JP7173545B2 - 水栓装置 - Google Patents
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Description
一方で、このような電動の給水栓であっても、ユーザが直接に給水栓にまで赴いて、給水栓に設けられた操作子を操作してその場で調整できるようにされたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
図1は、本実施形態としての水栓装置(給水栓、排水栓)を備える用水管理システムの全体的な構成例を示している。本実施形態の用水管理システムは、複数の圃場における給排水を管理する。
なお、以降の説明にあたり、圃場FM-1、FM-2、FM-3について特に区別しない場合には、圃場FMと記載する。なお、本実施形態の用水管理システムが管理対象とする圃場FMの数は特に限定されるものではない。
また、圃場FM-1には排水栓200-1が設けられている。排水栓200-1は、圃場FM-1に貯まっている水を排出させるための設備である。排水栓200-1は、圃場FM-1から引き揚げた水を例えばパイプラインに出すまでの流水経路において開閉する栓部(弁)を備えることで、排水量が調節可能なようにされている。
ファームポンドFPに貯留された用水は、ポンプ(図示せず)によって汲み上げられ、圧力が加えられることによりパイプラインPLに供給される。同図の場合、パイプラインPLは3つの経路に分岐され、それぞれ、圃場FM-1、FM-2、FM-3に設けられた給水栓100-1、100-2、100-3と接続されている。これにより、ファームポンドFPからパイプラインPLを経由して送られた用水は、給水栓100-1、100-2、100-3にまで到達する。この際、給水栓100-1、100-2、100-3の栓部が開状態であれば、給水栓100-1、100-2、100-3から圃場FM-1、FM-2、FM-3のそれぞれに対して用水が供給され、灌漑が行われる。
また、用水センサ300-Aは、無線LANに対応したネットワーク通信機能を有している。このため、用水センサ300-Aは、無線LANルータRTからネットワークNTを経由して用水管理サーバ500と通信を行うことが可能である。
例えば給水栓100-1が閉状態にあって給水栓100-1に用水が流れない状態では、給水栓100-1に近い部分のパイプラインPLにおいても用水の流れは生じない。従って、この場合の用水センサ300-B1は、流量がゼロであると検出する。
これに対して、給水栓100-1が開状態にあって給水栓100-1に用水が流れている状態では、給水栓100-1に近い部分のパイプラインPLにおいても用水の流れが生じる。従って、この場合の用水センサ300-B1は、給水栓100-1において流れている用水の量に応じた流量を検出する。
このように、用水センサ300-B1は、給水栓100-1に流れる用水を検出することができる。
また、用水センサ300-B1と給水栓100-1とは比較的近接して設置される。そこで、用水センサ300-B1と給水栓100-1とは、近距離無線通信により通信可能に構成される。これにより、用水センサ300-B1は、検出された結果を示す検出情報を給水栓100-1に送信し、給水栓100-1は受信された検出情報を、無線LANルータRTからネットワークNTを経由して用水管理サーバ500に送信することができる。このように、用水管理サーバ500は、通信を介して用水センサ300-B1の検出情報を取得することができる。
このような近距離無線通信は、消費電力が少ないことから、例えば用水センサ300-B1については、バッテリーを電源として長期間にわたって動作させることが可能であり、メンテナンスの省力化が図られる。また、例えば太陽電池により日中において発生した電力を充電して電源として使用する場合にも、小容量の太陽電池や充電池で済ませることができる。
また、用水センサ300-B2と給水栓100-2とは、近距離無線通信により通信可能とされている。これにより、用水管理サーバ500は、通信を介して給水栓100-2から用水センサ300-B2の検出情報を取得することができる。
