JP6642669B1 - 計測装置、計測方法、及びプログラム - Google Patents

計測装置、計測方法、及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】管状構造物を用いた設備のコストの上昇を抑制しつつ、液体の供給量を管理する、計測装置、計測方法、及び計測プログラムを提供する。【解決手段】内部を流れる液体の供給量に応じて形状が変化する管状構造物の形状変化に応じた圧力を検出する、検出部２と、検出部２が検出した圧力に基づいて、液体が供給されていた供給時間を特定する、時間特定部３と、供給時間に基づいて液体の供給量を算出する、供給量算出部４と、を有する計測装置１である。【選択図】図１

Description

本発明は、液体の供給量を計測する計測装置、計測方法、及びプログラムに関する。
従来から、大規模な圃場においては、圃場全体の土壌水分量を適切に保つため、灌漑が行われている。主な灌漑の方式としては、例えば、（１）畝間灌漑、（２）スプリンクラー灌漑、（３）点滴灌漑が知られている。
（１）畝間灌漑は、原始的な灌漑であり、大規模な圃場においては、灌漑水（液体）の利用効率の点から不向きである。
（２）スプリンクラー灌漑は、スプリンクラーによって、灌漑水を散水する方式であり、大規模な圃場に適している。また、スプリンクラー灌漑によれば、後述の点滴灌漑に比べて、設備コストを大幅に低くできる。
（３）点滴灌漑は、圃場に灌漑用の点滴チューブを敷設し、点滴チューブに設けられたドリップから、農作物に点滴するように灌漑水を供給する方式である。
ところで、農作物の栽培においては、一般的に、生長ステージに合わせて、適切な量の水及び肥料が与えられることが重要である。このことは、繊細な水管理及び肥料管理が必要とされるトマトなどの野菜において顕著である。
点滴灌漑によれば、作物の根元にピンポイントに、灌漑水を供給できるため、（１）畝間灌漑、（２）繊細スプリンクラー灌漑よりも繊細な管理ができる。また、点滴灌漑では、灌漑水として、水に肥料を混ぜた液体を利用することもできる。更に、点滴灌漑では、肥料は水に混ぜられた状態で供給されるため、繊細な肥料管理ができる。このように、点滴灌漑は、繊細な水管理及び肥料管理が必要なトマトなどの農作物の栽培に適している。
また、点滴灌漑では、設備コストは高くなるが、農作物に適切な量の水を効率良く供給できるため、点滴灌漑はスプリンクラー灌漑に比べて、確実に農作物に水を供給できるとともに、水の使用量を大幅に低下させることができる。従って、土壌水分量の繊細な管理が求められる農作物を栽培する場合には、主に点滴灌漑が採用される。
なお、関連する技術として、特許文献１には、灌漑における灌漑水の供給量を、機械的に制御するシステムが開示されている。具体的には、特許文献１に開示されたシステムは、センサから出力されたデータと、気象及び土中水分の予測データとに基づいて、土壌の水分量が下限に達すると判断した場合、バルブを開き、水分量が上限に達すると判断した場合、バルブを閉じて、灌漑水の供給量を管理している。
特開２００４−１２４５９９号公報
しかしながら、実際に点滴灌漑が採用された圃場においては、多くの場合、灌漑水を供給する量は人手により管理されている。具体的には、作業者は、管理者が策定したプラン
に沿い、灌漑水を供給する開始日時に供給バルブを開き、終了日時に供給バルブを閉じる。また、作業者が、これらの作業について作業記録を作成している。
そのため、作業者がバルブを開閉する日時と、プランに沿い設定した開始日時及び終了日時との間にズレが生じる場合がある。このズレは、作業者ごとに異なる。また、作業者がバルブを開閉するので、区画に供給する灌漑水の供給量が適切でない可能性がある。更に、作業記録についても、作業者が行うので、必ずしも正確に記録されているとは限らない。このように、従来は灌漑水の管理を、人手を介して実施しているため、現状において灌漑水の供給量の繊細な管理は困難である。
また、特許文献１に開示されたシステムでは、区画ごとに水分量を計測することは前提としていないため、区画ごとに供給する灌漑水の供給量が異なる場合、開示されたシステムをそのまま点滴灌漑に適用できない。適用した場合には、区画に供給する適切な灌漑水の供給量との誤差が大きくなる。
なお、区画ごとに、データの予測と供給バルブの制御とが行えるようにして、特許文献１に開示されたシステムを導入すれば、上記問題は解消されるとも考えられるが、この場合には、設備コストが上昇する。
本発明の目的の一例は、管状構造物を用いた設備のコストの上昇を抑制しつつ、液体の供給量を管理する、計測装置、計測方法、及び計測プログラムを提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一側面における計測装置は、
内部を流れる液体の供給量に応じて形状が変化する管状構造物の形状変化に応じた圧力を検出する、検出部と、
前記検出部が検出した圧力に基づいて、前記液体が供給されていた供給時間を特定する、時間特定部と、
前記供給時間に基づいて前記液体の供給量を算出する、供給量算出部と、
を有することを特徴とする。
また、上記目的を達成するため、本発明の一側面における計測方法は、
（ａ）内部を流れる液体の供給量に応じて形状が変化する管状構造物の形状変化に応じた圧力を検出する、ステップと、
（ｂ）検出した圧力に基づいて、前記液体が供給されていた供給時間を特定する、ステップと、
（ｃ）前記供給時間に基づいて前記液体の供給量を算出する、ステップと、
を有することを特徴とする。
更に、上記目的を達成するため、本発明の一側面における計測プログラムは、
コンピュータに、
（ａ）内部を流れる液体の供給量に応じて形状が変化する管状構造物の形状変化に応じた圧力を取得する、ステップと、
（ｂ）取得した圧力に基づいて、前記液体が供給されていた供給時間を特定する、ステップと、
（ｃ）前記供給時間に基づいて前記液体の供給量を算出する、ステップと、
