水分状态测定装置及水分状态测定方法
水分状态测定装置及水分状态测定方法
【专利摘要】提供一种水分状态测定装置，能够测定容纳在容器中的土壤中的水分状态。水分状态测定装置（1）具有：水分量传感器（110）、排水传感器（120）、水分状态取得部（133）。水分量传感器（110）输出与容纳在具有排水孔的容器中的土壤中含有的水分量相对应的输出值。排水传感器（120）检测从排水孔排出的水分。水分状态取得部（133）基于由排水传感器（120）检测到水分的时刻的水分量传感器（110）的输出值和当前时刻的水分量传感器（110）的输出值，取得表示当前时刻的土壤中的水分状态的水分状态信息。
【专利说明】水分状态测定装置及水分状态测定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及测定土壤中的水分状态的水分状态测定装置及水分状态测定装置。
【背景技术】
[0002]作为测定土壤中的水分量的方法，例如有ADR法(Amplitude DomainReflectometry Method:幅域反射法)和 TDR 法(Time Domain Reflectometry Method:时域反射法)。这些方法利用土壤中的含水量增加时介电常数增加的性质。通过电气地测定介电常数来测定土壤中的水分量。此外，作为测定土壤中的水分量的方法，有如下的水分含有量监视装置:具有能够插入植物培育用土壤的多个电极，通过计测这些电极间的电阻值来测定水分含有量，在该水分含有量变为设定的界限等级以下时发出警报(例如参照专利文献I)。
[0003]专利文献1:日本专利第2608679号公报
[0004]但是，在专利文献I等记载的根据介电常数测定水分含有量的方法中，即使体积含水率相同，如果土壤本身不同，则介电常数也不同。因此，会得到不同的测定结果。因此，根据土壤不同，有时无法正确地测定其水分量，所以难以充分管理该土壤中的水分状态。
【发明内容】
[0005]本发明是鉴于该问题点而做出的，其目的在于，提供一种能够测定容纳在容器中的土壤中的水分状态的水分状态测定装置及水分状态测定方法。
[0006]为了达成上述目的，本发明的水分状态测定装置的特征在于，具备:水分量传感器，测定与容纳在具有排水孔的容器中的土壤所含有的水分量相对应的输出值；排水传感器，检测从所述排水孔排出的水分；以及水分状态取得部，基于所述水分量传感器和所述排水传感器，取得表示所述土壤的水分状态的水分状态信息。
[0007]发明效果
[0008]根据本发明，能够测定容纳在容器中的土壤中的水分状态。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1A是表示实施方式的水分状态测定装置的图。
[0010]图1B是表示实施方式的便携终端的图。
[0011]图2是表示实施方式的水分状态测定装置的硬件构成例的概略框图。
[0012]图3是表示水分量传感器输出的电压值与土壤中含有的每单位体积的水分量的关系的图。
[0013]图4是表示实施方式的水分状态测定装置的控制部的功能构成的框图。
[0014]图5是表示实施方式的水分状态测定装置的控制部所执行的水分状态测定处理的流程的一例的流程图。
[0015]图6A是表示从水分量传感器输出的电压值与水分状态系数的关系的图。[0016]图6B是表示通信终端装置的显示部上显示的水分状态信息的一例的图。
[0017]图7A是表示通信终端装置的显示部上显示的水分状态信息的一例的图。
[0018]图7B是表示通信终端装置的显示部上显示的水分状态信息的一例的图。
[0019]图8是表不类别阈值表的一例的图。
[0020]符号说明:
[0021]1…水分状态测定装置、100…主体部、110…水分量传感器、111…电极、120…排水传感器、130…控制部、131…水分量取得部、132…排水检测部、133…水分状态取得部、134…报告控制部、140…ROM、150…RAM、160…通信部、170…操作部、200…布线、2…盆、21...土壤、22...植物、23...排水孔、24...托盘、3...通信终端装置、31...显不部
【具体实施方式】
[0022]以下参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0023]图1A及图1B是表示本实施方式的水分状态测定装置I的使用例的图。
[0024]在图1A及图1B所示的使用例中，水分状态测定装置I测定容纳在盆2中的土壤21的水分状态。然后，水分状态测定装置I将表示测定到的水分状态的信息(水分状态信息)发送给通信终端装置3。然后，通信终端装置3在其显示部31上显示所接收到的表示水分状态信息的图像。
[0025]水分状态测定装置I具备主体部100和排水传感器120，该排水传感器120通过布线200与主体部100可通信地连接。主体部100基于水分量传感器110 (参照图2)和排水传感器120的输出值，取得水分状态信息并发送给通信终端装置3，该水分量传感器110具有插入土壤21中的电极111。另外，水分状态测定装置I的详细构成及动作留待后述。
[0026]盆2是容纳用于培育植物22的土壤21的容器。具体地说，盆2具有侧壁和底面，构成为上方开放的形状。此外，盆2在其底面具有多个排水孔23。从土壤21的上方注入的水分经过土壤21而从排水孔23排出到外部。
[0027]此外，在盆2的下方设有托盘24。托盘24能够在不超过其侧壁的高度的范围内贮存从盆2的排水孔23排出的水分。
[0028]通信终端装置3是能够与水分状态测定装置I进行通信的终端装置，例如由便携电话等终端装置构成。通信终端装置3具备显示部31，显示从水分状态测定装置I接收到的水分状态信息。此外，通信终端装置3具备触摸板、按钮、按键等输入部(未图示)，接受来自用户的输入，并将所接受的信息发送给水分状态测定装置I。
[0029]接着，说明本实施方式的水分状态测定装置I的硬件构成。
[0030]图2是概略性地表示本实施方式的水分状态测定装置I的硬件构成例的框图。如图2所示，水分状态测定装置I具备:水分量传感器110、排水传感器120、控制部130、ROM(Read Only Memory) 140、RAM(Random Access Memory)150、通信部 160、操作部 170。此外，水分量传感器110、控制部130、R0M140、RAM150、通信部160、操作部170构成主体部100。
