JP7005689B2 - Water supply and distribution management system, field water management device and irrigation water management device - Google Patents
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Description
本発明は、給配水管理システム、圃場水管理装置及び灌漑用水管理装置に関する。 The present invention relates to a water supply and distribution management system, a field water management device, and an irrigation water management device.
近年、各圃場に備えた給水装置を遠隔制御することにより自動給水可能な圃場水管理システムが実用化されつつある。例えば、特許文献1には、稲の生育段階に応じて毎日の水田目標水位を決定し、水田水位が目標水位の近傍内に収まるように給水バルブを制御する圃場水管理システムが提案されている。
In recent years, a field water management system capable of automatically supplying water by remotely controlling a water supply device provided in each field has been put into practical use. For example,
また、頭首工から取り出され揚水機場に導かれた灌漑用水を、圃場の集合体である各圃場群へ分水工などを介して配水管理する灌漑用水管理システムも提案されている。例えば、特許文献2には、水源の水を各圃場群に供給するための親揚水機場と、親揚水機場から供給された灌漑用水を受け取り圃場群内の各末端圃場に対して給水するための圃場群ごとに設置された子揚水機場・分水弁とを、中央管理部より遠隔制御することにより、水源からの灌漑用水を所定量だけ各圃場群に配水できる灌漑用水管理システムが提案されている。
In addition, an irrigation water management system has been proposed in which the irrigation water taken out from the headworks and guided to the pumping station is distributed and managed to each field group, which is an aggregate of fields, through a diversion work or the like. For example,
特許文献2に記載されたような灌漑用水管理システムでは、各揚水機場に複数の揚水用のポンプが設置され、予め設定された時間帯に凡そ必要とされる所定の配水量が維持されるように各ポンプが運転管理されていた。
In the irrigation water management system as described in
しかし、各圃場群で必要とされる正確な配水量までリアルタイムに管理できるような構成ではなかったため、例えば配水管を介して揚水を直接圃場群に配水するような圧送式のポンプを設置している揚水機場では、必要な配水量が少なく効率が低下する条件であってもポンプを常時運転せざるを得ず、結果としてポンプの寿命が短くなり、そのための電気代などの維持費も嵩んでいた。 However, since the configuration was not such that the accurate water distribution amount required for each field group could be managed in real time, for example, a pump was installed to distribute pumped water directly to the field group via a water pipe. At pumping stations, the pump must be operated all the time even under conditions where the required amount of water distribution is small and efficiency is low, resulting in a shortened pump life and increased maintenance costs such as electricity costs. board.
また、ポンプに備えた電動機を減電圧始動式で駆動するように構成しているため、配水量の変動にかかわらず常時一定の出力で駆動され、必要な配水量が低下すると配管に異常な高圧が掛かって漏水を招く虞がある。 In addition, since the motor provided in the pump is configured to be driven by a reduced voltage start type, it is always driven with a constant output regardless of fluctuations in the amount of water distribution, and when the required amount of water distribution decreases, abnormally high pressure is applied to the piping. May cause water leakage.
そのため、必要な配水量が低下するとポンプで圧送された配水管の水を、リリース弁を介して水源に戻すことで送水圧力を低下させる必要があり、その結果、無駄に電力が消費されるという問題があった。 Therefore, when the required amount of water distribution decreases, it is necessary to reduce the water supply pressure by returning the water in the water pipe pumped by the pump to the water source via the release valve, and as a result, power is wasted. There was a problem.
なお、配水量の変動に柔軟に対応できるように、ポンプに備えた電動機をインバータ方式で制御するような構成を採用すると、設備費が非常に高価になる。 If a configuration is adopted in which the motor provided in the pump is controlled by an inverter method so that the fluctuation of the water distribution amount can be flexibly dealt with, the equipment cost becomes very high.
本発明の目的は、上述した問題に鑑み、圧送式のポンプを適性に運転管理して電気代などの維持費を抑制しながらも各圃場群で必要とされる十分な水量を配水できる給配水管理システム、圃場水管理装置及び灌漑用水管理装置を提供する点にある。 In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to supply and distribute a sufficient amount of water required for each field group while appropriately operating and managing a pumping pump to suppress maintenance costs such as electricity costs. The point is to provide a management system, a field water management device and an irrigation water management device.
上述の目的を達成するため、本発明による給配水管理システムの第一の特徴構成は、圃場の集合体である圃場群を単位として各圃場への給水を管理する圃場水管理装置と、単一または複数の加圧式の配水ポンプを介して各圃場群への配水量及び配水時間を管理する灌漑用水管理装置と、を含む給配水管理システムであって、前記圃場水管理装置に、各圃場の水位情報を収集する圃場管理部と、前記水位情報に基づいて各圃場の設定水位と現在水位との水位差である需要水深を算出し、各圃場群への必要給水量Qを、Q=Σ(需要水深×圃場面積)で算出する必要給水量演算部と、前記需要水深に基づいて各圃場の給水栓の開閉を遠隔制御する給水制御部と、前記圃場群ごとの所定期間の必要給水量Qと各圃場の需要水深を前記灌漑用水管理装置に出力する給水量報知部と、を備えるとともに、前記灌漑用水管理装置に、前記給水量報知部から報知された所定期間の各圃場群への必要給水量Qに基づいて各圃場群に配水する前記配水ポンプの運転台数及び運転時間を含む運転状態を管理する配水管理部を備え、前記配水管理部は、前記給水量報知部から出力された各圃場の需要水深に基づいて、配水対象となる何れかの圃場群に含まれる圃場の需要水深が0に達しないが次回の給水まで支障が生じない値となる所定の許容範囲に入ったと判断すると、当該圃場群への必要給水量Qを減じるべく、その時点の前記運転状態から前記配水ポンプの運転台数及び/または運転時間が減少するように前記運転状態を切り替える点にある。 In order to achieve the above object, the first characteristic configuration of the water supply and distribution management system according to the present invention is a single field water management device that manages water supply to each field in units of field groups that are aggregates of fields. Alternatively, a water supply and distribution management system including an irrigation water management device that manages the amount of water distributed to each field group and the water distribution time via a plurality of pressurized water distribution pumps, wherein the field water management device is used for each field. The field management department that collects water level information calculates the required water depth, which is the difference between the set water level of each field and the current water level, based on the water level information, and determines the required water supply amount Q for each field group, Q = Σ. A required water supply amount calculation unit calculated by (demand water depth x field area), a water supply control unit that remotely controls the opening and closing of water taps in each field based on the demand water depth, and a required water supply amount for a predetermined period for each field group. A water supply amount notification unit that outputs Q and the demand water depth of each field to the irrigation water management device is provided, and the irrigation water management device is notified to each field group for a predetermined period by the water supply amount notification unit. A water distribution management unit that manages an operating state including the number of operating units and operating time of the water distribution pump that distributes water to each field group based on the required water supply amount Q is provided, and the water distribution management unit is output from the water supply amount notification unit. Based on the demand water depth of each field, it is judged that the demand water depth of the fields included in any of the fields to be distributed does not reach 0, but it is within the predetermined allowable range that does not cause any trouble until the next water supply. Then, in order to reduce the required water supply amount Q to the field group, the operating state is switched so that the operating number and / or the operating time of the water distribution pump is reduced from the operating state at that time.
圃場水管理装置では、圃場管理部で管理される各圃場の給水状態情報に基づいて、必要給水量演算部によって圃場群ごとの必要給水量が算出される。圃場が一定灌水モードで稼働している場合には、各圃場群への必要給水量Qが、Q=Σ(需要水深×圃場面積)、つまり圃場群を構成する個別の圃場の需要水深と圃場面積の積で求まる水量を各圃場ごとに加算することで求められる。算出された圃場群ごとの必要給水量が給水量報知部を介して灌漑用水管理装置に伝達される。 In the field water management device, the required water supply amount for each field group is calculated by the required water supply amount calculation unit based on the water supply state information of each field managed by the field management unit. When the fields are operated in the constant irrigation mode, the required water supply amount Q for each field group is Q = Σ (demand depth x field area), that is, the demand water depth and the field of each field constituting the field group. It is obtained by adding the amount of water obtained by the product of the areas for each field. The calculated required water supply amount for each field group is transmitted to the irrigation water management device via the water supply amount notification unit.
