモー
タ２４が設けられると共に、当該回転ギヤ２７の回転数
を減速する歯車２７ａ、２７ｂを介して噛合し、その回
転数を信号出力するエンコーダ２３が設けられている。
この歯車２７ａ、２７ｂは、一枚の歯車でも差し支えな
く、前記回転ギヤ２７の回転数を適宜に減速可能であれ
ば、差し支えない。図１では、前記歯車を一枚で構成
し、図４分図（ａ）では前記の如く、二枚で構成したも
のが例示されている。

【００１５】そして、前記ＤＣモータ２４が回転する
と、チェン２８を介して前記回転板２１ａが回転して、
排水口２１ｂの高さ位置が変化する。一方、前記エンコ
ーダ２３は、前記回転板２１ａの回転させる回転ギヤ２
７の回転数の信号を前記ＰＣＳ３にフイードバックし
て、閉ループ制御することにより、前記回転板２１ａの
回転制御が精度よく行われる。

【００１６】このような構成において、前記回転板２１
ａの回転させて前記排水口２１ｂの位置を調節すること
により水田ｆの水位が調節されるが、前記水位調節にお
いてゲート自身が移動してゲート高さを調節することに
より、当該水位を調節することと等価であるので、本明
細書では前記回転板２１ａの回転し、前記排水口２１ｂ
の位置を調節することをゲート高さを調節するというこ
とにする。なお、本実施形態では、上記の如く、排水口
２１ｂを有する回転板２１ａを備えたゲート２１を具備
した水位調節装置を用いたが、板を上下に移動させるゲ
ートを具備した型の水位調節装置や種々の水位調節装置
を用いても差し支えない。

【００１７】図１、２を参照して、ゲート高さを調節
し、水田ｆの水３３の高さを調節する方法を説明する。
まず、ステップ１０１において、水位管理者Ｍは、手に
手元側送受信機１を持ち、畦Ｌ₃に立ち（図４参照）、
時刻を設定する。次いで、ステップ１０２において、手
元側送受信機１の電源をＯＮする。

【００１８】ステップ１０３において、最初に手元側送
受信機１の機番エリアに水位調節装置本体Ｒの機番を入
力する。ここでは、機番１を入力する。このように、手
元側送受信機１に水位調節装置本体Ｒの機番を入力する
ことにより、多数の前記水位調節装置の内、制御すべき
水位調節装置を特定することになる。前記手元側送受信
機１の表示窓４には、図３分図（ａ）に示す表示がされ
る。

【００１９】ステップ１０４において、現場側送受信機
２から手元側送受信機１へ現時点での機番１の水位調節
装置本体Ｒのゲート高さ表示器２２の指示、電極棒２０
による排水５０の有無、ソーラー充電器２５を有する電
源２６の出力電圧値等が送信される。

【００２０】ステップ１０５において、前記手元側送受
信機１の表示窓４は、これらの前記各送信データを図３
分図（ｂ）の如く表示して確認し、水位調節装置全体の
動作が良好（以下、Ｏ．Ｋという）であればステップ１
０７へ移行する。水位調節装置全体の動作が不良（以
下、Ｎ．Ｇという）であれば、ステップ１０６へ移行
し、その原因を調査し、例えば排水口２１ｂのごみを取
り除いてＯ．Ｋとし、ステップ１０７へ移行する。

【００２１】ステップ１０７において、前記手元側送受
信機１から現場側送受信機２へ、任意の調節時間の範囲
内の設定しようとする任意時間毎の気温、水温、日照時
間の基準値および前記基準値に応ずるゲート高さの指示
値を入力する。例えば、前記機番１の水位調節装置本体
Ｒは、７：００から調節を開始するものとし、この対象
時間内を７：００から１２：００、１２：００から１
５：００、１５：００から１８：００、１８：００以降
との４区分にして、気温、水温、日照度値の基準値と、
この基準値に応じた前記任意の時刻におけるゲート高さ
の調節値を入力する。

【００２２】前記基準値には、前日の気温、水温、日照
度値の実測定値およびその日の予想される気温、水温、
日照度値のならびにその変化パータン、稲作の成育時期
等を考慮した値が用いられる。前記手元側送受信機１の
表示窓４には、例えば、図３分図（ｃ）に示す如く、７
時からの水位を２０ｍｍ、１２時からの水位を５０ｍ
ｍ、１５時から４０ｍｍ、１８時から３０ｍｍ、に調節
したい場合は、図３分図（ｃ）の如く、表示されて確認
することができる。図３分図（ｃ）は例示であり、前記
気温、水温、日照度値の各基準値も前記手元側送受信機
１の切り替えスイッチを切り替えることにより、順次表
示されて確認することができる。

【００２３】次に、ステップ１０８において、現場側送
受信機２から前記入力したデータの転送がＰＣＳ３に転
送され記憶される。ステップ１０９において、前記ＰＣ
Ｓ３では、前記設定された時刻になると、前記設定時刻
の気温、水温、日照度値の基準値と、その時刻の気温測
定器１８の測定値、水温測定器１９の測定値、日照度計
２９からの測定値とを比較する。上記比較値に差がなけ
れば、入力されているゲート高さの調節値をそのままと
する。上記比較値に差があれば、ステップ１１０におい
て、入力されているゲート高さの調節値を補正して変更
する。