[0031]水分量传感器110是输出与土壤21中含有的水分量相对应的输出值的传感器。作为水分量传感器110，例如可以利用使用了 ADR法的一般的水分量传感器。水分量传感器110具有插入土壤21中的电极111 (参照图1)。并且，水分量传感器110检测与土壤21中的水分量相对应的电压值，并将其作为输出值而输入至控制部130。[0032]在此，说明水分量传感器110输出的电压值与土壤中含有的水分量的关系。图3是表示水分量传感器110输出的电压值与土壤中含有的每单位体积的水分量的关系的图。另夕卜，在图3中示出了构成土壤的成分不同的2种土壤A、B中的电压值与水分量的关系。如图3所示，在土壤A、B中，都是水分量越增加则检测到的电压值也越线性地增加。这样，本实施方式的水分量传感器110输出与土壤中含有的水分量呈线性关系的电压值。
[0033]排水传感器120是检测从排水孔23排出的水分的传感器。排水传感器120例如由一般的漏水传感器构成。排水传感器120设置于托盘24内，通过检测托盘24内积留的水分，检测从排水孔23排出的水分。具体地说，排水传感器120具有电极(未图示)，将该电极间的电压值输出至控制部130。控制部130基于来自排水传感器120的输出值，检测托盘24内的水分。另外，排水传感器120不限于漏水传感器，只要能够检测托盘24内的水分即可，可以应用任意的传感器。
[0034]控制部130例如由CPU (Central Processing Unit)构成,进行水分状态测定装置I整体的控制。
[0035]R0M140是保存用于由控制部130控制水分状态测定装置I整体的程序或数据的非易失性存储器。例如，R0M140保存用于由控制部130执行后述的水分状态测定处理的程序。
[0036]RAMl50由闪存器等非易失性存储器构成。控制部130将存储在R0M140中的程序加载到RAM150中，作为工作区域使用。
[0037]通信部160例如由无线通信单元等构成，根据需要与规定的网络连接，与通信终端装置3进行通信。
[0038]操作部170由用于对水分状态测定装置I进行操作的按钮等输入装置构成。操作部170从用户接受例如使水分状态的测定开始的意思的输入操作，并输入至控制部130。
[0039]接着，说明水分状态测定装置I的控制部130的功能性构成。图4是表示本实施方式的水分状态测定装置I的控制部130的功能性构成的框图。如图4所示，控制部130作为水分量取得部131、排水检测部132、水分状态取得部133、报告控制部134发挥功能。
[0040]水分量取得部131从水分量传感器110取得与土壤21中含有的水分量相对应的输出值。具体地说，水分量取得部131每隔规定时间取得由水分量传感器110检测的电压值。
[0041]排水检测部132基于来自排水传感器120的输出值，检测从排水孔23排出的水分。具体地说，排水检测部132每隔规定时间取得由排水传感器120检测的电压值。然后，排水检测部132基于取得的电压值，判断是否检测到了水分。
[0042]水分状态取得部133基于由排水传感器120检测到水分的时刻的水分量传感器110的输出值和当前时刻的水分量传感器110的输出值，取得表示当前时刻的土壤21中的水分状态的水分状态信息。
[0043]在此，在本实施方式中，水分状态取得部133作为水分状态信息而取得通过将土壤21干燥的状态设为O、将从排水孔23排出水分的时刻的土壤21的状态设为100时的程度来表示的水分状态系数Θ。
[0044]接着，具体说明由水分状态取得部133取得水分状态系数Θ的方法的一例。将在某时刻t由水分量取得部131取得的电压值设为V(t)、将在由排水检测部132检测到水分的时刻由水分量取得部131取得的电压值设为Vf、将在土壤干燥的状态下由水分量传感器110输出的电压值设为Vo时，时刻t的水分状态系数Θ (t)用以下的数I式表示。
[0045]【数I】
[0047]在此，Vo例如是在土壤21或其他土壤中，在该土壤干燥的状态下由水分量传感器110测定的电压值，被预先存储在R0M140中。另外，完全干燥的状态的土壤的相对介电常数较小，由土壤的性质等引起的偏差较小。因此，即使将在干燥状态的标准土壤中由水分量传感器110测定的电压值预先设定为No，与将在干燥状态的土壤21中由水分量传感器110测定到的电压值设定为Vo的情况相比，计算出的水分状态系数Θ也没有较大差异，因此能够用于本实施方式中的水分状态系数Θ的计算。
[0048]报告控制部134将由水分状态取得部133取得的水分状态信息通过通信部160发送给通信终端装置3 (参照图1)。发送的水分状态信息被显示在显示部31上。
[0049]接着，参照【专利附图】
【附图说明】本实施方式的水分状态测定装置I的动作。图5是表示本实施方式的水分状态测定装置I的控制部130所执行的水分状态测定处理的流程的一例的流程图。
[0050]另外，该水分状态测定处理在上述的R0M140内作为程序而预先存储，通过由控制部130读出程序并执行，进行实际的处理。
[0051]水分状态测定装置I的控制部130例如以用户向操作部170的操作为契机，开始图5所示的水分状态测定处理。`
[0052]首先，水分状态取得部133对Vf代入初始值(步骤SI I)。另外，代入的初始值例如预先存储在R0M140中。
[0053]接着，水分量取得部131每隔规定时间从水分量传感器110取得电压值V (t)(步骤S12)。然后，水分量取得部131将取得的电压值V (t)存储到例如RAM150中。
[0054]接着，排水检测部132基于从排水传感器120取得的电压值，判定是否检测到了从排水孔23排出的水分(步骤S13)。判定为未检测到水分的情况下(步骤S13:否)，排水检测部132使处理进入步骤S15。
[0055]判定为检测到水分的情况下(步骤S13:是)，水分状态取得部133取得在判定为检测到了水分的时刻取得的V (t)，作为Vf (步骤S14)。具体地说，水分状态取得部133从RAMl 50取得在由排水检测部132判定为有水分的时刻由水分量取得部131取得的最新的电压值V (t)，作为Vf。