灌漑用水管理装置に備えた配水管理部は、伝達された圃場群ごとの必要給水量に基づいて配水ポンプの運転台数及び運転時間を管理し、各圃場の需要水深が0に達しないが次回の給水まで支障が生じない値となる所定の許容範囲に入ったと判断すると、配水ポンプの運転台数及び/または運転時間が減少するように運転状態を切り替えることで無駄な電力消費を抑制する。そして、各圃場群へ配水された灌漑用水は、給水制御部が各圃場の給水栓を開閉制御することにより、各圃場に適切に給水される。 The water distribution management department provided in the irrigation water management device manages the number of operating water distribution pumps and the operating time based on the transmitted required water supply amount for each field group, and the demand water depth of each field does not reach 0, but the next time. When it is determined that the value is within a predetermined allowable range that does not cause a problem until water supply , wasteful power consumption is suppressed by switching the operating state so as to reduce the number of operating water distribution pumps and / or the operating time . Then, the irrigation water distributed to each field group is appropriately supplied to each field by the water supply control unit controlling the opening and closing of the water tap of each field.
同第二の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記配水管理部は、前記圃場群に含まれる全ての圃場の需要水深が前記所定の許容範囲に入ったときに、前記圃場群に含まれる圃場の需要水深が所定の許容範囲に入ったと判断する点にある。 In addition to the above-mentioned first characteristic configuration, the second characteristic configuration is described by the water distribution management unit when the demand water depth of all the fields included in the field group falls within the predetermined allowable range. The point is that it is judged that the demand water depth of the field included in the field group has fallen within a predetermined allowable range.
圃場群に含まれる全ての圃場の需要水深が0になるまで、つまり圃場の水深が設定水深になるまでその圃場群に送水すると、需要水深が0に近づくに連れて次第に必要水量が低下して管内圧力が上昇する。しかし、圃場群に含まれる全ての圃場の需要水深が所定の許容範囲に入ったときに、配水ポンプの運転状態を切り替えることで、リリース弁を解放しなくても管内圧力の異常な上昇を招くことがなく、無駄な電力消費を抑制することができる。 When water is sent to the field group until the demand water depth of all the fields included in the field group becomes 0, that is, until the water depth of the field reaches the set water depth, the required water amount gradually decreases as the demand water depth approaches 0. The pressure inside the pipe rises. However, when the demand water depth of all the fields included in the field group falls within the predetermined allowable range, switching the operating state of the water distribution pump causes an abnormal increase in the pressure inside the pipe without releasing the release valve. It is possible to suppress unnecessary power consumption.
同第三の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記配水管理部は、前記圃場群に含まれる全ての圃場の需要水深の平均値が前記所定の許容範囲に入ったときに、前記圃場群に含まれる圃場の需要水深が所定の許容範囲に入ったと判断する点にある。 In the third characteristic configuration, in addition to the first characteristic configuration described above, when the average value of the demand water depths of all the fields included in the field group falls within the predetermined allowable range, the water distribution management unit In addition, it is determined that the demand water depth of the fields included in the field group is within a predetermined allowable range.
圃場群に含まれる全ての圃場の需要水深の平均値が所定の許容範囲に入ったときに、圃場群に含まれる圃場の需要水深が所定の許容範囲に入ったと判断することにより、余裕をもって配水ポンプの運転状態を切り替えることができる。 When the average value of the demand water depths of all the fields included in the field group falls within the predetermined allowable range, it is judged that the demand water depths of the fields included in the field group are within the predetermined allowable range, and the water is distributed with a margin. The operating state of the pump can be switched.
同第四の特徴構成は、上述した第二または第三の特徴構成に加えて、前記配水管理部は、前記圃場群に含まれる圃場の需要水深が所定時間にわたり減少しない圃場を判断対象から除外する点にある。 In the fourth characteristic composition, in addition to the second or third characteristic composition described above, the water distribution management unit excludes fields included in the field group in which the demand water depth does not decrease over a predetermined time from the judgment target. There is a point to do.
需要水深が所定時間にわたり減少しない圃場は、何らかの影響により保水できない状態にあると判断できるため、そのような圃場の水位の上昇を待つことによる影響、つまり配水管の管内圧力の上昇や、排水ポンプに消費される無駄な電力の上昇や排水ポンプの寿命の短縮化などの影響を低減することができる。 Since it can be judged that the field where the demand water depth does not decrease for a predetermined time cannot retain water due to some influence, the influence of waiting for the water level of such a field to rise, that is, the pressure in the water pipe and the drainage pump It is possible to reduce the effects such as an increase in wasteful power consumed in the water and shortening of the life of the drainage pump.
同第五の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記配水管理部は、前記圃場群に含まれる代表圃場の需要水深が前記所定の許容範囲に入ったときに、前記圃場群に含まれる圃場の需要水深が所定の許容範囲に入ったと判断する点にある。 In the fifth characteristic configuration, in addition to the above-mentioned first characteristic configuration, the water distribution management unit determines the field when the demand water depth of the representative field included in the field group falls within the predetermined allowable range. The point is that it is judged that the demand water depth of the fields included in the group has fallen within a predetermined allowable range.
圃場群に含まれる全ての圃場の需要水深を監視すると処理負荷が増大するが、代表圃場の需要水深を監視対象とすることで、処理負荷を低減することができる。 The treatment load increases when the demand water depths of all the fields included in the field group are monitored, but the treatment load can be reduced by monitoring the demand water depths of the representative fields.
同第六の特徴構成は、上述した第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、前記配水管理部は、前記圃場群に含まれる圃場の需要水深が前記所定の許容範囲に入ったと判断すると、前記圃場群に配水する配水ポンプの運転を停止する点にある。 In the sixth characteristic configuration, in addition to any of the first to fifth characteristic configurations described above, the water distribution management unit states that the demand water depth of the fields included in the field group has fallen within the predetermined allowable range. Judging, the point is to stop the operation of the water distribution pump that distributes water to the field group.
全ての圃場の需要水深が0になるまで送水すると、次第に必要送水量が低下して管内圧力の上昇を来すことになるので、リリース弁を解放して管内圧力の異常な上昇を回避する必要があり、これにより無駄な電力消費は発生する。しかし、圃場の需要水深が所定の許容範囲に入ったことをもって配水ポンプの運転を停止することで、そのような無駄な電力消費を抑制することができる。 If water is supplied until the required water depth in all fields becomes 0, the required water supply amount will gradually decrease and the pressure inside the pipe will rise, so it is necessary to release the release valve to avoid an abnormal rise in the pressure inside the pipe. This causes wasteful power consumption. However, such wasteful power consumption can be suppressed by stopping the operation of the distribution pump when the demand water depth of the field falls within a predetermined allowable range.
同第七の特徴構成は、上述した第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、前記配水管理部は、前記圃場群に含まれる圃場の需要水深が前記所定の許容範囲に入ったと判断すると、前記配水ポンプにより配水する圃場群を配水対象となる圃場群から他の圃場群に切り替える点にある。 In the seventh characteristic configuration, in addition to any of the first to fifth characteristic configurations described above, the water distribution management unit states that the demand water depth of the fields included in the field group has fallen within the predetermined allowable range. Judging, the point is to switch the field group to be distributed by the water distribution pump from the field group to be distributed to another field group.
全ての圃場の需要水深が0になるまで送水すると、次第に必要送水量が低下して管内圧力の上昇を来すことになるので、リリース弁を解放して管内圧力の異常な上昇を回避する必要があり、これにより無駄な電力消費は発生する。しかし、圃場の需要水深が所定の許容範囲に入ったことをもって配水対象となる圃場群を切り替えることで、管内圧力の異常な上昇を招くことなく他の圃場群に効率よく配水することができる。 If water is supplied until the required water depth in all fields becomes 0, the required water supply amount will gradually decrease and the pressure inside the pipe will rise, so it is necessary to release the release valve to avoid an abnormal rise in the pressure inside the pipe. This causes wasteful power consumption. However, by switching the field group to be distributed when the demand water depth of the field falls within a predetermined allowable range, water can be efficiently distributed to other field groups without causing an abnormal increase in the pressure in the pipe.
