WO2021132607A1 - 圃場の水管理装置及び圃場の水管理システム - Google Patents

圃場の水管理装置及び圃場の水管理システム Download PDF

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WO2021132607A1
WO2021132607A1 PCT/JP2020/048851 JP2020048851W WO2021132607A1 WO 2021132607 A1 WO2021132607 A1 WO 2021132607A1 JP 2020048851 W JP2020048851 W JP 2020048851W WO 2021132607 A1 WO2021132607 A1 WO 2021132607A1
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WO
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field
water management
management device
water
observation
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PCT/JP2020/048851
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English (en)
French (fr)
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好宏 藤本
利樹 武内
森田　仁
雅司 ▲高▼橋
巨壹 陳
直毅 山森
Original Assignee
株式会社クボタ
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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 field water management device and a field water management system for managing field water.
  • Patent Document 1 is known as a technique for supplying irrigation water to a field.
  • the water supply device of Patent Document 1 includes an opening / closing part that is provided in an irrigation pipeline that supplies water to the field and controls water supply to the field, and an electric actuator that opens / closes the opening / closing part, and the main body case of the electric actuator opens / closes.
  • a support member is provided which is erected on the ground around the opening / closing portion and supports the main body case.
  • Patent Document 1 Although the water supply device of Patent Document 1 can efficiently supply water to the field, the fact is that it is not possible to directly grasp various situations in the field such as water supply. Therefore, in view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a field water management device capable of easily grasping various situations related to the field.
  • the technical means of the present invention for solving this technical problem is characterized by the following points.
  • the field water management device includes an actuator that performs the opening / closing operation of a mechanism that performs either water supply to the field or drainage discharged from the field by an opening / closing operation, and a solar panel that generates power to operate the actuator. It is provided with an accommodating body for accommodating the actuator, an observation camera capable of imaging the field, and an output unit capable of outputting observation data captured by the observation camera.
  • the observation camera takes an image in cooperation with the operation of the actuator.
  • the observation camera takes an image when the power is generated by the solar panel.
  • the observation camera takes an image when the mechanism is opened and closed and when the solar panel is used to generate electricity.
  • the observation camera captures the crops cultivated in the field from the side.
  • the observation camera captures the observation data capable of calculating the vegetation index of the crop planted in the field.
  • the output unit can transmit the observation data to an external device.
  • the field water management system includes a water management device and an image generation unit that acquires the observation data from the output units of the water management devices of the plurality of fields and generates an image of the surroundings of the field from the acquired observation data. , Is equipped.
  • thermography for each field. It is the figure which displayed the plant height for each field. It is the figure which displayed the wilt for each field. It is a figure which shows an example of the monitoring screen M6. It is a figure which shows the state which the field B was selected as a field to be monitored. It is a figure which shows the imaging direction of the observation camera of the water management apparatus installed in the field B.
  • FIG. 1 shows a field water management system.
  • the field water management system includes a field water management device 1.
  • the water management device 1 in the field is referred to as "water management device 1".
  • FIGS. 2A and 3 a pipeline 100 through which irrigation water flows is installed around the field H1 in which the crop is cultivated, and the water management device 1 is connected to the pipeline 100.
  • the pipeline 100 includes a supply pipe 100a, a branch pipe 100b that branches from the supply pipe 100a and extends toward the field H1, and an on-off valve 100c attached to the branch pipe 100b.
  • the supply pipe 100a reaches the irrigation canal and the irrigation water of the irrigation canal flows.
  • the branch pipes 100b are arranged at predetermined intervals from the supply pipe 100a, and when there are a plurality of fields H1, for example, each field H1 is connected to the supply pipe 100a.
  • the on-off valve 100c has a tubular main body 101 through which water can pass, a valve body 102 provided inside the main body 101, and a valve shaft 103 connected to the valve body 102. And the bearing portion 104 provided in the main body 101.
  • the valve shaft 103 is rotatably supported by the bearing portion 104, and the valve shaft 103 rotates to move the valve body 102 in the vertical direction, thereby opening and closing the valve shaft 103.
  • a female screw is formed on the valve shaft 103
  • a male screw is formed on the inner circumference of the bearing portion 104.
  • a through hole 105 is formed in the circumferential direction of the main body 101 to penetrate the main body 101 in the thickness direction, and the through hole 105 is a supply port through which water flows toward the field H1. That is, the valve body 102 is a mechanism (adjustment mechanism) for adjusting the supply of water.
  • the on-off valve 100c is an example and is not limited.
  • the actuator 10 opens and closes the valve body 102 that supplies either water supplied to the field H1 (water supply) or drainage discharged from the field H1.
  • the actuator 10 has an electric motor 10a and a rotating shaft 10b that is rotated by driving the electric motor 10a.
  • a gear 14 that rotates with the rotation of the motor shaft 12 is attached to the motor shaft 12 of the electric motor 10a.
  • the gear 14 is meshed with a gear 15 that is rotatably supported by a bearing 16 provided inside the housing 11 and movably supports the rotating shaft 10b in the vertical direction.
  • a key groove 15a is formed on the inner surface side of the gear 15, and a convex sliding portion 17 provided on the rotating shaft 10b is fitted in the key groove 15a.
  • the gear 15 and the rotating shaft 10b may be connected by a spline, and are not limited to the above-described configuration.
  • the lower end of the rotating shaft 10b is connected to the upper end of the valve shaft 103.
  • a coupling portion 18 is formed at the lower end portion of the rotating shaft 10b
  • a coupling portion 19 formed at the upper end portion of the valve shaft 103 is connected to the coupling portion 18.
  • the water management device 1 includes an accommodating body 11.
  • the accommodating body 11 has a three-dimensional structure in which an accommodating space for accommodating an apparatus such as an actuator 10 is formed long in the vertical direction.
  • the accommodating body 11 includes a plurality of tubular bodies 11a, 11b, and 11c. Each of the cylinders 11a, 11b, and 11c is arranged vertically and connected to each other. Specifically, the lower end of the tubular body 11a is attached to a mounting base attached to the main body 101 of the on-off valve 100c by a fastener such as a bolt.
  • the tubular body 11a stands up so as to extend upward while being attached to the mounting base.
  • a tubular connecting member 25 is provided between the upper end of the tubular body 11a and the lower end of the tubular body 11b.
  • the connecting member 25 has a peripheral wall portion 25a, a flange portion 25b protruding outward from the peripheral wall portion 25a, and a support wall 25c provided on the upper end side of the peripheral wall portion 25a.
  • the upper end of the tubular body 11a is brought close to the flange portion 25b, the lower end of the tubular body 11b is brought close to the flange portion 25b, the upper end of the tubular body 11a and the peripheral wall portion 25a are fastened with fasteners such as bolts, and the tubular body 11b By fastening the lower end and the peripheral wall portion 25a with fasteners such as bolts, the upper end of the tubular body 11a and the tubular body 11b are integrated.
  • the support wall 25c is formed with a through hole through which the rotating shaft 10b penetrates.
  • the cylinders 11a and 11b form a first cylinder for accommodating the actuator 10.
  • the tubular body 11b is formed in a T shape having an intermediate wall 33 provided between the lower wall portion 31, the upper wall portion 32, and the lower wall portion 31 and the upper wall portion 32.
  • the intermediate wall 33 has a protruding wall 34 protruding in the outward diameter direction.
  • the protruding wall 34 is circular, and an operation panel 43 is attached to the protruding wall 34.
  • the inner diameter of the upper wall portion 32 of the tubular body 11b is smaller than the inner diameter of the intermediate wall 33, and the step portion 35 is formed.
  • the step portion 35 of the tubular body 11b projects in the inward direction, and the support portion for attaching the lower portion of the tubular body (second tubular body) 11c, that is, the lower portion of the tubular body (second tubular body) 11c is inserted. It is a department.
  • the tubular body (second tubular body) 11c is supported by the first tubular body (cylinder body 11a, tubular body 11b), and can accommodate a device different from the actuator 10.
  • the outer diameter of the tubular body (second tubular body) 11c is smaller than the inner diameter of the tubular body 11b, and the tubular body (second tubular body) 11c can be fitted.
  • a mounting plate 37 is attached to the lower end of the tubular body 11c.
  • the tubular body 11c is attached to the tubular body 11b by being inserted into the upper wall portion 32 of the tubular body 11b and the lower surface of the mounting plate 37 abuts on the stepped portion 35.
  • a top plate 39 is attached to the upper end of the tubular body 11c, and the upper end of the tubular body 11c is closed by the top plate 39.
  • the water management device 1 is provided on the water supply side of the pipeline 100, but as shown in FIG. 3, it is provided on the drainage side (waterfall side) for discharging the supplied water (irrigation water). You may be.
