WO2020080203A1 - 水田の水位検知システム、及び水位検知装置 - Google Patents
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- WO2020080203A1 WO2020080203A1 PCT/JP2019/039714 JP2019039714W WO2020080203A1 WO 2020080203 A1 WO2020080203 A1 WO 2020080203A1 JP 2019039714 W JP2019039714 W JP 2019039714W WO 2020080203 A1 WO2020080203 A1 WO 2020080203A1
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G25/00—Watering gardens, fields, sports grounds or the like
Definitions
- the present invention relates to a water level detection system of a paddy field and a water level detection device capable of accurately grasping the water level of a paddy field.
- Patent Document 1 discloses a paddy field water level setting device that opens and closes a water tap by a ball tap valve that moves up and down according to the paddy field water level.
- the present invention provides a water level detection system and a water level detection device capable of accurately detecting the water level of a paddy field without being affected by sedimentation of mud, spiders, intrusion of dust, and the like. Especially.
- the paddy field water level detection system of the present invention made to solve the above-mentioned problems is a paddy field water level detection system for detecting the water level of a paddy field, and a pillar body standing in the paddy field and a vertical direction from the water surface of the paddy field. At a position separated by a predetermined distance, provided on the pillar, emits ultrasonic pulses in the water surface direction of the paddy field, receives the ultrasonic pulse reflected on the water surface of the paddy field, and calculates the water level of the paddy field.
- An ultrasonic sensor unit for acquiring various kinds of information a saucer unit provided at the lower end of the pillar body, and an upper end edge of which is buried so as to be located on the soil layer surface of the soil layer, and the saucer unit.
- a fixed pile fixed to the installation location in the paddy field a water level information transmission unit that transmits various information for calculating the water level of the paddy field acquired by the ultrasonic sensor unit, and a paddy field water level detection device, Calculate the water level of the paddy field
- Various information for receiving, and based on the received various information for calculating the water level of the paddy field calculates the water level information of the paddy field, and transmits it to the information communication terminal of the paddy field manager or the agricultural worker.
- An information management server is provided, and the saucer part of the paddy field water level detection device is vertically moved according to the state of the soil layer.
- the paddy field manager or the agricultural worker can detect the water level information of the paddy field detected by the paddy field water level detection device installed in the paddy field without being affected by sedimentation of mud, intrusion of spiders, garbage, etc. Can be accurately grasped by the information communication terminal owned by the user.
- the information management server stores in advance the distance to the upper edge of the ultrasonic sensor section and the saucer section as a reference height, while being transmitted by the water level information transmission section.
- the water level information of the paddy field is calculated based on various information for calculating the water level of the paddy field and the reference height. With this configuration, the water level in the paddy field can be calculated accurately.
- the paddy field water level detection system of the present invention when the calculated water level information of the paddy field is a negative value, the paddy field water level information indicating that there is no water in the paddy field. It is characterized by calculating. With this configuration, it is possible to grasp the state where there is no water in the paddy field.
- the rice paddy water level detection system of the present invention various information for calculating the water level of the paddy field, the ultrasonic sensor unit, until the ultrasonic wave is reflected from the water surface of the paddy field to the round trip. It is characterized in that it is a measured value calculated from the time and the propagation velocity of the ultrasonic pulse. With this configuration, various information for calculating the water level of the paddy can be accurately detected.
- the saucer portion is formed with a fixed pile insertion hole having a hole diameter larger than the diameter of the fixed pile, so that the saucer portion is in a state of a soil layer of a paddy field It is characterized by moving up and down according to.
- the reference height can be changed by setting a correction value for each of the paddy field water level detection devices when the paddy field water level detection device is installed in the paddy field. Is characterized by. With this configuration, it is possible to accurately grasp the water level information of the paddy field according to the state of the paddy field water level detection device installed in the paddy field.
- the paddy field water level detection system of the present invention includes a relay unit that relays various information for calculating the water level of the paddy field transmitted from the paddy field water level detection device installed in a predetermined area to a wide area network.
- the relay means can relay to the information management server located on the wide area network.
- the paddy field water level detection device of the present invention is provided with a pillar body standing upright in the paddy field, at a position separated by a predetermined distance in the vertical direction from the water surface of the paddy field, and is provided on the pillar body, and is superposed in the water surface direction of the paddy field.
- An ultrasonic sensor unit that emits a sound wave pulse and can receive the ultrasonic wave pulse reflected on the water surface of the paddy field, and the time from when the ultrasonic wave pulse is emitted to when the ultrasonic wave pulse is reflected on the water surface of the paddy field and reciprocates.
- a propagation speed of the ultrasonic pulse a water level information processing unit for calculating water level information of the paddy field, and a saucer unit provided at the lower end of the support body and embedded in the soil layer of the paddy field And a fixed pile for fixing the saucer section to an installation place in the paddy field, and a water level information transmission section for transmitting the water level information of the paddy field calculated by the water level information processing section, and the saucer
- the upper edge of the part is of the soil layer By being embedded so as to be positioned in the soil layer surface, characterized in that it moves up and down according to the state of the plow layer. With this configuration, it is possible to accurately detect the water level in the paddy field without being affected by sedimentation of mud, intrusion of spiders, dusts, and the like.
- the paddy field water level detection system of the present invention is a paddy field manager, or an agricultural worker, is detected by a paddy field water level detection device installed in a paddy field, without being affected by sedimentation of mud, spider, invasion of garbage and the like.
- the water level information of the paddy field can be accurately grasped by the information communication terminal owned by oneself.
- the paddy field water level detection device of the present invention can accurately detect the water level of a paddy field without being affected by sedimentation of mud, intrusion of spiders, dusts and the like.
- FIG. 1 is an overall explanatory diagram of a paddy field water level detection system according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is an explanatory diagram showing a paddy field water level detection device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a functional block diagram of the paddy field water level detection device according to the embodiment of the present invention.
- the paddy field water level detection system is provided on the pillar body 11 standing on the paddy field 1 and on the pillar body 11 at a position separated from the water surface W of the paddy field 1 in the vertical direction by a predetermined distance.
- the strut body 11 which emits ultrasonic pulses in the water surface direction X of the paddy field 1, receives the ultrasonic pulse reflected by the water surface W of the paddy field 1 and acquires various information for calculating the water level of the paddy field 1.
- the saucer part 14 that is embedded in the lower end part 11a of the soil and the upper end edge 14a of which is located on the soil layer surface 2a of the soil layer 2, and the fixing to fix the saucer part 14 to the installation location in the paddy field 1
- Paddy field water level detection device 10 including a pile 15 and a water level information transmission unit 17 that transmits various information for calculating the water level of the paddy field 1 acquired by the ultrasonic sensor unit 12, and the water level of the paddy field 1 is calculated.
- To receive various information for It has an information management server 30 which calculates the water level information d of the paddy field 1 based on various information for calculating the water level of the paddy field 1 and sends it to the information communication terminal 40 of the manager of the paddy field 1 or the agricultural worker. .
- the various information for calculating the water level of the paddy field 1 includes the time ⁇ t from the time when the ultrasonic wave pulse is emitted to the time when the ultrasonic wave is reflected back and forth on the water surface W of the paddy field 1 and the propagation velocity v of the emitted ultrasonic wave pulse.
- the saucer part 14 that constitutes the paddy water level detection device 10 moves up and down according to the state of the soil layer 2.
- the pillar 11 is formed in a cylindrical shape made of metal or resin such as vinyl chloride, and is erected at a predetermined installation place in the paddy field 1 as shown in FIG. Further, a tray portion 14 is provided at the lower end portion 11 a of the column body 11. Further, the device main body 16 is provided at the upper end 11b of the support body 11, and various information for calculating the water level of the paddy field 1 acquired by the ultrasonic sensor unit 12 is processed inside the device main body 16. It has a water level information processing unit 13 and an information transmission unit 17 that transmits various kinds of information for calculating the water level of the paddy field 1 acquired by the ultrasonic sensor unit 12.
- the ultrasonic sensor unit 12 is provided on the support body 11 at a position vertically separated from the water surface W of the paddy field 1 by a predetermined distance, and emits ultrasonic pulses in the water surface direction X of the paddy field 1 at the water surface W of the paddy field 1. Receive the reflected ultrasonic pulse.
- the ultrasonic sensor unit 12 is provided on the support column 11 at a height position that is 25 cm to 30 cm away from the water surface W of the paddy field 1.
- the ultrasonic sensor unit 12 includes an ultrasonic wave emitting unit 12a that emits an ultrasonic pulse in the water surface direction X of the paddy field 1 and an emitted ultrasonic pulse that is reflected on the water surface W of the paddy field 1 and reciprocates.
- An ultrasonic wave reception unit 12b that receives the returned ultrasonic wave pulse is provided (see FIG. 3).
- the ultrasonic sensor unit 12 includes a sensor control unit 12c that controls each process of the ultrasonic wave emission unit 12a or the ultrasonic wave reception unit 12b.
- the ultrasonic sensor unit 12 is a water level meter that can measure the water level in a non-contact manner with the water surface, and since it has the same configuration as an existing ultrasonic water level meter, an overview will be described, but a detailed description will be given. Omit it.