本発明による圃場水管理装置の第一の特徴構成は、上述した第一から第七の何れかの特徴構成を備えた給配水管理システムに組み込まれる圃場水管理装置であって、各圃場の水位情報を収集する圃場管理部と、前記水位情報に基づいて各圃場の設定水位と現在水位との水位差である需要水深を算出し、各圃場群への必要給水量Qを、Q=Σ(需要水深×圃場面積)で算出する必要給水量演算部と、前記需要水深に基づいて各圃場の給水栓の開閉を遠隔制御する給水制御部と、前記圃場群ごとの所定期間の必要給水量Qと各圃場の需要水深を前記灌漑用水管理装置に出力する給水量報知部と、を備え、前記給水制御部は、前記配水管理部により各圃場群に配水された状態で、前記需要水深が第1所定値より大きな値となる圃場の給水栓に対して給水指令を出力し、前記需要水深が前記第1所定値より小さな第2所定値となる圃場の給水栓に対して給水停止指令を出力する点にある。 The first characteristic configuration of the field water management device according to the present invention is the field water management device incorporated in the water supply / distribution management system having any of the above-mentioned first to seventh characteristic configurations, and the water level of each field. The field management department that collects information calculates the required water depth, which is the difference between the set water level of each field and the current water level, based on the water level information, and determines the required water supply amount Q for each field group as Q = Σ ( The required water supply amount calculation unit calculated by (demand water depth x field area), the water supply control unit that remotely controls the opening and closing of the water faucet in each field based on the demand water depth, and the required water supply amount Q for a predetermined period for each field group. And a water supply amount notification unit that outputs the demand water depth of each field to the irrigation water management device, and the water supply control unit is in a state where water is distributed to each field group by the water distribution management unit, and the demand water depth is the first. 1 Outputs a water supply command to a water tap in a field whose value is larger than the predetermined value, and outputs a water supply stop command to a water tap in a field whose demand water depth is smaller than the first predetermined value and has a second predetermined value. There is a point to do.
給水制御部は、需要水深が第1所定値より大きな値となる圃場の給水栓に対して水位を回復すべく給水指令を出力して給水し、需要水深が第1所定値より小さな第2所定値となる圃場、つまり減水深の影響が殆どないような圃場の給水栓に対しては給水停止指令を出力して給水を回避することで、必要な圃場に効率的に給水することができるようになる。 The water supply control unit outputs a water supply command to the faucet of the field where the demand water depth is larger than the first predetermined value to restore the water level, and supplies water, and the second predetermined water supply depth is smaller than the first predetermined value. By outputting a water supply stop command to the water taps in fields that have a value, that is, fields that are hardly affected by the water reduction depth, and avoiding water supply, it is possible to efficiently supply water to the required fields. become.
本発明による灌漑用水管理装置の第一の特徴構成は、上述した第一から第七の何れかの特徴構成を備えた給配水管理システムに組み込まれる灌漑用水管理装置であって、前記灌漑用水管理装置に、前記給水量報知部から報知された所定期間の各圃場群への必要給水量Qに基づいて各圃場群に配水する前記配水ポンプの運転台数及び運転時間を含む運転状態を管理する配水管理部を備え、前記配水管理部は、前記給水量報知部から出力された各圃場の需要水深に基づいて、配水対象となる何れかの圃場群に含まれる圃場の需要水深が0に達しないが次回の給水まで支障が生じない値となる所定の許容範囲に入ったと判断すると、当該圃場群への必要給水量Qを減じるべく、その時点の前記運転状態から前記配水ポンプの運転台数及び/または運転時間が減少するように前記運転状態を切り替える点にある。 The first characteristic configuration of the irrigation water management device according to the present invention is the irrigation water management device incorporated in the water supply and distribution management system having any of the above-mentioned first to seventh characteristic configurations, and the irrigation water management. Water distribution that manages the operating state including the operating number and operating time of the water distribution pump that distributes water to each field group based on the required water supply amount Q to each field group for a predetermined period notified from the water supply amount notification unit to the device. The water distribution management unit is provided with a management unit, and the water distribution management unit does not reach 0 in the demand water depth of the fields included in any of the field groups to be water-distributed, based on the demand water depth of each field output from the water supply amount notification unit. If it is determined that the water supply has reached a predetermined allowable range that does not cause any trouble until the next water supply , the number of operating units of the water distribution pump and / Alternatively, the point is to switch the operating state so that the operating time is reduced .
同第二の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記配水管理部は、前記圃場群に含まれる圃場の需要水深が前記所定の許容範囲に入ったと判断すると、前記圃場群に配水する配水ポンプの運転を停止する点にある。 In the second characteristic configuration, in addition to the first characteristic configuration described above, when the water distribution management unit determines that the demand water depth of the field included in the field group is within the predetermined allowable range, the field group The point is to stop the operation of the water distribution pump that distributes water to.
同第三の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記配水管理部は、前記圃場群に含まれる圃場の需要水深が前記所定の許容範囲に入ったと判断すると、前記配水ポンプにより配水する圃場群を配水対象となる圃場群から他の圃場群に切り替える点にある。 In the third characteristic configuration, in addition to the first characteristic configuration described above, when the water distribution management unit determines that the demand water depth of the field included in the field group is within the predetermined allowable range, the water distribution pump The point is that the field group to be distributed is switched from the field group to be distributed to another field group.
以上説明した通り、本発明によれば、圧送式のポンプを適性に運転管理して電気代などの維持費を抑制しながらも各圃場群で必要とされる十分な水量を配水できる給配水管理システム、圃場水管理装置及び灌漑用水管理装置を提供することができるようになった。 As described above, according to the present invention, water supply and distribution management capable of distributing a sufficient amount of water required for each field group while appropriately operating and managing the pumping type pump to suppress maintenance costs such as electricity costs. It has become possible to provide systems, field water management equipment and irrigation water management equipment.
以下に、本発明による給配水管理システム、圃場水管理装置及び灌漑用水管理装置を説明する。以下の説明で用いる圃場との用語は水田及び畑の双方を意味し、水源から分水工などで分水された共通の配水系統から灌漑用水が供給される複数の圃場を圃場群という。また、規模の大きな圃場群は複数のブロック圃場群の集合で構成され、ブロック圃場群単位で給水の要否が管理される。通常、共通の水源から取水された灌漑用水は分水工などにより分水された複数の配水系統によって其々異なる圃場群に給水される。以下の実施形態では稲作用の圃場について説明するが、畑用の圃場であっても同様である。 The water supply and distribution management system, the field water management device, and the irrigation water management device according to the present invention will be described below. The term field used in the following description means both a paddy field and a field, and a plurality of fields to which irrigation water is supplied from a common distribution system separated from a water source by a diversion work or the like is referred to as a field group. In addition, a large-scale field group is composed of a set of a plurality of block field groups, and the necessity of water supply is managed for each block field group. Normally, irrigation water taken from a common water source is supplied to different field groups by a plurality of distribution systems divided by a diversion work or the like. In the following embodiments, a field for rice farming will be described, but the same applies to a field for fields.
[灌漑用水設備の構成]
図1に示すように、灌漑用水設備は、河川や湖沼などの水源池130に設置された揚水機場131で取水された灌漑用水を幹線となる配水管120及び支線となる配水管121、さらに配水管121に接続された給水管100を介して各圃場1に送水するための設備である。
[Structure of irrigation water equipment]
As shown in FIG. 1, the irrigation water facility uses the irrigation water taken from the pumping
なお、本実施形態では、便宜上、灌漑用水管理装置により管理される灌漑用水の送水を配水と称し、圃場水管理装置により管理される灌漑用水の圃場への送水を給水と称している。 In the present embodiment, for convenience, the water supply of the irrigation water managed by the irrigation water management device is referred to as water distribution, and the water supply of the irrigation water managed by the field water management device to the field is referred to as water supply.
揚水機場131で取水された灌漑用水は、圧送ポンプ131Pを介して配水管120に直接圧送される。ポンプ131Pは原則として交互運転される2基のポンプを単一または複数組備えて構成され、送水量が多くなる場合には2基のポンプの双方が同時運転される。
The irrigation water taken in at the pumping
本明細書では、灌漑用水を各圃場群に配水するという機能から圧送ポンプを配水ポンプと表記する場合もある。 In this specification, the pressure pump may be referred to as a water distribution pump because of the function of distributing irrigation water to each field group.