  • the drainage pipe 121 is connected to the drainage channel 120, and the other end of the drainage pipe 121 is connected to the drainage basin 122.
  • the drainage basin 122 is provided with a waterfall unit 123, and a water management device 1 is connected to the upper part of the waterfall unit 123.
  • the water falling portion 123 has a partition portion 125 and a partition portion 125 that can be repositioned into a state in which water does not fall (closed state) and a state in which water falls (open state) by moving in the vertical direction.
  • the moving mechanism 126 includes a pedestal 127, a guide rod 128 whose upper end is fixed to the pedestal 127 and extends downward, a moving body 130 through which the guide rod 128 is inserted and movable along the guide rod 128, and a through hole of the pedestal 127. It has a first shaft 129 inserted into the first shaft 129 and a second shaft 132 that rotates with the rotation of the first shaft 129. The upper end of the first shaft 129 is connected to the rotating shaft 10b by a coupling or the like.
  • the second axis 132 is inserted into the moving body 130, and the moving body 130 is configured to move by the rotation of the second axis 132.
  • a male screw is formed on the second shaft 132
  • a female screw is formed inside the moving body 130, and when the second shaft 132 rotates, the moving body 130 moves in the vertical direction.
  • the partition portion 125 is attached to a bracket 131 or the like attached to the moving body 130, and the height is changed by the vertical movement of the moving body 130.
  • the partition portion 125 has a tubular shape, and is in a closed state in which water does not fall when the upper end of the partition portion 125 is higher than the water surface of the field H1, and in an open state in which water falls when the upper end is lower than the water surface. Become. As described above, even when the water management device 1 is attached to the drainage side, the moving body 130 (partition portion 125) can be opened and closed by operating the actuator 10. That is, the partition portion 123 is a mechanism (adjustment mechanism) for adjusting drainage.
  • the water management device 1 has a mechanism (valve body 102 or partition 125) that performs either the water supply to the field H1 or the drainage discharged from the field H1 by an opening / closing operation.
  • the water management device 1 includes a solar panel 40 and a power storage device 41.
  • the solar panel 40 is a panel that generates electric power that operates at least the actuator 10.
  • the solar panel 40 is attached to the upper part of the housing body 11, that is, the upper part of the tubular body 11c.
  • the bracket 38 is attached to the top plate 39 of the tubular body 11c, and the solar panel 40 is attached to the bracket 38.
  • the power storage device 41 is housed in the housing body 11 and stores the electric power generated by the solar panel 40.
  • the power storage device 41 is housed in a cylinder (second cylinder) 11c.
  • the water management device 1 includes a detection device 50, a control device 60, and a communication device 70.
  • the detection device 50 is a sensor that detects the state (environment) of the field H1, and detects the water level detection device (water level sensor) 50a, the water temperature detection device (water temperature sensor) 50b, and the air temperature.
  • the water management device 1 does not need to include all of the water level sensor 50a, the water temperature sensor 50b, the air temperature sensor 50c, the humidity sensor 50d, and the soil temperature sensor 50e, and can be combined as appropriate.
  • the communication device 70 is a communication module that communicates between the water management device 1 and the outside, and can output various information to the outside.
  • the communication device 70 includes, for example, Wi-Fi (Wireless Fidelity, registered trademark), BLE (Bluetooth (registered trademark) Low Energy), LPWA (Low Power, Wide Area), LPWAN (Low) of the IEEE802.11 series, which are communication standards.
  • -Wireless communication can be performed by (Power Wide-Area Network), etc.
  • the communication device 70 can perform wireless communication by, for example, a mobile phone communication network or a data communication network.
  • the control device 60 is a device that performs various controls of the water management device 1.
  • the control device 60 is composed of an electric, electronic circuit, a CPU, and the like.
  • the control device 60 commands the operation of the actuator 10 (electric motor 10a) based on an external command or a detection value (water level, water temperature, air temperature, humidity, soil temperature, etc.) detected by the detection device 50. , Controls the opening and closing of the valve bodies 102 and 125.
  • the control device 60 and the communication device 70 which are one of the devices different from the actuator 10, are housed in the tubular body (second tubular body) 11c.
  • the water management device 1 includes an observation camera 80.
  • the observation camera 80 is a CCD camera, a CMOS camera, and an infrared camera.
  • the observation camera 80 is supplied with the power of the power storage device 41 via the power supply line L1, and the observation camera 80 is operated by the power of the power storage device 41, that is, the power generated by the solar panel 40.
  • the observation camera 80 may be directly connected to the solar panel 40 via the power supply line L1.
  • FIGS. 2A and 2B show the arrangement of the water management device 1 when the water management device 1 having the observation camera 80 is installed in the field H1. Since the observation camera 80 may be provided inside and / or outside the water management device 1, the observation camera 80 is not shown in FIGS. 2A and 2B. Further, FIG. 2A shows a state in which the water management device 1 on the water supply side is arranged with respect to the field H1, and FIG. 2B shows a state in which the water management device 1 on the water supply side and the drainage side is arranged with respect to the field H1. It shows the state of the water.
  • the water management device 1 installed in the field H1 and the field H1 are associated with each other, and as shown in FIG.
  • the device identification information (name, model number, serial number, serial code) of the water management device 1 Etc.) and the field identification information (name, control number, etc.) of the field H1 are associated and stored in the support device 201A described later. Further, the installation position (latitude, longitude) of the water management device 1 is also associated with the identification information of the field H1 or the installation position (latitude, longitude) of the field H1 and is stored in the support device 201A described later.
  • the imaging direction X1 of the observation camera 80 is directed to the field H1 to be supplied and / or drained.
  • the observation camera 80 is connected to an output unit provided in the water management device 1, and can output the observation data captured by the observation camera 80 from the output unit to the outside.
  • the output unit is a device that outputs observation data to the outside.
  • the observation camera 80 may be attached to the outside of the housing 11, or may be attached to the inside as shown in FIGS. 7C and 7D. Further, as shown in FIGS. 7E to 7G, a window portion 153 may be provided in a part of the tubular body (second tubular body) 11c, and the observation camera 80 may monitor through the window portion 153.
  • the support device 201A transmits to the water management device 1 that the growth monitoring mode is set.
  • the control device 60 Upon receiving that the communication device 70 of the water management device 1 is in the growth monitoring mode, the control device 60 performs an operation corresponding to the growth monitoring mode.
  • the control device 60 monitors the crop U1 in the field H1 in the growth monitoring mode.
  • the observation camera 80 images the crop U1 from the side (side) and transmits the imaged observation data to the support device 201A by the communication device 70.
  • the observation camera 80 images the range from the root side to the tip of the crop U1.
  • the control device 60 adjusts the position of the observation camera 80 by any of the electric motors of the position changing mechanism to move the crop U1 from the root side to the tip. Image the range.
  • the water management device 1 preferably includes a light (lighting device) 230 that irradiates a light source. The light (illumination device) 230 is turned on when the crop is imaged.
  • the water management device 1 uses the device identification information, the imaging time, and the captured image (crop image) of the crop U1 captured by the visible light camera 80a as observation data as a support device. Send to 201A.
  • the observation camera 80 is an infrared camera 80b
  • the water management device 1 transmits the device identification information, the imaging time, and the crop image captured by the infrared camera 80b as observation data to the support device 201A. ..
  • the water management device 1 uses the device identification information, the imaging time, and the crop image captured by the visible light camera 80a and the infrared camera 80b as observation data, and the support device 201A. Send to.
  • the support device 201A and the external terminal 201B it is possible to set the imaging time for imaging by the observation camera 80 (visible light camera 80a, infrared camera 80b) in the growth monitoring mode.
  • the support device 201A displays a time screen for setting the imaging time on the external terminal 201B, and the support device 201A transmits the imaging time input to the time screen of the external terminal 201B to the water management device 1.
  • the observation camera 80 (visible light camera 80a, infrared camera 80b) performs observation (imaging) at a set imaging time.
  • the irrigation mode and the growth monitoring mode may be performed at the same time.
  • the observation camera 80 visible light camera 80a, infrared camera 80b
  • the support device 201A stores the observation data (device identification information, imaging time (date, time) and crop image) transmitted from the water management device 1 in the growth database 220.
  • the observation data is imaged from the side of the crop U1 and the observation data is transmitted to the support device 201A.
  • the water level detected by the water level detection device (water level sensor) 50a may be transmitted as observation data and stored in the growth database 220 as shown in FIG. 9B.
  • the support device 201A includes an analysis unit 221 and a growth comparison unit 222.
  • the analysis unit 221 and the growth comparison unit 222 are composed of an electric / electronic circuit, a program, and the like provided in the support device 201A.