を実行させることを特徴とする。
以上のように本発明によれば、管状構造物を用いた設備のコストの上昇を抑制しつつ、
液体の供給量を管理することができる。
図１は、計測装置の一例を示す図である。 図２は、計測装置を有するシステムの一例を示す図である。 図３は、検出部の構造の一例を示す斜視図である。 図４は、管状構造物と計測部の側面を示す図である。 図５は、管状構造物と計測部の断面を示す図である。Ａは、管状構造物が収縮した場合を示し、Ｂは、管状構造物が伸張した場合を示している。 図６は、液体を供給する場合における圧力と時間との関係を示す図である。 図７は、計測装置の動作の一例を示す図である。 図８は、計測装置を実現するコンピュータの一例を示す図である。
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について、図１から図８を参照しながら説明する。
［装置構成］
最初に、図１を用いて、本実施の形態における計測装置の構成について説明する。図１は、計測装置の一例を示す図である。
図１に示すように、計測装置１は、検出部２と、時間特定部３と、供給量算出部４とを有する。また、検出部２は、計測部５と、出力部６とを有する。更に、図１に示す計測装置１は、管状構造物７を用いた設備（例えば、点滴灌漑設備など）のコストの上昇を抑制しつつ、液体の供給量を管理できる装置である。
このうち、検出部２は、内部を流れる液体の供給量に応じて形状が変化する管状構造物７の形状変化に応じた圧力を検出する。管状構造物７は、例えば、樹脂、ゴムなどの素材を用いて構成されたチューブ（例えば、灌漑チューブ）である。時間特定部３は、検出部２が検出した圧力に基づいて、液体が供給されていた供給時間を特定する。供給量算出部４は、供給時間に基づいて液体の供給量を算出する。
このように、本実施の形態によれば、計測装置１は、管状構造物７に取り付けた検出部２を用いて、管状構造物７の形状変化に対応する圧力を検出することができる。具体的には、計測装置１は、管状構造物７の外装部に、検出部２が有する計測部５を取り付け、管状構造物７の形状変化に応じて、管状構造物７が計測部５に加える圧力（感圧）を計測できる。
また、本実施の形態によれば、検出した圧力に基づいて、管状構造物７に液体が供給されていた供給時間を特定できるので、供給時間に基づいて、液体の供給量を算出できる。その結果、液体の供給量を繊細に管理ができる。
また、本実施の形態によれば、液体の供給時間を特定できるので、液体の供給量が適切であったかを確認できる。すなわち、作業者が作成した作業記録を用いず、液体の供給量が適切であったかを確認できる。
更に、点滴灌漑設備おいて、灌漑水の供給量を精度よく算出する場合、従来は、点滴灌漑設備に流量計を増設すること、又は、自動的に灌漑水の供給量を調整できるバルブを増設することで、灌漑水の供給量を精度よく算出している。しかし、そのためには、灌漑チューブを切断して流量計又はバルブを取り付ける必要がある。ところが、このような取り
付けを行うと、点滴灌漑設備のコストが上昇する。また、点滴灌漑設備がメーカ保証の対象外となってしまう。更に、故障リスクを高めてしまう可能性がある。
しかし、本実施の形態によれば、灌漑チューブの外装部に、検出部２を、灌漑チューブを傷つけないで取付けられるので、点滴灌漑設備がメーカ保証の対象外にならないようにできる。更に、検出部２の取り付けは、灌漑チューブに巻き付ける作業だけなので、従来と比べて、点滴灌漑設備のコスト上昇を抑制することができる。
続いて、図２を用いて、本実施の形態における計測装置１の構成をより具体的に説明する。図２は、計測装置を有するシステムの一例を示す図である。なお、図２に示す本実施の形態におけるシステム２０は、点滴灌漑設備に適用された例である。すなわち、図２では、システム２０は、図２に示す圃場３０に適用された例である。
具体的には、システム２０は、検出部２を有する計測装置１に加え、供給タンク２１（供給源）、流量計測部２２、供給ライン２３（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ）、ドリップライン２４（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ）、バルブ２５（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ）を有する。
図２の例では、圃場３０は、畝に沿って四つの区画３１に分割されている。なお、図２のＡからＤは、説明のために区画３１それぞれに付与された符号である。また、図２に示すように、圃場３０には、複数の畝が設けられており、この畝に沿って作物４０が植えられている。
供給タンク２１は、作物４０に供給する液体を蓄える供給源である。具体的には、供給タンク２１は、灌漑水を供給するための配管を介して流量計測部２２と接続される。液体は、例えば、灌漑水、又は、水に肥料を混ぜた液体でもよい。
流量計測部２２は、供給タンク２１に設置され、供給タンク２１から、供給ライン２３のいずれかを介して、圃場３０へと供給された灌漑水の流量を計測する。具体的には、流量計測部２２は、パルス発信式の流量計が考えられる。パルス発信式の流量計は、設定量の流体が流れるごとにパルス信号を出力する。パルス信号は、本実施の形態では、計測装置１の取得部２６へ、有線又は無線などの通信を用いて送信される。なお、流量計測部２２は、パルス発信式に限定されるものではない。
供給ライン２３（管状構造物７）は、供給タンク２１の灌漑水を、対応する区画３１へと送水する配管である。具体的には、供給ライン２３は、内部を流れる液体の供給量に応じて形状が変化する灌漑チューブである。また、供給ライン２３（２３ａから２３ｄ）それぞれに対応するバルブ２５（２５ａから２５ｄ）のいずれかが開かれると、供給タンク２１の灌漑水が対応する区画３１へと送水される。