また、用水センサ300-B3と給水栓100-3とは、近距離無線通信により通信可能とされている。これにより、用水管理サーバ500は、通信を介して給水栓100-3から用水センサ300-B3の検出情報を取得することができる。
圃場の水位は、例えば圃場における位置ごとに異なっている。このため、1つの圃場に対応して1つの水位を求める場合には、圃場における複数の異なる位置にそれぞれ水位センサを配置し、各水位センサにより検出された水位に基づいて1つの代表的な水位を求めるようにすることが測定結果の信頼性を高めるという点で好ましい。本実施形態においては、このような観点から圃場FM-1において複数の水位センサ400-1が設置されている。
また、各水位センサ400-1は、近距離無線通信により同じ圃場FM-1に設置された給水栓100-1と通信可能とされている。これにより、各水位センサ400-1は、検出した水位の情報を給水栓100-1に送信することができる。また、給水栓100-1は、各水位センサ400-1から受信した水位の情報を無線LANルータRTからネットワークNTを経由して用水管理サーバ500に送信することができる。つまり、各水位センサ400-1は、検出した水位の情報を、給水栓100-1が中継する通信を介して用水管理サーバ500に送信することができる。
また、圃場FM-3においては、複数の水位センサ400-3が設置される。各水位センサ400-3は、近距離無線通信により同じ圃場FM-3に設置された給水栓100-3と通信可能とされている。これにより、各水位センサ400-3は、検出した水位の情報を、給水栓100-3の中継を介して用水管理サーバ500に送信することができる。
なお、以降の説明にあたり、水位センサ400-1、400-2、400-3について特に区別しない場合には、水位センサ400と記載する。
同様に、用水管理サーバ500は、圃場FM-2に設置された各水位センサ400-2から受信した水位の情報を利用して、圃場FM-2における水位を求め、求めた水位を圃場FM-2における給排水管理に利用することができる。
また、用水管理サーバ500は、圃場FM-3に設置された各水位センサ400-3から受信した水位の情報を利用して、圃場FM-3における水位を求め、求めた水位を圃場FM-3における給排水管理に利用することができる。
給排水管理にあたり、用水管理サーバ500は、ネットワークNTから無線LANルータRTを経由して各圃場FMにおける給水栓100と通信を行うことにより、各給水栓100における栓部の開閉を制御する。これにより、用水管理サーバ500は、圃場FMごとに個別に給水に関する制御を行うことができる。
また、用水管理サーバ500は、ネットワークNTから無線LANルータRTを経由して各圃場FMにおける排水栓200と通信を行うことにより、各排水栓200における栓部の開閉を制御する。これにより、用水管理サーバ500は、圃場FMごとに個別に排水に関する制御を行うことができる。
なお、同図では圃場FM-1、FM-2、FM-3の圃場主がそれぞれ異なる場合に対応して、圃場FM-1、FM-2、FM-3ごとに圃場主端末600-1、600-2、600-3が備えられている例が示されている。しかし、圃場FM-1、FM-2、FM-3のうちで圃場主が同じものについては、1つの圃場主端末600が共通に使用されてもよい。
給水栓100において給水管101は、パイプラインPLから用水が供給される管である。給水管101の下端部側は、図示するように、パイプラインPLの端部と連結されている。これにより、図2において矢印αで示すように、パイプラインPLから送られてきた用水が給水管101における中空部101aに供給される。
本実施形態においては、止水栓ボール104と中空部102aの下側の開口部とにより栓部が形成される。
また、軸部105は、カップ103と吐出管102の中空部102aを貫通するように設けられる。軸部105は、栓駆動部111により図2の矢印Aで示すように一定の可動範囲で上下方向に移動可能とされている。