[0056]接着，水分状态取得部133根据在当前时刻由水分量取得部131取得的最新的电压值V (t)、Vf及Vo，使用数I式取得当前时刻的水分状态系数Θ (t)(步骤S15)。
[0057]接着，报告控制部134将在步骤S15中取得的Θ (t)经由通信部160发送给通信终端装置3 (步骤S16)。然后，使处理返回步骤S12。
[0058]控制部130反复执行以上的步骤S12~S16的处理。此外，控制部130例如在从用户经由操作部170接受到表示水分状态测定处理的结束的输入的情况下，使水分状态测定处理结束。[0059]在此，说明显示在通信终端装置3上的水分状态信息。图6A是表示从水分量传感器110输出的电压值V与水分状态系数Θ的关系的图，图6B是表示显示在通信终端装置3的显示部31上的水分状态信息的一例的图。
[0060]如图6A所示，水分状态系数Θ是相对于电压值V线性变化的值，电压值V为Vo时水分状态系数Θ为O,电压值V为电压值Vf时水分状态系数Θ为100。该水分状态系数Θ的一例而如图6B所示，作为柱状图示出。即，在时刻t的电压值为V (t)时，所取得的系数Θ为Θ (t)的情况下，作为与该Θ (t)的大小对应的高度的柱(图6B的施阴影部分)而示出。通过这样的显示，用户能够容易地掌握当前时刻的土壤21的水分状态。另外，水分状态信息的显示方式不限于此，例如也可以显示水分状态系数Θ的数值。
[0061]根据以上那样构成的水分状态测定装置1，作为水分状态信息而取得水分状态系数Θ，该水分状态系数Θ是当前时刻的水分量传感器的输出值相对于由排水传感器120检测到从排水孔23排出的水分时的水分量传感器110的输出值而言的比例。因此，能够测定任意的土壤中的水分状态。
[0062]即，一般来说，作为浇水的基本原则，“土壤干燥时大量浇水”是对几乎所有观叶植物共通适用的浇水方法。在此，“大量”指的是水不从盆底漏出的程度。这是因为，通过施加该程度的水，能够使新的空气进入土壤中。在本实施方式中，将从种植有成为浇水对象的植物22的盆2漏出水的时刻的水分量作为水分状态“充分”的状态，取得水分状态信息。因此，能够与土壤的种类无关地测定水分状态。
[0063]此外，一般来说，土壤的性质随着时间而变化。在本实施方式中，每次浇水时更新Vf (参照图5的步骤S14)，因此能够取得反映了测定时刻的土壤21的性质的水分状态信
肩、O
[0064](变形例I)
[0065]在上述的实施方式的水分状态测定装置I中，报告控制部134将由水分状态取得部133取得的水分状态信息发送给通信终端装置3并显示在显示部31上，从而向用户报告水分状态信息。但是，报告水分状态信息的机构不限于显示部31，可以应用任意的报告机构。
[0066]例如，水分状态测定装置I也可以具备液晶显示器等显示部来作为报告水分状态信息的机构。这种情况下，报告控制部134通过使水分状态测定装置I所具备的显示部显示水分状态信息，能够报告水分状态信息。
[0067]此外，例如，水分状态测定装置I也可以具备扬声器、蜂鸣器等声音输出部来作为报告水分状态信息的机构。这种情况下，报告控制部134对声音输出部进行控制以将水分状态信息作为声音输出，从而能够报告水分状态信息。
[0068]此外,例如,水分状态测定装置I也可以具备LED (Light Emitting Diode)等发光部来作为报告水分状态信息的机构。这种情况下，报告控制部134根据水分状态信息来控制发光部的点灯/灭灯、发光色/发光强度等，从而能够报告水分状态信息。
[0069]此外，也可以是，水分状态测定装置I自身不具备上述的声音输出部或发光部等报告机构。例如也可以是，报告控制部134向具备声音输出部或发光部的通信终端装置3发送水分状态信息。这种情况下，能够通过通信终端装置3的声音输出部或发光部报告水分状态信息。[0070](变形例2)
[0071]此外，在上述的实施方式及变形例I中，报告控制部134报告由水分状态取得部133取得的水分状态信息。但是，由报告控制部134报告的内容及定时不限于此。例如也可以是，报告控制部134在由排水传感器120检测到排水时，对水分状态测定装置I或通信终端装置3所具备的报告机构进行控制，使得报告土壤21的水分状态为充分的意思。这样，在由排水传感器120检测到水分的排出时，能够对正在对植物22浇水的用户报告土壤21的水分状态为充分的状态这一情况，所以能够防止过剩的供水。
[0072](变形例3)
[0073]此外，也可以是，在由水分状态取得部133取得的水分状态信息所示的水分状态是与适合向土壤21浇水的定时下的土壤中的水分状态(以下称为“适当水分状态”)相比水分更多的状态的情况下，报告控制部134报告禁止向土壤21浇水的意思。此外，也可以是，在由水分状态取得部133取得的水分状态信息所示的水分状态是与适当水分状态相比水分更少的状态的情况下，报告控制部134报告催促向土壤21浇水的意思。
[0074]具体地说，水分状态测定装置I将表示适当水分状态的阈值Θ th预先存储在例如R0M140中。然后，在由水分状态取得部133取得的水分状态系数Θ为阈值Θ th以上的情况下，报告控制部134报告禁止向土壤21浇水的意思。此外，在由水分状态取得部133取得的水分状态系数Θ低于阈值9 th的情况下，报告控制部134报告催促向土壤21浇水的意思。
[0075]作为报告方式的具体例，在图7A及B中示出了在显示部31上显示的水分状态信息的一例。图7A及B所示的水分状态信息作为具有与水分状态系数Θ的大小对应的高度的柱状图C来表示。此外，柱状图C所显示的区域D，以与阈值Θ th的大小对应的高度的位置为边界，被分割为与0th< Θ < 100对应的部分区域Dl和与OS Θ ( 0th对应的部分区域D2。因此，例如如图7A所示，柱状图C的前端位于部分区域Dl内时，显示部31显示禁止向土壤21浇水的意思。此外，例如如图7B所示，柱状图C的前端位于部分区域D2内时，显示部31显示催促向土壤21浇水的意思。通过这样的显示，用户能够容易地判断向土壤21浇水的定时。