ドリップライン２４は、供給ラインから分岐した配管である。具体的には、ドリップライン２４は、一般的な農業用の点滴チューブである。また、ドリップライン２４ａから２４ｄそれぞれは、対応する区画３１の畝に沿い配置されている。
図２の例では、ドリップライン２４ａは供給ライン２３ａから分岐し、ドリップライン２４ｂは供給ライン２３ｂから分岐し、ドリップライン２４ｃは供給ライン２３ｃから分岐し、ドリップライン２４ｄは供給ライン２３ｄから分岐している。
また、ドリップライン２４には、長手方向に一定間隔に、ドリップ（不図示）が設けられている。ドリップは、点滴のように一定量の灌漑水を灌水でき、作物４０に最適な量の
灌漑水を供給する。
バルブ２５は、供給タンク２１から区画３１へ液体を送水する場合に開かれるバルブである。具体的には、バルブ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄは、あらかじめ設定した順に一定時間開くことで、対象の区画３１に灌漑水が供給される。なお、システム２０において、バルブ２５は、あらかじめ設定した順に一つずつ開かれる。すなわち、対象の区画３１への灌漑水の供給が終了すると、現在開状態にある一つのバルブが閉じられ、閉じられた後に次のバルブ２５が開かれる。
続いて、計測装置１について詳細に説明する。図２において、計測装置１は、検出部２、時間特定部３、供給量算出部４に加えて、取得部２６を有する。
検出部２は、内部を流れる液体の供給量に応じて形状が変化する管状構造物７の形状変化に応じた圧力を検出する。また、検出部２は、計測部５と、出力部６と、接続部８（８ａ、８ｂ、８ｃ）とを有する。
図３、図４、図５を用いて、検出部２について具体的に説明をする。図３は、検出部の構造の一例を示す斜視図である。図４は、管状構造物と計測部の側面を示す図である。図５は、管状構造物と計測部の断面を示す図である。図５のＡは、管状構造物が収縮した場合を示し、図５のＢは、管状構造物が伸張した場合を示している。
検出部２は、図３に示すように、計測部５の一方端（先端側）には接続部８ａが固着した状態で接続され、計測部５の他方端（末端側）に接続部８ｂが固着した状態で接続される。接続部８ｃは、接続部８ａ又は接続部８ｂのいずれか一方に固着した状態で接続される。また、接続部８ｃは、長さを調整することが可能である。そして、運用時には、図４に示すように、接続部８ａと接続部８ｃとを接続して固着することで、管状構造物７に検出部２を巻き付けることができる。そのため、検出部２は、管状構造物７を傷つけることなく取り付けることができる。ただし、管状構造物７に検出部２を取り付ける方法は、上述した巻き付け方法に限定されるものではなく、管状構造物７に検出部２を取り付けられ、かつ圧力を計測できればよい。例えば、管状構造物７に検出部２を螺旋状に巻き付けてもよい。
計測部５は、図３に示すように、計測部５の圧力検出側５ａと、管状構造物７の外装部とが接触することにより生じる圧力を計測する。具体的には、計測部５は、管状構造物７の外装部が圧力検出側５ａへ加える圧力を計測する感圧センサなどである。感圧センサは、感圧抵抗を用いた感圧センサを用いることが考えられる。感圧抵抗を用いた感圧センサは、計測部５に加わる圧力が増加するほど抵抗が小さくなる特性を有する。なお、感圧センサは、感圧抵抗を用いたセンサに限定されるものではく、他の感圧センサを用いてもよい。
図５のＡに示すように、管状構造物７の内部を流れる液体の供給量が少ない場合、管状構造物７は収縮している（平たくなっている）。そのため、計測部５が検出する圧力は小さいため、計測部５の抵抗値は大きくなる。また、図５のＢに示すように、管状構造物７の内部を流れる液体の供給量が多い場合、管状構造物７は伸張する（膨らむ）。そのため、計測部５が検出する圧力は大きくなるため、計測部５の抵抗値は小さくなる。従って、管状構造物７の内部を流れる液体の供給量が所定量を超えた場合、一定以上の圧力が、外装部から計測部５に加わるので、計測部５が計測した抵抗値は一定以下の抵抗値となる。
次に、計測部５は、抵抗値に対応する計測値を出力部６に送る。計測値は、例えば、抵抗値に対応する電圧値、電流値などが考えられる。
出力部６は、計測値を取得すると、取得した計測値を表すデータ（デジタル情報又はアナログ信号）を生成して、取得部２６へ送信する。具体的には、出力部６は、有線又は無線などの通信を用いて、上述したデータと、区画３１に対応する識別情報とを取得部２６へ送信する。
取得部２６は、有線又は無線などの通信を用いて、検出部２から送信された、圃場３０の区画３１（ＡからＤ）を識別する圃場識別情報と、日時を示す日時情報と、計測した圧力に対応する計測値を表すデータを受信する。また、取得部２６は、有線又は無線などの通信を用いて、流量計測部２２から送信された、日時を示す日時情報と、流量計測部２２が計測したデータ（例えば、パルス信号など）とを受信する。
続いて、取得部２６は、受信したデータを、時間特定部３、供給量算出部４へ送る。また、取得部２６は、検出部２に関連するデータ（圃場識別情報、日時情報、検出部２が計測したデータ）と、流量計測部２２に関連するデータ（日時情報、流量計測部２２が計測したデータ）とを、計測装置１内の記憶装置（不図示）又は外部に設けられた記憶装置（不図示）に記憶する。
時間特定部３は、検出部２が検出した圧力に基づいて、液体が供給されていた供給時間を特定する。具体的には、時間特定部３は、検出部２が検出した圧力が所定値以上で、かつ圧力が所定値以上の時間が所定時間以上継続した場合、圧力が所定値以上になった日時を液体の供給開始日時とする。また、時間特定部３は、圧力が所定値以上から所定値未満で、かつ圧力が所定値未満の時間が所定時間以上継続した場合、圧力が所定値未満になった日時を液体の供給終了日時とする。
図２に示したシステム２０を用いて、時間特定部３について具体的に説明する。図２の例では、流量計測部２２が一つであるので、所定順にバルブ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄを一つずつ開いて、対応する区画３１に所定量の灌漑水を供給する。図６は、液体を供給する場合における圧力と時間との関係を示す図である。