幹線となる配水管120は各圃場群10に向けてそれぞれ分岐され、分岐された各配水管121への配水量を調整するための分水工として機能する分水装置140が設けられている。つまり、揚水機場131から圧送された灌漑用水は、分水装置140によって配水量が調整された後に給水管100を介して各圃場群10へ送水される。
The
給水管100に沿って配された各圃場1には、給水管100から給水可能に接続された給水栓を備えた給水装置2が設けられている。また、各圃場1には排水栓を備えた排水装置4が設けられ、排水装置4を介した各圃場1からの放水が排水路9を経由して河川に放流されるように構成されている。
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[圃場設備の構成]
図2に示すように、圃場1には、給水管100に流れる灌漑用水を、導水路3を介してして圃場1に導く給水栓を備えた給水装置2と、圃場1の水を、放水路5を介して排水路9に排水する排水栓を備えた排水装置4と、圃場1の水位を計測する水位センサ6などが設けられている。
[Structure of field equipment]
As shown in FIG. 2, in the
給水装置12及び排水装置16にはソーラーパネルSPを備えた蓄電器、給水栓または排水栓を駆動する電動モータ、電動モータを制御する制御回路、無線中継器7を介して無線通信する通信回路などが設けられ、ソーラーパネルSPによる発電電力が蓄積された蓄電器の電力によって給水栓や排水栓を駆動するモータや通信回路などが作動するように構成されている。
The water supply device 12 and the drain device 16 include a power storage device equipped with a solar panel SP, an electric motor for driving the water tap or the drain plug, a control circuit for controlling the electric motor, a communication circuit for wireless communication via the
圃場1の近傍にはインターネットなどの通信ネットワークに接続可能な無線中継器7が設置され、給水装置2及び排水装置4に備えた通信回路は無線中継器7を介して圃場水管理装置として機能する圃場水管理サーバ21と通信可能に構成されている。給水栓または排水栓の状態や水位センサ6で検出された各圃場1の水位などが圃場水管理サーバ21に送信されるとともに、圃場水管理サーバ21により給水栓を介した給水量及び/または排水栓を介した排水水位が遠隔制御により調整可能に構成されている。
A
[給配水管理システムの構成]
図1に戻り、揚水機場131に備えた圧送ポンプ131Pには、一次抵抗始動方式を採用した減電圧始動回路を備えた制御回路及び制御回路を外部から操作するための通信回路が設けられ、通信回路を介して灌漑用水管理装置として機能する灌漑用水管理サーバ31と通信可能に構成されている。揚水機場131と各圃場群10を結ぶ配水管120,121に備えた各分水装置140には分水のための流量調整弁と、流量調整弁を制御する制御回路及び通信回路が設けられ、通信回路を介して灌漑用水管理サーバ31と通信可能に構成されている。灌漑用水管理サーバ31により揚水機場に備えた圧送ポンプ131Pや分水装置140に備えた流量調整弁が遠隔制御される。なお、減電圧始動回路は、一次抵抗始動方式以外にコンドルファ始動方式やスターデルタ始動方式などの公知の方式を採用することが可能である。
[Configuration of water supply and distribution management system]
Returning to FIG. 1, the
水稲栽培を例に挙げると、圃場に十分な量の水を供給して代掻きを行ない、田植え後のしばらくは稲の保護のために深水管理を継続し、ある程度安定すると浅水管理を経て間断灌水して根の成長を促し、茎の増加を抑制すべく中干した後に間断灌水を再開し、収穫時期に落水する、といったように稲の成長に伴って圃場の水位を調整する必要がある。 Taking paddy rice cultivation as an example, a sufficient amount of water is supplied to the field for puddling, deep water management is continued for a while after rice planting, and when it stabilizes to some extent, intermittent irrigation is performed through shallow water management. It is necessary to adjust the water level of the field as the rice grows, such as promoting the growth of roots, restarting intermittent irrigation after mid-drying to suppress the increase of stems, and dropping water at the time of harvest.
代掻きの時期など、各圃場の給水時期が重なり同時期に大量の用水を供給する必要がある場合には、水源で確保された一定量の灌漑用水を各圃場に公平に配水するべく、輪番制を採用するなど圃場群単位で給水日程を計画して管理する必要がある。 When it is necessary to supply a large amount of water at the same time as the water supply time of each field overlaps, such as the time of puddling, a rotating system is used to equitably distribute a certain amount of irrigation water secured by the water source to each field. It is necessary to plan and manage the water supply schedule for each field group, such as by adopting.
深水管理や浅水管理などのように、各圃場1の水位を設定水位に維持する一定灌水モードでは、蒸発や蒸散さらには浸透など減水深の影響により設定水位から低下した水量を日々補充する必要もある。
In the constant irrigation mode that maintains the water level of each
しかし、灌漑用水管理サーバ31で、各圃場群10に必要な給水量の変動が把握できないために、必要な給水量が低下した場合でも圧送ポンプ131Pを常時運転する必要があり、そのような場合には配管圧力の上昇をきたして漏水が発生する虞があるため、リリース弁を介して排水管に送出された水を水源に戻す必要があった。その結果、圧送ポンプ131Pの寿命が短くなり、また電力消費が嵩むという問題もあった。
However, since the irrigation
本発明による給配水管理システムは、この様な問題に柔軟に対処すべく、上述した灌漑用水管理サーバ31と圃場水管理サーバ21をインターネットなどの通信媒体を介して連系させることにより、営農者が管理する個々の圃場の状況に応じて適切に灌漑用水を供給することを可能とするシステムである。
In the water supply and distribution management system according to the present invention, in order to flexibly deal with such a problem, the above-mentioned irrigation
具体的に、図3に示すように、給配水管理システム200は、圃場水管理システム20と、灌漑用水管理システム30とで構成されている。
Specifically, as shown in FIG. 3, the water supply and
圃場水管理システム20は、圃場水管理サーバ21と、営農者などが所有する端末装置8と、各圃場1に備えた給水装置2、排水装置4、水位センサ6などを備えて構成されている。端末装置8には、スマートフォンやタブレットコンピュータなどの可搬性の端末装置やデスクトップコンピュータのような据置型の端末装置が含まれる。
The field water management system 20 includes a field
圃場水管理システム20に備えた圃場水管理サーバ21には、圃場管理部21A、必要水量演算部21B、給水量報知部21C、給水制御部21D、画像表示処理部21Eなどの機能ブロックが設けられている。
The field
圃場水管理サーバ21には、CPUボード、メモリボード、通信ボード、大容量の外部記憶装置などが設けられ、メモリボードに備えたメモリに格納されたアプリケーションプログラムがCPUボードに搭載されたCPUによって実行されることにより、上述した各機能ブロックが実現される。
The field
圃場管理部21Aは、各圃場1の稼働状態を管理するとともに各圃場1の給水状態情報を収集する。稼働状態とは栽培中または休耕中の何れかを識別する情報と、栽培中の場合には代掻き、深水管理、浅水管理、中干し、間断灌水、落水、かけ流しの何れかを識別する情報が含まれ、主に営農者の端末装置8から入力される情報である。
The field management unit 21A manages the operating state of each
給水状態情報とは、各圃場1の給水状態を示す情報であり、設定水位、現在水位、給水栓の開度などを含む。設定水位は営農者の端末装置8から入力され排水装置4に備えた排水栓に設定された排水水位をいい、現在水位は水位センサ6により検出された圃場1の水位をいい、給水栓の開度とは給水装置2に備えた給水栓の開度をいう。
The water supply state information is information indicating the water supply state of each
必要給水量演算部21Bは、各圃場1の給水状態情報に基づいて圃場群ごとの必要給水量をリアルタイムに算出する。具体的には、各圃場群10に含まれる各圃場1の稼働状態と設定水位、現在水位(需要水深を含む)、給水栓の開度などに基づいて、所定時間ごとに算出した必要給水量の総量が圃場群ごとの必要給水量となる。所定時間の具体的な数値は特に限定するものではなく、10分ごと、30分ごと、1時間ごとなど、リアルタイム性が確保できる時間間隔でよい。通常は、1日単位で各圃場群に給水制御することになり、その1日のうちで各圃場への給水が完了するまでの間で、10分ごと、30分ごと或いは1時間ごとにという間隔で設定すればよい。
The required water supply amount calculation unit 21B calculates the required water supply amount for each field group in real time based on the water supply state information of each
例えば、稼働状態が一定灌水モードである場合に、必要給水量演算部21Bは給水状態情報に含まれる各圃場の水位情報に基づいて、各圃場の設定水位と現在水位との水位差である需要水深を算出し、各圃場群への必要給水量Qを、Q=Σ(需要水深×圃場面積)で算出することができる。ここでは、休耕中の圃場は必要給水量Qの算出対象圃場から除かれる。また、栽培中の圃場であっても需要水深が極めて小さな圃場は必要給水量Qの算出対象圃場から除くことも可能である。需要水深が極めて小さな圃場とは蒸発量、蒸散量や浸透量である減水深が小さな圃場などである。 For example, when the operating state is the constant irrigation mode, the required water supply amount calculation unit 21B is the demand which is the water level difference between the set water level of each field and the current water level based on the water level information of each field included in the water supply state information. The water depth can be calculated, and the required water supply amount Q to each field group can be calculated by Q = Σ (demand water depth × field area). Here, the fields that are fallow are excluded from the fields for which the required water supply amount Q is calculated. Further, even in the field under cultivation, the field where the required water depth is extremely small can be excluded from the fields for which the required water supply amount Q is calculated. A field with an extremely small demand water depth is a field with a small water reduction depth, which is the amount of evaporation, transpiration, and infiltration.