- the ultrasonic wave emitting unit 12a emits an ultrasonic pulse in the water surface direction X of the paddy field 1 as shown in FIGS.
- the sensor control unit 12c acquires the emission time t1 at which the ultrasonic wave pulse is emitted and the propagation velocity v of the ultrasonic pulse, and the device main body unit 16 to be described later.
- the information storage unit 18 provided in the.
- the ultrasonic receiving unit 12b receives an ultrasonic pulse that is reflected by the water surface W of the paddy field 1 and reciprocates.
- the sensor control unit 12c acquires the reception time t2 at which the ultrasonic wave pulse is received and outputs it to the information storage unit 18 provided in the apparatus main body unit 16.
- the sensor control unit 12c emits an ultrasonic pulse emitted from the ultrasonic emission unit 12a at a time t1, a reception time t2 of the ultrasonic pulse received by the ultrasonic receiving unit 12b, and an emission from the ultrasonic emission unit 12a.
- the sensor control unit 12c When acquiring the propagation velocity v of the ultrasonic pulse to be generated, they are linked to each other and output to the information storage unit 18 provided in the apparatus main body unit 16.
- the sensor control unit 12c acquires each of the above-described emission time t1, reception time t2, and ultrasonic pulse propagation velocity v, and also performs each processing performed by the ultrasonic emission unit 12a and the ultrasonic reception unit 12b. To control. For example, the sensor control unit 12c may set the ultrasonic pulse emission interval to any timing (every hour to every day, etc.) and cause the ultrasonic wave emission unit 12a to emit the ultrasonic pulse at the set timing. it can.
- the water level information processing unit 13 calculates the time ⁇ t until the ultrasonic pulse is reflected by the water surface W of the paddy 1 and reciprocates based on the above-described emission time t1 and reception time t2. Next, the water level information processing unit 13 calculates the measured value m based on the time ⁇ t required for the ultrasonic pulse to be reflected on the water surface W of the paddy field 1 and reciprocate, and the propagation velocity v of the ultrasonic pulse.
- the calculated measurement value m indicates the distance from the ultrasonic sensor unit 12 to the water surface W of the paddy field 1 as shown in FIG.
- the measurement value m calculated by the water level information processing unit 13 is relayed from the information transmitting unit 17 to the relay device 50 and then transmitted to the information management server 30, as illustrated in FIG. 1.
- the water level information processing unit 13 associates the emission time t1 of the ultrasonic pulse with the measurement value m as the measurement time T, and assigns it to each paddy water level detection device 10. It is linked to the device identification number (device ID) and relayed to the relay device 50, and then transmitted to the information management server 30.
- the saucer portion 14 has an overall shape like a deep dish, and is formed of a bottom surface portion and a side wall portion provided upright from the outer edge of the bottom surface portion. The center of the bottom surface of the saucer portion 14 is fixed to the lower end portion 11 a of the support column 11. Furthermore, the saucer part 14 can be fixed to the installation place in the paddy field 1 by the plurality of fixing piles 15.
- the saucer portion 14 is formed with a fixed pile insertion hole 14b having a hole diameter larger than the diameter of the fixed pile 15, and the plurality of fixed piles 15 are arranged so as to be inserted through the fixed pile insertion hole 14b. Since the tips of these fixed piles 15 reach beyond the soil layer 2 of the paddy field 1 to the plow floor layer 3 located below the soil layer 2, the saucer portion 14 is placed within the predetermined paddy field 1. Can be fixed at the installation site.
- a plurality of fixed piles are embedded in the soil layer 2 such that the upper edge 14a of the side wall forming the saucer portion 14 is located on the soil layer surface 2a of the soil layer 2 of the paddy field 1.
- the saucer unit 13 is installed at a predetermined installation location of the paddy field 1 by 15. Then, after the rice field 1 is planted in the paddy field 1 and the soil layer 2 is gradually tightened, the soil layer surface 2a of the soil layer 2 is vertically vertically lowered, and the saucer portion 14 is also vertically vertically lowered.
- the fixed pile insertion hole 14b formed in the saucer part 14 and through which the plurality of fixed piles 15 are inserted is formed larger than the diameter of the fixed pile 15, the water of the paddy field 1 is discharged from the fixed pile insertion hole 14b.
- the saucer portion 14 does not float, and the saucer portion 14 descends vertically downward in accordance with the state of the soil layer 2.
- the saucer portion 14 vertically rises as the soil layer surface 2a of the soil layer 2 vertically rises.
- the soil layer 2 of the paddy field 1 has a structure in which rainwater passes through immediately, whereas the plow floor layer 3 located below the soil layer 2 is hard and dense due to the accumulation of clay and the like. Therefore, the rainwater will remain in the soil layer 2 for a while because it has a structure that suppresses water leakage.
- a large amount of rainwater cannot pass through the plow floor layer 3 immediately and the rainwater remains in the soil layer 2 of the paddy field 1 for a while, so
- the layer surface 2a rises vertically upward, and the saucer portion 14 rises vertically upward (see FIG. 2).
- the paddy field 1 runs out of water and the soil layer surface 2a of the soil layer 2 is exposed, the water contained in the soil layer 2 gradually evaporates, and the soil layer 2 is soiled. As the layer surface 2a vertically lowers, the saucer portion 14 also vertically vertically lowers.
- the fixed pile 15 is made of metal as long as it has a bending strength that can withstand the strong wind in the paddy field water level detection device 10 and does not deteriorate even when placed in water for a long period of time. However, it may be made of resin.
- the device main body 16 is provided on the upper end 11b of the pillar 11, and is formed in a rectangular parallelepiped shape made of metal or resin.
- the apparatus main body 16 has an internal space in which the water level information processing unit 13, the information transmission unit 17, and the information storage unit 18 can be stored.
- the information transmission unit 17 receives the measurement value m calculated by the water level information processing unit 13 and transmits it to the relay device 50.
- the measurement time m is associated with the emission time t1 of the ultrasonic pulse as the measurement time T, and is assigned to each paddy water level detection device 10. It is linked to the device identification number (device ID) and transmitted to the relay device 50.
- the information transmission unit 17 may be configured to directly transmit the measurement value m and the like to the information management server 30 not via the relay device 50 but via the Internet.
- the information storage unit 18 stores the measurement value database shown in FIG.
- the measurement value database indicates a field 18a indicating “apparatus ID”, a field 18b indicating “emission time (t1)", a field 18c indicating “reception time (t2)", and "time ⁇ t”. It is composed of a plurality of records including a field 18d, a field 18e indicating "propagation velocity (v)", and a field 18f indicating "measured value (m)”.
- the “device ID” is a device identification number assigned to each paddy field water level detection device 10 installed in the paddy field 1.
- the "apparatus ID" is various information for calculating the water level of the paddy field 1 acquired by the ultrasonic sensor unit 12, that is, the emission time t1, the reception time t2 when the information is detected, and the ultrasonic pulse of the paddy field 1 Based on the time ⁇ t until the ultrasonic wave is reflected back and forth on the water surface W, the propagation velocity v of the ultrasonic pulse, the time ⁇ t until the ultrasonic pulse is reflected on the water surface W of the paddy 1 and reciprocates, and the propagation speed v of the ultrasonic pulse. It is stored in association with the calculated measurement value m.
- a panel-shaped solar cell 19 may be provided on the upper surface of the device body 16.
- the surface of the solar cell 19 is protected by a transparent acrylic solar cell cover, and the solar cell 19 converts light energy emitted from the sun into electric power by a photovoltaic effect.
- the electric power converted by the solar cell 19 is charged into a storage battery (not shown) stored inside the device body 16.
- the electric power charged in the storage battery (not shown) is supplied to the ultrasonic sensor unit 12, the water level information processing unit 13, the information transmission unit 17, and the information storage unit 18 electrically connected to the storage battery, and the ultrasonic sensor unit 12 is connected.
- the water level information processing unit 13, the information transmission unit 17, and the information storage unit 18 can perform each process.
- the information management server 30 receives various kinds of information for calculating the water level of the paddy field 1 transmitted by the information transmission unit 17 via the relay device 50 described later, and calculates the water level information d of the paddy field 1.
- the information management server 30 stores a water level calculation unit 31 that calculates the water level information d of the paddy field 1 and a water level that stores the water level information d of the paddy field 1 calculated by the water level calculation unit 31.
- the storage unit 32 and the water level transmission unit 33 that transmits the water level information d of the paddy field 1 to the manager of the paddy field 1 and the information communication terminal 40 owned by the agricultural worker.
- the water level calculation unit 31 of the information management server 30 measures various information transmitted by the information transmission unit 17 for calculating the water level of the paddy field 1, that is, a measurement value indicating the distance from the ultrasonic sensor unit 12 to the water surface W of the paddy field 1.
- m and the reference height n previously stored in the water level storage unit 32 are acquired, and the difference between the measured value m and the reference height n is set as the water level information d of the paddy field 1 based on the following mathematical formula.
- Output to the storage unit 32 is a measurement value indicating the distance from the ultrasonic sensor unit 12 to the water surface W of the paddy field 1.
- the reference height n is the height from the ultrasonic sensor portion 12 to the upper end edge 14a of the saucer portion 14 provided on the lower end portion 11a of the support body 11, so that the paddy field Only the water level of 1 is a value larger than the measured value m indicating the distance from the ultrasonic sensor unit 12 to the water surface W of the paddy field 1.