  • the analysis unit 221 analyzes the vegetation index (DVI, RVI, NDVI, GNDVI, SAVI, TSAVI, CAI, MTCI, REP, PRI, RSI, etc.) for each field using the crop image captured by the visible light camera 80a. Do.
  • the analysis unit 221 analyzes the crop image captured by the infrared camera 80b and creates thermography of the high temperature part and the high temperature part of the crop U1. In addition, the analysis unit 221 analyzes the crop image captured by either the visible light camera 80a or the infrared camera 80b, and calculates the plant height of the crop U1. Further, the analysis unit 221 analyzes the crop image captured by either the visible light camera 80a or the infrared camera 80b, and calculates the wilting (the degree of wilting) of the crop U1.
  • the growth comparison unit 222 compares the growth of each field. As shown in FIG. 10A, the growth comparison unit 222 graphs the vegetation index of the crop U1 analyzed by the analysis unit 221 for each field H1, transmits the graphed vegetation index to the external terminal 201B, and sends the graphed vegetation index to the external terminal 201B. indicate.
  • the vegetation index for each field H1 displayed on the external terminal 201B may be the vegetation index of the representative crop U1 among the crops U1 transferred to the crop image, or the average value of the vegetation indexes of a plurality of crops U1 and the maximum. A value, a minimum value, etc. may be displayed.
  • the growth comparison unit 222 transmits the thermography of each field H1 of the crop U1 created by the analysis unit 221 to the external terminal 201B and displays it on the external terminal 201B.
  • the thermography for each field H1 displayed on the external terminal 201B may be the thermography of the representative crop U1 among the crops U1 transferred to the crop image, or may be displayed as the thermography of a plurality of crops U1.
  • the growth comparison unit 222 transmits the plant height of the crop U1 of each field H1 at the designated designated time to the external terminal 201B and displays it on the external terminal 201B.
  • the plant height displayed on the external terminal 201B may be the plant height of the representative crop U1 among the crops U1 transferred to the crop image, or the average value, maximum value, minimum value, etc. of the plant heights of a plurality of crops U1 are displayed. You may.
  • the growth comparison unit 222 transmits the wilting (wilting degree) of the crop U1 of each field H1 at the designated designated time to the external terminal 201B and displays it on the external terminal 201B.
  • the wilt displayed on the external terminal 201B may be the wilt of the representative crop U1 among the crops U1 transferred to the crop image, or the average value, maximum value, minimum value, etc. of the plant heights of a plurality of crops U1 are displayed. You may.
  • the support device 201A includes a monitoring device 231C.
  • the monitoring device 231C is composed of an electric / electronic circuit, a program, and the like provided in the support device 201A.
  • the monitoring device 231C monitors agricultural machinery.
  • the support device 201A transmits to the water management device 1 that the field monitoring mode is set.
  • the monitoring device 231C and the water management device 1 Upon receiving that the communication device 70 of the water management device 1 is in the field monitoring mode, the monitoring device 231C and the water management device 1 perform an operation corresponding to the field monitoring mode. That is, in the field monitoring mode, the surroundings of the field H1 can be monitored by the monitoring device 231C and the water management device 1.
  • the monitoring device 231C displays the monitoring screen M6 on the external terminal 201B.
  • the monitoring screen M6 includes an image display unit 240 and a field selection unit 241.
  • the image display unit 240 is a portion that displays images captured by a plurality of observation cameras 80.
  • the field selection unit 241 is the same as the above-described embodiment.
  • the monitored field H1 is selected by the field selection unit 241, it is installed not only in the captured image G10 captured by the observation camera 80 of the water management device 1 installed in the monitored field H1 but also around the monitored field H1.
  • the captured image G10 captured by the observation camera 80 of the water management device 1 is displayed on the image display unit 240.
  • the monitoring device 231C is a water management device (monitoring water management device 1) installed around the monitored field H1 based on the field identification information of the monitored field H1. Is extracted.
  • a water management device 1 installed around the field B 1
  • Water management device 1a installed in field A
  • water management device 1c installed in field B
  • water management device 1d installed in field D
  • water management device 1e installed in field E
  • field F installed in field E
  • the water management device 1f is also set as the monitoring water management device 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f.
  • the monitoring device 231C outputs a command to the observation camera 80 for the monitoring water management devices 1a, 1c, 1d, 1e, and 1f to direct the imaging direction X1 toward the field B as shown in FIG. 12B.
  • the monitoring device 231C issues a command to direct the imaging direction X1 to the field B
  • the monitoring device 231C captures the entire field B so that the observation cameras 80 of the monitoring water management devices 1a, 1c, 1d, 1e, and 1f can image the entire field B.
  • the monitoring device 231C is set so that when the imaging direction X1 is directed to the field B, the entire field B can be imaged by the observation cameras 80 of the monitoring water management devices 1a, 1c, 1d, 1e, and 1f.
  • the monitoring device 231C has an imaging direction X1 of the observation camera 80 of the monitoring water management device 1a of 315deg, an imaging direction X1 of the observation camera 80 of the monitoring water management device 1c of 45deg, and an imaging direction X1 of the observation camera 80 of the monitoring water management device 1d.
  • the imaging direction X1 of the observation camera 80 of the monitoring water management device 1e is set to 180 deg
  • the imaging direction X1 of the observation camera 80 of the monitoring water management device 1f is set to 135 deg. Then, the monitoring device 231C transmits the set angle of the imaging direction X1 to the monitoring water management devices 1a, 1c, 1d, 1e, and 1f.
  • the monitoring water management devices 1a, 1c, 1d, 1e, and 1f receive the angle (set angle) of the imaging direction X1 set by the monitoring device 231C, the monitoring water management devices 1a, 1c, 1d, 1e, and 1f, respectively.
  • the control device 60 directs the imaging direction X1 toward the field B by operating the electric motor according to the set angle to rotate the turntable. Then, when the setting of the imaging direction X1 is completed, the observation cameras 80 of the monitoring water management devices 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, and 1f transmit the captured image G10 to the support device 201A via the communication device 70. ..
  • the monitoring device 231C displays the captured image G10 of the monitoring water management devices 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, and 1f on the image display unit 240.
  • the monitoring device 231C may include an image generation unit.
  • the image generation unit generates an image around the field H1 from the captured image.
  • the image generation unit synthesizes the captured images G10 of the monitoring water management devices 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, and 1f as an around view image to create a composite image, and transmits the composite image to the external terminal 201B. By doing so, it is displayed on the image display unit 240 of the monitoring screen M6.
  • the monitoring device 231C may transmit the captured images G10 of the monitoring water management devices 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, and 1f to the external terminal 201B and display them on the image display unit 240 of the monitoring screen M6. Good.
  • the monitoring device 231C may set the height of the image to be constant (fixed) when the field B is imaged by the observation cameras 80 of the monitoring water management devices 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, and 1f.
  • the monitoring device 231C may generate an around view image by synthesizing a plurality of captured images G10. Alternatively, the monitoring device 231C synthesizes the captured images G10 before and after the rotation of the turntable as an around-view image, and images the entire field (fields A, B, C, D, E, F from FIGS. 12A and 12B). Can also be generated.
  • the support device 201A may automatically switch between the intruder monitoring mode and the field monitoring mode according to the time measured by the time measuring unit 248.
  • the observation camera 80 can switch between a field monitoring mode in which the field H1 is monitored and an intruder monitoring mode in which the intruder invading the periphery of the field H1 is monitored based on the time measured by the time measuring unit 248.
  • the observation camera 80 may be switched according to the time in the same manner as in the intruder monitoring mode.
  • the monitoring device 231C monitors the field B with the visible light camera 80a, and in the case of night and midnight, the monitoring device 231C attaches the infrared camera 80b to the water management device 1. Monitor with.
  • the field water management device 1 operates an actuator 10 that opens and closes a mechanism (valve body 102, partition 125) that performs either water supply to the field or drainage discharged from the field by an opening / closing operation. It is provided with a solar panel 40 for generating electric power, an accommodating body 11 for accommodating an actuator 10, an observation camera 80 capable of capturing an image of a field, and an output unit capable of outputting observation data captured by the observation camera 80. There is. According to this, various situations of the field where the irrigation water or the like is supplied and the field where the irrigation water or the like is discharged can be grasped by the observation camera 80, and the water management in the field can be improved.
  • the situation during water supply and drainage to the field the situation such as the growth of crops in the field, the situation in the work in the field, the state of the field, the presence or absence of pests on the crops in the field. It is possible to grasp the situation of the field where water management must be performed, such as the situation.
  • the observation camera 80 takes an image in cooperation with the operation of the actuator 10. According to this, various situations when the mechanism (valve body 102, partition portion 125) is opened and closed by the operation of the actuator 10 can be grasped by the observation camera 80.
