JP2020162482A - 水栓装置、給排水制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】給排水の開始時刻を経過してから給水制御のコマンドが受信された場合に対応して、適切に給排水を開始できる水栓装置を提供する。【解決手段】給排水の流量を調節する栓部と、給排水に関する指示を行う給排水コマンドを外部装置から受信するコマンド受信部と、受信された給排水コマンドにより指定される給排水開始時刻から一定時間までの開始許容期間に現在時刻が含まれている場合に、給排水が開始されるように前記栓部を制御する栓部制御部とを備えて水栓装置を構成する。【選択図】図１２

Description

本発明は、水栓装置、給排水制御方法、及びプログラムに関する。

コンピュータにより水田の給水栓と排水栓との開閉を制御することで、水田における給排水管理を行うようにされた水管理システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１６１１９２号公報

上記のように水田等の圃場の給排水を管理する圃場管理システムでは、圃場に設置された水栓装置と給排水管理を行うサーバ等の上位装置が通信可能に接続され、上位装置による水栓装置に対する給排水制御は、通信を介して行われる。
また、このような圃場管理システムでは、例えば圃場管理者が予め策定した給水または排水（給排水）のスケジュールに沿って、水栓装置の栓部の開閉を制御することも行われている。
しかしながら、通信が不良となって、上位装置からのコマンドが正常に水栓装置にて受信できない場合もある。このような場合に、例えば、水栓装置により正常に受信できたコマンドが示す給排水開始時刻が既に現在時刻を経過してしまっていると、水栓装置としてはコマンドに対応して正常に動作することができないという不具合が生じる可能性がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、給排水の開始時刻を経過してから給水制御のコマンドが受信された場合に対応して、水栓装置が適切に給排水を開始できるようにすることを目的とする。

上述した課題を解決するための本発明の一態様は、給排水の流量を調節する栓部と、給排水に関する指示を行う給排水コマンドを外部装置から受信するコマンド受信部と、受信された給排水コマンドにより指定される給排水開始時刻から一定時間までの開始許容期間に現在時刻が含まれている場合に、給排水が開始されるように前記栓部を制御する栓部制御部とを備える水栓装置である。

また、本発明の一態様は、給排水に関する指示を行う給排水コマンドを外部装置から受信するコマンド受信ステップと、受信された給排水コマンドにより指定される給排水開始時刻から一定時間までの開始許容期間に現在時刻が含まれている場合に、給排水が開始されるように、給排水の流量を調節する水栓装置の栓部を制御する栓部制御ステップとを備える給排水制御方法である。

また、本発明の一態様は、水栓装置が備えるコンピュータを、給排水に関する指示を行う給排水コマンドを外部装置から受信するコマンド受信部、受信された給排水コマンドにより指定される給排水開始時刻から一定時間までの開始許容期間に現在時刻が含まれている場合に、給排水が開始されるように、給排水の流量を調節する水栓装置の栓部を制御する栓部制御部として機能させるためのプログラムである。

本発明によれば、給排水の開始時刻を経過してから給水制御のコマンドが受信された場合に対応して、水栓装置が適切に給排水を開始できるようになるという効果が得られる。

本実施形態における圃場管理システムの構成例を示す図である。 本実施形態における給水栓の構成例を示す図である。 本実施形態における給水栓の構成例を示す図である。 本実施形態におけるゲートウェイと水栓装置とのポーリングによる通信手順の一例を示す図である。 本実施形態のゲートウェイと水栓装置とが給排水コマンドに対応する給排水に関連して実行する動作の一例を示すタイミングチャートである。 本実施形態のゲートウェイと水栓装置とが、給排水コマンドが受信された時刻が開始時刻を経過している場合の具体的な動作例を示すタイミングチャートである。 本実施形態のゲートウェイと水栓装置とが遅延補償給排水に対応して実行する動作一具体例を示すタイミングチャートである。 本実施形態のゲートウェイと水栓装置とが遅延補償給排水を行わない場合に対応して実行する動作一具体例を示すタイミングチャートである。 本実施形態の水栓装置の機能構成例を示す図である。 本実施形態のゲートウェイの構成例を示す図である。 本実施形態の水栓装置が給排水コマンドの更新に関連して実行する処理手順例を示すフローチャートである。 本実施形態の水栓装置が給排水コマンドに応じた給排水のために実行する処理手順例を示すフローチャートである。 本実施形態における変形例としてのゲートウェイと水栓装置とのトポロジの一例を示す図である。

＜実施形態＞
以下、本発明の一実施形態による圃場管理システムについて図面を参照して説明する。
［圃場管理システムの全体構成例］
図１は、本実施形態における圃場管理システムの全体的な構成例を示している。本実施形態の圃場管理システムは、圃場における給排水を管理する。
本実施形態において、「給排水」とは、給水栓としての水栓装置による給水と、排水栓としての水栓装置による排水との少なくともいずれか一方を指す。

同図では、圃場管理システムが、１つの圃場ＦＭを管理対象とした例が示されている。本実施形態における圃場ＦＭは、例えば水田であり、稲作の時期に応じて、適切な水位となるように給水（灌漑）、排水が行われる。
なお、圃場ＦＭは、水田以外の例えば畑等であってもよい。また、圃場管理システムは、複数の圃場を管理対象としてもよい。以降においては、圃場管理システムが１つの圃場ＦＭを管理対象とする場合を例に挙げて説明する。