[0076]如上述那样，在“土壤干燥时”浇水的理由在于，虽说要大量浇水，但如果盆中始终处于湿润的状态，根部就会无法呼吸而腐烂，结果植物会枯萎。但是，对于不熟悉植物的培育的初学者来说，判定是否处于干燥状态是很困难的。对于这样的问题，在本变形例的水分状态测定装置I中，预先设定表示适当水分状态的阈值eth，基于阈值0th和当前时刻的水分状态系数θ，报告禁止浇水的意思或催促浇水的意思。因此，用户能够容易地判断土壤21是否处于干燥状态、以及是否适于浇水。
[0077](变形例4)
[0078]也可以是，在上述的变形例3中，水分状态测定装置I按照植物的每个种类，将表示培育该种类的植物的土壤的适当水分状态的类别阈值，存储在例如R0M140中。
[0079]图8表不存储在R0M140中的类别阈值表的一例。图8所不的植物种类別阈值表中，按照植物的每个种类保存了表示培育该种类的植物的土壤的适当水分状态的类别阈值。例如，植物的种类为“蓬莱蕉”的情况下，作为表示培育“蓬莱蕉”的土壤的适当水分状态的类别阈值“ Θ th-m”与“蓬莱蕉”建立对应地被保存。[0080]这种情况下，用户从类别阈值表选择与在土壤21中培育的植物22对应的植物的种类。然后，报告控制部134从类别阈值表中确定与所选择的植物的种类对应的类别阈值。然后，报告控制部134将所确定的类别阈值作为阈值0th，与变形例3同样地报告禁止浇水的意思或催促浇水的意思。由此，能够在与实际在土壤21中培育的植物22相适的定时，报告禁止浇水的意思或催促浇水的意思。
[0081 ] 以上说明了本发明的实施方式及其变形例，但是本发明不限于上述实施方式及其变形例。
[0082]例如，排水传感器120设置于托盘24内，通过检测托盘24中积留的水分来检测从排水孔23排出的水分，但是排水传感器120所设置的位置不限于此。例如，在盆2的下方不设置托盘24的情况下，排水传感器120也可以设置在排水孔23的边缘部，只要能够检测从排水孔23排出的水分，排水传感器120所设置的位置是任意的。
[0083]此外，在上述实施方式及变形例中，作为表示土壤21的水分状态的水分状态信息，说明了取得水分状态系数Θ的例子，但是水分状态的表现方式不限于此。当前时刻的土壤21的水分状态只要是作为由排水传感器120检测到水分的时刻的水分量传感器的输出值与当前时刻的水分量传感器的输出值之间的比较来表现的方式即可，可以通过任意的方式来表现。
[0084]此外，将在由排水检测部132检测到水分的时刻由水分量取得部131取得的电压值作为了 Vf，但也可以将由排水检测部132检测到水分之后的数秒后由水分量取得部131取得的电压值作为Vf。
[0085]此外，本发明的水分状态测定装置I可以不通过专用的装置，而使用通常的计算机系统来实现。例如可以是，在与网络连接的计算机中，将用于执行上述动作的程序保存到计算机系统可读取的记录介质(CD-ROM、MO等)中并发布，通过将该程序安装到计算机系统中，来构成执行上述处理的水分状态测定装置I。
[0086]此外，向计算机提供程序的方法是任意的。例如，可以将程序上载到通信线路的电子布告栏(BBS)并经由通信线路发布给计算机。此外，程序也可以通过利用表示程序的信号对载波进行调制后而得的调制波来传送，接收到该调制波的装置将调制波解调而将程序复原。然后，计算机启动该程序，基于OS的控制而与其他应用程序同样地执行。由此，计算机作为执行上述处理的水分状态测定装置I发挥功能。
【权利要求】
1.一种水分状态测定装置，其特征在于，具备: 水分量传感器，测定与容纳在具有排水孔的容器中的土壤所含有的水分量相对应的输出值； 排水传感器，检测从所述排水孔排出的水分；以及 水分状态取得部，基于所述水分量传感器和所述排水传感器，取得表示所述土壤的水分状态的水分状态信息。
2.如权利要求1所述的水分状态测定装置，其特征在于， 所述水分状态取得部基于由所述排水传感器检测到水分的时刻的所述输出值和当前时刻的所述输出值，取得表示当前时刻的所述土壤中的水分状态的水分状态信息。
3.如权利要求2所述的水分状态测定装置，其特征在于， 所述水分状态取得部取得当前时刻的所述输出值相对于由所述排水传感器检测到水分的时刻的所述输出值的比例，作为所述水分状态信息。
4.如权利要求3所述的水分状态测定装置，其特征在于， 所述水分状态取得部取得相对于由所述排水传感器检测到水分的时刻的所述输出值与土壤干燥的状态下所述水分量传感器输出的规定的输出值的差分而言的、当前时刻的所述输出值与所述规定的输出值的差分的比例，作为所述水分状态信息。
5.如权利要求1所述的水分状态测定装置，其特征在于， 还具备: 报告控制部，进行使报告部报告由所述水分状态取得部取得的所述水分状态信息的控制。
6.如权利要求5所述的水分状态测定装置，其特征在于， 所述报告控制部进行如下控制:在由所述排水传感器检测到水分时，使所述报告部报告所述土壤的水分状态为充分的意思。
7.如权利要求5所述的水分状态测定装置，其特征在于， 所述报告控制部进行如下控制:在判定为由所述水分状态信息表示的水分状态的值为规定的阈值以上的情况下，使所述报告部报告禁止向所述土壤浇水的意思。
8.如权利要求7所述的水分状态测定装置，其特征在于， 所述报告控制部进行如下控制:在判定为由所述水分状态信息表示的所述水分状态的值低于所述规定的阈值的情况下，使所述报告部报告催促向所述土壤浇水的意思。
9.如权利要求7或8所述的水分状态测定装置，其特征在于， 还具备: 存储部，按照植物的每个种类，建立对应地存储类别阈值，该类别阈值表示适于向培育该种类的植物的土壤浇水的定时下的土壤中的水分状态； 所述报告控制部从所述存储部确定与用户所选择的植物的种类对应的所述类别阈值，将所确定的所述类别阈值作为所述规定的阈值来使用。
10.一种水分状态测定方法，其特征在于，包括: 测定步骤，测定与容纳在具有排水孔的容器中的土壤所含有的水分量相对应的输出值； 排水检测步骤，检测从所述排水孔排出的水分；以及水分状态取得步骤，基于所述测定步骤和所述排水检测步骤，取得表示所述土壤的水分状态的水分状态信息。·
【文档编号】G01N33/24GK103713108SQ201310397185
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2012年9月6日
【发明者】富田高弘 申请人:卡西欧计算机株式会社