  • the observation camera 80 takes an image while the solar panel 40 is generating electricity. According to this, various situations in the situation where the water management device 1 is generating the required electric power by the solar panel 40 can be grasped by the observation camera 80.
  • the observation camera 80 takes an image when the mechanism (valve body 102, partition 125) is being opened and closed and when power is being generated by the solar panel 40. According to this, the observation camera 80 can grasp the situation when both the opening / closing operation and the power generation of the mechanism (valve body 102, partition portion 125) are performed.
  • the observation camera 80 images the crops cultivated in the field from the side. According to this, it is possible to grasp the growth situation of the crop from the side.
  • the observation camera 80 captures observation data capable of calculating the vegetation index of the crops planted in the field. According to this, it is possible to grasp the transition of the growth of crops by the vegetation index.
  • the output unit can transmit the observation data to the external device 201. According to this, the observation status can be confirmed by the external device 201.
  • the field water management system includes a water management device 1 and an image generation unit that acquires observation data from the output units of the water management devices 1 of a plurality of fields and generates an image of the surroundings of the field from the acquired observation data. Field water management system equipped. According to this, the situation around the field can be easily grasped. For example, it is possible to check the entire state of a predetermined field like an around view monitor.
  • the field water management system operates an actuator 10 that opens and closes a mechanism (valve body 102, partition 125) that performs either water supply to the field or drainage discharged from the field by an opening / closing operation, and an actuator 10. It includes a solar panel 40 for generating electric power, an accommodating body 11 for accommodating an actuator 10, and an observation camera 80 for capturing the state of either water supply or drainage. According to this, the situation of water supply and drainage can be easily grasped by the surveillance camera 80. For example, although the mechanism (valve body 102, partition 125) is open, water supply and drainage are not performed, and the mechanism (valve 102, partition 125) is closed. It is possible to easily grasp the state of water supply and drainage.
  • the observation camera 80 captures either the ripples of water or the water surface in the field as either the water supply or the drainage situation. According to this, the situation of either water supply or drainage can be easily grasped from either the ripple or the water surface.
  • the field water management system includes a support device 201A that estimates the water level of the field based on observation data of either ripples or water surface. According to this, not only the water supply and drainage conditions but also the water level in the field can be easily estimated. That is, the water level can be grasped even when the water level detecting device for measuring the water level is not operating or the water level detecting device is not provided.
  • the observation camera 80 images either the water supply or the drainage and the crop in the field as either the water supply or the drainage situation, and based on the relationship between the ripples and the water surface and the crop of the crop, the observation camera 80 in the field.
  • It is equipped with a support device 201A for estimating the water level. According to this, the estimated water level can be brought close to the actual transition, and the water level can be estimated accurately.
  • the support device 201A determines whether or not the estimated water level in the field has reached the target water level in the field. According to this, when it is determined that the target water level has not been reached, water can be easily supplied.
  • the field water management system is equipped with a sound detection device 229 that detects the sound around the containment body 11, and based on the observation data of either the ripple or the water surface and the sound, the situation of either water supply or drainage is determined.