同図の圃場ＦＭにおいては、複数の水栓装置１００が所定位置に設置される。複数の水栓装置１００のうちには、例えば給水栓と排水栓とが混在していてよい。
給水栓は、例えばファームポンドから送られた用水を圃場ＦＭに供給する設備である。給水栓は、ファームポンドから送られた用水を圃場ＦＭに吐出するまでの流路（流水経路）において開閉する栓部（弁）を備えることで、圃場ＦＭに供給する用水の量を調節可能なようにされている。
排水栓は、圃場ＦＭに貯まっている水を排出させるための設備である。排水栓は、圃場ＦＭから引き揚げた水を例えばパイプライン等に排出させるまでの流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。
なお、圃場ＦＭに設置される水栓装置１００の数と、複数の水栓装置１００における給水栓と排水栓の内訳については特に限定されない。複数の水栓装置１００の全てが給水栓であってもよいし、複数の水栓装置１００の全てが排水栓であってもよい。

水栓装置１００は、それぞれがゲートウェイ２００と通信を行うことができる。つまり、この場合には、本実施形態の圃場管理システムは、ハブとしてのゲートウェイ２００に対して複数の水栓装置１００がノードとして接続される、スター型のトポロジを構成する。

水栓装置１００とゲートウェイ２００との間の通信には、例えばＬＰＷＡ（Low Power, Wide Area）に対応する無線通信方式が採用されてよい。ＬＰＷＡは、低消費電力でありながら、比較的長距離の通信が可能な無線通信方式である。このため、圃場ＦＭのような比較的広いエリアにおいて、ゲートウェイ２００と水栓装置１００とを直接的に接続することも可能となる。一例として、水栓装置１００とゲートウェイ２００との間の通信には、ＬＰＷＡの１つであるＬｏＲａが採用されてよい。

ゲートウェイ２００は、圃場ＦＭに設置される水栓装置１００の全てとの通信が可能なように設置される。ゲートウェイ２００は、水栓装置１００とネットワークＮＴを接続する機能を有する。
ネットワークＮＴには、ゲートウェイ２００、圃場管理サーバ３００、圃場管理端末４００が接続されている。

同図において図示は省略しているが、水栓装置１００の少なくとも一部に、水位センサや温度センサ等のセンサが接続されてよい。水栓装置１００とセンサとは、例えば所定の近距離無線通信により接続されてよい。
センサは、圃場ＦＭにおける水位、水温等を検出するように設けられる。センサは、検出情報を、水栓装置１００に送信し、水栓装置１００は、対応のセンサから受信した検出情報を、ゲートウェイ２００経由で圃場管理サーバ３００に送信することができる。圃場管理サーバ３００は、受信した検出情報に基づいて水栓装置１００の給排水の動作を制御するなど、圃場ＦＭの管理を行うことができる。
なお、センサが検出して得られた例えば水位、水温等の検出情報は、水栓装置１００が記憶したうえで、圃場管理サーバ３００から送信された、給排水コマンドをはじめとする制御コマンドに含まれる制御情報と、記憶された水位、水温等の検出情報に基づいて水栓装置１００自身が判断した結果に従って給排水に関する制御を実行するようにされてもよい。この場合、制御コマンドには、水位、水温に応じた制御条件を含めることで、水栓装置１００が給排水動作を適正に判定できる。

圃場管理サーバ３００は、圃場管理を行う。圃場管理サーバ３００が行う圃場管理には、水栓装置１００が行う給排水に関する制御（給排水制御）が含まれる。
給排水管理にあたり、圃場管理サーバ３００は、ネットワークＮＴからゲートウェイ２００を経由して圃場ＦＭにおける水栓装置１００と通信を行うことにより、各水栓装置１００における栓部の開閉を制御する。これにより、圃場管理サーバ３００は、圃場ＦＭごとに個別に給排水に関する制御を行うことができる。

圃場管理端末４００は、圃場ＦＭの圃場管理者（ユーザ）が、例えば事務所、自宅などで利用するネットワーク端末装置である。なお、圃場管理者は、ここでは圃場ＦＭの管理に応じて圃場管理端末４００を操作する者を指す。
圃場管理端末４００は、圃場管理サーバ３００が提供する圃場管理サービスのウェブサイト（圃場管理サイト）に、圃場管理者のユーザアカウントによりログインする。ログインにより圃場管理端末４００は、圃場管理サイトにアクセス可能となる。圃場管理者は、所望のサービスを提供する圃場管理サイトに圃場管理端末４００をアクセスさせ、圃場管理サイトに対して各種の操作を行うことができる。これにより、圃場管理者が、圃場管理サーバ３００が提供する圃場管理サービスを利用することができる。

［水栓装置の構成例］
図２及び図３を参照して、水栓装置１００の構成例について説明する。ここでは給水栓としての水栓装置１００の構成例を例に挙げて説明する。各図においては、水栓装置１００の構造に関して、水栓装置１００を側方からみた断面図により示している。
水栓装置１００において給水管１０１は、例えばパイプライン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。

給水管１０１の上端部には吐出管１０２が取り付けられている。吐出管１０２の中空部１０２ａは、給水管１０１の中空部１０１ａと連通するようにされている。そのうえで、給水管１０１と吐出管１０２との連結部分において、給水管１０１の中空部１０１ａの径は、止水栓ボール１０４よりも大きくなっており、吐出管１０２の中空部１０２ａの径は止水栓ボール１０４よりも小さくなっている。また、吐出管１０２の中空部１０２ａにおける中空部１０１ａ側の開口部は図示するようにテーパー状となっていることで、止水栓ボール１０４が中空部１０２ａの開口にまで浮上してきたときには、図示するように、中空部１０２ａを止水栓ボール１０４が塞ぐことができる位置に納まるようにしている。
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。栓部にはゴム状のパッキンなどが設けられてもよい。