- the ultrasonic pulse emitted from the ultrasonic wave emitting unit 12a is Measurement value m1 calculated by the water level information processing unit 13 that is reflected by the mud, dust, insects, or the bottom surface of the saucer unit 14 that is received by the ultrasonic wave receiving unit 12b and is calculated by the water level information processing unit 13. Is transmitted by the information transmitting unit 17.
- the water level calculation unit 31 of the information management server 30 acquires the measurement value m1 transmitted by the information transmission unit 17 and the reference height n stored in advance in the water level storage unit 32, and the above formula Based on, the difference between the measured value m1 and the reference height n is output to the water level storage unit 32 as the water level information d1 of the paddy field 1.
- the reference height n is a height dimension from the ultrasonic sensor portion 12 to the upper end edge 14a of the saucer portion 14 provided on the lower end portion 11a of the column body 11, as shown in FIG.
- the measured value m1 is not the distance to the water surface W of the paddy field 1 but the distance to the bottom portion of the saucer portion 14 and the mud, insects, dust, etc. accumulated on the bottom portion, beyond the upper edge 14a of the saucer portion 14. Therefore, the value is larger than the reference height n.
- the water level calculation unit 31 determines that there is no water in the paddy field 1 (for example, a drought state). Then, the water level calculation unit 31 outputs to the water level storage unit 32 a notification stating that there is no water in the paddy field 1 (for example, the water level information d1 of the paddy field 1 is “0 cm”).
- the water level storage unit 32 of the information management server 30 stores the water level information database shown in FIG. 8, and has a field 21 indicating “apparatus ID”, a field 22 indicating “user ID”, and a field 23 indicating “paddy field ID”.
- a field 24 indicating "reference height (n)", a field 25 indicating “measurement time (T)”, a field 26 indicating “measured value (m)”, and “water level information (d)”.
- a field 27 shown in the figure.
- Device ID is a device identification number given to each paddy field water level detection device 10 installed in the paddy field 1 and is given as, for example, “C11”, “C12”, “C21” ....
- the "user ID” is a personal identification number given to each manager of the paddy field 1 or each farmer, and for example, "A01” for each manager of the paddy field 1 or each farmer, “A02” ... Is added.
- the “user ID” means that when the paddy field water level detection device 10 is installed in an arbitrary paddy field 1, the administrator of the paddy field 1 or the agricultural worker operates the information communication terminal 40 owned by himself or herself.
- the “device ID” is automatically given when the “device ID” is registered in the water level information database of the water level storage unit 32, and is stored in the water level storage unit 32.
- the information communication terminal 40 may be operated to input the “user ID” set in advance together with the “device ID”.
- one “user ID” can be associated with a plurality of “device IDs”.
- “Paddy field ID” is a paddy field identification number assigned to each paddy field 1 managed by the administrator of the paddy field 1 or an agricultural worker. For example, “B001”, “B002”, “B003” for each paddy field 1 ... is added.
- the "paddy field ID” means that when the paddy field water level detection device 10 is installed in an arbitrary paddy field 1, the administrator of the paddy field 1 or the agricultural worker operates the information communication terminal 40 owned by himself or herself. It is automatically given when the “device ID” is registered and stored in the water level storage unit 32. Further, when the “paddy field ID” is set in advance, the information communication terminal 40 may be operated to input the “paddy field ID” set in advance together with the “device ID”.
- the “Paddy field ID” is associated with the position information of the paddy field 1 acquired by the GPS function of the information communication terminal 40, transmitted to the information management server 30, and stored in the water level storage unit 32.
- one "user ID” can be associated with a plurality of "paddy field IDs”.
- the same “paddy field ID” can be associated with a plurality of “user IDs”.
- the “reference height (n)” is referred to as the height dimension from the ultrasonic sensor section 12 to the upper edge 14a of the saucer section 14 provided on the lower end section 11a of the support body 11, as shown in FIG.
- the “reference height (n)” is associated with the “apparatus ID” and stored in advance in the water level storage unit 32.
- Measurement time (T) is the emission time t1 of the ultrasonic pulse by the ultrasonic sensor unit 12 of the paddy water level detection device 10, and is, for example, “AM 10:00”, “AM 11:00”, “AM 12:00”. ... "PM 2:00".
- the “measured value (m)” is the distance from the ultrasonic sensor unit 12 calculated by the water level information processing unit 13 of the paddy field water level detection device 10 to the water surface W of the paddy field 1.
- the “measurement time (T)” is associated with the “measurement value (m)” and is stored in the water level storage unit 32.
- Water level information (d) is the water level of the paddy field 1 calculated based on the “reference height (n)” and the “measured value (m)”.
- the “water level information (d)” is associated with the “apparatus ID” every time it is calculated by the water level calculation unit 31.
- the “user ID” is allowed to access the information management server 30 from the information communication terminal 40 owned by the administrator of the paddy field 1 or the agricultural worker to access the water level information d of the paddy field 1. It is good to associate a "password”.
- map information and image information of the paddy field 1 to which the “Paddy field ID” is assigned may be associated and stored in the information management database.
- the water level transmission unit 33 of the information management server 30 stores the information communication terminal 40 owned by the administrator of the paddy field 1 or the agricultural worker stored in the water level information database in association with the user identification number (user ID). Based on contact information such as a mail address and a telephone number that can be received at, the measurement time T and the water level information d transmitted by the paddy water level detection device 10 are information communication that the administrator of the paddy field 1 or an agricultural worker owns. It is transmitted to the terminal 40.
- the administrator of the paddy field 1 or the agricultural worker confirms the water level information d of the paddy field 1 transmitted to the information communication terminal 40 owned by him, and when the water level of the paddy field 1 is insufficient, Can be supplied, or when the water level in the paddy field 1 is excessive, it is possible to take measures in accordance with the situation, such as draining water from the paddy field 1.
- the water level transmitter 33 of the information management server 30 stores the information communication terminal 40 owned by the manager of the paddy field 1 or the agricultural worker stored in the water level information database in association with the user identification number (user ID). Based on contact information such as an email address and a telephone number that can be received at, the measurement time T transmitted by the paddy water level detection device 10 and a notification stating that there is no water in the paddy 1 are displayed in the water level transmission unit. 33 The information is transmitted to the information communication terminal 40 of the administrator of the paddy field 1 or the agricultural worker.
- the administrator of the paddy field 1 or the farm worker sends a notice to the information communication terminal 40 owned by the paddy field 1 that there is no water in the paddy field 1 (for example, the water level information d1 of the paddy field 1 is " 0 cm "is displayed), and appropriate measures such as supplying water to the paddy 1 can be taken.
- the reference height n is described as a fixed value, but the reference height n may be changed according to the situation of the paddy field water level detection device 10 installed in the paddy field 1. .
- Example 1 From the ultrasonic sensor section 12 to the upper end edge 14a of the saucer section 14 provided on the lower end section 11a of the column body 11 in a state where the installation work of the paddy field water level detection device 10 on the paddy field 1 is completed.
- the height dimension is measured, the difference between the measured height dimension and the preset reference height n is calculated, and the calculated difference is set as the correction value h.
- the manager of the paddy field 1 or the agricultural worker operates the information communication terminal 40 to transmit the correction value h to the information management server 30.
- the correction value h is associated with the device identification number (device ID) given to each paddy water level detection device 10.
- the information management server 30 stores the received correction value h in the water level storage unit 32 in association with the reference height n associated with the same device identification number (device ID).
- the information management server 30 includes the information transmission unit 17 of the paddy field water level detection device 10 assigned with the same device identification number (device ID). From the above, the relay device 50 relays the transmitted measured value m, and calculates the water level information d of the paddy field 1 using the following mathematical formula.
- the water level information d of the paddy field 1 is “4 cm” according to the above formula.
- the correction value h is “ ⁇ 2 cm”
- the measured value m is “27 cm”
- the water level information d of the paddy field 1 is “1 cm” according to the above formula.
- Example 2 in a state where the installation work of the paddy field water level detection device 10 in the paddy field 1 is completed, the ultrasonic sensor section 12 causes the upper end edge 14a of the saucer section 14 provided on the lower end section 11a of the support body 11. It is also possible to measure the height dimension up to and measure the height dimension as the changed reference height n1.
- the information communication terminal 40 owned by the administrator of the paddy field 1 or the agricultural worker is operated, and the change reference height n1 associated with the device identification number (device ID) is transmitted to the information management server 30. Then, the information management server 30 replaces the received change reference height n1 with the reference height n associated with the same device identification number (device ID), and stores it in the water level storage unit 32.
- the mathematical formula for calculating the water level information d of the paddy field 1 in this case is as follows.
- the information management server 30 receives an access request from the information communication terminal 40 owned by the administrator of the paddy field 1 or the farm worker, and presents a website that can browse the water level information d and the like of the paddy field 1. You may have the water level provision part 34.