  • the support device 201A for estimating is provided. According to this, it is possible to easily grasp the state of water supply or drainage not only from the observation data but also from the sound when either water supply or drainage is performed.
  • the observation camera 80 captures the opening / closing operation of the mechanism (valve body 102, partition 125) as either water supply or drainage. According to this, the state of water supply or drainage can be easily grasped by directly imaging the mechanism (valve body 102, partition portion 125).
  • the field water management system includes a light that illuminates the ground of the field with a light source when imaging either water supply or drainage conditions. According to this, the light makes it easier to grasp the condition of the water surface. For example, it is easy to grasp the state of the water surface (flow of water) from the state of reflection of the water surface when the light is irradiated by a light.
  • the position and orientation of the observation camera 80 are changed by the position changing mechanism, but the position (height, orientation, The angle) etc. may be changed. It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the claims rather than the above description, and it is intended that all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims are included.
  • Water management device 1a to 1f Water management device 10: Actuator 11: Containment body 40: Solar panel 80: Observation camera 201: External device 233: Image generators A to F: Field B: Field C: Field D: Field E: Field F: Field H1: Field U1: Crop

Abstract

圃場に関する様々な状況を簡単に把握することができるようにする。　圃場の水管理装置（１）は、圃場に供給する給水及び圃場から排出する排水のいずれかを開閉動作によって行う機構の開閉動作を行うアクチュエータ（１０）と、アクチュエータ（１０）を作動する電力を発生する太陽光パネル（４０）と、アクチュエータ（１０）を収容する収容体（１１）と、圃場を撮像可能な観測カメラ（８０）と、観測カメラ（８０）で撮像した観測データを出力可能な出力部と、を備えている。

Description

圃場の水管理装置及び圃場の水管理システム
　本発明は、圃場の水管理を行う圃場の水管理装置及び圃場の水管理システムに関する。
　従来、圃場に用水を供給する技術として、特許文献１が知られている。
　特許文献１の給水装置は、圃場に用水を供給する用水パイプラインに設けられて圃場への給水を制御する開閉部と、開閉部を開閉する電動アクチュエータとを含み、電動アクチュエータの本体ケースが開閉部上に設けられる給水装置の設置構造において、開閉部の周辺の地面に立設され、本体ケースを支持する支持部材を備える。
日本国特許公開公報「特開２０１９－１６５６６１号公報」
　特許文献１の給水装置では、圃場内に効率よく給水を行うことができるものの、給水などの圃場の様々な状況を直接把握できないのが実情である。
　そこで、本発明は上記問題点に鑑み、圃場に関する様々な状況を簡単に把握することができる圃場の水管理装置を提供することを目的とする。
　この技術的課題を解決するための本発明の技術的手段は、以下に示す点を特徴とする。
　圃場の水管理装置は、圃場に供給する給水及び前記圃場から排出する排水のいずれかを開閉動作によって行う機構の前記開閉動作を行うアクチュエータと、前記アクチュエータを作動する電力を発生する太陽光パネルと、前記アクチュエータを収容する収容体と、前記圃場を撮像可能な観測カメラと、前記観測カメラで撮像した観測データを出力可能な出力部と、を備えている。
　前記観測カメラは、前記アクチュエータの作動と連携して撮像する。
　前記観測カメラは、前記太陽光パネルによって前記発電を行っているときに撮像する。
　前記観測カメラは、前記機構の開閉動作を行っているとき且つ、前記太陽光パネルによって前記発電を行っているときに撮像する。
　前記観測カメラは、前記圃場に作付けした作物を側方から撮像する。
　前記観測カメラは、前記圃場に作付けした作物の植生指数を算出可能な前記観測データを撮像する。
　前記出力部は、外部機器に前記観測データを送信可能である。
　圃場の水管理システムは、水管理装置と、複数の前記圃場の水管理装置の前記出力部から前記観測データを取得し、取得した観測データから前記圃場の周囲の画像を生成する画像生成部と、を備えている。
　本発明によれば、圃場に関する様々な状況を簡単に把握することができる。
圃場の水管理システムの概略図である。 複数の圃場の一例を示す図である。 複数の圃場の一例を示す図である。 圃場に複数の水管理装置を設置した一例を示す図である。 水管理装置の装置識別情報と、圃場の圃場識別情報との関係を示す図である。 水管理装置を給水側及び排水側に取り付けた側面図である。 給水側の水管理装置の内部を示す図である。 排水側の水管理装置の内部を示す図である。 圃場の水管理システムの詳細図である。 観測カメラを外部に取り付けた平面図である。 観測カメラを外部に取り付けた垂直断面図である。 観測カメラを内部に取り付けた内部の平面図である。 観測カメラを内部に取り付けた垂直断面図である。 観測カメラ用の窓部を設けた水平断面図である。 観測カメラ用の窓部を設けた垂直断面図である。 観測カメラ用の窓部を設けた外観図である。 作物を側方から撮像している状態を示す図である。 観測データの一例を示す図である。 図９Ａとは異なる観測データを示す図である。 圃場毎に植生指数を表示した図である。 圃場毎にサーモグラフィを表示した図である。 圃場毎に草丈を表示した図である。 圃場毎にしおれを表示した図である。 監視画面Ｍ６の一例を示す図である。 圃場Ｂが監視対象圃場に選択された状態を示す図である。 圃場Ｂに設置された水管理装置の観測カメラの撮像方向を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
　図１は、圃場の水管理システムを示している。圃場の水管理システムは、圃場の水管理装置１を有している。なお、説明の便宜上、圃場の水管理装置１のことを「水管理装置１」という。
＜パイプラインの概要＞
　図２Ａ及び図３に示すように、作物を作付する圃場Ｈ１の周囲には、用水が流れるパイプライン１００が設置されていて、水管理装置１は、パイプライン１００に接続されている。
　具体的には、パイプライン１００は、供給管１００ａと、供給管１００ａから分岐して圃場Ｈ１に向けて延びる分岐管１００ｂと、分岐管１００ｂに装着された開閉弁１００ｃとを含んでいる。供給管１００ａは、用水路に至っていて用水路の用水が流れる。分岐管１００ｂは、供給管１００ａから所定の間隔で配置されていて、複数の圃場Ｈ１がある場合には、例えば、圃場Ｈ１毎に供給管１００ａに接続されている。
　図３及び図４に示すように、開閉弁１００ｃは、用水が通過可能な筒状の本体１０１と、本体１０１の内部に設けられた弁体１０２と、弁体１０２に連結された弁軸１０３と、本体１０１に設けられた軸受部１０４とを含んでいる。弁軸１０３は、軸受部１０４に対して回転自在に支持され弁軸１０３が回転することによって、弁体１０２が垂直方向に移動することで、開閉する構造となっている。詳しくは、弁軸１０３には雌ねじが形成され、軸受部１０４の内周には雄ねじが形成されていて、弁軸１０３の回転に伴って、弁軸１０３が垂直方向に移動して弁体１０２が移動する。本体１０１の周方向には、当該本体１０１を厚み方向に貫通する貫通孔１０５が形成されていて、貫通孔１０５は、用水が圃場Ｈ１に向けて出る供給口である。つまり、弁体１０２は、用水の給水を調整する機構（調整機構）である。なお、開閉弁１００ｃは、一例であり、限定されない。
＜水管理装置の概要：給水側＞
　図４に示すように、水管理装置１は、アクチュエータ１０を備えている。アクチュエータ１０は、圃場Ｈ１に供給する給水（用水の給水）及び圃場Ｈ１から排出する排水のいずれかを行う弁体１０２の開閉動作を行う。アクチュエータ１０は、電動モータ１０ａと、電動モータ１０ａの駆動により回転する回転軸１０ｂとを有している。
　電動モータ１０ａのモータ軸１２には、モータ軸１２の回転に伴って回転するギア１４が取付けられている。ギア１４には、収容体１１の内部に設けられた軸受１６に回転自在に支持され且つ回転軸１０ｂを垂直方向に移動自在に支持するギア１５が噛み合っている。詳しくは、ギア１５の内面側にはキー溝１５ａが形成され、キー溝１５ａに回転軸１０ｂに設けた凸状の摺動部１７が嵌め込まれている。なお、ギア１５と回転軸１０ｂとはスプラインによって連結してもよく、上述した構成に限定されない。