時間特定部３は、まず、区画３１に灌漑水を供給する供給ライン２３に取り付けた検出部２から計測値を取得する。時間特定部３は、計測値が示す圧力が所定値ＴＨ以上になると、時間ＳＴから所定時間ＳＣ以上、圧力が所定値ＴＨ以上であるか否かを判定する。時間特定部３は、圧力が所定値ＴＨ以上で、かつ所定時間ＳＣ以上継続した場合、圧力が所定値ＴＨ以上になった日時を液体の供給開始日時ＳＴとする。
続いて、時間特定部３は、圧力が所定値ＴＨ以上から所定値ＴＨ未満になると、時間ＥＤから所定時間ＥＣ以上、圧力が所定値ＴＨ未満であるか否かを判定する。時間特定部３は、圧力が所定値ＴＨ未満で、かつ所定値ＴＨ未満を所定時間ＥＣ以上継続した場合、圧力が所定値未満になった日時を液体の供給終了日時ＥＤとする。
続いて、時間特定部３は、供給開始日時ＳＴと供給終了日時ＥＤとを用いて、灌漑水を供給した供給時間ＴＰを特定する。なお、圧力が所定値ＴＨ以上の場合であれば、区画３１に設けられたドリップから、一定の速度で、作物４０に灌漑水が供給される。
供給量算出部４は、供給時間と、管状構造物７を流れる液体の流量とに基づいて、供給時間における液体の供給量を算出する。具体的には、供給量算出部４は、まず、流量計測部２２が出力したパルス信号を取得した回数に基づいて、液体の供給量を算出する。例えば、予め設定されているパルス当たりの流量に、パルスを取得した回数を乗算することにより、液体の供給量ＦＦを算出する。
続いて、供給量算出部４は、供給時間ＴＰにおける液体の供給量ＦＲを算出する。具体的には、供給量算出部４は、供給時間ＴＰと単位時間当たりの液体の供給量ＦＦとを乗算して、供給時間ＴＰにおける液体の供給量ＦＲを算出する。数１を参照。
（数１）
ＦＲ＝ＴＰ×ＦＦ
ＦＲ：供給時間における液体の供給量
ＴＰ：供給時間（ＳＴからＥＤの期間）
ＦＦ：単位時間当たりの液体の供給量
図２に示したシステム２０を用いて、供給量算出部４について具体的に説明する。図２のバルブ２５ａが開かれた場合、供給量算出部４は、バルブ２５ａに対応する区画３１（Ａ）における供給時間ＴＰと、単位時間当たりの灌漑水の供給量ＦＦとを用いて、区画３１（Ａ）における灌漑水の供給量ＦＲを算出する。続いて、バルブ２５ａが閉じられ、バルブ２５ｂが開かれた場合、供給量算出部４は、バルブ２５ｂに対応する区画３１（Ｂ）における供給時間ＴＰと、単位時間当たりの灌漑水の供給量ＦＦとを用いて、区画３１（Ｂ）における灌漑水の供給量ＦＲを算出する。同様に、バルブ２５ｃ、２５ｄを開いた場合における、区画３１（Ｃ）、（Ｄ）に対する灌漑水の供給量ＦＲを算出する。
［変形例１］
上述した供給時間ＴＰにおける液体の供給量ＦＲを算出する場合、供給量算出部４は、流量計測部２２が計測した供給量ＦＦを用いた。変形例１では、区画３１ごとに設けられたドリップの数Ｎと、一つのドリップから供給される単位時間当たりの灌漑水の供給量ＦＤとを用いる。
すなわち、変形例１では、供給量算出部４は、区画３１における供給時間ＴＰと、区画３１に設けられたドリップの数Ｎと、一つのドリップから供給される単位時間当たりの灌漑水の供給量ＦＤとを乗算して、供給時間ＴＰにおける液体の供給量ＦＲを算出する。数２を参照。
（数２）
ＦＲ＝ＴＰ×Ｎ×ＦＤ
ＦＲ：供給時間における液体の供給量
ＴＰ：供給時間（ＳＴからＥＤの期間）
Ｎ：区画にあるドリップの数
ＦＤ：一つのドリップから供給される単位時間当たりの液体の供給量
［変形例２］
変形例２では、肥料を混合した液体において、肥料の供給量を算出する。具体的には、供給量算出部４は、液体に特定の混合比により肥料を混合している場合、区画３１における供給時間ＴＰと、区画３１における単位時間当たりの液体の供給量ＦＦと、混合比Ｒとを乗算して、供給時間ＴＰにおける肥料の供給量ＦＰを算出する。数３を参照。
（数３）
ＦＰ＝ＴＰ×ＦＦ×Ｒ
ＦＰ：供給時間における肥料の供給量
ＴＰ：供給時間（ＳＴからＥＤの期間）
ＦＦ：単位時間当たりの液体の供給量
Ｒ：混合比
［変形例３］
変形例２では、流量計測部２２が計測した供給量ＦＦを用いて、肥料の供給量を算出したが、変形例３では、区画３１ごとに設けられたドリップの数Ｎと、一つのドリップから供給される単位時間当たりの灌漑水の供給量ＦＤとを用いる。
すなわち、変形例３では、供給量算出部４は、区画３１における供給時間ＴＰと、区画３１に設けられたドリップの数Ｎと、一つのドリップから供給される単位時間当たりの灌漑水の供給量ＦＤと、混合比Ｒとを乗算して、供給時間ＴＰにおける肥料の供給量ＦＰを算出する。数４を参照。
（数４）
ＦＰ＝ＴＰ×Ｎ×ＦＤ×Ｒ
ＦＰ：供給時間における肥料の供給量
ＴＰ：供給時間（ＳＴからＥＤの期間）
Ｎ：区画にあるドリップの数
ＦＤ：一つのドリップから供給される単位時間当たりの液体の供給量
Ｒ：混合比
［装置動作］
次に、本発明の実施の形態１における計測装置の動作について図７を用いて説明する。図７は、計測装置の動作の一例を示す図である。以下の説明においては、適宜図２から図６を参酌する。また、本実施の形態では、計測装置１を動作させることによって、計測方法が実施される。よって、本実施の形態における計測方法の説明は、以下の計測装置の動作説明に代える。
図２に示したシステム２０を用いて、計測装置１の動作を具体的に説明する。図２の例では、流量計測部２２が一つであるので、所定順にバルブ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄを一つずつ開いて、対応する区画３１に所定量の灌漑水を供給する。
図７に示すように、最初に、取得部２６は、有線又は無線などの通信を用いて、日時を示す日時情報と、検出部２から送信されたデータと、流量計測部２２から送信されたデータとを取得する（ステップＡ１）。