各圃場1の需要水深と圃場面積との積により各圃場1で必要とされる水量が求まり、各圃場1で必要とされる水量を加算することにより各圃場群10への必要給水量Qが求まる。圃場水管理サーバ21が複数の圃場群10を管理する場合には、各圃場群10の必要給水量Qの合計量が必要な給水量となる。
The amount of water required for each
給水量報知部21Cは、必要給水量演算部21Bにより算出された圃場群ごとの必要給水量を灌漑用水管理サーバ31に出力する。後述するように灌漑用水管理サーバ31は圃場群ごとの必要給水量に基づいて圧送ポンプ131P及び圃場群配水量調整装置140を制御する。
The water supply amount notification unit 21C outputs the required water supply amount for each field group calculated by the required water supply amount calculation unit 21B to the irrigation
給水制御部21Dは、各圃場の給水栓の開閉を遠隔制御する機能ブロックで、稼働状態が一定灌水モードである場合に、需要水深が第1所定値より大きな値となる圃場の給水栓に対して一斉に給水指令を出力する。そして、好ましくは、需要水深が第1所定値より小さな第2所定値となる圃場の給水栓に対して給水停止指令を出力する。 The water supply control unit 21D is a functional block that remotely controls the opening and closing of the water taps in each field. And output the water supply command all at once. Then, preferably, a water supply stop command is output to the water faucet in the field where the demand water depth is smaller than the first predetermined value and becomes the second predetermined value.
第1所定値とは稲の育成に支障をきたす虞がない十分な水位であって、水位が回復したと評価可能な値で、例えば需要水深で10mm、第2所定値は需要水深が第1所定値に回復した後に圃場1からの溢水を回避可能な値、例えば数mmに設定することができる。圃場1の水位が設定水位に達していても、風の影響などで水位計6により検出される水位が設定水位に達していない場合には、排水栓から水が溢水している場合もあるため、安全策として設定される水位である。
The first predetermined value is a sufficient water level that does not hinder the growth of rice and can be evaluated as having recovered. For example, the demand water depth is 10 mm, and the second predetermined value is the demand water depth first. After recovering to a predetermined value, the overflow from the
第1所定値及び第2所定値は上述の値に限るものではなく、後述する需要水深の許容範囲に応じて適宜設定される値である。 The first predetermined value and the second predetermined value are not limited to the above-mentioned values, but are values appropriately set according to the allowable range of the demand water depth described later.
画像表示処理部21Eは、圃場管理部21Aに備えた機能ブロックで、各圃場群10に含まれる各圃場1の稼働状態及び水位を目視により識別可能な態様で表示するモニタ画像を生成し、外部機器8からのリクエストに応じてモニタ画像を表示するように構成されている。
The image display processing unit 21E is a functional block provided in the field management unit 21A, generates a monitor image that displays the operating state and water level of each
図4にはモニタ画像が例示されている。水源地130から取水した灌漑用水が2基の圧送ポンプ131Pにより配水管120,122及び給水管100を介して二つの圃場群10A,10Bに配水されている。各圃場群10A,10Bは其々12枚の圃場1で構成され、各圃場1には給水栓Vが設置されている。なお、図示されていないが、圃場1の水位を設定水位に保つ排水栓も各圃場1に備えている。
FIG. 4 illustrates a monitor image. Irrigation water taken from the
モニタ画像では、各圃場1が其々の需要水深に応じて異なる表示色で塗り分けられ、表示色を目視確認することにより、各圃場1の需要水深を確認することができるように構成されている。
In the monitor image, each
灌漑用水管理システム30は、灌漑用水管理サーバ31と、配水池122から各圃場群10への給水量を調整する圃場群給水量調整装置140として機能する分水装置140を備えている。圃場群給水量調整装置140により各圃場群10への配水総量が調整される。
The irrigation water management system 30 includes an irrigation
灌漑用水管理サーバ31には、給水量報知部21Cから報知された必要給水量に基づいて各圧送ポンプ131Pの運転台数及び運転時間を管理する配水管理部31Aと、送水可能な灌漑用水の総量と必要給水量に基づいて各圃場群10への配水量を調整する配水スケジュール管理部31Bの各機能ブロックが設けられている。配水スケジュール管理部31Bは配水管理部31Aの一機能ブロックとなる。
The irrigation
灌漑用水管理サーバ31には、CPUボード、メモリボード、通信ボード、大容量の外部記憶装置などが設けられ、メモリボードに備えたメモリに格納されたアプリケーションプログラムがCPUボードに搭載されたCPUによって実行されることにより、上述した各機能ブロックが実現される。
The irrigation
配水スケジュール管理部31Bは、自身が管理している送水可能な灌漑用水の総量と、給水量報知部21Cから報知された必要給水量の総量に基づいて、各圃場群10への配水量を調整する。全ての圃場群10に同時に必要給水量を送水することが困難な場合に、予め設定された順序或いは予め設定された配分比で圃場群配水量調整装置140を制御することにより、各圃場群10への送水量を調整する。
The water distribution schedule management unit 31B adjusts the amount of water distribution to each
例えば、予め設定された順序に従って対応する単一または複数の圃場群に送水したり、必要給水量の多い圃場群10から少ない圃場群10の順に送水量を調整したり、或いは、必要給水量の比率に従って各圃場群10に送水したりするように圃場群配水量調整装置140を制御する。もちろん自身が管理している送水可能な灌漑用水の総量が必要給水量の総量より多い場合には、このような配水量の調整は不要となる。
For example, water may be supplied to the corresponding single or multiple field groups according to a preset order, the water supply amount may be adjusted in the order of the
必要給水量が上昇すると必要給水量に見合うように配水管理部31Aにより圧送ポンプ131Pの運転台数及び/または運転時間が増加するように適切に制御され、必要給水量が減少すると必要給水量に見合うように圧送ポンプ131Pの運転台数及び/または運転時間が減少するように適切に制御される。その結果、圧送ポンプ131Pに要する無駄な電力消費を抑制してポンプ寿命を引き伸ばすことができるようになる。以下に配水管理部31Aにより実行される制御態様を説明する。
When the required water supply amount increases, the water distribution management unit 31A appropriately controls the operation number and / or the operating time of the
第1の態様として、配水管理部31Aは、或る圃場群10に含まれる全ての圃場1の需要水深が所定の許容範囲に入ったときに、当該圃場群10に含まれる圃場1の需要水深が所定の許容範囲に入ったと判断して、配水ポンプの運転状態を切り替える。
As a first aspect, the water distribution management unit 31A receives the demand water depth of the
例えば、配水ポンプの運転台数を減少させ、或いは全ての排水ポンプの運転を停止する。また配水ポンプにより配水する圃場群10を配水対象となる圃場群10から他の圃場群10に切り替え、他の圃場群10で要求される給水量に見合った送水量となるように配水ポンプの運転台数を切り替える。
For example, reduce the number of distribution pumps in operation or stop the operation of all drainage pumps. Further, the
圃場群に含まれる全ての圃場の需要水深が0になるまで、つまり圃場の水深が設定水深になるまでその圃場群に送水すると、需要水深が0に近づくに連れて次第に必要水量が低下して管内圧力が上昇する。 When water is sent to the field group until the demand water depth of all the fields included in the field group becomes 0, that is, until the water depth of the field reaches the set water depth, the required water amount gradually decreases as the demand water depth approaches 0. The pressure inside the pipe rises.