　回転軸１０ｂの下端部は、弁軸１０３の上端部と連結している。例えば、回転軸１０ｂの下端部にはカップリング部１８が形成され、カップリング部１８に弁軸１０３の上端部に形成されたカップリング部１９が連結されている。
　以上、アクチュエータ１０によれば、電動モータ１０ａを回転させることで、ギア１４、１５及び回転軸１０ｂが回転させることができる。したがって、回転軸１０ｂに連結した弁軸１０３が回転しながら垂直方向に移動することで、弁体１０２を開閉動作させることができる。
　また、水管理装置１は、収容体１１を備えている。収容体１１は、垂直方向に長く内部にアクチュエータ１０等の機器を収容する収容空間を形成した立体構造である。収容体１１は、複数の筒体１１ａ、１１ｂ、１１ｃを含んでいる。筒体１１ａ、１１ｂ、１１ｃのそれぞれは垂直方向に並べられていて互いに連結されている。
　具体的には、筒体１１ａの下端は、開閉弁１００ｃの本体１０１に取付けられた取付台にボルト等の締結具によって取付けられている。筒体１１ａは、取付台に取付けられた状態で上方に延びるように起立している。
　筒体１１ａの上端と、筒体１１ｂの下端との間には、筒状の連結部材２５が設けられている。連結部材２５は、周壁部２５ａと、周壁部２５ａから径外方向に突出したフランジ部２５ｂと、周壁部２５ａの上端側に設けられた支持壁２５ｃとを有している。筒体１１ａの上端をフランジ部２５ｂに近接させ、筒体１１ｂの下端をフランジ部２５ｂに近接させ、筒体１１ａの上端及び周壁部２５ａをボルト等の締結具で締結し且つ、筒体１１ｂの下端及び周壁部２５ａをボルト等の締結具で締結することにより、筒体１１ａの上端と筒体１１ｂとが一体化される。
　支持壁２５ｃには、回転軸１０ｂが貫通する貫通孔が形成されている。軸受１６等が取り付けられた構造体２７を支持壁２５ｃに取付けることにより、電動モータ１０ａ、回転軸１０ｂ及びギア１５が支持壁２５ｃにより支持されている。即ち、筒体１１ａ及び１１ｂによって、アクチュエータ１０を収容する第１筒体が構成されている。
　筒体１１ｂは、下壁部３１と、上壁部３２と、下壁部３１と上壁部３２との間に設けられた中間壁３３を有するＴ形に構成されている。中間壁３３は、径外方向に突出した突出壁３４を有している。突出壁３４は、円形であって、当該突出壁３４には、操作盤４３が取り付けられている。また、筒体１１ｂの上壁部３２の内径は、中間壁３３の内径よりも小さく段部３５が形成されている。言い換えれば、筒体１１ｂの段部３５は径内方向に突出して、筒体（第２筒体）１１ｃの下部を取り付ける支持部、即ち、筒体（第２筒体）１１ｃの下部を差し込む差し込み部となっている。
　筒体（第２筒体）１１ｃは、第１筒体（筒体１１ａ、筒体１１ｂ）に支持されていて、アクチュエータ１０とは別の機器を収容可能である。筒体（第２筒体）１１ｃの外径は、筒体１１ｂの内径よりも小さく、筒体（第２筒体）１１ｃをはめ込むことができる構成となっている。筒体１１ｃの下端部には、載置板３７が取り付けられている。筒体１１ｂの上壁部３２に差し込まれて、載置板３７の下面が段部３５に当接することにより、筒体１１ｃが筒体１１ｂに取付けられている。筒体１１ｃの上端には、天板３９が取り付けられ、筒体１１ｃの上端は天板３９によって閉鎖されている。
＜水管理装置の概要：排水（落水）側＞
　上述した実施形態では、水管理装置１は、パイプライン１００の給水側に設けられていたが、図３に示すように、給水した水（用水）を排出する排水側（落水側）に設けられていてもよい。
　排水路１２０に排水管１２１の一端が接続され、排水管１２１の他端は排水桝１２２に接続されている。排水桝１２２には、落水部１２３が設けられ、落水部１２３の上部に水管理装置１が接続されている。
　図５に示すように、落水部１２３は、垂直方向に移動することで落水をさせない状態（閉鎖状態）と落水をさせる状態（開放状態）とに位置変更可能な仕切部１２５と、仕切部１２５を垂直方向に移動させる移動機構１２６とを備えている。移動機構１２６は、台座１２７と、台座１２７に上端が固定され下方に延びる案内棒１２８と、案内棒１２８が挿通され且つ案内棒１２８に沿って移動可能な移動体１３０と、台座１２７の貫通孔に挿入される第１軸１２９と、第１軸１２９の回転に伴って回転する第２軸１３２とを有している。第１軸１２９の上端は、カップリング等により回転軸１０ｂに連結されている。第２軸１３２は、移動体１３０に挿入されていて、第２軸１３２の回転によって移動体１３０が移動するように構成されている。例えば、第２軸１３２には雄ネジが形成され、移動体１３０の内部には雌ネジが形成されていて、第２軸１３２が回転すると移動体１３０が垂直方向に移動する。
　仕切部１２５は、移動体１３０に取付けられたブラケット１３１等に装着され、移動体１３０の垂直方向の移動によって高さが変更する。仕切部１２５は、筒状であって、圃場Ｈ１の水面よりも仕切部１２５の上端が高い場合には、落水をさせない閉鎖状態であり、水面よりも上端が低い場合は落水をさせる開放状態になる。
　以上のように、水管理装置１を排水側に取付けた場合も、アクチュエータ１０を作動させることによって、移動体１３０（仕切部１２５）の開閉動作を行わせることができる。即ち、仕切部１２３は、排水を調整する機構（調整機構）である。
　つまり、水管理装置１は、圃場Ｈ１に供給する給水及び圃場Ｈ１から排出する排水のいずれかを開閉動作によって行う機構（弁体１０２又は仕切部１２５）を有している。
＜電装品の概要＞
　図４、図５、図６に示すように、水管理装置１は、太陽光パネル４０と、蓄電装置４１とを備えている。太陽光パネル４０は、少なくともアクチュエータ１０を作動する電力を発生するパネルである。太陽光パネル４０は、収容体１１の上部、即ち、筒体１１ｃの上部に取付けられている。詳しくは、筒体１１ｃの天板３９には、ブラケット３８が取り付けられ、ブラケット３８に太陽光パネル４０が取り付けられている。蓄電装置４１は、収容体１１に収容され、太陽光パネル４０が発電した電力を蓄電する。蓄電装置４１は、筒体（第２筒体）１１ｃに収容されている。
　図６に示すように、水管理装置１は、検出装置５０と、制御装置６０と、通信装置７０とを備えている。検出装置５０は、圃場Ｈ１の状態（環境）を検出するセンサであって、水位を検出する水位検出装置（水位センサ）５０ａ、水温を検出する水温検出装置（水温センサ）５０ｂ、気温を検出する気温センサ５０ｃ、湿度を検出する湿度センサ５０ｄ、土壌の温度を検出する土壌温度センサ５０ｅ等である。なお、水管理装置１は、水位センサ５０ａ、水温センサ５０ｂ、気温センサ５０ｃ、湿度センサ５０ｄ及び土壌温度センサ５０ｅの全てを備えている必要はなく、適宜、組み合わせが可能である。
　通信装置７０は、水管理装置１と外部とを通信する通信モジュールであって、様々な情報を外部に出力可能である。通信装置７０は、例えば、通信規格であるＩＥＥＥ８０２．１１シリーズのＷｉ-Ｆｉ（Wireless Fidelity、登録商標）、ＢＬＥ（Bluetooth（登録商標）Low Energy）、ＬＰＷＡ(Low Power, Wide Area)、ＬＰＷＡＮ(Low-Power Wide-Area Network)等により無線通信を行うことができる。また、通信装置７０は、例えば、携帯電話通信網又はデータ通信網などにより無線通信を行うことができる。
　制御装置６０は、水管理装置１の様々な制御を行う装置である。制御装置６０は、電気、電子回路、ＣＰＵ等から構成されている。制御装置６０は、外部からの指令又は、検出装置５０が検出した検出値（水位、水温、気温、湿度、土壌温度等）に基づいて、アクチュエータ１０（電動モータ１０ａ）の作動を指令することで、弁体１０２、１２５の開閉を制御する。なお、アクチュエータ１０と異なる機器の１つである制御装置６０及び通信装置７０は、筒体（第２筒体）１１ｃに収容されている。
　図６に示すように、水管理装置１は、観測カメラ８０を備えている。観測カメラ８０は、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ、赤外線カメラである。観測カメラ８０には、電力供給ラインＬ１を介して蓄電装置４１の電力が供給され、当該観測カメラ８０は、蓄電装置４１の電力、即ち、太陽光パネル４０が発電した電力によって作動する。なお、観測カメラ８０は、直接、電力供給ラインＬ１を介して太陽光パネル４０に接続されていてもよい。
　図２Ａ及び図２Ｂは、観測カメラ８０を有する水管理装置１を、圃場Ｈ１に設置した場合の、水管理装置１の配置を示している。
　なお、観測カメラ８０は、水管理装置１の内部及び／又は外部に設けられる場合があるため、図２Ａ及び図２Ｂにおいて、観測カメラ８０の図示を省略している。また、図２Ａは、圃場Ｈ１に対して、給水側の水管理装置１を配置した状態を示しており、図２Ｂは、圃場Ｈ１に対して、給水側及び排水側の水管理装置１を配置した状態を示している。なお、圃場Ｈ１に設置された水管理装置１と、圃場Ｈ１とは対応づけられていて、図２Ｄに示すように、水管理装置１の装置識別情報（名称、型式番号、製造番号、シリアルコードなど）と、圃場Ｈ１の圃場識別情報（名称、管理番号など）とが関連付けられて、後述する支援装置２０１Ａに記憶されている。また、水管理装置１の設置位置（緯度、経度）と、圃場Ｈ１の識別情報又は圃場Ｈ１の設置位置(緯度、経度)とも関連付けられていて、後述する支援装置２０１Ａに記憶されている。
　図２Ａ、図２Ｂに示すように、各圃場Ｈ１に設置された水管理装置１において、観測カメラ８０の撮像方向Ｘ１は、給水及び／又は排水の対象とする圃場Ｈ１側に向けられている。観測カメラ８０は、水管理装置１に設けられた出力部に接続されていて、観測カメラ８０で撮像した観測データを出力部から外部へ出力が可能である。出力部は、外部に観測データを出力する装置である。
　図７Ａに及び７Ｂ示すように、観測カメラ８０は、収容体１１の外部に取付けたり、図７Ｃ、図７Ｄに示すように、内部に取付けられていてもよい。また、図７Ｅ～図７Ｇに示すように、筒体（第２筒体）１１ｃの一部に窓部１５３を設け、観測カメラ８０が窓部１５３を通して監視を行ってもよい。