また、吐出管１０２の上側にはカップ１０３が被せられるように設けられる。カップ１０３の内側と吐出管１０２との間には、中空部１０３ａが形成されている。中空部１０３ａは、吐出管１０２の中空部１０２ａから排出された用水が外部に吐出されるまでの経路となる。

止水栓ボール１０４は、浮力を有する球状の部材である。止水栓ボール１０４は、図示するように、中空部１０１ａ内に設けられる。
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。

図２に示される軸部１０５は、例えば可動範囲において最も上に位置している状態である。この状態においては、パイプラインから給水管１０１に供給された用水の圧力によって浮力体である止水栓ボール１０４が同図の状態にまで浮上するため、中空部１０２ａの開口部が止水栓ボール１０４によって塞がれる状態（閉状態）となる。このように閉状態となることにより、パイプラインから給水管１０１に供給された用水が水栓装置１００の外部に吐出されることはない。

一方、図３に示される軸部１０５は、図２の状態から図３の矢印Ｂで示すように下方向に移動され、可動範囲において最も下に位置している状態である。この状態においては、同図のように止水栓ボール１０４が軸部１０５によって押し下げられる。このため、止水栓ボール１０４は、中空部１０１ａにおいて、中空部１０２ａよりも下側に位置する状態（開状態）となる。
このように開状態となることにより、パイプラインから給水管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、水栓装置１００の外部に吐出される。このようにして用水が水栓装置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。

また、図２及び図３の各図に示されるように、例えばカップ１０３の上には、ケース１１０が設けられる。ケース１１０の中には、栓駆動部１１１、センサ対応通信部１１３、ゲートウェイ対応通信部１１４、電源部１１５、制御部１２０、記憶部１３０及び操作パネル部１４０が備えられる。

栓駆動部１１１は、栓部の開閉駆動を行う。つまり、栓駆動部１１１は、軸部１０５を上下方向に移動させることで、止水栓ボール１０４が中空部１０２ａの開口部を塞ぐ閉状態と止水栓ボール１０４が中空部１０２ａの開口部よりも下側に位置する開状態との間で状態を変化させる。
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、水栓装置１００から吐出される用水の量（流量）が調節可能とされる。

栓駆動部１１１は、例えば、モータ１１１ａと、モータ１１１ａの回転に応じて軸部１０５を上下方向に移動させる機構部とを備えて構成される。例えば軸部１０５を上下方向に移動させる機構部は、軸部１０５が水栓装置１００における所定箇所と螺合されていることで回転により上下方向に移動可能とされたうえで、軸部１０５をモータ１１１ａの回転に応じて回転させるようにされた構造により構成することができる。なお、軸部１０５を上下方向に移動させる機構部としては他の構造も採り得るものであり、上記の例に限定されない。

制御部１２０は、水栓装置１００の動作を制御する。水栓装置１００の動作の制御には、栓駆動部１１１の制御が含まれる。栓駆動部１１１の制御のために制御部１２０は、例えば栓駆動部１１１のモータ１１１ａを回転させるためのモータ制御信号を栓駆動部１１１に出力する。
また、制御部１２０は、センサ対応通信部１１３を介して、水位センサや温度センサ等のセンサと情報の送受信を行うことができる。また、制御部１２０は、ゲートウェイ対応通信部１１４を介してネットワークＮＴ経由で圃場管理サーバ３００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。

センサ対応通信部１１３は、近距離無線通信により通信距離の範囲内に位置する水センサ等と通信を行う。
ゲートウェイ対応通信部１１４は、ネットワークＮＴ経由で圃場管理サーバ３００と通信を行う。ゲートウェイ対応通信部１１４は、給排水コマンドを受信するコマンド受信部の一例である。

電源部１１５は、栓駆動部１１１、センサ対応通信部１１３、ゲートウェイ対応通信部１１４、制御部１２０、記憶部１３０、操作パネル部１４０に電源を供給する。
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。

操作パネル部１４０は、水栓装置１００に関する各種設定や栓部の開閉の操作が行われるパネル部である。ケース１１０は、開閉可能な構造を有している。操作パネル部１４０は、ケース１１０が閉じられた状態では、ケース１１０内に収納されており、ケース１１０が開けられることで、操作が可能となるように設けられている。
即ち、本実施形態の水栓装置１００は、例えば圃場管理サーバ３００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、水栓装置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、水栓装置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、例えば圃場管理サーバ３００からの制御が不調であるために、水栓装置１００を直接操作したいような場合や、水栓装置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。

［ゲートウェイと水栓装置との基本的な通信手順］
本実施形態におけるゲートウェイ２００と水栓装置１００との間で行われる、通信の基本的な手順例について説明する。
本実施形態においては、ハブとしてのゲートウェイ２００が端末としての複数の水栓装置１００と接続する、スター型のトポロジが形成される。つまり、ゲートウェイ２００は、水栓装置１００のそれぞれと、例えば他の水栓装置１００の中継を経由して間接的に通信を行うのではなく、直接的に通信を行う。
このようなスター型のトポロジのもとで、ゲートウェイ２００は、一定の時間長の期間（巡回単位期間）ごとに、複数の水栓装置１００に対して順次ポーリングを行うことで、水栓装置１００のそれぞれと通信を行っていく。