しかし、圃場群に含まれる全ての圃場の需要水深が所定の許容範囲に入ったときに、配水ポンプの運転状態を切り替えることで、管内圧力の異常な上昇を回避するために必要なリリース弁の解放運転時間を短縮でき、それだけ無駄な電力消費を抑制するとともに配水ポンプの寿命を伸ばすことができる。 However, when the demand water depth of all the fields included in the field group falls within the predetermined allowable range, the release valve required to avoid an abnormal increase in the pressure inside the pipe by switching the operating state of the water distribution pump. The open operation time can be shortened, wasteful power consumption can be suppressed, and the life of the water distribution pump can be extended.
第2の態様として、配水管理部31Aは、圃場群10に含まれる全ての圃場1の需要水深の平均値が所定の許容範囲に入ったときに、圃場群10に含まれる全圃場1の需要水深が所定の許容範囲に入ったと判断して、配水ポンプの運転状態を切り替える。配水ポンプの運転状態の切替えの態様は上述と同様である。
As a second aspect, the water distribution management unit 31A requests the demand of all the
圃場群10に含まれる全ての圃場1の需要水深の平均値が所定の許容範囲に入ったときに、圃場群10に含まれる圃場1の需要水深が所定の許容範囲に入ったと判断することにより、余裕をもって配水ポンプの運転状態を切り替えることができる。全ての圃場1の需要水深が所定の許容範囲に入ったと判断する第1の態様よりもリリース弁の解放運転時間を短縮でき、それだけ無駄な電力消費を抑制するとともに配水ポンプの寿命を伸ばすことができる。
By determining that the demand water depth of the
第1及び第2の態様の何れであっても、配水管理部31Aは、圃場群10に含まれる圃場1の需要水深が所定時間にわたり減少しない圃場を判断対象から除外することが好ましい。
In any of the first and second aspects, it is preferable that the water distribution management unit 31A excludes the fields included in the
需要水深が所定時間にわたり減少しない圃場は、何らかの影響により保水できない状態にあると判断できるため、そのような圃場の水位の上昇を待つことによる影響、つまり配水管の管内圧力の上昇や、排水ポンプに消費される無駄な電力の上昇や排水ポンプの寿命の短縮化などの影響を低減することができる。例えば、水田に住み着いているザリガニなどによって畔を越える穴が掘られて圃場から漏水するような場合や、給水栓が破損して給水できない場合や、排水栓が破損して保水できないような場合である。 Since it can be judged that the field where the demand water depth does not decrease for a predetermined time cannot retain water due to some influence, the influence of waiting for the water level of such a field to rise, that is, the pressure in the water pipe and the drainage pump It is possible to reduce the effects such as an increase in wasteful power consumed in the water and shortening of the life of the drainage pump. For example, when a crayfish living in a paddy field digs a hole over the shore and leaks water from the field, when the water tap is damaged and water cannot be supplied, or when the drain plug is damaged and water cannot be retained. be.
第3の態様として、配水管理部31Aは、圃場群10に含まれる代表圃場の需要水深が所定の許容範囲に入ったときに、圃場群10に含まれる全圃場1の需要水深が所定の許容範囲に入ったと判断して、配水ポンプの運転状態を切り替える。配水ポンプの運転状態の切替えの態様は上述と同様である。
As a third aspect, when the demand water depth of the representative field included in the
圃場群10に含まれる全ての圃場1の需要水深を監視すると処理負荷が増大するが、代表圃場の需要水深を監視対象とすることで、処理負荷を低減することができる。代表圃場として、例えば圃場群の中で圃場面積が最大の圃場を選定することができる。圃場面積が最大の圃場は許容範囲に入るまでの時間が最も長くなると想定され、圃場面積が最大の圃場の水位が許容範囲に入ると他の圃場も当然に許容範囲に入っていると想定できるためである。
If the demand water depth of all the
代表圃場として、例えば圃場群の中で給水管の最も下流に位置する圃場を選定することができる。給水圧がもっとも低くなるため、給水に要する時間が最も長くなると想定できるからである。なお、当該圃場の面積が小さければ、ご判断を招く虞があるため、少なくとも圃場群に含まれる各圃場の平均面積を有し、給水管の最も下流に位置する圃場を代表圃場として選定することが好ましい。 As a representative field, for example, a field located at the most downstream of the water supply pipe in the field group can be selected. This is because the water supply pressure is the lowest, so it can be assumed that the time required for water supply will be the longest. If the area of the field is small, it may lead to judgment. Therefore, select the field that has at least the average area of each field included in the field group and is located at the most downstream of the water supply pipe as the representative field. Is preferable.
所定の許容範囲とは、圃場の水深が設定水位より低いものの、例えば1日後に行われる次回の給水までの間、作物の生育に支障が出ない程度の水位をいい、例えば需要水深が10mm程度の値に設定される。この場合、所定の許容範囲は第1設定値と同じ値に設定される。なお、所定の許容範囲は10mmに限るものではなく、設定水位との関係で決定される。例えば深水管理や浅水管理の設定水位に応じて適宜設定される値であり、深水管理の許容範囲より浅水管理の許容範囲の方が小さな値に設定される。 The predetermined allowable range means a water level that does not hinder the growth of crops until the next water supply, for example, one day later, although the water depth of the field is lower than the set water level, for example, the required water depth is about 10 mm. Is set to the value of. In this case, the predetermined allowable range is set to the same value as the first set value. The predetermined allowable range is not limited to 10 mm, but is determined in relation to the set water level. For example, it is a value that is appropriately set according to the set water level of deep water management and shallow water management, and the allowable range of shallow water management is set to a smaller value than the allowable range of deep water management.
上述した第1の態様と第2の態様と第3の態様による制御機能を備え、いずれの態様を採用するのかを、圃場群の特性に応じて切り替えるように構成してもよい。例えば、各圃場の面積がほぼ同一で大差がなく、また給水管に沿って給水圧力の変動がそれほど大きくない圃場群では第1の態様を採用し、圃場の面積に大きな差はないものの、圃場数が多く、給水管に沿って給水圧力の変動がそれほど大きくない圃場群では第2の態様を採用し、各圃場の面積が様々で大きな面積の圃場と小さな面積の圃場が混在するような圃場群や、給水管に沿って上流側と下流側での給水圧力に大きな差がある圃場群では第3の態様を採用するなどである。 The control functions according to the first aspect, the second aspect, and the third aspect described above may be provided, and which aspect may be adopted may be configured to be switched according to the characteristics of the field group. For example, the first aspect is adopted in a field group in which the areas of each field are almost the same and there is no big difference, and the fluctuation of the water supply pressure along the water supply pipe is not so large. The second aspect is adopted for a group of fields where the number of fields is large and the fluctuation of water supply pressure is not so large along the water supply pipe. The third aspect is adopted in a group or a field group in which there is a large difference in water supply pressure between the upstream side and the downstream side along the water supply pipe.