　外部端末２０１Ｂを操作することによって生育監視モードに設定すると、支援装置２０１Ａは、水管理装置１に生育監視モードに設定されていることを送信する。水管理装置１の通信装置７０が生育監視モードであることを受信すると、制御装置６０は、生育監視モードに対応した動作を行う。制御装置６０は、生育監視モードでは、圃場Ｈ１の作物Ｕ１の監視を行う。
　図８に示すように、生育監視モードでは、観測カメラ８０は、作物Ｕ１を横（側方）から撮像し、撮像した観測データを通信装置７０によって支援装置２０１Ａに送信する。
　観測カメラ８０は、作物Ｕ１の根側から先端までの範囲を撮像する。なお、観測カメラ８０によって、作物Ｕ１を撮像する場合、制御装置６０は、位置変更機構のいずれかの電動モータによって、観測カメラ８０の位置を調整することで、作物Ｕ１の根側から先端までの範囲を撮像する。なお、図６及び図８等に示すように、水管理装置１は、光源を照射するライト（照明装置）２３０を備えていることが好ましい。ライト（照明装置）２３０では、作物を撮像する際に点灯させる。
　例えば、観測カメラ８０が可視光カメラ８０ａである場合、水管理装置１は、装置識別情報、撮像時間、可視光カメラ８０ａで撮像した作物Ｕ１の撮像画像（作物画像）を観測データとして、支援装置２０１Ａに送信する。
　図９Ａに示すように、観測カメラ８０が赤外線カメラ８０ｂである場合、水管理装置１は、装置識別情報、撮像時間、赤外線カメラ８０ｂで撮像した作物画像を観測データとして、支援装置２０１Ａに送信する。
　観測カメラ８０が可視光カメラ８０ａ及び赤外線カメラ８０ｂである場合、水管理装置１は、装置識別情報、撮像時間、可視光カメラ８０ａ及び赤外線カメラ８０ｂで撮像した作物画像を観測データとして、支援装置２０１Ａに送信する。
　なお、支援装置２０１Ａ及び外部端末２０１Ｂを操作することによって、生育監視モードにおいて、観測カメラ８０（可視光カメラ８０ａ、赤外線カメラ８０ｂ）で撮像する撮像時間を設定することが可能である。例えば、支援装置２０１Ａは、外部端末２０１Ｂに撮像時間を設定する時間画面を表示し、支援装置２０１Ａは、外部端末２０１Ｂの時間画面に入力された撮像時間を、水管理装置１に送信する。観測カメラ８０（可視光カメラ８０ａ、赤外線カメラ８０ｂ）は、設定された撮像時間に観測（撮像）を行う。
　水管理装置１において、灌漑モードと生育監視モードとを同時に行ってもよい。例えば、灌漑モードで圃場Ｈ１内に灌漑（給水）しているときに、観測カメラ８０（可視光カメラ８０ａ、赤外線カメラ８０ｂ）によって作物Ｕ１の撮像を行い、観測データとして、支援装置２０１Ａに送信してもよい。
　図９Ａに示すように、支援装置２０１Ａは、水管理装置１から送信された観測データ（装置識別情報、撮像時間（日付、時刻）及び作物画像）を生育データベース２２０に記憶する。なお、上述した実施形態では、作物Ｕ１の側方から観測データを撮像し、観測データを支援装置２０１Ａに送信していたが、これに加えて、水位検出装置（水位センサ）５０ａで検出した水位、水温検出装置（水温センサ）５０ｂで検出した水温を観測データとして送信し、図９Ｂに示すように、生育データベース２２０に記憶してもよい。
　図６に示すように、支援装置２０１Ａは、解析部２２１と、生育比較部２２２とを備えている。解析部２２１及び生育比較部２２２は、支援装置２０１Ａに設けられた電気・電子回路、プログラム等から構成されている。解析部２２１は、可視光カメラ８０ａで撮像した作物画像を用いて、圃場毎の植生指数（ＤＶＩ、ＲＶＩ、ＮＤＶＩ、ＧＮＤＶＩ、ＳＡＶＩ、ＴＳＡＶＩ、ＣＡＩ、ＭＴＣＩ、ＲＥＰ、ＰＲＩ、ＲＳＩなど）による解析を行う。
　また、解析部２２１は、赤外線カメラ８０ｂで撮像した作物画像を解析して、作物Ｕ１の温度が高い箇所と高い箇所のサーモグラフィを作成する。また、解析部２２１は、可視光カメラ８０ａ及び赤外線カメラ８０ｂのいずれかで撮像した作物画像を解析して、作物Ｕ１の草丈を演算する。また、解析部２２１は、可視光カメラ８０ａ及び赤外線カメラ８０ｂのいずれかで撮像した作物画像を解析して、作物Ｕ１のしおれ（しおれ度合い）を演算する。
　図１０Ａ～図１０Ｄに示すように、生育比較部２２２は、圃場毎の生育の比較を行う。
　図１０Ａに示すように、生育比較部２２２は、解析部２２１が解析した作物Ｕ１の植生指数を圃場Ｈ１毎にグラフ化して、グラフ化した植生指数を外部端末２０１Ｂに送信し、外部端末２０１Ｂに表示する。外部端末２０１Ｂに表示する圃場Ｈ１毎の植生指数は、作物画像に移った作物Ｕ１のうち、代表の作物Ｕ１の植生指数であってもよいし、複数の作物Ｕ１の植生指数の平均値、最大値、最小値などを表示してもよい。
　図１０Ｂに示すように、生育比較部２２２は、解析部２２１が作成した作物Ｕ１の圃場毎Ｈ１のサーモグラフィを外部端末２０１Ｂに送信し、外部端末２０１Ｂに表示させる。外部端末２０１Ｂに表示する圃場Ｈ１毎のサーモグラフィは、作物画像に移った作物Ｕ１のうち、代表の作物Ｕ１のサーモグラフィであってもよいし、複数の作物Ｕ１のサーモグラフィとして表示してもよい。
　図１０Ｃに示すように、生育比較部２２２は、指定された指定時期における圃場毎Ｈ１の作物Ｕ１の草丈を外部端末２０１Ｂに送信し、外部端末２０１Ｂに表示させる。外部端末２０１Ｂに表示する草丈は、作物画像に移った作物Ｕ１のうち、代表の作物Ｕ１の草丈であってもよいし、複数の作物Ｕ１の草丈の平均値、最大値、最小値などを表示してもよい。
　図１０Ｄに示すように、生育比較部２２２は、指定された指定時期における圃場毎Ｈ１の作物Ｕ１のしおれ（しおれ度合い）を外部端末２０１Ｂに送信し、外部端末２０１Ｂに表示させる。外部端末２０１Ｂに表示するしおれは、作物画像に移った作物Ｕ１のうち、代表の作物Ｕ１のしおれであってもよいし、複数の作物Ｕ１の草丈の平均値、最大値、最小値などを表示してもよい。
　図６に示すように、支援装置２０１Ａは、監視装置２３１Ｃを備えている。監視装置２３１Ｃは、支援装置２０１Ａに設けられた電気・電子回路、プログラム等から構成されている。監視装置２３１Ｃは、農業機械を監視する。外部端末２０１Ｂを操作することによって圃場監視モードに設定すると、支援装置２０１Ａは、水管理装置１に圃場監視モードに設定されていることを送信する。水管理装置１の通信装置７０が圃場監視モードであることを受信すると、監視装置２３１Ｃ及び水管理装置１は、圃場監視モードに対応した動作を行う。即ち、圃場監視モードでは、監視装置２３１Ｃ及び水管理装置１によって圃場Ｈ１の周囲を監視することが可能である。
　さて、図１１に示すように、圃場監視モードになると、監視装置２３１Ｃは、外部端末２０１Ｂに監視画面Ｍ６を表示する。監視画面Ｍ６は、画像表示部２４０と、圃場選択部２４１とを含んでいる。画像表示部２４０は、複数の観測カメラ８０が撮像した画像を表示する部分である。圃場選択部２４１は、上述した実施形態と同様である。
　圃場選択部２４１において監視対象圃場Ｈ１が選択されると、監視対象圃場Ｈ１に設置された水管理装置１の観測カメラ８０が撮像した撮像画像Ｇ１０だけでなく、監視対象圃場Ｈ１の周囲に設置された水管理装置１の観測カメラ８０が撮像した撮像画像Ｇ１０が、画像表示部２４０に表示される。
　具体的には、監視対象圃場Ｈ１が選択されると、監視装置２３１Ｃは、監視対象圃場Ｈ１の圃場識別情報から、監視対象圃場Ｈ１の周囲に設置された水管理装置（監視用水管理装置１）を抽出する。例えば、図１２Ａに示すように、圃場Ｂが監視対象圃場Ｈ１として選択された場合、圃場Ｂに設置された水管理装置１ｂに加えて、圃場Ｂの周囲に設置された複数の水管理装置１（圃場Ａに設置された水管理装置１ａ、圃場Ｂに設置された水管理装置１ｃ、圃場Ｄに設置された水管理装置１ｄ、圃場Ｅに設置された水管理装置１ｅ、圃場Ｆに設置された水管理装置１ｆ）も、監視用水管理装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆとして設定する。
　監視装置２３１Ｃは、監視用水管理装置１ａ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆに対して、観測カメラ８０に対して、図１２Ｂに示すように、撮像方向Ｘ１を圃場Ｂに向ける指令を出力する。監視装置２３１Ｃは、例えば、撮像方向Ｘ１を圃場Ｂに向ける指令を行う場合、監視用水管理装置１ａ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆのそれぞれの観測カメラ８０で圃場Ｂの全体を撮像できるように撮像方向Ｘ１の角度を設定する。
　例えば、監視装置２３１Ｃは、撮像方向Ｘ１を圃場Ｂに向ける場合、監視用水管理装置１ａ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆのそれぞれの観測カメラ８０で圃場Ｂの全体を撮像できるように設定する。監視装置２３１Ｃは、監視用水管理装置１ａの観測カメラ８０の撮像方向Ｘ１を３１５deg、監視用水管理装置１ｃの観測カメラ８０の撮像方向Ｘ１を４５deg、監視用水管理装置１ｄの観測カメラ８０の撮像方向Ｘ１を２２５deg、監視用水管理装置１ｅの観測カメラ８０の撮像方向Ｘ１を１８０deg、監視用水管理装置１ｆの観測カメラ８０の撮像方向Ｘ１を１３５degに設定する。そして、監視装置２３１Ｃは、設定した撮像方向Ｘ１の角度を監視用水管理装置１ａ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆに送信する。
　監視用水管理装置１ａ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆが監視装置２３１Ｃによって設定された撮像方向Ｘ１の角度（設定角度）を受信すると、監視用水管理装置１ａ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆのそれぞれの制御装置６０は、設定角度に応じて電動モータを作動させてターンテーブルを回転させることで、撮像方向Ｘ１を圃場Ｂに向ける。
　そして、撮像方向Ｘ１の設定が完了すると、監視用水管理装置１ａ、1ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆのそれぞれの観測カメラ８０は、通信装置７０を介して支援装置２０１Ａに撮像画像Ｇ１０を送信する。