図４は、ゲートウェイ２００と複数の水栓装置１００とのポーリングによる通信手順の一例を示している。
同図においては、ゲートウェイ２００とＮ個の水栓装置１００（水栓装置＃１〜＃Ｎ）が示されている。ゲートウェイ２００は、１つの巡回単位期間Ｔｂにおいて、水栓装置＃１〜＃Ｎの順で通信し、水栓装置＃Ｎとの通信が完了すると、次の巡回単位期間Ｔｂに至るまで待機する。そして、次の巡回単位期間Ｔｂの開始タイミングに至ると、ゲートウェイ２００は、先の巡回単位期間Ｔｂと同様に水栓装置＃１〜＃Ｎの順で通信する。このようにして、ゲートウェイ２００は、連続する巡回単位期間Ｔｂごとに、水栓装置＃１〜＃Ｎと順番に通信を行うようにされている。

なお、巡回単位期間Ｔｂにおけるポーリングの時間間隔については、例えば対応の通信方式における制約の範囲内で任意に設定されてよい。また、巡回単位期間Ｔｂにおいてゲートウェイ２００が複数の水栓装置と接続する順番は、巡回単位期間Ｔｂごとに同じでなくともよい。ただし、以降においては、説明を分かりやすくすることの便宜上、ゲートウェイ２００が複数の水栓装置と接続する順番については、巡回単位期間Ｔｂごとに同じである場合を前提にする。

このような本実施形態の基本的な通信手順のもとでは、１つの水栓装置１００は、ゲートウェイ２００と巡回単位期間Ｔｂに対応する時間間隔ごとに１回の通信を行うことになる。

図５のタイミングチャートは、ゲートウェイ２００（外部装置の一例）と１つの水栓装置１００とが給排水コマンドに対応する給排水に関連して実行する動作の一例を示している。
同図においては、ゲートウェイ２００は、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４・・・として示すように、巡回単位期間Ｔｂごとに各１回の通信を、水栓装置１００と行う。

そのうえで、同図には、時刻ｔ２において、ゲートウェイ２００が水栓装置１００を送信先として送信した給排水コマンドＣＭＤが、水栓装置１００にて受信されたことが示されている。

給排水コマンドは、送信先（制御対象）の水栓装置１００を指定して給排水の実行を指示するコマンドである。給排水コマンドは、制御対象の水栓装置１００が給水栓である場合には給水の実行を指示するコマンドであり、制御対象の水栓装置１００が排水栓である場合には排水の実行を指示するコマンドである。

また、本実施形態の給排水コマンドは、開始時刻（給排水開始時刻の一例）、給排水時間、及び開度のパラメータを含む形式である。開始時刻のパラメータは、給排水の開始時刻を指定する。なお、ここでの開始時刻は、月日（年月日でもよい）を含む時刻であってよい。給排水時間のパラメータは、開始時刻を起点として給排水を継続させる時間長を指定する。即ち、給排水は、開始時刻から開始され、開始時刻から給排水時間に到達した時刻において終了される。
開度のパラメータは、給排水を行う際の栓部の開度を指定する。

時刻ｔ２にて送受信された給排水コマンドＣＭＤは、開始時刻として時刻ｔ１１を示し、給排水時間として時間Ｔｃを示す。
例えば圃場管理者は、圃場管理端末４００を操作して圃場ＦＭにおける給排水計画を策定することができる。給排水計画としては、圃場ＦＭに設けられた水栓装置１００ごとに個別に給排水のスケジュールが設定可能とされている。
圃場管理サーバ３００は、策定された給排水計画を記憶する。圃場管理サーバ３００は、記憶された給排水計画に基づき、給排水の開始時刻より前のタイミングで、給排水コマンドを水栓装置１００に送信する。
圃場管理サーバ３００が水栓装置１００に対して送信した給排水コマンドは、ゲートウェイ２００にて受信される。ゲートウェイ２００は、受信された給排水コマンドをバッファリングしたうえで、以降において、宛先の水栓装置１００と接続する順番が到来して、宛先の水栓装置１００と接続を確立すると、給排水コマンドを送信する。
同図の給排水コマンドＣＭＤは、時刻ｔ２より前の或るタイミングで圃場管理サーバ３００から水栓装置１００に送信され、ゲートウェイ２００が、時刻ｔ２に至って水栓装置１００と接続されたことに応じて、水栓装置１００に送信したものである。

給排水コマンドＣＭＤを受信した水栓装置１００は、受信された給排水コマンドを記憶部１３０に記憶させる。水栓装置１００は、現在時刻が、記憶部１３０に記憶された給排水コマンドにて示される開始時刻ｔ１１に至るのを待機する。
水栓装置１００は、開始時刻ｔ１１に至ると、給排水を開始する。つまり、給排水コマンドが示す開度で栓部が開いた状態とする。水栓装置１００は、開始時刻ｔ１１から給排水コマンドにより示される給水時間を経過した時刻ｔ１２に至るのを待機し、時刻ｔ１２に至ると、栓部を閉じることにより給排水を終了させる。