【专利摘要】提供一种水分状态测定装置，能够测定容纳在容器中的土壤中的水分状态。水分状态测定装置（1）具有：水分量传感器（110）、排水传感器（120）、水分状态取得部（133）。水分量传感器（110）输出与容纳在具有排水孔的容器中的土壤中含有的水分量相对应的输出值。排水传感器（120）检测从排水孔排出的水分。水分状态取得部（133）基于由排水传感器（120）检测到水分的时刻的水分量传感器（110）的输出值和当前时刻的水分量传感器（110）的输出值，取得表示当前时刻的土壤中的水分状态的水分状态信息。
【专利说明】水分状态测定装置及水分状态测定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及测定土壤中的水分状态的水分状态测定装置及水分状态测定装置。
【背景技术】
[0002]作为测定土壤中的水分量的方法，例如有ADR法(Amplitude DomainReflectometry Method:幅域反射法)和 TDR 法(Time Domain Reflectometry Method:时域反射法)。这些方法利用土壤中的含水量增加时介电常数增加的性质。通过电气地测定介电常数来测定土壤中的水分量。此外，作为测定土壤中的水分量的方法，有如下的水分含有量监视装置:具有能够插入植物培育用土壤的多个电极，通过计测这些电极间的电阻值来测定水分含有量，在该水分含有量变为设定的界限等级以下时发出警报(例如参照专利文献I)。
[0003]专利文献1:日本专利第2608679号公报
[0004]但是，在专利文献I等记载的根据介电常数测定水分含有量的方法中，即使体积含水率相同，如果土壤本身不同，则介电常数也不同。因此，会得到不同的测定结果。因此，根据土壤不同，有时无法正确地测定其水分量，所以难以充分管理该土壤中的水分状态。
【发明内容】
[0005]本发明是鉴于该问题点而做出的，其目的在于，提供一种能够测定容纳在容器中的土壤中的水分状态的水分状态测定装置及水分状态测定方法。
[0006]为了达成上述目的，本发明的水分状态测定装置的特征在于，具备:水分量传感器，测定与容纳在具有排水孔的容器中的土壤所含有的水分量相对应的输出值；排水传感器，检测从所述排水孔排出的水分；以及水分状态取得部，基于所述水分量传感器和所述排水传感器，取得表示所述土壤的水分状态的水分状态信息。
[0007]发明效果
[0008]根据本发明，能够测定容纳在容器中的土壤中的水分状态。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1A是表示实施方式的水分状态测定装置的图。
[0010]图1B是表示实施方式的便携终端的图。
[0011]图2是表示实施方式的水分状态测定装置的硬件构成例的概略框图。
[0012]图3是表示水分量传感器输出的电压值与土壤中含有的每单位体积的水分量的关系的图。
[0013]图4是表示实施方式的水分状态测定装置的控制部的功能构成的框图。
[0014]图5是表示实施方式的水分状态测定装置的控制部所执行的水分状态测定处理的流程的一例的流程图。
[0015]图6A是表示从水分量传感器输出的电压值与水分状态系数的关系的图。[0016]图6B是表示通信终端装置的显示部上显示的水分状态信息的一例的图。
[0017]图7A是表示通信终端装置的显示部上显示的水分状态信息的一例的图。
[0018]图7B是表示通信终端装置的显示部上显示的水分状态信息的一例的图。
[0019]图8是表不类别阈值表的一例的图。
[0020]符号说明:
[0021]1…水分状态测定装置、100…主体部、110…水分量传感器、111…电极、120…排水传感器、130…控制部、131…水分量取得部、132…排水检测部、133…水分状态取得部、134…报告控制部、140…ROM、150…RAM、160…通信部、170…操作部、200…布线、2…盆、21...土壤、22...植物、23...排水孔、24...托盘、3...通信终端装置、31...显不部
【具体实施方式】
[0022]以下参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0023]图1A及图1B是表示本实施方式的水分状态测定装置I的使用例的图。
[0024]在图1A及图1B所示的使用例中，水分状态测定装置I测定容纳在盆2中的土壤21的水分状态。然后，水分状态测定装置I将表示测定到的水分状态的信息(水分状态信息)发送给通信终端装置3。然后，通信终端装置3在其显示部31上显示所接收到的表示水分状态信息的图像。
[0025]水分状态测定装置I具备主体部100和排水传感器120，该排水传感器120通过布线200与主体部100可通信地连接。主体部100基于水分量传感器110 (参照图2)和排水传感器120的输出值，取得水分状态信息并发送给通信终端装置3，该水分量传感器110具有插入土壤21中的电极111。另外，水分状态测定装置I的详细构成及动作留待后述。
[0026]盆2是容纳用于培育植物22的土壤21的容器。具体地说，盆2具有侧壁和底面，构成为上方开放的形状。此外，盆2在其底面具有多个排水孔23。从土壤21的上方注入的水分经过土壤21而从排水孔23排出到外部。
[0027]此外，在盆2的下方设有托盘24。托盘24能够在不超过其侧壁的高度的范围内贮存从盆2的排水孔23排出的水分。
[0028]通信终端装置3是能够与水分状态测定装置I进行通信的终端装置，例如由便携电话等终端装置构成。通信终端装置3具备显示部31，显示从水分状态测定装置I接收到的水分状态信息。此外，通信终端装置3具备触摸板、按钮、按键等输入部(未图示)，接受来自用户的输入，并将所接受的信息发送给水分状态测定装置I。
[0029]接着，说明本实施方式的水分状态测定装置I的硬件构成。
[0030]图2是概略性地表示本实施方式的水分状态测定装置I的硬件构成例的框图。如图2所示，水分状态测定装置I具备:水分量传感器110、排水传感器120、控制部130、ROM(Read Only Memory) 140、RAM(Random Access Memory)150、通信部 160、操作部 170。此外，水分量传感器110、控制部130、R0M140、RAM150、通信部160、操作部170构成主体部100。