- the water level providing unit 34 When the water level providing unit 34 receives an access request (for example, input of “user ID”) from the information communication terminal 40, the “paddy ID” and “water level information (d) associated with the input“ user ID ”. ) ”,“ Measurement time (T) ”, and the like are extracted from the water level information database of the water level storage unit 32. Furthermore, the water level providing unit 34 generates a website that allows the administrator of the paddy field 1 or the farmer to view the extracted "water level information (d)" and “measurement time (T)", and issues an access request. The generated website is presented to the received information communication terminal 40.
- an access request for example, input of “user ID”
- the water level providing unit 34 receives an access request (for example, input of “user ID”) from the information communication terminal 40
- the “paddy ID” and “water level information (d) associated with the input“ user ID ”. ) ”,“ Measurement time (T) ”, and the like are extracted from the water level information database of the water level
- the water level providing unit 34 can request the input of a preset “password” in addition to the “user ID” when the access request is made from the information communication terminal 40. Further, the water level providing unit 34 can also set access authority for each "user ID”, and presents websites with different viewable ranges according to the access authority set for the "user ID”. May be
- the information management server 30 has an arithmetic processing unit such as a CPU that executes arithmetic processing of various programs and a storage unit that stores programs and various data used for various processes.
- the arithmetic processing unit is read by a program, a module, or the like according to the processing, and realizes the function of each unit included in the payment system 10 described later.
- other hardware such as an input device such as a keyboard and a display device such as a display may be provided.
- the storage unit may be stored in various data storage formats such as a database and a data file, and is not limited to the data storage format of the database and the data file, and may be any data storage format.
- the information communication terminal 40 is a smartphone, a tablet-type terminal, or a PC owned by the administrator of the paddy field 1 or an agricultural worker, and has a GPS function capable of acquiring the position information of the paddy field 1. As shown in FIG. 9, the water level information d for each paddy field 1 can be displayed, and as shown in FIG. 10, the water level information d for each paddy field 1 can be displayed on the map. Further, by inputting the given “user ID” and “password” from the information communication terminal 40, the information management server 30 is accessed, the website generated by the water level providing unit 34 is browsed, and the water level information of the paddy field 1 is accessed. It is also possible to confirm d and the like.
- the repeater 50 has a measurement value m and a measurement time T transmitted from the paddy field water level detection devices 10 installed in the paddy fields 1A and 1B within a predetermined area (for example, within a radius of 4 km to 8 km) around the repeater 50. Etc. can be received. Further, the relay device 50 can transmit the received measured value m, measured time T, etc. to the information management server 30 via a wide area network, so-called Internet.
- the paddy field water level detection device 10 can accurately calculate the water level information d of the paddy field 1, the administrator of the paddy field 1 or the agricultural worker can easily and accurately calculate the water level of the paddy field 1.
- the information d can be grasped.
- the saucer part 14 constituting the paddy field water level detection device 10 moves vertically up and down according to the state of the soil layer 2 of the paddy field 1, so that the paddy field 1 Since the reference height n to the soil layer surface 2a of the layer 2 is constant, the water level information d of the paddy field 1 can be calculated accurately, so that the administrator of the paddy field 1 or the farmer can easily Moreover, the water level information d of the paddy field 1 can be accurately grasped.
- the paddy field water level detection device 10 can grasp the state in which the paddy field 1 has run out of water, the administrator of the paddy field 1 or the farmer must deal with the situation of the paddy field 1. You can grasp the state in which the paddy field 1 has run out of water, the administrator of the paddy field 1 or the farmer must deal with the situation of the paddy field 1. You can