ステップＡ１において、取得部２６は、検出部２から送信された、検出部２に関連するデータ（圃場識別情報、日時情報、検出部２が計測した圧力に対応したデータ）を受信する。また、取得部２６は、有線又は無線などの通信を用いて、流量計測部２２から送信された、流量計測部２２に関連するデータ（日時情報、流量計測部２２が計測した流量に対応するデータ（パルス信号など））を受信する。
続いて、ステップＡ１において、取得部２６は、受信したデータを、時間特定部３、供給量算出部４へ送る。また、取得部２６は、日時を示す日時情報と、検出部２から送信されたデータと、流量計測部２２から送信されたパルス信号とを、計測装置１内の記憶装置（不図示）又は外部に設けられた記憶装置（不図示）に記憶する。
続いて、時間特定部３は、検出部２が検出した圧力に基づいて、液体が供給されていた供給時間を特定する（ステップＡ２）。
ステップＡ２において、時間特定部３は、検出部２が検出した圧力が所定値以上で、かつ圧力が所定値以上の時間が所定時間以上継続した場合、圧力が所定値以上になった日時
を液体の供給開始日時とする。また、時間特定部３は、圧力が所定値以上から所定値未満で、かつ圧力が所定値未満の時間が所定時間以上継続した場合、圧力が所定値未満になった日時を液体の供給終了日時とする。
具体的には、ステップＡ２において、時間特定部３は、図６に示すように、計測値が示す圧力が所定値ＴＨ以上になると、時間ＳＴから所定時間ＳＣ以上、圧力が所定値ＴＨ以上であるか否かを判定する。時間特定部３は、圧力が所定値ＴＨ以上で、かつ所定時間ＳＣ以上継続した場合、圧力が所定値ＴＨ以上になった日時を液体の供給開始日時ＳＴとする。
次に、ステップＡ２において、時間特定部３は、図６に示すように、圧力が所定値ＴＨ以上から所定値ＴＨ未満になると、時間ＥＤから所定時間ＥＣ以上、圧力が所定値ＴＨ未満であるか否かを判定する。時間特定部３は、圧力が所定値ＴＨ未満で、かつ所定値ＴＨ未満を所定時間ＥＣ以上継続した場合、圧力が所定値未満になった日時を液体の供給終了日時ＥＤとする。
次に、ステップＡ２において、時間特定部３は、図６に示すように、供給開始日時ＳＴと供給終了日時ＥＤとを用いて、灌漑水を供給した供給時間ＴＰを特定する。
続いて、供給量算出部４は、供給時間と、管状構造物７を流れる液体の流量とに基づいて、供給時間における液体の供給量を算出する（ステップＡ３）。
ステップＡ３において、供給量算出部４は、まず、流量計測部２２が出力したパルス信号を取得した回数に基づいて、液体の供給量を算出する。例えば、予め設定されているパルス当たりの流量に、パルスを取得した回数を乗算することにより、液体の供給量ＦＦを算出する。
次に、ステップＡ３において、供給量算出部４は、供給時間ＴＰにおける液体の供給量ＦＲを算出する。具体的には、供給量算出部４は、供給時間ＴＰと単位時間当たりの液体の供給量ＦＦとを乗算して、供給時間ＴＰにおける液体の供給量ＦＲを算出する。上述した数１を参照。
具体的には、図２のバルブ２５ａが開かれた場合、供給量算出部４は、バルブ２５ａに対応する区画３１（Ａ）における供給時間ＴＰと、単位時間当たりの灌漑水の供給量ＦＦとを用いて、区画３１（Ａ）における灌漑水の供給量ＦＲを算出する。
続いて、バルブ２５ａが閉じられ、バルブ２５ｂが開かれた場合、供給量算出部４は、バルブ２５ｂに対応する区画３１（Ｂ）における供給時間ＴＰと、単位時間当たりの灌漑水の供給量ＦＦとを用いて、区画３１（Ｂ）における灌漑水の供給量ＦＲを算出する。
続いて、バルブ２５ｂが閉じられ、バルブ２５ｃが開かれた場合、供給量算出部４は、バルブ２５ｃに対応する区画３１（Ｃ）における供給時間ＴＰと、単位時間当たりの灌漑水の供給量ＦＦとを用いて、区画３１（Ｃ）における灌漑水の供給量ＦＲを算出する。
続いて、バルブ２５ｃが閉じられ、バルブ２５ｄが開かれた場合、供給量算出部４は、バルブ２５ｄに対応する区画３１（Ｄ）における供給時間ＴＰと、単位時間当たりの灌漑水の供給量ＦＦとを用いて、区画３１（Ｄ）における灌漑水の供給量ＦＲを算出する。
続いて、供給量算出部４は、実績データを生成する（ステップＡ４）。実績データは、例えば、区画３１ごとに、少なくとも液体の供給時間ＴＰ（ＳＴからＥＤの期間）、液体
の供給量ＦＲ、肥料の供給量ＦＰ、混合比Ｒなどを関連付けたデータである。また、実績データとして、図２に示した圃場３０に供給した、液体の総供給量を含めてもよい。続いて、ステップＡ４において、供給量算出部４は、実績データを上述した記憶装置に記憶する。
なお、実績データは、計測装置１に接続される不図示の出力装置（例えば、モニタ、プリンタなど）に出力することができる。
［変形例１］
上述したステップＡ３において、供給時間ＴＰにおける液体の供給量ＦＲを算出する場合、供給量算出部４は、流量計測部２２が計測した供給量ＦＦを用いた。変形例１では、区画３１ごとに設けられたドリップの数Ｎと、一つのドリップから供給される単位時間当たりの灌漑水の供給量ＦＤとを用いて、供給量ＦＲを算出する。すなわち、ステップＡ３の変形例では、供給量算出部４は、区画３１における供給時間ＴＰと、区画３１に設けられたドリップの数Ｎと、一つのドリップから供給される単位時間当たりの灌漑水の供給量ＦＤとを乗算して、供給時間ＴＰにおける液体の供給量ＦＲを算出する。上述した数２を参照。
［変形例２］
ステップＡ３の変形例として、肥料を混合した液体において、肥料の供給量を算出してもよい。具体的には、供給量算出部４は、液体に特定の混合比により肥料を混合している場合、区画３１における供給時間ＴＰと、区画３１における単位時間当たりの液体の供給量ＦＦと、混合比Ｒとを乗算して、供給時間ＴＰにおける肥料の供給量ＦＰを算出する。上述した数３を参照。
［変形例３］
ステップＡ３の変形例として、区画３１ごとに設けられたドリップの数Ｎと、一つのドリップから供給される単位時間当たりの灌漑水の供給量ＦＤとを用いて、肥料の供給量を算出してもよい。変形例３では、供給量算出部４は、区画３１における供給時間ＴＰと、区画３１に設けられたドリップの数Ｎと、一つのドリップから供給される単位時間当たりの灌漑水の供給量ＦＤと、混合比Ｒとを乗算して、供給時間ＴＰにおける肥料の供給量ＦＰを算出する。上述した数４を参照。
