ライシメータ計測制御システム


(独)国際農林水産業研究センター沖縄支所が石垣島の支所内に新設した
ライシメータの計測コントロールシステムをここではご紹介いたします。
当社では、土壌水分計測制御を担当しました。



全体風景

左の方が屋外ライシメータ、右側の温室が屋内ライシメータ実験施設

屋外ライシメータ
手前より
無底ライシメータ*2槽(表面積約10m^2)
ウェイングライシメータ*4槽(円形 2mφ)
ライシメータ 7*2=14槽(表面積約10m^2)
屋内ライシメータ
表面積約2m^2
左右に 16*2=32槽


計測部制御部(計測制御盤)

8つの計測制御盤で計測及び制御している。
各計測盤は計測LANで接続しているとともに、中央のホストPCと接続している。

制御の基本設定はPCで行い、各計測盤に指示を送るが、その後は各計測盤のデータロガーがスタンドアロン(独立)で動作する。PCに常時依存しない独立計測制御システムとなっている。
利点は、PCの動作状況に関係ないので、PCに対する安全対策に力を注がなくて良い、将来の機種依存に関係ないなど。

データロガーが分散制御しているので、トラブルに強い。

全計測要素数は、
  土壌水分 4*52=208ch
  地温    3*52=156ch
  浸透水    52ch
  地下給水位 52ch
  地表灌水量 32ch(大小2つの流量計)
灌水のための制御要素数は
  地下給水 52ch
  地表灌水 32ch
水位コントロールは
  地下給水 52ch
  浸透水   52ch

全端子数は5000個以上(中継端子台含む)
屋内ライシメータ灌水制御部

灌水コントロール
   地表灌水  地表面より潅漑する
           流量計より灌水量を計測する
           流量計よりは大小2種類あり、灌水量
           によって、切り替える。

   地下給水  給水タンクの水位を上下させることにより
           コントロールする
           別にある、円筒タンク水位を計測する
           ことにより給水量を求める

排水計測
   浸透水    地下からの排水
           別にある、円筒タンク水位を計測する
            ことにより給水量を求める
            

計測制御方法
  地中計測は、1分インターバル
  灌水制御は0.1mm/hr単位
  浸透計測は、0.01mm/hr単位に行う
  
屋内ライシメータ計測部

地中計測
  土壌水分はTDR(C-CS616)にて4深度計測
  地温はPtにて3深度計測


計測用の穴が 3*3=9個あいており、ライシメータ内部の計測が後からも追加変更できるようになっている。

写真では、右が透明タンクが地下水給水用の水位レベル設定部。

タンク左のチューブがつながっている部分が給水部で
その左は浸透排水
屋外ライシメータ計測制御部

基本的には、屋内ライシメータと同じだが、屋外なので、地表灌水がない。
ウェイングライシメータ

直径2m、深さ2mの円筒型のライシメータの重量変化を4つのロードセル(デジタル型)で検出して、重量変化を計測する。

計測要素、灌水方法などは他のライシメータと同じ。
地下給水・浸透水計測部

地下給水、地下給水各槽に1本ずつあり、直径7cm、長さ30cmの水位を計測して給水、浸透水量とする。



灌水制御方法

地下給水制御設定
  1日の地下給水量を合計量で設定可能
  地下給水量が指定量に達したら、その日の給水を停止する。
  全52槽の制御が可能

地表灌水制御設定
屋内の32槽の制御が可能。

1.時間設定
  任意の時刻にオンオフが設定可能
時刻 1時間あたり
灌水量
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 合計灌水量
ON/OFF 1.2mm on on on on on on on on 9.6mm

多少制御に誤差があるので、実際の灌水量は別途計測。
2.時間給水量が任意設定できる
  1時間あたりの給水量が0.1mm/hr単位で設定可能

土壌水分追従設定

1.設定土壌水分コントロール
  土壌水分の上下限を設定して、その範囲で地表灌水のコントロールを行う。
  上下限を制御するのに用いる土壌水分センサーも指定できる

例)
測定する
土壌水分
センサー番号
上限 25% No.22
下限 20% No.23
  上限25,下限20%の土壌水分でコントロールする。
  土壌水分が20%になったら、灌水を開始して、25%になったら、灌水を中止する。
  その土壌水分の判断に用いるセンサー番号を指定できる。当然、制御指定槽の土壌水分センサーであること。

2.指標ライシメータによるコントロール
  任意槽の任意土壌水分を指標として、その土壌水分に追従した土壌水分になるように制御する。
  指標となる槽の土壌水分値が何日前か選択できる。

例)
指標となるライシメータ 制御されるライシメータ
指標となる
土壌水分
センサー番号
何日前? 測定する
土壌水分
センサー番号
指標土壌水分 上下限
上限 +5% 214 3 No.22 20% 25%
下限 -5% No.23 15%

  指標となる槽をたとえば、屋外のライシメータ、センサー番号214に設定する
  そのセンサーの3日前の日平均値に、制御されるライシメータの土壌水分を
  追従させる。 
  指標となる土壌水分の+5〜ー5%の範囲でコントロール。
  例)例では、指標土壌水分が20%とすると、15%になったら灌水を開始して、+25%になったら、灌水を中止する。

リンク

国際農林水産業研究センター
沖縄支所のURLはこちら
(株)ウイジン (ライシメータおよび灌水装置の設計製作など)



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