［遅延補償給排水について］
何らかの要因で、ゲートウェイ２００と水栓装置１００との間での通信が不良となって通信エラーが発生する場合がある。ゲートウェイ２００は、問い合わせ先の水栓装置１００からの応答が一定時間内に受信されない場合に、通信エラーが発生したと判定することができる。ゲートウェイ２００は、現在の巡回単位期間Ｔｂにおける給排水コマンドの送信について通信エラーが発生したと判定した場合、次の巡回単位期間Ｔｂにおいて、現在の巡回単位期間Ｔｂにて送信すべきであった給排水コマンドを水栓装置１００に再送する。
しかしながら、上記のように再送された給排水コマンドを水栓装置１００が受信できたとしても、給排水コマンドの受信された時刻が、受信された給排水コマンドが示す開始時刻を既に経過している場合がある。

図６のタイミングチャートは、ゲートウェイ２００と水栓装置１００とが実行する動作として、水栓装置１００にて再送の給排水コマンドが受信された時刻が、開始時刻を経過している場合の具体的な一事例を示している。
同図においては、時刻ｔ２において、ゲートウェイ２００と水栓装置１００との間での給排水コマンドＣＭＤの送受信がエラーとなった場合が示されている。そこで、この場合のゲートウェイ２００は、時刻ｔ２から巡回単位期間Ｔｂに対応する時間を経過した、次の巡回単位期間Ｔｂにおける時刻ｔ３のタイミングで、再度、給排水コマンドＣＭＤを送信する。この場合、時刻ｔ３において送信された給排水コマンドＣＭＤは、水栓装置１００にて正常に受信された。
しかしながら、時刻ｔ３は、給排水コマンドＣＭＤにおいて示される開始時刻ｔ１１より後の時刻である。この場合の水栓装置１００は、図５の場合のように、現在時刻が将来の開始時刻に至るまで待機し、開示時刻に至ったことに応じて給排水を開始するという動作を実行できない。このような動作が実行できなかった結果として、同図においては、水栓装置１００が時刻ｔ１１から開始すべきであった給排水の動作を行わなかった例が示されている。

ゲートウェイ２００と水栓装置１００との間での通信エラーは、環境等によってはある程度の頻度で発生し得る。このようにある程度の頻度で通信エラーが発生している状況のもとでは、水栓装置１００が再送された給排水コマンドを正常に受信できているのにもかかわらず、給排水を行うことができないという状況も一定以上の頻度で発生してしまうことになる。

上記のようなことを考慮して、本実施形態の水栓装置１００は、開始時刻を経過していたとしても受信された給排水コマンドに応じた給排水を行う、遅延補償給排水が可能なように構成される。
図７のタイミングチャートは、本実施形態の水栓装置１００が行う遅延補償給排水の具体的な動作の一例を示している。
同図では、図６と同様に、１つ目の巡回単位期間Ｔｂにおける時刻ｔ２にて給排水コマンドＣＭＤの送受信がエラーとなっており、次の巡回単位期間Ｔｂにおける時刻ｔ３のタイミングで、再送信された給排水コマンドＣＭＤが水栓装置１００にて正常に受信された場合が示されている。
時刻ｔ３において受信された給排水コマンドＣＭＤが示す開始時刻は時刻ｔ１１であることから、既に現在時刻である時刻ｔ３を経過した状態にある。このような状況であっても、本実施形態の水栓装置１００は、給排水コマンドＣＭＤが示す開始時刻から一定時間までによる期間（開始許容期間）を越えていない場合には、給排水コマンドＣＭＤに応じた給排水を実行するようにされる。
上記の開始許容期間については、巡回単位期間Ｔｂの時間長に基づいて設定されてよい。同図では、遅延補償給排水について、通信エラーとなった巡回単位期間Ｔｂの次の巡回単位期間Ｔｂまでに給排水コマンドが受信されたのであれば許容され、さらに次以降の巡回単位期間Ｔｂにて給排水コマンドが受信されたとしても許容されないようにされた場合に対応する。このような場合の開始許容期間については、例えば巡回単位期間Ｔｂの時間長が１５分である場合には、１５分に対して一定のマージンを付与し、２０分程度を設定することができる。以降の説明においては、巡回単位期間Ｔｂの時間長が１５分である場合において、開始許容期間が２０分である場合を例に挙げる。

同図においては、時刻ｔ１１から開始許容期間Ｔｄを経過した時刻ｔ２１が示されている。給排水開始コマンドが受信された時刻ｔ３は、時刻ｔ１１から時刻ｔ２１までの開始許容期間Ｔｄに含まれている。このように、給排水開始コマンドが受信された時刻が開始許容期間に含まれている場合、水栓装置１００は、受信された給排水開始コマンドに応じた給排水を、給排水開始コマンドが受信された時刻に応じて開始させる。
つまり、同図のように、水栓装置１００は、受信された給排水開始コマンドに応じた給排水を時刻ｔ３から開始させる。水栓装置１００は、時刻ｔ３を起点として、給排水開始コマンドにおいて示される給排水時間としての時間Ｔｃが経過するのを待機し、時間Ｔｃが経過した時刻ｔ１３にて給排水を終了させる。

また、図８のタイミングチャートは、給排水開始コマンドが受信された時刻が開始許容期間を既に経過していたことに応じて、水栓装置１００が遅延保証給排水を実行しないようにされた場合の具体的な動作の一例を示している。
同図では、まず、１つ目の巡回単位期間Ｔｂにおける時刻ｔ２にて給排水コマンドＣＭＤの送受信がエラーとなり、さらに、次の巡回単位期間Ｔｂにおける時刻ｔ３においても給排水コマンドＣＭＤの送受信がエラーとなっている。そして、時刻ｔ３を含む巡回単位期間Ｔｂの次の巡回単位期間Ｔｂ内の時刻ｔ４にて、さらに再送信された給排水コマンドＣＭＤが水栓装置１００にて正常に受信された。
時刻ｔ４は、受信された給排水コマンドＣＭＤが示す開始時刻である時刻ｔ１１を起点にして開始許容期間Ｔｄを経過した時刻ｔ２１よりも後の時刻である。このように、開始許容期間Ｔｄよりも後の時刻にて給排水コマンドが受信され場合には、水栓装置１００は、給排水コマンドに応じた給排水を行わないようにする。