［本実施の形態の効果］
以上のように本実施の形態によれば、計測装置１は、管状構造物７に取り付けた検出部２を用いて、管状構造物７の形状変化に対応する圧力を検出することができる。具体的には、計測装置１は、管状構造物７の外装部に、検出部２が有する計測部５を取り付け、管状構造物７の形状変化に応じて、管状構造物７が計測部５に加える圧力（感圧）を計測できる。
また、本実施の形態によれば、検出した圧力に基づいて、管状構造物７に液体が供給されていた供給時間を特定できるので、供給時間に基づいて、液体の供給量を算出できる。その結果、液体の供給量を繊細に管理ができる。
また、供給時間と、肥料の混合比とに基づいて、肥料の供給量を算出できるので、肥料の供給量を繊細に管理ができる。例えば、肥料の農業規制に使用できる。
また、本実施の形態によれば、液体の供給時間を特定できるので、液体の供給量が適切であったかを確認できる。すなわち、作業者が作成した作業記録を用いず、液体の供給量が適切であったかを確認できる。
更に、本実施の形態によれば、灌漑チューブの外装部に、検出部２を、灌漑チューブを傷つけないで取付けられるので、点滴灌漑設備がメーカ保証の対象外にならないようにできる。更に、検出部２の取り付けは、灌漑チューブに巻き付ける作業だけなので、従来と比べて、点滴灌漑設備のコスト上昇を抑制することができる。
また、検出部２を圃場３０の耕作エリア以外に設置すれば、作業の妨げにならない。
また、営農判断を行う場合、区画ごとの灌漑量を表示し、日ごとの灌漑水の供給量を生成した実績データを利用することで、営農判断を効果的に支援することができる。
また、計測装置１を用いて生成した実績データを用いて機械学習をして、学習モデルを構築し、その学習モデルを用いることで、精度の高い営農判断結果を得ることができる。
［プログラム］
本発明の実施の形態におけるプログラムは、コンピュータに、図７に示すステップＡ１からＡ３を実行させるプログラムであればよい。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施の形態における計測装置と計測方法とを実現することができる。この場合、コンピュータのプロセッサは、取得部２６と、時間特定部３と、供給量算出部４として機能し、処理を行なう。
また、本実施の形態におけるプログラムは、複数のコンピュータによって構築されたコンピュータシステムによって実行されてもよい。この場合は、例えば、各コンピュータが、それぞれ、取得部２６と、時間特定部３と、供給量算出部４のいずれかとして機能してもよい。
［物理構成］
ここで、実施の形態におけるプログラムを実行することによって、計測装置を実現するコンピュータについて図８を用いて説明する。図８は、本発明の実施の形態における計測装置を実現するコンピュータの一例を示すブロック図である。
図８に示すように、コンピュータ１１０は、ＣＰＵ１１１と、メインメモリ１１２と、記憶装置１１３と、入力インターフェイス１１４と、表示コントローラ１１５と、データリーダ／ライタ１１６と、通信インターフェイス１１７とを備える。これらの各部は、バス１２１を介して、互いにデータ通信可能に接続される。なお、コンピュータ１１０は、ＣＰＵ１１１に加えて、又はＣＰＵ１１１に代えて、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、又はＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）を備えていてもよい。
ＣＰＵ１１１は、記憶装置１１３に格納された、本実施の形態におけるプログラム（コード）をメインメモリ１１２に展開し、これらを所定順序で実行することにより、各種の演算を実施する。メインメモリ１１２は、典型的には、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性の記憶装置である。また、本実施の形態におけるプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体１２０に格納された状態で提供される。なお、本実施の形態におけるプログラムは、通信インターフェイス１１７を介して接続されたインターネット上で流通するものであってもよい。
また、記憶装置１１３の具体例としては、ハードディスクドライブの他、フラッシュメモリなどの半導体記憶装置があげられる。入力インターフェイス１１４は、ＣＰＵ１１１と、キーボード及びマウスといった入力機器１１８との間のデータ伝送を仲介する。表示コントローラ１１５は、ディスプレイ装置１１９と接続され、ディスプレイ装置１１９で
の表示を制御する。
データリーダ／ライタ１１６は、ＣＰＵ１１１と記録媒体１２０との間のデータ伝送を仲介し、記録媒体１２０からのプログラムの読み出し、及びコンピュータ１１０における処理結果の記録媒体１２０への書き込みを実行する。通信インターフェイス１１７は、ＣＰＵ１１１と、他のコンピュータとの間のデータ伝送を仲介する。
また、記録媒体１２０の具体例としては、ＣＦ（Compact Flash（登録商標））及びＳＤ（Secure Digital）などの汎用的な半導体記憶デバイス、フレキシブルディスク（Flexible Disk）などの磁気記録媒体、又はＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）などの光学記録媒体があげられる。
なお、本実施の形態における計測装置１は、プログラムがインストールされたコンピュータではなく、各部に対応したハードウェアを用いることによっても実現可能である。更に、計測装置１は、一部がプログラムで実現され、残りの部分がハードウェアで実現されていてもよい。
［付記］