[0031]水分量传感器110是输出与土壤21中含有的水分量相对应的输出值的传感器。作为水分量传感器110，例如可以利用使用了 ADR法的一般的水分量传感器。水分量传感器110具有插入土壤21中的电极111 (参照图1)。并且，水分量传感器110检测与土壤21中的水分量相对应的电压值，并将其作为输出值而输入至控制部130。[0032]在此，说明水分量传感器110输出的电压值与土壤中含有的水分量的关系。图3是表示水分量传感器110输出的电压值与土壤中含有的每单位体积的水分量的关系的图。另夕卜，在图3中示出了构成土壤的成分不同的2种土壤A、B中的电压值与水分量的关系。如图3所示，在土壤A、B中，都是水分量越增加则检测到的电压值也越线性地增加。这样，本实施方式的水分量传感器110输出与土壤中含有的水分量呈线性关系的电压值。
[0033]排水传感器120是检测从排水孔23排出的水分的传感器。排水传感器120例如由一般的漏水传感器构成。排水传感器120设置于托盘24内，通过检测托盘24内积留的水分，检测从排水孔23排出的水分。具体地说，排水传感器120具有电极(未图示)，将该电极间的电压值输出至控制部130。控制部130基于来自排水传感器120的输出值，检测托盘24内的水分。另外，排水传感器120不限于漏水传感器，只要能够检测托盘24内的水分即可，可以应用任意的传感器。
[0034]控制部130例如由CPU (Central Processing Unit)构成,进行水分状态测定装置I整体的控制。
[0035]R0M140是保存用于由控制部130控制水分状态测定装置I整体的程序或数据的非易失性存储器。例如，R0M140保存用于由控制部130执行后述的水分状态测定处理的程序。
[0036]RAMl50由闪存器等非易失性存储器构成。控制部130将存储在R0M140中的程序加载到RAM150中，作为工作区域使用。
[0037]通信部160例如由无线通信单元等构成，根据需要与规定的网络连接，与通信终端装置3进行通信。
[0038]操作部170由用于对水分状态测定装置I进行操作的按钮等输入装置构成。操作部170从用户接受例如使水分状态的测定开始的意思的输入操作，并输入至控制部130。
[0039]接着，说明水分状态测定装置I的控制部130的功能性构成。图4是表示本实施方式的水分状态测定装置I的控制部130的功能性构成的框图。如图4所示，控制部130作为水分量取得部131、排水检测部132、水分状态取得部133、报告控制部134发挥功能。
[0040]水分量取得部131从水分量传感器110取得与土壤21中含有的水分量相对应的输出值。具体地说，水分量取得部131每隔规定时间取得由水分量传感器110检测的电压值。
[0041]排水检测部132基于来自排水传感器120的输出值，检测从排水孔23排出的水分。具体地说，排水检测部132每隔规定时间取得由排水传感器120检测的电压值。然后，排水检测部132基于取得的电压值，判断是否检测到了水分。
[0042]水分状态取得部133基于由排水传感器120检测到水分的时刻的水分量传感器110的输出值和当前时刻的水分量传感器110的输出值，取得表示当前时刻的土壤21中的水分状态的水分状态信息。
[0043]在此，在本实施方式中，水分状态取得部133作为水分状态信息而取得通过将土壤21干燥的状态设为O、将从排水孔23排出水分的时刻的土壤21的状态设为100时的程度来表示的水分状态系数Θ。
[0044]接着，具体说明由水分状态取得部133取得水分状态系数Θ的方法的一例。将在某时刻t由水分量取得部131取得的电压值设为V(t)、将在由排水检测部132检测到水分的时刻由水分量取得部131取得的电压值设为Vf、将在土壤干燥的状态下由水分量传感器110输出的电压值设为Vo时，时刻t的水分状态系数Θ (t)用以下的数I式表示。
[0045]【数I】
[0047]在此，Vo例如是在土壤21或其他土壤中，在该土壤干燥的状态下由水分量传感器110测定的电压值，被预先存储在R0M140中。另外，完全干燥的状态的土壤的相对介电常数较小，由土壤的性质等引起的偏差较小。因此，即使将在干燥状态的标准土壤中由水分量传感器110测定的电压值预先设定为No，与将在干燥状态的土壤21中由水分量传感器110测定到的电压值设定为Vo的情况相比，计算出的水分状态系数Θ也没有较大差异，因此能够用于本实施方式中的水分状态系数Θ的计算。
[0048]报告控制部134将由水分状态取得部133取得的水分状态信息通过通信部160发送给通信终端装置3 (参照图1)。发送的水分状态信息被显示在显示部31上。
[0049]接着，参照【专利附图】
【附图说明】本实施方式的水分状态测定装置I的动作。图5是表示本实施方式的水分状态测定装置I的控制部130所执行的水分状态测定处理的流程的一例的流程图。
[0050]另外，该水分状态测定处理在上述的R0M140内作为程序而预先存储，通过由控制部130读出程序并执行，进行实际的处理。
[0051]水分状态测定装置I的控制部130例如以用户向操作部170的操作为契机，开始图5所示的水分状态测定处理。`
[0052]首先，水分状态取得部133对Vf代入初始值(步骤SI I)。另外，代入的初始值例如预先存储在R0M140中。
[0053]接着，水分量取得部131每隔规定时间从水分量传感器110取得电压值V (t)(步骤S12)。然后，水分量取得部131将取得的电压值V (t)存储到例如RAM150中。
[0054]接着，排水检测部132基于从排水传感器120取得的电压值，判定是否检测到了从排水孔23排出的水分(步骤S13)。判定为未检测到水分的情况下(步骤S13:否)，排水检测部132使处理进入步骤S15。
[0055]判定为检测到水分的情况下(步骤S13:是)，水分状态取得部133取得在判定为检测到了水分的时刻取得的V (t)，作为Vf (步骤S14)。具体地说，水分状态取得部133从RAMl 50取得在由排水检测部132判定为有水分的时刻由水分量取得部131取得的最新的电压值V (t)，作为Vf。