なお、本実施形態としては、例えば開始許容期間Ｔｄについて特に設定することなく、開始時刻よりも後の時刻にて給排水コマンドＣＭＤが受信された場合には、給排水コマンドＣＭＤが受信された時刻から給排水を開始させるようにしてもよい。
ただし、上記のように開始許容期間Ｔｄを経過して受信された給排水コマンドに応答した給排水は行われないようにすることで、既に給排水の制御に用いるべきでない古い給排水コマンドに応じて水栓装置１００が給排水の動作を行ってしまうような不具合を回避できる。

［水栓装置の機能構成例］
図９を参照して、水栓装置１００の機能構成例として、制御部１２０と記憶部１３０とについて説明する。同図においては、制御部１２０及び記憶部１３０とともに、栓駆動部１１１、センサ対応通信部１１３、ゲートウェイ対応通信部１１４、及び操作パネル部１４０が示される。

同図の制御部１２０は、機能部として、計時部１２１と栓部制御部１２２とを備える。制御部１２０の機能は、水栓装置１００において備えられるＣＰＵ（Central Processing Unit）がプログラムを実行することにより実現される。

計時部１２１は、現在時刻を計時する。
栓部制御部１２２は、栓部の開閉が行われるように栓駆動部１１１の制御（開閉制御）を行う。つまり、栓部制御部１２２は、栓が開方向または閉方向に動作するように栓駆動部１１１に駆動制御信号を出力する。栓駆動部１１１は、駆動制御信号に基づいてモータ１１１ａを、栓部の開方向または閉方向に対応する回転方向に回転させる。これにより、栓部の開閉動作が得られる。以降の説明において、開閉制御として、栓部の開度を大きくしていくようにする制御については「開栓制御」といい、栓部の開度を小さくしていくようにする制御については「閉栓制御」という。

記憶部１３０は、給排水コマンド記憶部１３１を備える。給排水コマンド記憶部１３１は、受信された給排水コマンドを記憶する。

［ゲートウェイの構成例］
図１０は、ゲートウェイ２００の構成例を示している。同図のゲートウェイ２００は、ネットワーク対応通信部２０１、水栓装置対応通信部２０２、制御部２０３、及び記憶部２０４を備える。
ネットワーク対応通信部２０１は、ネットワークＮＴ経由での通信を実行する。
水栓装置対応通信部２０２は、水栓装置１００と通信を実行する。
制御部２０３は、ゲートウェイ２００における各種の制御を実行する。制御部２０３としての機能は、ゲートウェイ２００が備えるＣＰＵがプログラムを実行することによって実現される。
記憶部２０４は、ゲートウェイ２００に対応する各種の情報を記憶する。

［処理手順例］
本実施形態の水栓装置１００は、圃場管理サーバ３００は給排水計画に従って、適宜、給排水コマンドを水栓装置１００のそれぞれに送信する。水栓装置１００は、給排水コマンドの受信に応じた処理として、常に最新の給排水コマンドが給排水コマンド記憶部１３１にて記憶されるようにする。

図１１のフローチャートは、本実施形態の水栓装置１００が、給排水コマンド記憶部１３１にて記憶される給排水コマンドの更新に関連して実行する処理手順例を示している。
ステップＳ１０１：水栓装置１００において制御部１２０は、給排水コマンドが受信されるのを待機する。
ステップＳ１０２：制御部１２０は、給排水コマンドが受信されると、受信された給排水コマンドのタイムスタンプを参照する。タイムスタンプは、例えば圃場管理サーバ３００が対応の給排水コマンドを送信した時刻を示す。

ステップＳ１０３：制御部１２０は、ステップＳ１０２にて参照したタイムスタンプに基づき、受信された給排水コマンドが最新であるか否かについて判定する。このために、制御部１２０は、受信された給排水コマンドのタイムスタンプが、現在において給排水コマンド記憶部１３１が記憶する給排水コマンドのタイムスタンプよりも後の時刻であるか否かについて判定する。制御部１２０は、受信された給排水コマンドのタイムスタンプのほうが後の時刻であった場合に、受信された給排水コマンドが最新であると判定してよい。

ステップＳ１０４：受信された給排水コマンドが最新であると判定された場合、制御部１２０は、給排水コマンド記憶部１３１にて記憶される給排水コマンドを、受信された給排水コマンドにより更新（上書き）する。

ステップＳ１０５：一方、受信された給排水コマンドが最新でないと判定された場合、制御部１２０は、受信された給排水コマンドを廃棄する。この場合、給排水コマンド記憶部１３１にて記憶される給排水コマンドは更新されない。
同図の処理によって、給排水コマンド記憶部１３１には、常に最新の給排水コマンドが記憶される。

図１２のフローチャートは、水栓装置１００が給排水コマンドに応じた給排水のために実行する処理手順例を示している。同図の処理は一定時間（例えば１秒以下程度）ごとに周期的に実行される。