　監視装置２３１Ｃは、監視用水管理装置１ａ、1ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆの撮像画像Ｇ１０を画像表示部２４０に表示する。監視装置２３１Ｃは、画像生成部を備えていてもよい。画像生成部は、撮像画像から圃場Ｈ１の周囲の画像を生成する。画像生成部は、監視用水管理装置１ａ、1ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆのそれぞれの撮像画像Ｇ１０を、アラウンドビュー画像として合成して、合成画像を作成し、合成画像を外部端末２０１Ｂに送信することで、監視画面Ｍ６の画像表示部２４０に表示する。なお、監視装置２３１Ｃは、監視用水管理装置１ａ、1ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆのそれぞれの撮像画像Ｇ１０を外部端末２０１Ｂに送信して、監視画面Ｍ６の画像表示部２４０に表示させてもよい。なお、監視装置２３１Ｃは、監視用水管理装置１ａ、1ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆのそれぞれの観測カメラ８０で圃場Ｂを撮像するにあたって、撮像する高さを一定（固定）にしてもよい。
　また、　監視用水管理装置１ａ、1ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆが複数のカメラを有する場合、監視装置２３１Ｃは複数の撮像画像Ｇ１０を合成することで、アラウンドビュー画像を生成してもよい。或いは、監視装置２３１Ｃは、ターンテーブルの回転する前と後の撮像画像Ｇ１０をアラウンドビュー画像として合成し、圃場全体（図１２Ａ、Ｂより圃場Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）の画像を生成することもできる。
　また、支援装置２０１Ａは、計時部２４８が計時した時刻に応じて、侵入物監視モードと、圃場監視モードとを自動的に切り換えてもよい。言い換えれば、観測カメラ８０は、計時部２４８が計時した時刻に基づいて、圃場Ｈ１を監視する圃場監視モードと、圃場Ｈ１の周囲に侵入した侵入物を監視する侵入物監視モードとを切り換えられる。圃場監視モードにおいて、侵入物監視モードと同様に、観測カメラ８０を時刻に応じて切り換えてもよい。即ち、朝、昼間、夕である場合は、監視装置２３１Ｃは、可視光カメラ８０ａで圃場Ｂの監視を行い、夜、深夜である場合は、監視装置２３１Ｃは、水管理装置１に赤外線カメラ８０ｂで監視を行う。
　圃場の水管理装置１は、圃場に供給する給水及び圃場から排出する排水のいずれかを開閉動作によって行う機構（弁体１０２，仕切部１２５）の開閉動作を行うアクチュエータ１０と、アクチュエータ１０を作動する電力を発生する太陽光パネル４０と、アクチュエータ１０を収容する収容体１１と、圃場を撮像可能な観測カメラ８０と、観測カメラ８０で撮像した観測データを出力可能な出力部と、を備えている。これによれば、用水等が給水される圃場、用水等が排出される圃場の様々な状況を観測カメラ８０によって、把握することができ、圃場における水管理を向上させることができる。例えば、圃場に給水及び排水を行っている最中の状況、或いは、圃場の作物の生育等の状況、圃場での作業での状況、圃場の様子、圃場の作物への病害虫の発生の有無の状況など、水管理を行わなければならない圃場の状況を把握できる。
　観測カメラ８０は、アクチュエータ１０の作動と連携して撮像する。これによれば、アクチュエータ１０の作動によって機構（弁体１０２，仕切部１２５）の開閉動作を行っているときの様々な状況を観測カメラ８０によって把握することができる。
　観測カメラ８０は、太陽光パネル４０によって発電を行っているときに撮像する。これによれば、水管理装置１が必要な電力を太陽光パネル４０によって発電を行っている状況したにおいての様々な状況を観測カメラ８０によって把握することができる。
　観測カメラ８０は、機構（弁体１０２，仕切部１２５）の開閉動作を行っているとき且つ、太陽光パネル４０によって発電を行っているときに撮像する。これによれば、機構（弁体１０２，仕切部１２５）の開閉動作及び発電の両方を行っているときの状況を観測カメラ８０によって把握することができる。
　観測カメラ８０は、圃場に作付けした作物を側方から撮像する。これによれば、作物の生育状況などを側方から把握することができる。
　観測カメラ８０は、圃場に作付けした作物の植生指数を算出可能な観測データを撮像する。これによれば、作物の生育の推移などを植生指数によって把握することができる。
　出力部は、外部機器２０１に観測データを送信可能である。これによれば、外部機器２０１で観測状況を確認することができる。
　圃場の水管理システムは、水管理装置１と、複数の圃場の水管理装置１の出力部から観測データを取得し、取得した観測データから圃場の周囲の画像を生成する画像生成部と、　を備えている圃場の水管理システム。これによれば、圃場の周囲の状況を簡単に把握することができる。例えば、所定の圃場に対して、アラウンドビューモニタのように全体の様子を確認することができる。
　圃場の水管理システムは、圃場に供給する給水及び圃場から排出する排水のいずれかを開閉動作によって行う機構（弁体１０２，仕切部１２５）の開閉動作を行うアクチュエータ１０と、アクチュエータ１０を作動する電力を発生する太陽光パネル４０と、アクチュエータ１０を収容する収容体１１と、給水及び排水のいずれかの状況を撮像する観測カメラ８０と、を備えている。これによれば、監視カメラ８０によって、給水及び排水の状況を簡単に把握することができる。例えば、機構（弁体１０２，仕切部１２５）が開放しているにも関わらず、給水及び排水が行われていない状態、機構（弁体１０２，仕切部１２５）が閉鎖しているにも関わらず、給水及び排水が行われている状態などを簡単に把握することができる。
　観測カメラ８０は、給水及び排水のいずれかの状況として、圃場内の水の波紋及び水面のいずれかを撮像する。これによれば、波紋及び水面のいずれから、給水及び排水のいずれかの状況を簡単に把握することができる。
　圃場の水管理システムは、波紋及び水面のいずれかの観測データに基づいて、圃場の水位を推定する支援装置２０１Ａを備えている。これによれば、給水及び排水の状況だけでなく圃場内の水位を簡単に推定することができる。即ち、水位を測定する水位検出装置が作動していない状態、水位検出装置が備わっていない場合でも水位を把握することができる。
　観測カメラ８０は、給水及び排水のいずれかの状況として、給水及び排水のいずれかと、圃場の作物とを撮像し、波紋及び水面のいずれかと、作物の作物との関係に基づいて、圃場内の水位を推定する支援装置２０１Ａを備えている。これによれば、推定する水位を実際の推移に近づけることができ、精度良い水位の推定をすることができる。
　支援装置２０１Ａは、推定した圃場内の水位が、圃場の目標水位に達しているか否かを判断する。これによれば、目標水位に達していないと判断した場合には簡単に給水を行うことができる。
　圃場の水管理システムは、収容体１１の周囲の音を検知する音検知装置２２９を備え、波紋及び水面のいずれかの観測データと、音とに基づいて、給水及び排水のいずれかの状況を推定する支援装置２０１Ａを備えている。これによれば、観測データだけでなく、給水及び排水のいずれかを行ったときの音から、給水又は排水の状況を簡単に把握することができる。
　観測カメラ８０は、給水及び排水のいずれかの状況として、機構（弁体１０２，仕切部１２５）の開閉動作を撮像する。これによれば、機構（弁体１０２，仕切部１２５）を直接、撮像することで、給水又は排水の状況を簡単に把握することができる。
　圃場の水管理システムは、給水及び排水のいずれかの状況を撮像する場合に、圃場の地面に向けて光源を照射するライトを備えている。これによれば、ライトによって水面の状況を把握しやすくなる。例えば、ライトによって光を照射したときの水面の反射状況によって水面の状況（水の流れ）を把握しやすい。
　上述した実施形態では、観測カメラ８０の位置や向きを位置変更機構によって変更していたが、位置変更機構によって、観測カメラ８０以外の水管理装置１に搭載した機器の位置（高さ、向き、角度）等を変更してもよい。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１　　　　：水管理装置
１ａ～１ｆ：水管理装置
１０　　　：アクチュエータ
１１　　　：収容体
４０　　　：太陽光パネル
８０　　　：観測カメラ
２０１　　：外部機器
２３３　　：画像生成部
Ａ～Ｆ　　：圃場
Ｂ　　　　：圃場
Ｃ　　　　：圃場
Ｄ　　　　：圃場
Ｅ　　　　：圃場
Ｆ　　　　：圃場
Ｈ１　　　：圃場
Ｕ１　　　：作物

Claims (8)

  1. 　圃場に供給する給水及び前記圃場から排出する排水のいずれかを開閉動作によって行う機構の前記開閉動作を行うアクチュエータと、
    　前記アクチュエータを作動する電力を発生する太陽光パネルと、
    　前記アクチュエータを収容する収容体と、
    　前記圃場を撮像可能な観測カメラと、
    　前記観測カメラで撮像した観測データを出力可能な出力部と、
    　を備えている圃場の水管理装置。
  2. 　前記観測カメラは、前記アクチュエータの作動と連携して撮像する請求項１に記載の圃場の水管理装置。
  3. 　前記観測カメラは、前記太陽光パネルによって前記発電を行っているときに撮像する請求項１に記載の圃場の水管理装置。
  4. 　前記観測カメラは、前記機構の開閉動作を行っているとき且つ、前記太陽光パネルによって前記発電を行っているときに撮像する請求項１～３のいずれか１項に記載の圃場の水管理装置。
  5. 　前記観測カメラは、前記圃場に作付けした作物を側方から撮像する請求項１～４のいずれか1項に記載の圃場の水管理装置。
  6. 　前記観測カメラは、前記圃場に作付けした作物の植生指数を算出可能な前記観測データを撮像する請求項１～５のいずれか１項に記載の圃場の水管理装置。
  7. 　前記出力部は、外部機器に前記観測データを送信可能である請求項１～６のいずれか１項に記載の圃場の水管理装置。
  8. 　請求項１～７のいずれか１項に記載の水管理装置と、
    　複数の前記圃場の水管理装置の前記出力部から前記観測データを取得し、取得した観測データから前記圃場の周囲の画像を生成する画像生成部と、
    　を備えている圃場の水管理システム。
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