- the paddy water level detecting device 10 can correct the reference height n according to the condition installed in the paddy field 1, it is affected by the condition in which the paddy water level detecting device 10 is placed. Without it, it is possible to grasp the accurate water level information d of the paddy field 1.
- the invention disclosed in the present specification specifies, within an applicable range, these partial configurations by changing to other configurations disclosed in the present specification, or these.
- the information management server 30 calculates the water level information d of the paddy field 1.
- the water level information processing unit 13 of the paddy field water level detecting device 10 calculates the water level information d of the paddy field 1. It may be configured to calculate.
- the water level information processing unit 13 calculates the measured value m based on the time ⁇ t taken by the ultrasonic sensor unit 12 until the water is reflected on the water surface W of the paddy field 1 and reciprocates, and the ultrasonic pulse propagation velocity v.
- the reference height n and the correction value h may be received from the information management server 30 and the water level information d of the paddy field 1 may be calculated.
Abstract
【課題】泥の沈殿や、蜘蛛、ごみ等の侵入に影響されることなく、水田の水位を正確に検知することができる水田水位検知システムを提供する。 【解決手段】水田水位検知システムであって、水田に立設された支柱体と、支柱体に設けられ、水田の水面方向へ超音波パルスを発射し、水田の水面で反射した超音波パルスを受信し、各種情報を取得する超音波センサ部と、支柱体の下端部に設けられ、その上端縁が作土層表面に位置するように埋設された受皿部と、受皿部を水田内の設置場所へ固定する固定杭と、超音波センサ部により取得された各種情報を送信する水位情報送信部とを備えた水田水位検知装置１０と、受信した各種情報に基づいて、水田の水位情報を算出し、水田の管理者、若しくは農業作業者の情報通信端末４０へ送信する情報管理サーバ３０とを有し、水田水位検知装置１０の受皿部は、作土層の状態に応じて上下動する。
Description
本発明は、水田の水位を正確に把握することができる水田の水位検知システム、及び水位検知装置に関する。
水田における稲作では、水田の水位を正確に管理することが求められており、水田の水位を測定する装置として、浮き、圧力センサ、または電気伝導等の手段により測定する装置が開発されてきた。例えば、特許文献１には、水田の水位に応じて、上下動するボールタップ弁により、給水栓を開閉する水田の水位設定装置が開示されている。
しかしながら、設置場所が水田であることから、装置内に泥の沈殿や、蜘蛛、ごみ等の侵入が生じることにより、水田の水位測定に影響が生じ、実際の水位を正確に測定することができず、正確に水田の水位を検知することは困難であった。
本発明は、上記課題に鑑みて、泥の沈殿や、蜘蛛、ごみ等の侵入に影響されることなく、水田の水位を正確に検知することができる水位検知システム、及び水位検知装置を提供することにある。
上記課題を解決するためになされた本発明の水田水位検知システムは、水田の水位を検知する水田水位検知システムであって、水田に立設された支柱体と、前記水田の水面から垂直方向に所定距離離間した位置で、前記支柱体に設けられ、前記水田の水面方向へ超音波パルスを発射し、前記水田の水面で反射した前記超音波パルスを受信し、水田の水位を算出するための各種情報を取得する超音波センサ部と、前記支柱体の下端部に設けられ、その上端縁が前記作土層の作土層表面に位置するように埋設された受皿部と、前記受皿部を水田内の設置場所へ固定する固定杭と、前記超音波センサ部により取得された前記水田の水位を算出するための各種情報を送信する水位情報送信部と、を備えた水田水位検知装置と、前記水田の水位を算出するための各種情報を受信し、受信した前記水田の水位を算出するための各種情報に基づいて、水田の水位情報を算出し、前記水田の管理者、若しくは農業作業者の情報通信端末へ送信する情報管理サーバと、を有し、前記水田水位検知装置の前記受皿部は、前記作土層の状態に応じて上下動することを特徴とする。
この構成により、泥の沈殿や、蜘蛛、ごみ等の侵入に影響されることなく、水田の管理者、若しくは農業作業者は、水田に設置された水田水位検知装置により検知された水田の水位情報を、自らが所有する情報通信端末で正確に把握することができる。
この構成により、泥の沈殿や、蜘蛛、ごみ等の侵入に影響されることなく、水田の管理者、若しくは農業作業者は、水田に設置された水田水位検知装置により検知された水田の水位情報を、自らが所有する情報通信端末で正確に把握することができる。
また、本発明の水田水位検知システムは、前記情報管理サーバは、前記超音波センサ部と前記受皿部の上端縁までの距離を基準高さとして予め記憶する一方、水位情報送信部により送信された前記水田の水位を算出するための各種情報と、前記基準高さとに基づき、前記水田の水位情報を算出することを特徴とする。
この構成により、水田の水位を正確に算出することができる。
この構成により、水田の水位を正確に算出することができる。
また、本発明の水田水位検知システムは、前記情報管理サーバは、算出した前記水田の水位情報が負の値であった場合、前記水田に水がない状態である旨を示す水田の水位情報を算出することを特徴とする。
この構成により、水田に水がない状態を把握することができる。
この構成により、水田に水がない状態を把握することができる。
また、本発明の水田水位検知システムは、前記水田の水位を算出するための各種情報は、前記超音波センサ部が、前記超音波パルスが発射されてから前記水田の水面で反射し往復するまでの時間と、前記超音波パルスの伝播速度とから、算出された計測値であることを特徴とする。
この構成により、水田の水位を算出するための各種情報を正確に検知することができる。
この構成により、水田の水位を算出するための各種情報を正確に検知することができる。
また、本発明の水田水位検知システムは、前記受皿部が、前記固定杭の直径よりも大きい孔径の固定杭挿通孔が形成されていることにより、前記受皿部が、水田の作土層の状態に応じて上下動することを特徴とする。
この構成により、水田の作土層の状態に合わせて、水田の水位を算出するための各種情報を正確に検知することができる。
この構成により、水田の作土層の状態に合わせて、水田の水位を算出するための各種情報を正確に検知することができる。
また、本発明の水田水位検知システムは、前記基準高さは、前記水田水位検知装置を前記水田に設置する際、前記前記水田水位検知装置毎に補正値を設定することにより変更可能であることを特徴とする。
この構成により、水田に設置された水田水位検知装置の状況に合わせて、水田の水位情報を正確に把握することができる。
この構成により、水田に設置された水田水位検知装置の状況に合わせて、水田の水位情報を正確に把握することができる。
また、本発明の水田水位検知システムは、所定区域内に設置された前記水田水位検知装置から送信された前記水田の水位を算出するための各種情報を広域ネットワークへ中継する中継手段と、を有し、前記中継手段は、前記広域ネットワーク上に位置する前記情報管理サーバへ中継することができることを特徴とする。
また、本発明の水田水位検知装置は、水田に立設された支柱体と、前記水田の水面から垂直方向に所定距離離間した位置で、前記支柱体に設けられ、前記水田の水面方向へ超音波パルスを発射し、前記水田の水面で反射した前記超音波パルスを受信することができる超音波センサ部と、前記超音波パルスが発射されてから前記水田の水面で反射し往復するまでの時間と、前記超音波パルスの伝播速度とを用いて、前記水田の水位情報を算出する水位情報処理部と、前記支柱体の下端部に設けられ、前記水田の作土層に埋設される受皿部と、前記受皿部を、水田内の設置場所へ固定するための固定杭と、前記水位情報処理部により算出された前記水田の水位情報を送信する水位情報送信部と、を有し、前記受皿部は、その上端縁が前記作土層の作土層表面に位置するように埋設されることにより、前記作土層の状態に応じて上下動することを特徴とする。
この構成により、泥の沈殿や、蜘蛛、ごみ等の侵入に影響されることなく、水田の水位を正確に検知することができる。
この構成により、泥の沈殿や、蜘蛛、ごみ等の侵入に影響されることなく、水田の水位を正確に検知することができる。