このように開状態となることにより、パイプラインPLから給水管101に供給された用水は、同図の破線で示す矢印βとして示すように、中空部101a、中空部102a及び中空部103aによる流水経路を通って、給水栓100の外部に吐出される。このようにして用水が給水栓100から圃場FMに供給される。この際、吐出管102の上にはカップ103が設けられていることで、中空部102aから吐出される用水の圧力が高い状態であっても、上に吹き出すことなく、中空部103aを通して下側に流すことができる。
なお、栓駆動部111は、開状態において軸部105の上下方向における位置を変化させることで、中空部102aの開口部と止水栓ボール104との間の隙間を調節することができる。これにより、給水栓100から吐出される用水の量が調節可能とされる。
また、制御部120は、センサ対応通信部113を介して、センサ対応通信部113の通信距離にある用水センサ300及び水位センサ400と情報の送受信を行う。また、制御部120は、サーバ対応通信部114を介してネットワークNT経由で用水管理サーバ500と情報の送受信を行う。
記憶部130は、制御部120が利用する各種の情報を記憶する。
サーバ対応通信部114は、ネットワークNT経由で用水管理サーバ500と通信を行う。
電源部115は、例えば太陽電池と蓄電池とを備える。図示は省略しているが、太陽電池は、例えばケース110の上面部において外部に表出するように設けられる。電源部115は、日中において太陽電池により発電された電力を蓄電池に蓄積する。そして、電源部115は、蓄電池に蓄積された電力を電源として供給するように構成される。
あるいは、電源部115は、2次電池または1次電池などの所定の規格の電池により電源を供給するようにされたうえで、電池の残量が少なくなった場合には電池を交換するように使用される構成であってもよい。
即ち、本実施形態の給水栓100は、例えば用水管理サーバ500の制御に応じて動作することが可能とされているとともに、操作パネル部140に対して行われる操作に応じて動作することも可能とされている。このように、給水栓100が操作パネル部140に対する操作に応じて動作が可能なように構成されていることで、ユーザは、圃場FMに赴いて、給水栓100の動作を実際に確認しながら、各種設定や栓部の開閉を行える。これにより、例えば用水管理サーバ500からの制御が不調であるために、給水栓100を直接操作したいような場合や、給水栓100の動作をユーザが実際に自分自身で操作しながら確認したいような場合にも対応できる。
表示部141は、操作に応じた設定状態等を表示する部位である。表示部141の表示は、制御部120によって制御される。
ランプ142-1は、給水栓100について、給水周期が設定されていることを示すように所定のパターンで点灯する。また、ランプ142-1は、電源に異常が生じたことを警告するように所定のパターンで点滅する。
ランプ142-2は、給水栓100について、給水を行う際における栓部の開度(給水開度(開方向における制御限度値の一例)が設定されていることを示すように所定パターンで点灯する。また、ランプ142-2は、モータ111aが過負荷の状態であることを警告するように所定のパターンで点滅する。
ランプ142-3は、給水栓100について、給水を行う給水時間(例えば、給水を開始する時刻と給水を終了させる時刻)が設定されていることを示すように所定パターンで点灯する。
ランプ142-4は、給水の開始遅延時間が設定されていることを示すように所定パターンで点灯する。用水管理サーバ500からの制御に応じて、所定の開始時刻に栓部を開状態として給水を開始するように設定されている場合に、通信状況によっては、給水栓100にて給水指示を受信できるタイミングが、開始時刻を経過してしまう場合がある。開始遅延時間を設定しておくことで、開始時刻から開始遅延時間を経過するまでの間に、給水指示が受信されたのであれば、給水栓は給水を開始するために、栓部を開くように動作することができる。