以上の実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。上述した実施の形態の一部又は全部は、以下に記載する（付記１）から（付記１６）により表現することができるが、以下の記載に限定されるものではない。
（付記１）
内部を流れる液体の供給量に応じて形状が変化する管状構造物の形状変化に応じた圧力を検出する、検出部と、
前記検出部が検出した圧力に基づいて、前記液体が供給されていた供給時間を特定する、時間特定部と、
前記供給時間に基づいて前記液体の供給量を算出する、供給量算出部と、
を有することを特徴とする計測装置。
（付記２）
付記１に記載の計測装置であって、
前記検出部は、
前記管状構造物の外装部に取り付け、前記外装部との接触により生じる前記圧力に対応する計測値を計測する、計測部と、
前記計測値を表す情報又は信号を前記時間特定部に出力する、出力部と、
を有することを特徴とする計測装置。
（付記３）
付記２に記載の計測装置であって、
前記時間特定部は、前記検出部が検出した圧力が所定値以上で、かつ圧力が前記所定値以上の時間が所定時間以上継続した場合、圧力が前記所定値以上になった日時を前記液体の供給開始日時とし、圧力が前記所定値以上から所定値未満で、かつ圧力が前記所定値未満の時間が所定時間以上継続した場合、圧力が所定値未満になった日時を前記液体の供給終了日時とする
ことを特徴とする計測装置。
（付記４）
付記１から３のいずれか一つに記載の計測装置であって、
前記供給量算出部は、前記供給時間と、前記管状構造物を流れる前記液体の単位当たり
の供給量とに基づいて、前記供給時間における前記液体の供給量を算出する
ことを特徴とする計測装置。
（付記５）
付記４に記載の計測装置であって、
点滴灌漑を採用した圃場を複数に分割した区画に前記液体を送る場合、供給源の下流に流量計測部を設置し、前記区画に前記液体を送る前記管状構造物を設置し、前記区画に設置した前記管状構造物に前記検出部を取り付け、
前記供給量算出部は、前記区画における前記供給時間と、前記流量計測部が計測した流量から算出した前記液体の単位当たりの供給量とに基づいて、前記区画における前記供給時間における前記液体の供給量を算出する
ことを特徴とする計測装置。
（付記６）
付記５に記載の計測装置であって、
前記供給量算出部は、前記液体に特定の混合比により肥料を混合している場合、前記供給時間と、前記液体の単位当たりの供給量と、前記混合比とを用いて、前記供給時間における前記肥料の供給量を算出する
ことを特徴とする計測装置。
（付記７）
（ａ）内部を流れる液体の供給量に応じて形状が変化する管状構造物の形状変化に応じた圧力を検出する、ステップと、
（ｂ）検出した圧力に基づいて、前記液体が供給されていた供給時間を特定する、ステップと、
（ｃ）前記供給時間に基づいて前記液体の供給量を算出する、ステップと、
を有することを特徴とする計測方法。
（付記８）
付記７に記載の計測方法であって、
前記（ｂ）のステップにおいて、検出した圧力が所定値以上で、かつ圧力が前記所定値以上の時間が所定時間以上継続した場合、圧力が前記所定値以上になった日時を前記液体の供給開始日時とし、圧力が前記所定値以上から所定値未満で、かつ圧力が前記所定値未満の時間が所定時間以上継続した場合、圧力が所定値未満になった日時を前記液体の供給終了日時とする
ことを特徴とする計測方法。
（付記９）
付記７又は８に記載の計測方法であって、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記供給時間と、前記管状構造物を流れる前記液体の単位当たりの供給量とに基づいて、前記供給時間における前記液体の供給量を算出する
ことを特徴とする計測方法。
（付記１０）
付記９に記載の計測方法であって、
点滴灌漑を採用した圃場を複数に分割した区画に前記液体を送る場合、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記区画における前記供給時間と、供給源の下流において計測した流量から算出した前記液体の単位当たりの供給量とに基づいて、前記区画における前記供給時間における前記液体の供給量を算出する
ことを特徴とする計測方法。
（付記１１）
付記１０に記載の計測方法であって、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記液体に特定の混合比により肥料を混合している場合、前記供給時間と、前記液体の単位当たりの供給量と、前記混合比とを用いて、前記供給時間における前記肥料の供給量を算出する
ことを特徴とする計測方法。
（付記１２）
コンピュータに、
（ａ）内部を流れる液体の供給量に応じて形状が変化する管状構造物の形状変化に応じた圧力を取得する、ステップと、
（ｂ）取得した圧力に基づいて、前記液体が供給されていた供給時間を特定する、ステップと、
（ｃ）前記供給時間に基づいて前記液体の供給量を算出する、ステップと、
を実行させることを特徴とする計測プログラム。
（付記１３）
付記１２に記載の計測プログラムであって、
前記（ｂ）のステップにおいて、検出した圧力が所定値以上で、かつ圧力が前記所定値以上の時間が所定時間以上継続した場合、圧力が前記所定値以上になった日時を前記液体の供給開始日時とし、圧力が前記所定値以上から所定値未満で、かつ圧力が前記所定値未満の時間が所定時間以上継続した場合、圧力が所定値未満になった日時を前記液体の供給終了日時とする
ことを特徴とする計測プログラム。
（付記１４）
付記１２又は１３に記載の計測プログラムであって、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記供給時間と、前記管状構造物を流れる前記液体の単位当たりの供給量とに基づいて、前記供給時間における前記液体の供給量を算出する
ことを特徴とする計測プログラム。
（付記１５）
付記１４に記載の計測プログラムであって、