本発明の水田水位検知システムは、泥の沈殿や、蜘蛛、ごみ等の侵入に影響されることなく、水田の管理者、若しくは農業作業者は、水田に設置された水田水位検知装置により検知された水田の水位情報を、自らが所有する情報通信端末で正確に把握することができる。また、本発明の水田水位検知装置は、泥の沈殿や、蜘蛛、ごみ等の侵入に影響されることなく、水田の水位を正確に検知することができる。
以下、本発明に係る実施形態の水田水位検知システム、及び水田水位検知装置を図１～３に基づいて説明する。図１は、本発明に係る実施形態の水田水位検知システムの全体説明図である。また、図２は、本発明に係る実施形態の水田水位検知装置を示す説明図である。さらに、図３は、本発明に係る実施形態の水田水位検知装置の機能ブロック図である。
本発明に係る実施形態の水田水位検知システムは、水田１に立設された支柱体１１と、水田１の水面Ｗから垂直方向に所定距離離間した位置で、支柱体１１に設けられ、水田１の水面方向Ｘへ超音波パルスを発射し、水田１の水面Ｗで反射した超音波パルスを受信し、水田１の水位を算出するための各種情報を取得する超音波センサ部１２、支柱体１１の下端部１１ａに設けられ、その上端縁１４ａが作土層２の作土層表面２ａに位置するように埋設された受皿部１４と、受皿部１４を水田１内の設置場所へ固定する固定杭１５と、超音波センサ部１２により取得された水田１の水位を算出するための各種情報を送信する水位情報送信部１７と、を備えた水田水位検知装置１０と、水田１の水位を算出するための各種情報を受信し、受信した水田１の水位を算出するための各種情報に基づいて、水田１の水位情報ｄを算出し、水田１の管理者、若しくは農業作業者の情報通信端末４０へ送信する情報管理サーバ３０とを有する。なお、水田１の水位を算出するための各種情報は、超音波パルスが発射されてから水田１の水面Ｗで反射し往復するまでの時間Δｔと、及び発射された超音波パルスの伝播速度ｖ、時間Δｔと伝播速度ｖとに基づき、算出された超音波センサ部１２から水田１の水面Ｗまでの距離を示す計測値ｍ等である。
また、水田水位検知装置１０を構成する受皿部１４は、作土層２の状態に応じて上下動する。
支柱体１１は、金属製や、塩化ビニル等の樹脂製の円筒状に形成され、図２に示すように、所定の水田１内の設置場所に立設される。また、支柱体１１の下端部１１ａには、受皿部１４が設けられる。さらに、支柱体１１の上端部１１ｂには、装置本体部１６が設けられ、装置本体部１６内部に、超音波センサ部１２により取得された水田１の水位を算出するための各種情報を処理する水位情報処理部１３と、超音波センサ部１２により取得された水田１の水位を算出するための各種情報を送信する情報送信部１７を有する。
超音波センサ部１２は、水田１の水面Wから垂直方向に所定距離離間した位置で、支柱体１１に設けられ、水田１の水面方向Ｘへ超音波パルスを発射し、水田１の水面Wで反射した超音波パルスを受信する。本実施形態では、超音波センサ部１２は、水田１の水面Wから２５ｃｍ～３０ｃｍ離間した高さ位置で、支柱体１１に設けられている。
本実施形態に係る超音波センサ部１２は、水田１の水面方向Ｘへ超音波パルスを発射する超音波発射部１２ａと、発射された超音波パルスが水田１の水面Ｗに反射して往復し戻ってきた超音波パルスを受信する超音波受信部１２ｂとを備える（図３を参照）。また、超音波センサ部１２は、超音波発射部１２ａ、または超音波受信部１２ｂの各処理を制御するセンサ制御部１２ｃを備えている。なお、超音波センサ部１２は、水面に非接触で水位を測定できる水位計であり、既存の超音波式水位計と同様な構成であることから、概要について説明するが、詳細な説明については省略する。
超音波発射部１２ａは、図２～４に示すように、水田１の水面方向Ｘへ超音波パルスを発射する。超音波発射部１２ａにより超音波パルスが発射される際、センサ制御部１２ｃは、超音波パルスを発射した発射時間ｔ１と、超音波パルスの伝播速度ｖとを取得し、後述する装置本体部１６に設けられた情報記憶部１８へ出力する。
超音波受信部１２ｂは、水田１の水面Ｗ等により反射し往復した超音波パルスを受信する。超音波受信部１２ｂにより超音波パルスが受信される際、センサ制御部１２ｃは、超音波パルス受信された受信時間ｔ２を取得し、装置本体部１６に設けられた情報記憶部１８へ出力する。
センサ制御部１２ｃは、超音波発射部１２ａから発射された超音波パルスの発射時間ｔ１と、超音波受信部１２ｂにより受信された超音波パルスの受信時間ｔ２と、及び超音波発射部１２ａから発射される超音波パルスの伝播速度ｖとを取得する際、それらを相互に紐づけて、装置本体部１６に設けられた情報記憶部１８に出力する。
また、センサ制御部１２ｃは、上述した発射時間ｔ１と、受信時間ｔ２と、超音波パルスの伝播速度ｖとを取得する以外に、超音波発射部１２ａ、超音波受信部１２ｂにより行われる各処理を制御する。例えば、センサ制御部１２ｃは、超音波パルスの発射間隔を、任意のタイミング（１時間毎～１日毎等）に設定し、設定したタイミングで超音波発射部１２ａから超音波パルスを発射させることができる。
水位情報処理部１３は、上述した発射時間ｔ１と受信時間ｔ２とに基づき、超音波パルスが水田１の水面Ｗで反射し往復するまでの時間Δｔを算出する。次に、水位情報処理部１３は、超音波パルスが水田１の水面Ｗで反射し往復するまでの時間Δｔと、超音波パルスの伝播速度ｖとに基づき、計測値ｍを算出する。ここで、算出された計測値ｍは、図４に示すように、超音波センサ部１２から水田１の水面Ｗまでの距離を示す。
このように、水位情報処理部１３により算出された計測値ｍは、図１に示すように、情報送信部１７から中継機５０に中継された後、情報管理サーバ３０へ送信される。ここで、情報送信部１７から送信される際、水位情報処理部１３は、超音波パルスの発射時間ｔ１を計測時間Ｔとして、計測値ｍと紐づけると共に、水田水位検知装置１０毎に付与された装置識別番号（装置ＩＤ）に紐づけて、中継機５０に中継された後、情報管理サーバ３０へ送信される。
受皿部１４は、全体形状は深皿状であって、底面部とその底面部の外縁から立設した側壁部から形成されている。また、受皿部１４は、その底面部の中央が支柱体１１の下端部１１ａに固定されている。さらに、受皿部１４は、複数の固定杭１５により、水田１内の設置場所に固定されることができる。本実施形態では、受皿部１４は、固定杭１５の直径よりも大きい孔径の固定杭挿通孔１４ｂが形成されており、複数の固定杭１５が固定杭挿通孔１４ｂを挿通するよう配置される。これらの固定杭１５の先端が、水田１の作土層２を超えて、作土層２の下に位置する鋤床層３まで達していることにより、受皿部１４を所定の水田１内の設置場所に固定させることができる。
本実施形態では、受皿部１４を形成する側壁部の上端縁１４ａが水田１の作土層２の作土層表面２ａに位置するように、作土層２内に埋設され、複数の固定杭１５により、受皿部１３は、所定の水田１の設置場所に設置される。そして、水田１に田植えをした後、徐々に作土層２が締まることにより作土層２の作土層表面２ａが垂直下方へ下がるにつれて、受皿部１４も合わせて垂直下方へ下がる。さらに、受皿部１４に形成された、複数の固定杭１５が挿通する固定杭挿通孔１４ｂが固定杭１５の直径よりも大きく形成されていることから、固定杭挿通孔１４ｂから水田１の水が浸入することにより、受皿部１４が浮き上がることなく、受皿部１４は作土層２の状態に合わせて、垂直下方へ下がる。一方、作土層２中に含まれる水分が増加した場合、作土層２の作土層表面２ａが垂直上方へ上がるにつれて、受皿部１４が垂直上方へ上がる。具体的には、水田１の作土層２は、雨水が直ぐに通過する構造であるのに対して、作土層２の下に位置する鋤床層３は、粘土などが集積して硬く緻密で漏水を抑制する構造であることから、雨水は作土層２中にしばらくの間残存することになる。特に、大雨が降った後は、大量の雨水が鋤床層３から直ぐに通過することができず、水田１の作土層２中に雨水がしばらく残存することから、作土層２の作土層表面２ａが垂直上方へ上がり、受皿部１４が垂直上方へ上がる（図２を参照）。
さらに、水田１から水がなくなり、作土層２の作土層表面２ａが露わになることによって、作土層２に含まれる水分が徐々に蒸発していき、作土層２の作土層表面２ａが垂直下方へ下がるにあわせて、受皿部１４も垂直下方へ下がる。
固定杭１５は、水田水位検知装置１０が強風に煽られても、耐えうる曲げ強度を持ち、長期間に渡り、水に浸された状況で置かれても劣化しない材質であれば、金属製でも、樹脂製でもよい。
装置本体部１６は、支柱体１１の上端部１１ｂに設けられ、金属製や、樹脂製の直方体形状に形成されている。装置本体部１６の内部には、水位情報処理部１３、情報送信部１７、及び情報記憶部１８が格納できる内部空間を有する。
図１に示すように、情報送信部１７は、水位情報処理部１３により算出された計測値ｍを受信し、中継機５０へ送信する。ここで、情報送信部１７から計測値ｍが送信される際、計測値ｍに、超音波パルスの発射時間ｔ１を計測時間Ｔとして紐づけられていると共に、水田水位検知装置１０毎に付与された装置識別番号（装置ＩＤ）に紐づけられ、中継機５０へ送信される。また、情報送信部１７は、中継器５０を介さず、直接、インターネットを経由して、計測値ｍ等を情報管理サーバ３０へ送信させる構成であってもよい。
情報記憶部１８は、図５に示す計測値データベースが記憶されている。ここで、計測値データベースは、「装置ＩＤ」を示すフィールド１８ａと、「発射時間（ｔ１）」を示すフィールド１８ｂと、「受信時間（ｔ２）」を示すフィールド１８ｃと、「時間Δｔ」を示すフィールド１８ｄと、「伝播速度（ｖ）」を示すフィールド１８ｅと、「計測値（ｍ）」を示すフィールド１８ｆとを備えた、複数のレコードにより構成されている。
具体的には、「装置ＩＤ」は、水田１に設置された水田水位検知装置１０毎に付与された装置識別番号である。
「装置ＩＤ」は、超音波センサ部１２により取得された水田１の水位を算出するための各種情報、すなわちそれが検知された際の発射時間ｔ１、受信時間ｔ２、超音波パルスが水田１の水面Ｗで反射し往復するまでの時間Δｔ、超音波パルスの伝播速度ｖ、超音波パルスが水田１の水面Ｗで反射し往復するまでの時間Δｔと超音波パルスの伝播速度ｖとに基づいて算出された計測値ｍと紐づけられて格納されている。
さらに、装置本体部１６の上面には、パネル状の太陽電池１９が設けられるとよい。太陽電池１９の表面は、透明アクリル製の太陽電池カバーにより保護されるとともに、太陽電池１９は太陽から照射される光エネルギーを光起電力効果により電力に変換する。そして、太陽電池１９により変換された電力は、装置本体部１６の内部に格納された蓄電池（図示しない）に充電される。図示しない蓄電池に充電された電力は、蓄電池と電気的に接続された超音波センサ部１２、水位情報処理部１３、情報送信部１７、及び情報記憶部１８に供給されて、超音波センサ部１２、水位情報処理部１３、情報送信部１７、及び情報記憶部１８は、各処理を実施することができる。