ステップＳ２０１：水栓装置１００において栓部制御部１２２は、給排水コマンド記憶部１３１に記憶されている、最新の給排水コマンドに含まれるパラメータ（開始時刻、給排水時間、開度）を参照する。

ステップＳ２０２：栓部制御部１２２は、ステップＳ２０１にて参照した開始時刻が、計時部１２１の計時する現在時刻と同じであるか否かについて判定する。

ステップＳ２０３：ステップＳ２０２にて開始時刻が現在時刻と同じであることが判定された場合、現在時刻が開始時刻に至ったということになる。そこで、この場合の栓部制御部１２２は、ステップＳ２０１にて参照した開度となるようにして栓部を開く制御（開栓制御）を実行する。
ステップＳ２０２からステップＳ２０４を経ることなくステップＳ２０３に至った場合には、図５に例示したように、給排水コマンドに応じた給排水が開始時刻通りに開始される。

ステップＳ２０４：ステップＳ２０２にて、開始時刻が現在時刻と同じではないことが判定された場合、栓部制御部１２２は、現在時刻が開始許容期間Ｔｄ内であるか否かについて判定する。つまり、栓部制御部１２２は、現在時刻が、開始時刻を起点として開始許容期間Ｔｄに対応する一定時間を未だ経過してないか否かについて判定する。
現在時刻が開始許容期間Ｔｄ内であることが判定された場合、栓部制御部１２２は、ステップＳ２０３にて開栓制御を実行する。このようにステップＳ２０２からステップＳ２０４を経てステップＳ２０３に至った場合には、図７に例示したように、開始時刻経過後の開始許容期間Ｔｄ内にて給排水コマンドが受信されたタイミングに応じて給排水が開始される。

ステップＳ２０５：栓部制御部１２２は、ステップＳ２０４による開栓制御に応じた給排水の開始タイミングを起点として、給排水コマンドが示す給排水時間が経過するのを待機する。
ステップＳ２０６：給排水時間が経過したことが判定されると、栓部制御部１２２は、これまで開状態にあった栓部を閉じるための閉栓制御を実行する。閉栓制御によって栓部が閉状態となることにより、給排水が停止される。

ステップＳ２０４にて現在時刻が開始許容期間Ｔｄ内ではないと判定された場合には、ステップＳ２０３に移行することなく、同図の処理を抜け、一定時間後にステップＳ２０１から処理を開始する。
ステップＳ２０４にて現在時刻が開始許容期間Ｔｄ内ではないと判定される場合とは、現在時刻が開始時刻よりも前である場合と、現在時刻が開始許容期間Ｔｄを経過している場合とのいずれかとなる。いずれの場合も、給排水を開始すべきではない状況であることから、ステップＳ２０３に移行しないことで、給排水が行われないようにすることができる。

なお、本実施形態の水栓装置１００は、前述のように、センサにより得られた水位、水温等の検出情報を記憶したうえで、圃場管理サーバ３００から送信された制御コマンドに含まれる制御情報と、記憶された水位、水温等の検出情報に基づいて水栓装置１００自身が判断し、給排水制御を実行するようにされてもよい。
そこで、水栓装置１００は、図１２の処理を実行するにあたり、さらに、水位と水温の少なくともいずれか一方に基づいて、給排水の開始時刻や終了時刻を変更してよい。これにより、現状における圃場ＦＭの水位や水温に応じて、さらに適切な給排水が可能となる。

＜変形例＞
以下、本実施形態の変形例について説明する。
上記実施形態においては、ゲートウェイ２００と水栓装置１００とのトポロジがスター型である場合を例に挙げた。しかしながら、本実施形態のゲートウェイ２００と水栓装置１００とにより形成されるトポロジは、ゲートウェイ２００と水栓装置１００のそれぞれとの通信が可能でありさえすれば、スター型に限定されるものではない。

図１３は、本変形例としてのゲートウェイ２００と水栓装置１００（１００−Ｐ１〜１００−Ｐｎ、１００−Ｃ）とのトポロジの一例を示している。
同図においては、まず、ゲートウェイ２００と１つの水栓装置１００−Ｐ１とが直接的に接続される。そのうえで、水栓装置１００−Ｐ１を先頭に、順次、水栓装置１００−Ｐ２・・・１００−Ｐｎのホップ順で直列に接続される。つまり、本変形例では、ゲートウェイ２００に対して複数の水栓装置１００がマルチホップにより接続される。

そのうえで、上記のようにしてゲートウェイ２００に対してマルチホップにより接続された水栓装置１００−Ｐ１〜１００−Ｐｎのそれぞれは、自己の配下に１以上の水栓装置１００が接続されてよい。同図においては、水栓装置１００−Ｐ１〜１００−Ｐｎのそれぞれに対して３つの水栓装置１００−Ｃが接続された例が示されている。
なお、水栓装置１００−Ｐ１〜１００−Ｐｎのうちで、配下に水栓装置１００−Ｃが接続されないものがあってもよい。また、水栓装置１００−Ｃのさらに配下の階層において水栓装置が接続されてもよい。