[0056]接着，水分状态取得部133根据在当前时刻由水分量取得部131取得的最新的电压值V (t)、Vf及Vo，使用数I式取得当前时刻的水分状态系数Θ (t)(步骤S15)。
[0057]接着，报告控制部134将在步骤S15中取得的Θ (t)经由通信部160发送给通信终端装置3 (步骤S16)。然后，使处理返回步骤S12。
[0058]控制部130反复执行以上的步骤S12~S16的处理。此外，控制部130例如在从用户经由操作部170接受到表示水分状态测定处理的结束的输入的情况下，使水分状态测定处理结束。[0059]在此，说明显示在通信终端装置3上的水分状态信息。图6A是表示从水分量传感器110输出的电压值V与水分状态系数Θ的关系的图，图6B是表示显示在通信终端装置3的显示部31上的水分状态信息的一例的图。
[0060]如图6A所示，水分状态系数Θ是相对于电压值V线性变化的值，电压值V为Vo时水分状态系数Θ为O,电压值V为电压值Vf时水分状态系数Θ为100。该水分状态系数Θ的一例而如图6B所示，作为柱状图示出。即，在时刻t的电压值为V (t)时，所取得的系数Θ为Θ (t)的情况下，作为与该Θ (t)的大小对应的高度的柱(图6B的施阴影部分)而示出。通过这样的显示，用户能够容易地掌握当前时刻的土壤21的水分状态。另外，水分状态信息的显示方式不限于此，例如也可以显示水分状态系数Θ的数值。
[0061]根据以上那样构成的水分状态测定装置1，作为水分状态信息而取得水分状态系数Θ，该水分状态系数Θ是当前时刻的水分量传感器的输出值相对于由排水传感器120检测到从排水孔23排出的水分时的水分量传感器110的输出值而言的比例。因此，能够测定任意的土壤中的水分状态。
[0062]即，一般来说，作为浇水的基本原则，“土壤干燥时大量浇水”是对几乎所有观叶植物共通适用的浇水方法。在此，“大量”指的是水不从盆底漏出的程度。这是因为，通过施加该程度的水，能够使新的空气进入土壤中。在本实施方式中，将从种植有成为浇水对象的植物22的盆2漏出水的时刻的水分量作为水分状态“充分”的状态，取得水分状态信息。因此，能够与土壤的种类无关地测定水分状态。
[0063]此外，一般来说，土壤的性质随着时间而变化。在本实施方式中，每次浇水时更新Vf (参照图5的步骤S14)，因此能够取得反映了测定时刻的土壤21的性质的水分状态信
肩、O
[0064](变形例I)
[0065]在上述的实施方式的水分状态测定装置I中，报告控制部134将由水分状态取得部133取得的水分状态信息发送给通信终端装置3并显示在显示部31上，从而向用户报告水分状态信息。但是，报告水分状态信息的机构不限于显示部31，可以应用任意的报告机构。
[0066]例如，水分状态测定装置I也可以具备液晶显示器等显示部来作为报告水分状态信息的机构。这种情况下，报告控制部134通过使水分状态测定装置I所具备的显示部显示水分状态信息，能够报告水分状态信息。
[0067]此外，例如，水分状态测定装置I也可以具备扬声器、蜂鸣器等声音输出部来作为报告水分状态信息的机构。这种情况下，报告控制部134对声音输出部进行控制以将水分状态信息作为声音输出，从而能够报告水分状态信息。
[0068]此外,例如,水分状态测定装置I也可以具备LED (Light Emitting Diode)等发光部来作为报告水分状态信息的机构。这种情况下，报告控制部134根据水分状态信息来控制发光部的点灯/灭灯、发光色/发光强度等，从而能够报告水分状态信息。
[0069]此外，也可以是，水分状态测定装置I自身不具备上述的声音输出部或发光部等报告机构。例如也可以是，报告控制部134向具备声音输出部或发光部的通信终端装置3发送水分状态信息。这种情况下，能够通过通信终端装置3的声音输出部或发光部报告水分状态信息。[0070](变形例2)
[0071]此外，在上述的实施方式及变形例I中，报告控制部134报告由水分状态取得部133取得的水分状态信息。但是，由报告控制部134报告的内容及定时不限于此。例如也可以是，报告控制部134在由排水传感器120检测到排水时，对水分状态测定装置I或通信终端装置3所具备的报告机构进行控制，使得报告土壤21的水分状态为充分的意思。这样，在由排水传感器120检测到水分的排出时，能够对正在对植物22浇水的用户报告土壤21的水分状态为充分的状态这一情况，所以能够防止过剩的供水。
[0072](变形例3)
[0073]此外，也可以是，在由水分状态取得部133取得的水分状态信息所示的水分状态是与适合向土壤21浇水的定时下的土壤中的水分状态(以下称为“适当水分状态”)相比水分更多的状态的情况下，报告控制部134报告禁止向土壤21浇水的意思。此外，也可以是，在由水分状态取得部133取得的水分状态信息所示的水分状态是与适当水分状态相比水分更少的状态的情况下，报告控制部134报告催促向土壤21浇水的意思。
[0074]具体地说，水分状态测定装置I将表示适当水分状态的阈值Θ th预先存储在例如R0M140中。然后，在由水分状态取得部133取得的水分状态系数Θ为阈值Θ th以上的情况下，报告控制部134报告禁止向土壤21浇水的意思。此外，在由水分状态取得部133取得的水分状态系数Θ低于阈值9 th的情况下，报告控制部134报告催促向土壤21浇水的意思。
[0075]作为报告方式的具体例，在图7A及B中示出了在显示部31上显示的水分状态信息的一例。图7A及B所示的水分状态信息作为具有与水分状态系数Θ的大小对应的高度的柱状图C来表示。此外，柱状图C所显示的区域D，以与阈值Θ th的大小对应的高度的位置为边界，被分割为与0th< Θ < 100对应的部分区域Dl和与OS Θ ( 0th对应的部分区域D2。因此，例如如图7A所示，柱状图C的前端位于部分区域Dl内时，显示部31显示禁止向土壤21浇水的意思。此外，例如如图7B所示，柱状图C的前端位于部分区域D2内时，显示部31显示催促向土壤21浇水的意思。通过这样的显示，用户能够容易地判断向土壤21浇水的定时。