なお、開閉動作モード、給水周期、給水開度、給水時間、開始遅延時間等のパラメータ(栓部開閉パラメータ)の設定は、給水栓100について設定操作モードとしたうえで、ユーザが操作ボタン143等を操作してパラメータを変更することによって行うことができる。また、栓部開閉パラメータの設定は、ユーザが圃場主端末600を操作して行うこともできる。圃場主端末600に対する操作よって指定された栓部開閉パラメータが、例えば用水管理サーバ500の制御により、給水栓100に設定される。
本実施形態において、開閉動作モードとしては、手動開閉動作モード(第2開閉動作モードの一例)と自動開閉動作モード(第1開閉動作モードの一例)とのいずれかが設定される。手動開閉動作モードと自動開閉動作モードとについては後述する。
以降の説明において、ランプ142-1~142-6について特に区別しない場合には、ランプ142と記載する。
また、栓部の開閉が可能なモード(開閉動作モード)の状態においては、操作ボタン143-1は栓部の開度を大きくしていく閉栓ボタンとして、操作ボタン143-2は、栓部の開度を小さくしていく閉栓ボタンとして機能させることができる。
操作ボタン143-1、143-2には、それぞれ、押圧されることによりオン状態となり、押圧が解除されることによりオフ状態となるモーメンタリスイッチが用いられてよい。
以降の説明にあたり、操作ボタン143-1、143-2について特に区別しない場合には、操作ボタン143と記載する。
開閉動作モード設定部1211は、栓部開閉パラメータの1つである開閉動作モードを設定する。つまり、開閉動作モード設定部1211は、操作パネル部140に対して行われる開閉動作モードの選択の操作に応じて、選択された開閉動作モードを設定する。本実施形態における開閉動作モードには、前述のように、手動開閉動作モードと自動開閉動作モードとがある。
自動開閉動作モードでは、まず、操作ボタン143のオン状態が一定時間以上継続されずに解除された場合には、手動開閉動作モードと同様に、操作ボタン143-1または操作ボタン143-2がオン状態のときに対応して栓部の開閉動作が行われる。そのうえで、自動開閉動作モードでは、操作ボタン143のオン状態が、一旦、一定時間以上継続されると、以降においては、操作ボタン143がオン状態とオフ状態のいずれであるのかに関わらず、開度が制御限度値となるまで栓部が開閉動作が維持されるように動作する。本実施形態では、このように操作ボタン143がオン状態とオフ状態のいずれであるのかに関わらず、開度が制御限度値となるまで栓部が開閉動作が維持されるように動作に関して「自動」という。
なお、制御限度値変更部1212は、ネットワークNTを経由して行われる用水管理サーバ500の制御に応じて、制御限度値を変更してもよいこの場合にも、用水管理サーバ500は、例えば圃場主端末600に対する操作によってユーザが設定した、制御限度値に関する設定内容に基づいて、制御を実行してよい。
前述のように、開閉動作モード記憶部1311は、開閉動作モードを示す開閉動作モード設定情報を記憶する。制御限度値記憶部1312は、設定された給水開度を示す給水開度情報を記憶する。
ステップS104:パラメータ設定モードのもとでは、例えば操作ボタン143-1、143-2に対する所定の操作に応じて、パラメータの変更対象とする設定項目(開閉動作モード、給水周期、給水開度、給水時間、開始遅延時間等)を選択し、選択された設定項目に対応するパラメータを変更することができる。
制御部120は、パラメータ設定モードのもとで行われる操作に応じて、設定項目を選択し、選択された設定項目に対応するパラメータを変更する。
パラメータ設定モードを解除する操作が行われると、制御部120は、ステップS101に処理を戻し、水栓装置動作モードとして開閉動作モードを設定する。
このため、駆動制御部122は、開閉動作モード記憶部1311に記憶されている開閉動作モード設定情報を参照し、開閉動作モード設定情報が、手動開閉動作モードと自動開閉動作モードとのいずれを示しているのかについて判定する。
ステップS202:自動開閉動作モードが設定されていると判定された場合、駆動制御部122は、操作ボタン143に対して行われた操作に応じて自動開閉動作モードに対応する制御(自動開閉動作モード制御)を実行する。