【００２４】上記補正する場合または補正しない場合の
いずれの場合も、ステップ１１１、ステップ１１２にお
いて、前記ゲート高さの調節値が、前記ＰＣＳ３からゲ
ート高さ調節用ＤＣモータ２４に送信されて、当該ＤＣ
モータ２４が回転する。前記ＤＣモータ２４が回転する
と、チェン２８が直線運動して、回転板２１ａを回転さ
せる。前記回転板２１ａが回転すると、前記排水口２１
ｂの位置が変わり、水田ｆの水位が変化する。

【００２５】このステツプ１０１からステップ１１２ま
でを、全ての水位調節装置、Ｎ台設置されておれば、機
番１から機番Ｎまでについて実施される。また、必要に
応じて機番を指定して入力することにより、図３分図
（ｄ）に示されるように、その機番の水位調節装置の動
作状態表示もさせることができる。

【００２６】上記説明においては、任意の時刻を７：０
０から調節動作を開始するものとし、四区分に分けて設
定したが、これを一時間毎の設定にしてもよい。さら
に、日照、日射の弱い午前中は設定区分の数を少なく、
日照、日射の強い午後は設定区分を数を多く、細かくす
るようにしてもよい。

【００２７】また、手元側送受信機１と現場側送受信機
２との通信距離は、数百ｍであるので、この範囲につい
ては、一個所で一度に調節することができる。また、水
田は、周囲の地形により日照時間や日射強度が変化し、
灌漑設備の上流側と下流側とでは灌漑水の温度も異なる
ので、上記基準値も変えなければならないが、本発明は
これに対しても対応させることができる。上記説明にお
いて、前記ＰＣＳ３の設置場所については、水位調節装
置本体Ｒに内蔵させてもよく、またその近傍に別置して
もよい。

【００２８】また、気温測定器１８、水温測定器１９、
電極棒２０等は市販のものを用いればよく、日照度計２
９は、通常地上で１２０Ｗ／ｍ²以上の太陽エネルギー
が注がれた際、日照があったとみなされており、市販の
ものを用いれば十分である。さらに、日射強度を併せて
測定できるものもあり、このようなものを使用すると一
層好ましい。また、水位管理のパラメータに気温、水温
ばかりでなく、日照時間や日射強度を用いることによ
り、日照や日射による気温、水温の上昇の時間遅れを予
測し、水田水位の予知管理をすることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の構成に
よれば、簡易なシステムで、稲作の成育時期、気温の変
化等に応じ、他の周囲環境の変化にも対応して適切に水
位を調節し、最低１日で２、３回の水位調節をする煩わ
しさを多くとも、１日、１回で済むようにして農業従事
者への負担を軽減することができる水田の自動水位管理
方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る水田の自動水位管理
方法の略示説明図である。

【図２】図１の水田の水位管理方法のフローチャートで
ある。

【図３】図１のフロチャートでの手元送受信機における
表示窓図である。

【図４】図１の水田の自動水位管理方法に用いられるシ
ステムの部分拡大図である。

【図５】図１の水田の水位管理方法が適用される水田状
況図である。

【符号の説明】

Ｒ…水位調節装置本体、１…手元側送受信機、２…現場
側送受信機、２ａ…現場側アンテナ、３…ＰＣＳ、３ａ
…インタフェース、４…手元側送受信機の表示窓、１８
…気温測定器、１９…水温測定器、２０…電極棒、２１
…ゲート、２１ａ…回転板、２１ｂ…排水口、２１ｃ…
ローラ、２２…ゲート高さ表示器、２２ａ…ネジ部、２
３…エンコーダ、２４…ＤＣモータ、２５…ソーラー充
電器、２６…電源バッテリ、２７…回転ギヤ、２８…繋
合索、Ｆ…水田、ｆ…田、ｐ…稲、２９…日照度計、３
０…給水路、３２…給水口、３３…水、３４…水位、４
０…排出路、Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃…畦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水田に設置された水位調節装置の水位を
   調節するゲート高さおよび当該水位調節装置からの排水
   の有無ならびに当該水位調節装置の電源状態のデータを
   現場側送受信機より手元側送受信機に送信し、次に、前
   記手元側送受信機は、前記送信データに基いて、任意の
   時刻の気温、水温、日照時間の基準値および前記基準値
   に応ずるゲート高さ指示値を現場側送受信機に送信し、
   次に前記現場側送受信機は前記送信データを現場設置の
   プログラマブルコントローラに転送し、次に、前記プロ
   グラマブルコントローラは、前記ゲート高さの指示値を
   前記任意の時刻での気温測定器および水温測定器ならび
   に日照時間測定器からの各測定値と前記各基準値とを比
   較して補正係数を算出し、次に、前記補正係数により前
   記任意の時刻での前記ゲート高さの指示値を補正して自
   動的に調節することを特徴とする水田の自動水位管理方
   法。