圃場群の特性と、設定水位、需要水深に基づいて、第1の態様と第2の態様と第3の態様の何れに切り替えるかを判断する機械学習装置を備え、機械学習装置による学習結果に基づいて態様を切り替えるように構成してもよい。圃場群の特性には、上述した圃場の数、圃場の面積ばらつき、給水管に沿った圧力勾配などが含まれる。設定水位には深水管理と浅水管理の何れに該当するのかといった情報が含まれる。 It is equipped with a machine learning device that determines whether to switch between the first aspect, the second aspect, and the third aspect based on the characteristics of the field group, the set water level, and the demand water depth, and the learning result by the machine learning device is provided. It may be configured to switch the mode based on. The characteristics of the field group include the number of fields described above, the area variation of the field, the pressure gradient along the water supply pipe, and the like. The set water level includes information such as whether it corresponds to deep water management or shallow water management.
機械学習装置に用いられるアルゴリズムとして、回帰分析などの統計的手法を採用したアルゴリズムや、ニューラルネットワークを用いたパターン識別アルゴリズムなどのAIを用いたアルゴリズムを採用することができる。 As an algorithm used in the machine learning device, an algorithm using a statistical method such as regression analysis or an algorithm using AI such as a pattern recognition algorithm using a neural network can be adopted.
以下、給配水管理システム200で実行される給配水制御の手順をフローチャートに基づいて詳述する。
Hereinafter, the procedure of the water supply / distribution control executed by the water supply /
図5に示すように、灌漑用水管理サーバ31の配水管理部31Aは、揚水機場から取水した配水可能水量を取得するとともに(SA1)、圃場水管理サーバ21に備えた給水量報知部21Cから各圃場群の必要給水量を取得する(SA2)。配水可能水量が各圃場群の必要給水量を下回る、つまり一斉配水が困難と判断すると(SA3,N)、各圃場群への配水スケジュール、つまり各圃場群に必要給水量の灌漑用水を配水できるように配水時間帯と配水量を生成して(SA4)、各圃場群配水量調整装置140を調整制御し(SA5)、圃場水管理サーバ21に各圃場群への配水スケジュールを報知する(SA6)。
As shown in FIG. 5, the water distribution management unit 31A of the irrigation
配水可能水量が各圃場群の必要給水量を上回る、つまり一斉配水が可能と判断すると(SA3,Y)、各圃場群に必要給水量を配水するように各圃場群配水量調整装置140を調整制御し(SA7)、圃場水管理サーバ21に各圃場群への配水スケジュールを報知する(SA6)。
When it is determined that the amount of water that can be distributed exceeds the required amount of water supply for each field group, that is, it is determined that simultaneous water distribution is possible (SA3, Y), the water distribution
次に、配水スケジュールに応じて必要な量の灌漑用水を圧送できるように、圧送ポンプの台数を算出して駆動し(SA9)、対象圃場群の需要水深が許容範囲に達したか否かを判定し、許容範囲に入っていれば当該圃場群への排水を停止すべく圧送ポンプを停止制御する(SA10)。その後、給水管からの給水圧に依存するが、当該圃場群の各圃場への給水は第2設定値になるまで継続される。 Next, the number of pumps is calculated and driven (SA9) so that the required amount of irrigation water can be pumped according to the water distribution schedule, and whether or not the required water depth of the target field group has reached the allowable range is determined. If it is determined and within the permissible range, the pressure feed pump is stopped and controlled to stop the drainage to the field group (SA10). After that, although it depends on the water supply pressure from the water supply pipe, the water supply to each field of the field group is continued until the second set value is reached.
その後、ステップSA1に戻り、同様の処理が繰り返される。なお、上述したステップSA10では、一律に圧送ポンプを停止制御するのではなく、他の圃場群への配水を継続する必要がある場合には、必要な配水量を確保できる程度に圧送ポンプに運転台数が制限されることになる。 After that, the process returns to step SA1 and the same process is repeated. In step SA10 described above, instead of uniformly stopping and controlling the pump, when it is necessary to continue water distribution to other field groups, the pump is operated to the extent that the required amount of water distribution can be secured. The number will be limited.
図6に示すように、圃場水管理サーバ21の圃場管理部21Aは各圃場群10に属する圃場1に対する管理情報を収集して、その管理情報をメモリに記憶する(SB1)。管理情報とは各圃場1の稼働状態に関する情報と各圃場1の給水状態に関する情報が含まれる。
As shown in FIG. 6, the field management unit 21A of the field
上述したように、稼働状態とは栽培中または休耕中の何れかを識別する情報と、栽培中の場合には代掻き、深水管理、浅水管理、中干し、間断灌水、落水、かけ流しの何れかを識別する情報が含まれ、主に営農者の端末装置8から入力される情報である。また、給水状態とは、各圃場1の給水状態を示す情報であり、設定水位、現在水位、給水栓の開度などを含む。設定水位は営農者の端末装置8から入力され排水装置4に備えた排水栓に設定された排水水位をいい、現在水位は水位センサ6により検出された圃場1の水位をいい、給水栓の開度とは給水装置2から入力され給水装置2に備えた給水栓の開度をいう。
As mentioned above, the operating state is the information that identifies whether the plant is being cultivated or fallow, and if it is being cultivated, it can be either scratched, deep water management, shallow water management, medium drying, intermittent irrigation, falling water, or flushing. The information to be identified is included, and is mainly input from the
必要給水量演算部21Bは、圃場管理部21Aにより収集されメモリに記憶された管理情報に基づいて、上述した圃場1ごとの必要給水量を算出するとともにその圃場が属する圃場群10の必要給水量を算出し、さらに管理下にある全圃場群10に対して同様の演算処理を実行し、その結果を前記メモリに記憶する(SB2,SB3)。
The required water supply amount calculation unit 21B calculates the required water supply amount for each of the above-mentioned
全圃場群10に対して必要給水量の算出処理が終了すると(SB3,Y)、給水量報知部21Cはその算出結果をメモリから読み出して灌漑用水管理サーバ31の配水管理部31Aに報知する(SB4)。ステップSB1からステップSB4の処理が所定間隔で繰り返され、配水管理部31Aには常に最新の必要給水量が報知される。所定時間とは特に限定される値ではないが、数十分から数時間の範囲に設定されることが好ましい。
When the calculation process of the required water supply amount for all the
図7に示すように、灌漑用水管理サーバ31から配水スケジュールを取得すると(SC1)、圃場管理部21A及び給水制御部21Dは、協同して各圃場1に備えた給水装置2を制御して給水管理する。
As shown in FIG. 7, when the water distribution schedule is acquired from the irrigation water management server 31 (SC1), the field management unit 21A and the water supply control unit 21D cooperate to control the
本発明の対象である一定潅水モードであれば、配水スケジュールに応じて給水可能な圃場群10を特定し、当該圃場群10に含まれる圃場のうち、需要水深が第1所定値より大の圃場に対して一斉に給水制御する(SC2)。
In the constant irrigation mode which is the object of the present invention, the
給水の過程で各圃場1に備えた水位センサ6からの入力に応じて最新の水位情報が得られるので(SC3)、圃場管理部21Aに備えた画像表示処理部21Eにより、対応する圃場群10のモニタ画像を更新する(SC4)。
Since the latest water level information can be obtained in response to the input from the water level sensor 6 provided in each
さらに需要水深が第2所定値より小さくなるまで各圃場への給水を継続し、需要水深が第2所定値より小さくなると対応する圃場の給水を停止するように制御する(SC6)。 Further, water supply to each field is continued until the demand water depth becomes smaller than the second predetermined value, and when the demand water depth becomes smaller than the second predetermined value, the water supply to the corresponding field is controlled to be stopped (SC6).
全圃場群10に対して給水が終了するまで、上述のステップSC3からSC6が繰り返され、全圃場群10に対して給水が終了すると(SC7)、次の配水スケジュールの取得に対応して同様の処理を繰り返す。
The above steps SC3 to SC6 are repeated until the water supply to all the
図8には、図4に示した給水前の圃場群10のモニタ画像から上述した一定潅水モードでの給水制御の途中経過が示されている。この例では必要給水量の多い圃場群10Bの圃場から給水が実行され、圃場群10Bの大半の圃場が需要水深1cm未満となり、さらに圃場群10Aの需要水深の大きな値を示す圃場の一部が需要水深0cm未満となったことが示されている。
FIG. 8 shows the progress of water supply control in the above-mentioned constant irrigation mode from the monitor image of the
営農者が、端末装置を介してこのようなモニタ画像を目視確認することにより、状況を適切かつ迅速に把握することができるようになる。 By visually confirming such a monitor image via the terminal device, the farmer can grasp the situation appropriately and quickly.