情報管理サーバ３０は、後述する中継機５０を介して、情報送信部１７により送信された水田１の水位を算出するための各種情報を受信し、水田１の水位情報ｄを算出する。
本実施形態では、情報管理サーバ３０は、図６を示すように、水田１の水位情報ｄを算出する水位算出部３１と、水位算出部３１が算出した水田１の水位情報ｄを記憶する水位記憶部３２と、水田１の水位情報ｄを水田１の管理者や、農業作業者が所有する情報通信端末４０へ送信する水位送信部３３とを有する。
情報管理サーバ３０の水位算出部３１は、情報送信部１７により送信された水田１の水位を算出するための各種情報、すなわち超音波センサ部１２から水田１の水面Ｗまでの距離を示す計測値ｍと、水位記憶部３２に予め記憶されている基準高さｎとを取得し、以下の数式に基づき、計測値ｍと基準高さｎとの差を、水田１の水位情報ｄとして、水位記憶部３２へ出力する。
（数１）
水田１の水位情報ｄ＝基準高さｎ－計測値ｍ
水田１の水位情報ｄ＝基準高さｎ－計測値ｍ
具体的には、算出された計測値ｍが「２７ｃｍ」であって、予め記憶された基準高さｎを「３０ｃｍ」とし、上記数式に当てはめて水田１の水位情報ｄを算出すると、水田１の水位情報ｄは「３ｃｍ」となる。なお、基準高さｎは、図４に示すように、超音波センサ部１２から、支柱体１１の下端部１１ａに設けられた受皿部１４の上端縁１４ａまでの高さ寸法であるから、水田１の水位だけ、超音波センサ部１２から水田１の水面Ｗまでの距離を示す計測値ｍより大きい値となる。
一方、水田１から水がなくなり、図７に示すように、水田１の作土層２の作土層表面２ａが露わになった場合における、水田１の水位情報ｄ１の算出手順について、以下説明する。
図７に示す通り、水田１から水がなくなり、水田１の作土層２の作土層表面２ａが露わになった場合、超音波発射部１２ａから発射された超音波パルスは、水田１の水面Ｗではなく、受皿部１４に堆積した泥、ゴミ、虫、若しくは受皿部１４の底面部で反射し、超音波受信部１２ｂにより受信され、水位情報処理部１３により算出された計測値ｍ１は、情報送信部１７により送信される。
本実施形態では、情報管理サーバ３０の水位算出部３１は、情報送信部１７により送信された計測値ｍ１と、水位記憶部３２に予め記憶されている基準高さｎとを取得し、上記数式に基づき、計測値ｍ１と基準高さｎとの差を、水田１の水位情報ｄ１として、水位記憶部３２へ出力する。
具体的には、基準高さｎが「３０ｃｍ」であるとし、計測値ｍ１を「３４ｃｍ」とし、上記数式に当てはめて、水田１の水位情報ｄ１を算出すると、水田１の水位情報ｄ１は「－４ｃｍ」となる。なお、基準高さｎは、図７に示すように、超音波センサ部１２から、支柱体１１の下端部１１ａに設けられた受皿部１４の上端縁１４ａまでの高さ寸法であるのに対して、計測値ｍ１は、水田１の水面Wまでではなく、受皿部１４の上端縁１４ａを超えて、受皿部１４の底面部や、底面部に堆積した泥、昆虫、及びゴミ等までの距離となるため、基準高さｎより大きな値となる。
そして、水位算出部３１は、水田１の水位情報ｄ１が負の値であった場合、水田１に水がない状態（例えば、渇水状態）であると判断する。そして、水位算出部３１は、水田１に水がない状態である旨が記された通知（例えば、水田１の水位情報ｄ１が「０ｃｍ」である表示）を、水位記憶部３２へ出力する。
情報管理サーバ３０の水位記憶部３２は、図８に示す水位情報データベースを記憶し、「装置ＩＤ」を示すフィールド２１と、「ユーザＩＤ」を示すフィールド２２と、「水田ＩＤ」を示すフィールド２３と、「基準高さ（ｎ）」を示すフィールド２４と、「計測時間（Ｔ）」を示すフィールド２５と、「計測値（ｍ）」を示すフィールド２６と、「水位情報（ｄ）」を示すフィールド２７とを備えた、複数のレコードにより構成されている。
「装置ＩＤ」は、水田１に設置された水田水位検知装置１０毎に付与された装置識別番号であり、例えば、「Ｃ１１」、「Ｃ１２」、「Ｃ２１」…と付与される。
具体的には、「ユーザＩＤ」は、水田１の管理者、若しくは農業作業者毎に付与される個人識別番号であり、例えば、水田１の管理者、若しくは農業作業者毎に「Ａ０１」、「Ａ０２」…と付与される。ここで、「ユーザＩＤ」は、任意の水田１に、水田水位検知装置１０を設置した際、水田１の管理者、若しくは農業作業者が、自身が所有する情報通信端末４０を操作し、「装置ＩＤ」を水位記憶部３２の水位情報データベースに登録する際に自動的に付与され、水位記憶部３２に格納される。また、「ユーザＩＤ」が事前に設定されている場合は、情報通信端末４０を操作し、「装置ＩＤ」と共に、事前に設定された「ユーザＩＤ」を入力する構成としてもよい。なお、一人の管理者、若しくは農業作業者が複数の水田水位検知装置１０を管理する場合、一つの「ユーザＩＤ」に複数の「装置ＩＤ」を紐づけられる。
「水田ＩＤ」は、水田１の管理者、若しくは農業作業者が管理する水田１毎に付与された水田識別番号であり、例えば、水田１毎に、「Ｂ００１」、「Ｂ００２」、「Ｂ００３」…と付与される。ここで、「水田ＩＤ」は、任意の水田１に、水田水位検知装置１０を設置した際、水田１の管理者や、農業作業者が、自身が所有する情報通信端末４０を操作し、「装置ＩＤ」を登録する際に自動的に付与され、水位記憶部３２に格納される。また、「水田ＩＤ」が事前に設定されている場合は、情報通信端末４０を操作し、「装置ＩＤ」と共に、事前に設定されている「水田ＩＤ」を入力する構成としてもよい。さらに、「水田ＩＤ」は、情報通信端末４０のＧＰＳ機能により取得された水田１の位置情報と紐づけられ、情報管理サーバ３０へ送信され、水位記憶部３２に格納される。なお、一人の管理者、若しくは農業作業者が複数の水田１を管理する場合、一つの「ユーザＩＤ」に複数の「水田ＩＤ」を紐づけられる。一方、一つの水田１を複数の管理者、若しくは農業作業者が管理する場合、複数の「ユーザＩＤ」に、同一の「水田ＩＤ」を紐づけることも可能である。
「基準高さ（ｎ）」は、図４に示すように、超音波センサ部１２から、支柱体１１の下端部１１ａに設けられた受皿部１４の上端縁１４ａまでの高さ寸法という。「基準高さ（ｎ）」は、「装置ＩＤ」に紐づけられて、予め水位記憶部３２に記憶されている。
「計測時間（Ｔ）」は、水田水位検知装置１０の超音波センサ部１２により超音波パルスの発射時間ｔ１であって、例えば、「ＡＭ１０：００」、「ＡＭ１１：００」、「ＡＭ１２：００」…「ＰＭ２：００」…である。また、「計測値（ｍ）」は、水田水位検知装置１０の水位情報処理部１３により算出された超音波センサ部１２から水田１の水面Ｗまでの距離である。「計測時間（Ｔ）」は、「計測値（ｍ）」と相互に紐づけられて、水位記憶部３２に格納されている。
「水位情報（ｄ）」は、「基準高さ（ｎ）」と「計測値（ｍ）」とに基づいて、算出された水田１の水位である。なお、「水位情報（ｄ）」は、水位算出部３１により算出される毎に、「装置ＩＤ」と紐づけられる。
なお、「ユーザＩＤ」に、水田１の管理者や、農業作業者の情報通信端末４０へ送受信することができるユーザ名、メールアドレス、電話番号情報の「連絡情報」を紐づけるとよい。また、「ユーザＩＤ」に、水田１の管理者や、農業作業者が所有する情報通信端末４０から情報管理サーバ３０にアクセスし、水田１の水位情報ｄの閲覧するためのアクセスを許可する「パスワード」を紐づけるとよい。
また、「水田ＩＤ」が付与された水田１の地図情報や、画像情報を紐づけて、情報管理データベースに格納してもよい。
また、情報管理サーバ３０の水位送信部３３は、水位情報データベースにユーザ識別番号（ユーザＩＤ）に紐づけられて格納された、水田１の管理者や、農業作業者が所有する情報通信端末４０で受信できるメールアドレス、電話番号等の連絡情報に基づいて、水田水位検知装置１０により送信された計測時間Ｔ、及び水位情報ｄを、水田１の管理者や、農業作業者が所有する情報通信端末４０へ送信する。
水田１の管理者、若しくは農業作業者は、自らが所有する情報通信端末４０へ送信された水田１の水位情報ｄを確認し、水田１の水位が不足している場合は、水田１へ水を供給する対応、若しくは水田１の水位が過剰である場合は、水田１の水を抜く対応等、状況に合わせた対応を行なうことができる。
一方、情報管理サーバ３０の水位送信部３３は、水位情報データベースにユーザ識別番号（ユーザＩＤ）に紐づけられて格納された、水田１の管理者や、農業作業者が所有する情報通信端末４０で受信できるメールアドレス、電話番号等の連絡情報に基づいて、水田水位検知装置１０により送信された計測時間Ｔ、及び水田１に水がない状態である旨が記された通知を、水位送信部３３水田１の管理者、若しくは農業作業者の情報通信端末４０へ送信する。
水田１の管理者、若しくは農業作業者は、自らが所有する情報通信端末４０へ送信された水田１に水がない状態である旨が記された通知（例えば、水田１の水位情報ｄ１が「０ｃｍ」である表示）を確認し、水田１へ水を供給する等の適切な対応を行なうことができる。
上述した実施形態では、基準高さｎを固定値として説明したが、基準高さｎを、水田１に設置された水田水位検知装置１０の状況に合わせて、変更することができる構成としてもよい。
実施例１として、水田水位検知装置１０の水田１への設置作業が完了した状態で、超音波センサ部１２から、支柱体１１の下端部１１ａに設けられた受皿部１４の上端縁１４ａまでの高さ寸法を測定し、測定した高さ寸法と予め設定されている基準高さｎとの差を算出し、算出された差を補正値ｈとする。そして、水田１の管理者、若しくは農業作業者は、情報通信端末４０を操作し、補正値ｈを情報管理サーバ３０へ送信する。その際、補正値ｈは、水田水位検知装置１０毎に付与された装置識別番号（装置ＩＤ）に紐づけられる。そして、情報管理サーバ３０は、受信した補正値ｈを同一の装置識別番号（装置ＩＤ）に紐づけられた基準高さｎと紐づけて、水位記憶部３２に格納する。
ここで、補正値ｈを加えて、水田１の水位情報ｄを算出する場合、情報管理サーバ３０は、同一の装置識別番号（装置ＩＤ）が付与された水田水位検知装置１０の情報送信部１７から、中継機５０を中継して、送信された計測値ｍを受信し、水田１の水位情報ｄを下記数式を用いて、算出する。
（数２）
水田１の水位情報ｄ＝基準高さｎ＋補正値ｈ－計測値ｍ
水田１の水位情報ｄ＝基準高さｎ＋補正値ｈ－計測値ｍ
具体的には、基準高さｎが「３０ｃｍ」、補正値ｈが「１ｃｍ」、計測値ｍが「２７ｃｍ」である場合、上記数式により、水田１の水位情報ｄは「４ｃｍ」となる。一方、基準高さｎが「３０ｃｍ」、補正値ｈが「－２ｃｍ」、計測値ｍが「２７ｃｍ」である場合、上記数式により、水田１の水位情報ｄは「１ｃｍ」となる。