ステップS203:手動開閉動作モードが設定されていると判定された場合、駆動制御部122は、開閉動作モードとして、操作ボタン143に対して行われた操作に応じて手動開閉動作モードに対応する制御(手動開閉動作モード制御)を実行する。
ステップS301;駆動制御部122は、閉栓ボタンのオン状態が開始されるのを待機している。
ステップS303:ステップS302にて、閉栓ボタンがオフ状態に遷移せずに、オン状態を維持していることが判定された場合、駆動制御部122は、さらに、閉栓ボタンのオン状態が一定時間以上継続されたか否かについて判定する。ここでの一定時間は、自動開閉動作モードが設定されているもとで、閉栓ボタンのオン状態を継続させてから、自動閉栓制御による閉栓動作が開始されるまでの待機時間に相当する。閉栓ボタンのオン状態の継続が未だ一定時間に満たない場合には、ステップS302に処理が戻される。
ステップS304:ステップS303により、閉栓ボタンのオン状態が一定時間以上継続されたことが判定された場合、駆動制御部122は、自動閉栓制御を開始する。ここでの自動閉栓制御は、現在においてオン状態の閉栓ボタンが以降においてオフ状態に遷移したとしても、閉栓制御を停止することなく維持させることをいう。
また、ステップS302にて閉栓ボタンがオフ状態に遷移したことが判定された場合には、閉栓ボタンのオン状態が一定時間を経過しないうちにオフ状態に遷移したことになる。この場合には、同図の処理が終了される。この場合、閉栓制御は実行されなかったことになる。
ステップS401;駆動制御部122は、閉栓ボタンのオン状態が開始されるのを待機する。
当該ステップS404にて開度が「100%」に至っていないことが判定された場合には、ステップS403に処理が戻される。
閉栓制御に際しても、まず、図7のステップS201~S203により、現在の開閉動作モードの設定に応じて、自動開閉動作モード制御と手動開閉動作モード制御とのうちのいずれかが設定される。
ステップS501;駆動制御部122は、閉栓ボタンのオン状態が開始されるのを待機している。
ステップS503:ステップS502にて、閉栓ボタンがオフ状態に遷移せずに、オン状態を維持していることが判定された場合、駆動制御部122は、さらに、閉栓ボタンのオン状態が一定時間以上継続されたか否かについて判定する。ここでの一定時間は、自動開閉動作モードが設定されているもとで、閉栓ボタンのオン状態を継続させてから、自動閉栓制御による閉栓動作が開始されるまでの待機時間に相当する。閉栓ボタンのオン状態の継続が未だ一定時間に満たない場合には、ステップS502に処理が戻される。
ステップS504:ステップS503により、閉栓ボタンのオン状態が一定時間以上継続されたことが判定された場合、駆動制御部122は、自動閉栓制御を開始する。ここでの自動閉栓制御は、現在においてオン状態の閉栓ボタンが以降においてオフ状態に遷移したとしても、閉栓制御を停止することなく維持させることをいう。
また、ステップS502にて閉栓ボタンがオフ状態に遷移したことが判定された場合には、閉栓ボタンのオン状態が一定時間を経過しないうちにオフ状態に遷移したことになる。この場合には、同図の処理が終了される。この場合、閉栓制御は実行されなかったことになる。
ステップS601;駆動制御部122は、閉栓ボタンのオン状態が開始されるのを待機する。
続いて、第2実施形態について説明する。以下、本実施形態の給水栓100にて実行される開閉制御について説明する。
図9のフローチャートは、本実施形態としての制御部120が、操作パネル部140の操作ボタン143-1の操作に応じて実行する開栓制御のための処理手順例を示している。なお、同図の説明にあたっては、操作ボタン143-1については開栓ボタンと記載する。
ステップS701:駆動制御部123は、開栓ボタンのオン状態が開始されるのを待機している。
この際、駆動制御部123は、開閉動作モード記憶部1311に記憶されている開閉動作モード設定情報を参照し、開閉動作モード設定情報が、手動開閉動作モードと自動開閉動作モードとのいずれを示しているのかについて判定すればよい。手動開閉動作モードが設定されていると判定された場合には、ステップS703に処理が戻される。