以上説明した実施形態は本発明の一例に過ぎず、該記載により本発明の技術的範囲が限定されることを意図するものではなく、給配水管理システム、圃場水管理装置及び灌漑用水管理装置の具体的な構成は本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計可能であることはいうまでもない。 The embodiments described above are merely examples of the present invention, and the description is not intended to limit the technical scope of the present invention, and the water supply and distribution management system, the field water management device, and the irrigation water management device are used. Needless to say, the specific configuration can be appropriately modified and designed within the range in which the action and effect of the present invention are exhibited.
1:圃場
2:給水装置
3:導水路
6:水位センサ
8:端末
10:圃場群
20:圃場水管理システム
21:圃場水管理装置(圃場水管理サーバ)
21A:圃場管理部
21B:必要給水量演算部
21C:給水量報知部
21D:給水制御部
21E:画像表示処理部
30:灌漑用水管理システム
31:灌漑用水管理装置(灌漑用水管理サーバ)
31A:配水管理部
31B:配水スケジュール管理部
100:給水管
120:配水管(幹線)
121:配水管(支線)
122:配水池
130:水源池
131:揚水機場
131P:揚水ポンプ(圧送ポンプ)
140:圃場群配水量調節装置
200:給配水管理システム
1: Field 2: Water supply device 3: Headrace 6: Water level sensor 8: Terminal 10: Field group 20: Field water management system 21: Field water management device (field water management server)
21A: Field management unit 21B: Required water supply amount calculation unit 21C: Water supply amount notification unit 21D: Water supply control unit 21E: Image display processing unit 30: Irrigation water management system 31: Irrigation water management device (irrigation water management server)
31A: Water distribution management unit 31B: Water distribution schedule management unit 100: Water supply pipe 120: Water distribution pipe (main line)
121: Water pipe (branch line)
122: Distribution reservoir 130: Water source reservoir 131:
140: Field group water distribution amount adjustment device 200: Water supply and distribution management system
Claims (11)
前記圃場水管理装置に、各圃場の水位情報を収集する圃場管理部と、前記水位情報に基づいて各圃場の設定水位と現在水位との水位差である需要水深を算出し、各圃場群への必要給水量Qを、Q=Σ(需要水深×圃場面積)で算出する必要給水量演算部と、前記需要水深に基づいて各圃場の給水栓の開閉を遠隔制御する給水制御部と、前記圃場群ごとの所定期間の必要給水量Qと各圃場の需要水深を前記灌漑用水管理装置に出力する給水量報知部と、を備えるとともに、
前記灌漑用水管理装置に、前記給水量報知部から報知された所定期間の各圃場群への必要給水量Qに基づいて各圃場群に配水する前記配水ポンプの運転台数及び運転時間を含む運転状態を管理する配水管理部を備え、
前記配水管理部は、前記給水量報知部から出力された各圃場の需要水深に基づいて、配水対象となる何れかの圃場群に含まれる圃場の需要水深が0に達しないが次回の給水まで支障が生じない値となる所定の許容範囲に入ったと判断すると、当該圃場群への必要給水量Qを減じるべく、その時点の前記運転状態から前記配水ポンプの運転台数及び/または運転時間が減少するように前記運転状態を切り替える給配水管理システム。 A field water management device that manages water supply to each field in units of field groups that are aggregates of fields, and water distribution amount and water distribution time to each field group are managed via a single or multiple pressurized water distribution pumps. Irrigation water management equipment and water supply and distribution management system including
In the field water management device, a field management unit that collects water level information of each field and a demand water depth that is a water level difference between the set water level of each field and the current water level are calculated based on the water level information and sent to each field group. The required water supply amount calculation unit that calculates the required water supply amount Q by Q = Σ (demand water depth x field area), the water supply control unit that remotely controls the opening and closing of the water faucet in each field based on the demand water depth, and the above. It is equipped with a water supply amount notification unit that outputs the required water supply amount Q for a predetermined period for each field group and the required water depth of each field to the irrigation water management device.
An operating state including the operating number and operating time of the water distribution pump that distributes water to each field group based on the required water supply amount Q to each field group for a predetermined period notified from the water supply amount notification unit to the irrigation water management device. Equipped with a water distribution management department to manage
Based on the demand water depth of each field output from the water supply amount notification unit, the water distribution management unit does not reach 0 in the demand water depth of the fields included in any of the field groups to be distributed, but until the next water supply. When it is determined that the value is within the predetermined allowable range that does not cause any trouble , the number of operating units and / or the operating time of the water distribution pump is reduced from the operating state at that time in order to reduce the required water supply amount Q to the field group. A water supply and distribution management system that switches the operating state so as to do so .
各圃場の水位情報を収集する圃場管理部と、前記水位情報に基づいて各圃場の設定水位と現在水位との水位差である需要水深を算出し、各圃場群への必要給水量Qを、Q=Σ(需要水深×圃場面積)で算出する必要給水量演算部と、前記需要水深に基づいて各圃場の給水栓の開閉を遠隔制御する給水制御部と、前記圃場群ごとの所定期間の必要給水量Qと各圃場の需要水深を前記灌漑用水管理装置に出力する給水量報知部と、を備え、
前記給水制御部は、前記配水管理部により各圃場群に配水された状態で、前記需要水深が第1所定値より大きな値となる圃場の給水栓に対して給水指令を出力し、前記需要水深が前記第1所定値より小さな第2所定値となる圃場の給水栓に対して給水停止指令を出力する圃場水管理装置。 A field water management device incorporated in the water supply / distribution management system according to any one of claims 1 to 7.
The field management department that collects water level information of each field, calculates the required water depth that is the difference between the set water level of each field and the current water level based on the water level information, and calculates the required water supply amount Q to each field group. A required water supply amount calculation unit calculated by Q = Σ (demand water depth x field area), a water supply control unit that remotely controls the opening and closing of water taps in each field based on the demand water depth, and a predetermined period for each field group. It is equipped with a water supply amount notification unit that outputs the required water supply amount Q and the required water depth of each field to the irrigation water management device.
The water supply control unit outputs a water supply command to a water tap in a field where the required water depth is larger than the first predetermined value in a state where water is distributed to each field group by the water distribution management unit, and the demand water depth. Is a field water management device that outputs a water supply stop command to a water tap in a field having a second predetermined value smaller than the first predetermined value.
前記灌漑用水管理装置に、前記給水量報知部から報知された所定期間の各圃場群への必要給水量Qに基づいて各圃場群に配水する前記配水ポンプの運転台数及び運転時間を含む運転状態を管理する配水管理部を備え、
前記配水管理部は、前記給水量報知部から出力された各圃場の需要水深に基づいて、配水対象となる何れかの圃場群に含まれる圃場の需要水深が0に達しないが次回の給水まで支障が生じない値となる所定の許容範囲に入ったと判断すると、当該圃場群への必要給水量Qを減じるべく、その時点の前記運転状態から前記配水ポンプの運転台数及び/または運転時間が減少するように前記運転状態を切り替える灌漑用水管理装置。 An irrigation water management device incorporated in the water supply and distribution management system according to any one of claims 1 to 7.
An operating state including the operating number and operating time of the water distribution pump that distributes water to each field group based on the required water supply amount Q to each field group for a predetermined period notified from the water supply amount notification unit to the irrigation water management device. Equipped with a water distribution management department to manage
Based on the demand water depth of each field output from the water supply amount notification unit, the water distribution management unit does not reach 0 in the demand water depth of the fields included in any of the field groups to be distributed, but until the next water supply. When it is determined that the value is within the predetermined allowable range that does not cause any trouble , the number of operating units and / or the operating time of the water distribution pump is reduced from the operating state at that time in order to reduce the required water supply amount Q to the field group. An irrigation water management device that switches the operating state so as to be performed .
When the water distribution management unit determines that the demand water depth of the field included in the field group is within the predetermined allowable range, the water distribution management unit switches the field group to be distributed by the water distribution pump from the field group to be distributed to another field group. The irrigation water management device according to claim 9.
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