[0076]如上述那样，在“土壤干燥时”浇水的理由在于，虽说要大量浇水，但如果盆中始终处于湿润的状态，根部就会无法呼吸而腐烂，结果植物会枯萎。但是，对于不熟悉植物的培育的初学者来说，判定是否处于干燥状态是很困难的。对于这样的问题，在本变形例的水分状态测定装置I中，预先设定表示适当水分状态的阈值eth，基于阈值0th和当前时刻的水分状态系数θ，报告禁止浇水的意思或催促浇水的意思。因此，用户能够容易地判断土壤21是否处于干燥状态、以及是否适于浇水。
[0077](变形例4)
[0078]也可以是，在上述的变形例3中，水分状态测定装置I按照植物的每个种类，将表示培育该种类的植物的土壤的适当水分状态的类别阈值，存储在例如R0M140中。
[0079]图8表不存储在R0M140中的类别阈值表的一例。图8所不的植物种类別阈值表中，按照植物的每个种类保存了表示培育该种类的植物的土壤的适当水分状态的类别阈值。例如，植物的种类为“蓬莱蕉”的情况下，作为表示培育“蓬莱蕉”的土壤的适当水分状态的类别阈值“ Θ th-m”与“蓬莱蕉”建立对应地被保存。[0080]这种情况下，用户从类别阈值表选择与在土壤21中培育的植物22对应的植物的种类。然后，报告控制部134从类别阈值表中确定与所选择的植物的种类对应的类别阈值。然后，报告控制部134将所确定的类别阈值作为阈值0th，与变形例3同样地报告禁止浇水的意思或催促浇水的意思。由此，能够在与实际在土壤21中培育的植物22相适的定时，报告禁止浇水的意思或催促浇水的意思。
[0081 ] 以上说明了本发明的实施方式及其变形例，但是本发明不限于上述实施方式及其变形例。
[0082]例如，排水传感器120设置于托盘24内，通过检测托盘24中积留的水分来检测从排水孔23排出的水分，但是排水传感器120所设置的位置不限于此。例如，在盆2的下方不设置托盘24的情况下，排水传感器120也可以设置在排水孔23的边缘部，只要能够检测从排水孔23排出的水分，排水传感器120所设置的位置是任意的。
[0083]此外，在上述实施方式及变形例中，作为表示土壤21的水分状态的水分状态信息，说明了取得水分状态系数Θ的例子，但是水分状态的表现方式不限于此。当前时刻的土壤21的水分状态只要是作为由排水传感器120检测到水分的时刻的水分量传感器的输出值与当前时刻的水分量传感器的输出值之间的比较来表现的方式即可，可以通过任意的方式来表现。
[0084]此外，将在由排水检测部132检测到水分的时刻由水分量取得部131取得的电压值作为了 Vf，但也可以将由排水检测部132检测到水分之后的数秒后由水分量取得部131取得的电压值作为Vf。
[0085]此外，本发明的水分状态测定装置I可以不通过专用的装置，而使用通常的计算机系统来实现。例如可以是，在与网络连接的计算机中，将用于执行上述动作的程序保存到计算机系统可读取的记录介质(CD-ROM、MO等)中并发布，通过将该程序安装到计算机系统中，来构成执行上述处理的水分状态测定装置I。
[0086]此外，向计算机提供程序的方法是任意的。例如，可以将程序上载到通信线路的电子布告栏(BBS)并经由通信线路发布给计算机。此外，程序也可以通过利用表示程序的信号对载波进行调制后而得的调制波来传送，接收到该调制波的装置将调制波解调而将程序复原。然后，计算机启动该程序，基于OS的控制而与其他应用程序同样地执行。由此，计算机作为执行上述处理的水分状态测定装置I发挥功能。
【权利要求】
1.一种水分状态测定装置，其特征在于，具备: 水分量传感器，测定与容纳在具有排水孔的容器中的土壤所含有的水分量相对应的输出值； 排水传感器，检测从所述排水孔排出的水分；以及 水分状态取得部，基于所述水分量传感器和所述排水传感器，取得表示所述土壤的水分状态的水分状态信息。
2.如权利要求1所述的水分状态测定装置，其特征在于， 所述水分状态取得部基于由所述排水传感器检测到水分的时刻的所述输出值和当前时刻的所述输出值，取得表示当前时刻的所述土壤中的水分状态的水分状态信息。
3.如权利要求2所述的水分状态测定装置，其特征在于， 所述水分状态取得部取得当前时刻的所述输出值相对于由所述排水传感器检测到水分的时刻的所述输出值的比例，作为所述水分状态信息。
4.如权利要求3所述的水分状态测定装置，其特征在于， 所述水分状态取得部取得相对于由所述排水传感器检测到水分的时刻的所述输出值与土壤干燥的状态下所述水分量传感器输出的规定的输出值的差分而言的、当前时刻的所述输出值与所述规定的输出值的差分的比例，作为所述水分状态信息。
5.如权利要求1所述的水分状态测定装置，其特征在于， 还具备: 报告控制部，进行使报告部报告由所述水分状态取得部取得的所述水分状态信息的控制。
6.如权利要求5所述的水分状态测定装置，其特征在于， 所述报告控制部进行如下控制:在由所述排水传感器检测到水分时，使所述报告部报告所述土壤的水分状态为充分的意思。
7.如权利要求5所述的水分状态测定装置，其特征在于， 所述报告控制部进行如下控制:在判定为由所述水分状态信息表示的水分状态的值为规定的阈值以上的情况下，使所述报告部报告禁止向所述土壤浇水的意思。
8.如权利要求7所述的水分状态测定装置，其特征在于， 所述报告控制部进行如下控制:在判定为由所述水分状态信息表示的所述水分状态的值低于所述规定的阈值的情况下，使所述报告部报告催促向所述土壤浇水的意思。
9.如权利要求7或8所述的水分状态测定装置，其特征在于， 还具备: 存储部，按照植物的每个种类，建立对应地存储类别阈值，该类别阈值表示适于向培育该种类的植物的土壤浇水的定时下的土壤中的水分状态； 所述报告控制部从所述存储部确定与用户所选择的植物的种类对应的所述类别阈值，将所确定的所述类别阈值作为所述规定的阈值来使用。
10.一种水分状态测定方法，其特征在于，包括: 测定步骤，测定与容纳在具有排水孔的容器中的土壤所含有的水分量相对应的输出值； 排水检测步骤，检测从所述排水孔排出的水分；以及水分状态取得步骤，基于所述测定步骤和所述排水检测步骤，取得表示所述土壤的水分状态的水分状态信息。·
【文档编号】G01N33/24GK103713108SQ201310397185
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2012年9月6日
【发明者】富田高弘 申请人:卡西欧计算机株式会社
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