また、実施例２として、水田水位検知装置１０の水田１への設置作業が完了した状態で、超音波センサ部１２から、支柱体１１の下端部１１ａに設けられた受皿部１４の上端縁１４ａまでの高さ寸法を測定し、測定した高さ寸法を変更基準高さｎ１としてもよい。水田１の管理者や、農業作業者が所有する情報通信端末４０を操作し、装置識別番号（装置ＩＤ）に紐づけた変更基準高さｎ１を情報管理サーバ３０へ送信する。そして、情報管理サーバ３０は、受信した変更基準高さｎ１を同一の装置識別番号（装置ＩＤ）に紐づけられた基準高さｎと置き換えて、水位記憶部３２に格納する。この場合の水田１の水位情報ｄを算出する数式は、以下の通りである。
（数３）
水田１の水位情報ｄ＝変更基準高さｎ１－計測値ｍ
水田１の水位情報ｄ＝変更基準高さｎ１－計測値ｍ
また、情報管理サーバ３０は、水田１の管理者、若しくは農業作業者が所有する情報通信端末４０からのアクセス要求を受け付け、水田１の水位情報ｄ等を閲覧することができるＷｅｂサイトを提示する水位提供部３４を有してもよい。
水位提供部３４は、情報通信端末４０からのアクセス要求（例えば、「ユーザＩＤ」の入力）を受け付けると、入力された「ユーザＩＤ」に紐づけられた「水田ＩＤ」、「水位情報（ｄ）」、「計測時間（Ｔ）」等を、水位記憶部３２の水位情報データベースから抽出する。さらに、水位提供部３４は、抽出した「水位情報（ｄ）」、「計測時間（Ｔ）」を、水田１の管理者、若しくは農業作業者が閲覧可能なＷｅｂサイトを生成し、アクセス要求を受け付けた情報通信端末４０に対して、生成したＷｅｂサイトを提示する。
また、水位提供部３４は、情報通信端末４０からのアクセス要求の際に、「ユーザＩＤ」に加え、事前に設定された「パスワード」の入力を要求することもできる。さらに、水位提供部３４は、「ユーザＩＤ」毎にアクセス権限を設定することも可能であり、「ユーザＩＤ」に設定されたアクセス権限に応じて、閲覧できる範囲が異なるＷｅｂサイトを提示する構成であってもよい。
なお、情報管理サーバ３０は、図示しないが、各種プログラムの演算処理を実行するＣＰＵ等の演算処理部と各種処理に用いられるプログラムや各種データ等を記憶する記憶部を有する。演算処理部は、処理に応じてプログラムやモジュール等が読み出し、後述する決済システム１０を構成する各部の機能を実現する。さらに、キーボード等の入力装置、ディスプレイ等の表示装置等他のハードウェアを備えていてもよい。さらに、上記記憶部は、データベース、データファイル等様々なデータ保存形式で記憶されるとよく、データベース、データファイルのデータ保存形式に限定されず、いかなるデータの保存形式であってもよい。
情報通信端末４０は、水田１の管理者や、農業作業者が所有する、スマートフォン、タブレット型端末、PCであって、水田１の位置情報を取得することができるＧＰＳ機能を備えており、図９に示す通り、水田１毎の水位情報ｄを表示させることや、図１０に示す通り、地図上に各水田１の水位情報ｄを表示させることができる。また、情報通信端末４０から、付与された「ユーザＩＤ」と「パスワード」を入力して、情報管理サーバ３０へアクセスし、水位提供部３４が生成したＷｅｂサイトを閲覧し、水田１の水位情報ｄ等を確認することも可能である。
中継機５０は、中継機５０を中心に、所定区域内（例えば、半径４ｋｍ～８ｋｍ内）の水田１Ａ、１Ｂに設置された水田水位検知装置１０から送信された、計測値ｍ、計測時間T等を受信することができる。また、中継機５０は、受信した計測値ｍ、計測時間T等を、広域ネットワーク、いわゆるインターネットを介して、情報管理サーバ３０へ送信することができる。
本実施形態に係る水田水位検知装置１０は、水田１の水位情報ｄを正確に算出することができるため、水田１の管理者、若しくは農業作業者は、容易に、且つ正確に水田１の水位情報ｄを把握することができる。
本実施形態に係る水田水位検知装置１０は、水田１の作土層２の状態に合わせて、水田水位検知装置１０を構成する受皿部１４が垂直方向に上下動するため、水田１の作土層２の作土層表面２ａまでの基準高さｎが一定となるため、水田１の水位情報ｄを正確に算出することができるため、水田１の管理者、若しくは農業作業者は、容易に、且つ正確に水田１の水位情報ｄを把握することができる。
本実施形態に係る水田水位検知装置１０は、水田１から水がなくなった状態を把握することができるため、水田１の管理者、若しくは農業作業者は、水田１の状況に合わせて対処することができる。
本実施形態に係る水田水位検知装置１０は、水田１に設置された状況に合わせて、基準高さｎを補正することができるため、水田水位検知装置１０が置かれた状況に影響されることなく、正確な水田１の水位情報ｄを把握することができる。
本明細書開示の発明は、各発明や実施形態の構成の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものを含む。
本実施形態に係る水田水位検知装置１０は、情報管理サーバ３０で、水田１の水位情報ｄを算出しているが、水田水位検知装置１０の水位情報処理部１３で水田１の水位情報ｄを算出する構成としてもよい。
水位情報処理部１３は、超音波センサ部１２により取得された水田１の水面Ｗで反射し往復するまでの時間Δｔと、超音波パルスの伝播速度ｖとに基づき、計測値ｍを算出するとともに、情報管理サーバ３０から基準高さｎや、補正値ｈを受信し、水田１の水位情報ｄを算出する構成としてもよい。
１…水田
２…作土層
２ａ…作土層表面
３…鋤床層
１０…水田水位検知装置
１１…支柱体
１１ａ…下端部
１１ｂ…上端部
１２…超音波センサ部
１２ａ…超音波発射部
１２ｂ…超音波受信部
１２ｃ…センサ制御部
１３…水位情報処理部
１４…受皿部
１４ａ…上端縁
１５…固定杭
１６…装置本体部
１７…情報送信部
１８…情報記憶部
１９…太陽電池
３０…情報管理サーバ
３１…水位算出部
３２…水位記憶部
３３…水位送信部
３４…水位提供部
４０…情報通信端末
５０…中継機
Ｔ…計測時間
Ｗ…水面
ｄ…水位情報
ｈ…補正値
ｍ…計測値
ｎ…基準高さ
２…作土層
２ａ…作土層表面
３…鋤床層
１０…水田水位検知装置
１１…支柱体
１１ａ…下端部
１１ｂ…上端部
１２…超音波センサ部
１２ａ…超音波発射部
１２ｂ…超音波受信部
１２ｃ…センサ制御部
１３…水位情報処理部
１４…受皿部
１４ａ…上端縁
１５…固定杭
１６…装置本体部
１７…情報送信部
１８…情報記憶部
１９…太陽電池
３０…情報管理サーバ
３１…水位算出部
３２…水位記憶部
３３…水位送信部
３４…水位提供部
４０…情報通信端末
５０…中継機
Ｔ…計測時間
Ｗ…水面
ｄ…水位情報
ｈ…補正値
ｍ…計測値
ｎ…基準高さ
Claims (8)
- 水田の水位を検知する水田水位検知システムであって、
水田に立設された支柱体と、前記水田の水面から垂直方向に所定距離離間した位置で、前記支柱体に設けられ、前記水田の水面方向へ超音波パルスを発射し、前記水田の水面で反射した前記超音波パルスを受信し、水田の水位を算出するための各種情報を取得する超音波センサ部と、前記支柱体の下端部に設けられ、その上端縁が前記作土層の作土層表面に位置するように埋設された受皿部と、前記受皿部を水田内の設置場所へ固定する固定杭と、前記超音波センサ部により取得された前記水田の水位を算出するための各種情報を送信する水位情報送信部と、を備えた水田水位検知装置と、
前記水田の水位を算出するための各種情報を受信し、受信した前記水田の水位を算出するための各種情報に基づいて、水田の水位情報を算出し、前記水田の管理者、若しくは農業作業者の情報通信端末へ送信する情報管理サーバと、
を有し、
前記水田水位検知装置の前記受皿部は、前記作土層の状態に応じて上下動することを特徴とする水田水位検知システム。 - 前記情報管理サーバは、前記超音波センサ部と前記受皿部の上端縁までの距離を基準高さとして予め記憶する一方、水位情報送信部により送信された前記水田の水位を算出するための各種情報と、前記基準高さとに基づき、前記水田の水位情報を算出することを特徴とする請求項１に記載の水田水位検知システム。
- 前記情報管理サーバは、算出した前記水田の水位情報が負の値であった場合、前記水田に水がない状態である旨を示す水田の水位情報を算出することを特徴とする請求項２に記載の水田水位検知システム。
- 前記水田の水位を算出するための各種情報は、前記超音波センサ部が、前記超音波パルスが発射されてから前記水田の水面で反射し往復するまでの時間と、前記超音波パルスの伝播速度とから、算出された計測値であることを特徴とする請求項１～３の何れかに記載の水田水位検知システム。
- 前記受皿部が、前記固定杭の直径よりも大きい孔径の固定杭挿通孔が形成されていることにより、前記受皿部が、水田の作土層の状態に応じて上下動することを特徴とする請求項１～４の何れかに記載の水田水位検知装置。
- 前記基準高さは、前記水田水位検知装置を前記水田に設置する際、前記前記水田水位検知装置毎に補正値を設定することにより変更可能であることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の水田水位検知装置。
- 所定区域内に設置された前記水田水位検知装置から送信された前記水田の水位を算出するための各種情報を広域ネットワークへ中継する中継手段と、
を有し、
前記中継手段は、前記広域ネットワーク上に位置する前記情報管理サーバへ中継することができることを特徴とする請求項１～６の何れかに記載された水田水位検知システム。 - 水田に立設された支柱体と、
前記水田の水面から垂直方向に所定距離離間した位置で、前記支柱体に設けられ、前記水田の水面方向へ超音波パルスを発射し、前記水田の水面で反射した前記超音波パルスを受信することができる超音波センサ部と、
前記超音波パルスが発射されてから前記水田の水面で反射し往復するまでの時間と、前記超音波パルスの伝播速度とを用いて、前記水田の水位情報を算出する水位情報処理部と、
前記支柱体の下端部に設けられ、前記水田の作土層に埋設される受皿部と、
前記受皿部を、水田内の設置場所へ固定するための固定杭と、
前記水位情報処理部により算出された前記水田の水位情報を送信する水位情報送信部と、
を有し、
前記受皿部は、その上端縁が前記作土層の作土層表面に位置するように埋設されることにより、前記作土層の状態に応じて上下動することを特徴とする水田水位検知装置。
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