点滴灌漑を採用した圃場を複数に分割した区画に前記液体を送る場合、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記区画における前記供給時間と、供給源の下流において計測した流量から算出した前記液体の単位当たりの供給量とに基づいて、前記区画における前記供給時間における前記液体の供給量を算出する
ことを特徴とする計測プログラム。
（付記１６）
付記１５に記載の計測プログラムであって、
前記（ｃ）のステップにおいて、前記液体に特定の混合比により肥料を混合している場合、前記供給時間と、前記液体の単位当たりの供給量と、前記混合比とを用いて、前記供給時間における前記肥料の供給量を算出する
ことを特徴とする計測プログラム。
以上のように本発明によれば、管状構造物を用いた設備のコストの上昇を抑制しつつ、液体の供給量を管理することができる。本発明は、管状構造物を用いた設備、特に点滴灌
漑設備に対して有用である。
１ 計測装置
２ 検出部
３ 時間特定部
４ 供給量算出部
５ 計測部
５ａ 圧力検出側
６ 出力部
７ 管状構造物
８ａ、８ｂ、８ｃ 接続部
２０ システム
２１ 供給タンク
２２ 流量計測部
２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ 供給ライン
２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ ドリップライン
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ バルブ
２６ 取得部
３０ 圃場
３１ 区画
４０ 作物
１１０ コンピュータ
１１１ ＣＰＵ
１１２ メインメモリ
１１３ 記憶装置
１１４ 入力インターフェイス
１１５ 表示コントローラ
１１６ データリーダ／ライタ
１１７ 通信インターフェイス
１１８ 入力機器
１１９ ディスプレイ装置
１２０ 記録媒体
１２１ バス

Claims (7)

  1. 液体の供給源の下流に設置され、圃場を複数に分割した区画に前記液体が供給される場合、前記液体の流量を計測する流量計測手段と、
    前記区画に前記液体を供給するために前記区画に設置される管状構造物に取り付けられ、内部を流れる前記液体の供給量に応じて形状が変化する前記管状構造物の形状変化に応じた圧力を検出する検出手段と、
    前記検出手段が検出した圧力に基づいて、前記液体が供給された供給時間を特定する時間特定手段と、
    前記区画における前記供給時間と、前記流量計測手段が計測した流量を用いて算出される前記液体の単位時間当たりの供給量と、に基づいて、前記区画における前記供給時間の前記液体の供給量を算出する供給量算出手段と、
    を有することを特徴とする計測装置。
  2. 請求項１に記載の計測装置であって、
    前記検出手段は、
    前記管状構造物の外装部に取り付けられ、前記外装部との接触により生じる前記圧力に対応する計測値を計測する計測手段と、
    前記計測値を表す情報又は信号を前記時間特定手段に出力する出力手段と、
    を有することを特徴とする計測装置。
  3. 請求項２に記載の計測装置であって、
    前記時間特定手段は、前記検出手段が検出した圧力が所定値以上で、かつ圧力が前記所定値以上の時間が所定時間以上継続した場合、圧力が前記所定値以上になった日時を前記液体の供給開始日時とし、圧力が前記所定値以上から所定値未満になり、かつ圧力が前記所定値未満の時間が所定時間以上継続した場合、圧力が所定値未満になった日時を前記液体の供給終了日時とする
    ことを特徴とする計測装置。
  4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の計測装置であって、
    前記供給量算出手段は、前記供給時間と、前記管状構造物を流れる前記液体の単位時間当たりの供給量とに基づいて、前記供給時間における前記液体の供給量を算出する
    ことを特徴とする計測装置。
  5. 請求項４に記載の計測装置であって、
    前記供給量算出手段は、前記液体に特定の混合比により肥料を混合している場合、前記供給時間と、前記液体の単位時間当たりの供給量と、前記混合比とを用いて、前記供給時間における前記肥料の供給量を算出する
    ことを特徴とする計測装置。
  6. （ａ）液体の供給源の下流に設置され、圃場を複数に分割した区画に前記液体が供給される場合、前記液体の流量を計測するステップと、
    （ｂ）前記区画に前記液体を供給するために前記区画に設置される管状構造物に取り付けられ、内部を流れる前記液体の供給量に応じて形状が変化する前記管状構造物の形状変化に応じた圧力を検出するステップと、
    （ｃ）検出した圧力に基づいて、前記液体が供給されていた供給時間を特定するステップと、
    （ｄ）前記区画における前記供給時間と、計測した流量を用いて算出される前記液体の単位時間当たりの供給量と、に基づいて、前記区画における前記供給時間における前記液体の供給量を算出するステップと、
    を有することを特徴とする計測方法。
  7. コンピュータに、
    （ａ）液体の供給源の下流に設置され、圃場を複数に分割した区画に前記液体が供給される場合、前記液体の流量を計測するステップと、
    （ｂ）前記区画に前記液体を供給するために前記区画に設置される管状構造物に取り付けられ、内部を流れる前記液体の供給量に応じて形状が変化する前記管状構造物の形状変化に応じた圧力を検出するステップと、
    （ｃ）検出した圧力に基づいて、前記液体が供給されていた供給時間を特定するステップと、
    （ｄ）前記区画における前記供給時間と、計測した流量を用いて算出される前記液体の単位時間当たりの供給量と、に基づいて、前記区画における前記供給時間における前記液体の供給量を算出するステップと、
    を実行させることを特徴とする計測プログラム。
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