このような、マルチホップ接続によるトポロジのもとでは、ゲートウェイ２００において、水栓装置１００−Ｐ１が接続先のノードとして設定されている。また、水栓装置１００のそれぞれにおいては、上り方向と下り方向とのそれぞれの接続先のノードが設定されている。
例えば、水栓装置１００−Ｐ１であれば、上りの接続先のノードとしてゲートウェイ２００が設定されており、下りの接続先のノードとしては、水栓装置１００−Ｐ２と、自己の配下の水栓装置１００−Ｃとが設定されている。また、水栓装置１００−Ｐ２であれば、上りの接続先のノードとして水栓装置１００−Ｐ１が設定されており、下りの接続先のノードとしては、水栓装置１００−Ｐ３と、自己の配下の水栓装置１００−Ｃとが設定されている。
また、このようなマルチホップ接続によるトポロジのもとでは、相互に接続先となる水栓装置１００の距離を一定以内となるように配置することができる。このため、ゲートウェイ２００と水栓装置１００とによるマルチホップ接続のもとでは、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の近距離無線通信を採用できる。

このようなトポロジのもとで、例えばゲートウェイ２００が、水栓装置１００−Ｐｎの配下に接続された１つの水栓装置１００−Ｃを送信先（宛先）として給排水コマンドを送信した場合には、以下のように給排水コマンドが伝送される。
つまり、ゲートウェイ２００から送信されたコマンドは、まず、水栓装置１００−Ｐ１が受信する。水栓装置１００−Ｐ１は、例えば自己のルーティングテーブルを参照して、水栓装置１００−Ｐ２にコマンドを転送する。以下、ホップ順に従って、順に、水栓装置１００−Ｐ３から水栓装置１００−Ｐｎまでコマンドが転送される。水栓装置１００−Ｐｎは、配下の水栓装置１００−Ｃのうち、宛先として指定された水栓装置１００−Ｃに給排水コマンドを送信する。

このようなトポロジが形成される場合においても、水栓装置１００のそれぞれは、上記実施形態と同様の構成により、図５、図７、図８のように給排水コマンドの受信に応じた給排水に関する動作を実行するようにされてよい。

なお、上述の水栓装置１００、ゲートウェイ２００、圃場管理サーバ３００、圃場管理端末４００等の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより上述の水栓装置１００、ゲートウェイ２００、圃場管理サーバ３００、圃場管理端末４００等に応じた処理を行ってもよい。ここで、「記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行する」とは、コンピュータシステムにプログラムをインストールすることを含む。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、インターネットやＷＡＮ、ＬＡＮ、専用回線等の通信回線を含むネットワークを介して接続された複数のコンピュータ装置を含んでもよい。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。このように、プログラムを記憶した記録媒体は、ＣＤ−ＲＯＭ等の非一過性の記録媒体であってもよい。また、記録媒体には、当該プログラムを配信するために配信サーバからアクセス可能な内部または外部に設けられた記録媒体も含まれる。配信サーバの記録媒体に記憶されるプログラムのコードは、端末装置で実行可能な形式のプログラムのコードと異なるものでもよい。すなわち、配信サーバからダウンロードされて端末装置で実行可能な形でインストールができるものであれば、配信サーバで記憶される形式は問わない。なお、プログラムを複数に分割し、それぞれ異なるタイミングでダウンロードした後に端末装置で合体される構成や、分割されたプログラムのそれぞれを配信する配信サーバが異なっていてもよい。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、ネットワークを介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

１００ 水栓装置、１０１ 給水管、１１１ 栓駆動部、１１３ センサ対応通信部、１１４ ゲートウェイ対応通信部、１１５ 電源部、１２０ 制御部、１２１ 計時部、１２２ 栓部制御部、１３０ 記憶部、１３１ 給排水コマンド記憶部、１４０ 操作パネル部、２００ ゲートウェイ、２０１ ネットワーク対応通信部、２０２ 水栓装置対応通信部、２０３ 制御部、２０４ 記憶部、３００ 圃場管理サーバ、４００ 圃場管理端末

Claims (6)

1. 給排水の流量を調節する栓部と、
   給排水に関する指示を行う給排水コマンドを外部装置から受信するコマンド受信部と、
   受信された給排水コマンドにより指定される給排水開始時刻から一定時間までの開始許容期間に現在時刻が含まれている場合に、給排水が開始されるように前記栓部を制御する栓部制御部と
   を備える水栓装置。
2. 前記栓部制御部は、
   現在時刻が前記開始許容期間を経過している場合には、給排水が開始されないようにする
   請求項１に記載の水栓装置。
3. 前記給排水コマンドは、給排水の開始から終了までの時間長を示す給排水時間をさらに指定し、
   前記栓部制御部は、給排水の開始から前記給排水時間に至ると、給排水が終了されるように前記栓部を制御する
   請求項１または２に記載の水栓装置。
4. 前記栓部制御部は、
   受信された給排水コマンドに応じた栓部の制御に際して、圃場の水位と水温の少なくともいずれか一方に基づいて、給排水の開始または終了の時刻を変更する
   請求項１から３のいずれか一項に記載の水栓装置。
5. 給排水に関する指示を行う給排水コマンドを外部装置から受信するコマンド受信ステップと、
   受信された給排水コマンドにより指定される給排水開始時刻から一定時間までの開始許容期間に現在時刻が含まれている場合に、給排水が開始されるように、給排水の流量を調節する水栓装置の栓部を制御する栓部制御ステップと
   を備える給排水制御方法。
6. 水栓装置が備えるコンピュータを、
   給排水に関する指示を行う給排水コマンドを外部装置から受信するコマンド受信部、
   受信された給排水コマンドにより指定される給排水開始時刻から一定時間までの開始許容期間に現在時刻が含まれている場合に、給排水が開始されるように、給排水の流量を調節する水栓装置の栓部を制御する栓部制御部
   として機能させるためのプログラム。

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