そこで、この場合の駆動制御部123は、自動開栓制御を開始する。ここでの自動開栓制御は、現在においてオン状態の開栓ボタンが以降においてオフ状態に遷移したとしても、開栓制御を停止することなく維持させることをいう。
また、ステップS703にて開栓ボタンがオフ状態に遷移したことが判定された場合とは、以下の場合のいずれかとなる。1つは、手動開閉動作モードのもとで、開栓ボタンがオン状態からオフ状態に遷移した場合である。もう1つは、自動開閉動作モードのもとで、開栓ボタンのオン状態が一定時間を経過しないうちにオフ状態に遷移した場合である。このような場合、開栓ボタンの押圧が解除されてオフ状態となったことに応じて、栓部の開閉の動きが停止されることが要求される。そこで、この場合の駆動制御部123は、開栓制御を停止させる。
さらに、ステップS708にて栓部の開度が給水開度に至ったことが判定された場合にも、これ以上、栓部を開いていくように駆動する必要がない。そこで、この場合の駆動制御部123は、そのときの開栓ボタンがオン状態であるかオフ状態であるか否かに関わらず、開栓制御を停止させる。
また、ステップS803にて閉栓ボタンがオフ状態に遷移したことが判定された場合とは、以下の場合のいずれかとなる。1つは、手動開閉動作モードのもとで、閉栓ボタンがオン状態からオフ状態に遷移した場合である。もう1つは、自動開閉動作モードのもとで、閉栓ボタンのオン状態が一定時間を経過しないうちにオフ状態に遷移した場合である。このような場合、ユーザが、閉栓ボタンの押圧が解除されてオフ状態となったことに応じて、栓部の開閉の動きが停止されることが要求される。そこで、この場合の駆動制御部123は、閉栓制御を停止させる。
さらに、ステップS808にて栓部の開度が「0%」に至ったことが判定された場合にも、これ以上、栓部を閉じていくように駆動する必要がない。そこで、この場合の駆動制御部123は、そのときの閉栓ボタンがオン状態であるかオフ状態であるか否かに関わらず、閉栓制御を停止させる。
なお、上記各実施形態としての給水栓の構造については、栓部がモータ等によって電気的に駆動されることで開閉動作を行うようにされた構成であれば特に限定されない。
また、制御限度値変更部1212により制御限度値を変更する機能は省略されてもよい。この場合、上限の制御限度値としては、例えば「100%」の開度もしくは「100%」より小さい所定値の開度で固定されてよい。また、下限の制御限度値としては、「0%」の開度もしくは「0%」より大きい所定値の開度で固定されてよい。
Claims (4)
- 圃場への用水の給水または圃場からの用水の排出を行う水栓装置であって、
栓部の開閉を駆動する栓駆動部と、
前記水栓装置に供給される用水が吐出されるまでの流路に設けられる栓部の開閉操作に対応する開閉動作モードとして、第1開閉動作モードと第2開閉動作モードとのいずれかを設定する開閉動作モード設定部と、
前記第1開閉動作モードが設定されている場合、前記栓部の開度を変化させるための開度変更操作子が一定時間以上継続して操作されたことに応じて、前記栓部の開度が所定の制御限度値の状態となるように前記栓駆動部を制御し、
前記第2開閉動作モードが設定されている場合、前記開度変更操作子が操作されている場合に対応して前記栓部の開度が変化するように前記栓駆動部を制御する栓駆動制御部と
を備える水栓装置。 - 前記制御限度値の設定を変更する制御限度値変更部をさらに備える
請求項1に記載の水栓装置。 - 水栓装置の上記開閉動作モードと上記開閉動作モード以外の他の所定モードとの切り替えを、複数の所定の操作子が同時に操作されることに応じて行う制御部をさらに備える
請求項1または2に記載の水栓装置。 - 前記他の所定モードは、水栓装置の動作に関する所定の設定項目に対応するパラメータの変更が操作に応じて可能なモードである
請求項3に記載の水栓装置。
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