(57)【要約】【課題】栽培環境に偏りがある農地での作物の栽培において、作業者に適切な支援情報を提供できる農作業支援システムを提供する。【解決手段】栽培管理サーバ１の記憶部１５には、予め、栽培環境の場所的な偏りのパターンを示すデータと、偏りのパターンによる栽培への影響を是正する対策とを関連付けて記憶されている。栽培管理サーバ１は、農地の複数の地点で計測した栽培環境の偏りのデータと、記憶部１５に記憶された偏りのパターンのデータとを比較し、その結果に基づいて最も近似した偏りのパターンに応じた対策データを読み出して補足情報を生成し、その情報を栽培支援情報と共に、作業者の使用するユーザ端末２に送信する。実現できる。【選択図】図８
2020061984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
農地で作物を栽培する作業者に対し、当該作物の育成状態に応じて栽培を支援する情報を提供する農作業支援システムであって、
前記作物の栽培状況を管理する栽培管理サーバと、
前記農地の複数の地点において、作物の栽培環境に関する情報を計測する複数のセンサユニットと、
前記複数のセンサユニットで計測した栽培環境に関する情報を、ネットワークを介して前記栽培管理サーバに送信する無線通信手段と、
作業者が、前記作物の栽培に関する情報を入力すると共に、当該情報を、前記ネットワークを介して前記栽培管理サーバに送信するユーザ端末と、で構成され、
前記栽培管理サーバは、
前記センサユニットおよびユーザ端末から送信された前記作物の栽培情報を取得する栽培情報取得部と、
前記栽培情報取得部で取得した栽培環境に関する情報から、前記農地における代表値を抽出する代表値抽出部と、
予め記憶部に記憶された前記作物の育成モデルのデータを読み出し、前記代表値を含む前記作物の栽培に関連した情報と比較する栽培情報比較部と、
当該栽培情報比較部での比較結果に基づいて栽培支援情報を生成する栽培支援情報生成部と、
前記農地の複数の地点における栽培環境に関する情報から場所的な偏りのデータを抽出する偏り抽出部と、
前記抽出された偏りのデータを、予め前記記憶部に記憶された偏り対策データと比較する偏り比較部と、
当該偏り比較部での比較結果に基づいて、偏りによる栽培への影響を是正する対策を含む補足情報を生成する補足情報生成部と、
前記栽培支援情報および補足情報を、前記ネットワークを介して前記ユーザ端末に送信する通信制御部と、を備えたことを特徴とする農作業支援システム。
【請求項２】
前記代表値は、前記複数のセンサユニットで計測された前記作物の栽培環境に関する情報の平均値である、請求項１に記載の農作業支援システム。
【請求項３】
前記記憶部に記憶された偏り対策データは、前記作物の栽培環境に関する情報の偏りを三次元のパターンで表したデータと、当該三次元のパターンが生じたときに栽培への影響を緩和する対策とが関連付けられたものである、請求項１または２に記載の農作業支援システム。
【請求項４】
前記栽培管理サーバは、前記偏り比較部での比較結果を、前記ユーザ端末から取得した場所的な偏りに関する情報に基づいて学習して、前記記憶部から読み出した偏り対策のデータを更新する偏り対策更新部を更に備えた、請求項３に記載の農作業支援システム。
【請求項５】
前記センサユニットは、前記農地に立てられた畝毎に設置され、
かつ当該センサユニットで栽培環境に関する情報を計測する位置は、前記センサユニットに取り付けられたＧＰＳ受信機によって計測される、請求項１乃至４のいずれかに記載の農作業支援システム。
【請求項６】
農地の複数の地点に設置され、作物の栽培環境に関する情報を計測する複数のセンサユニットと、前記複数のセンサユニットで計測した栽培環境に関する情報を、ネットワークを介して送信する無線通信手段と、作業者が、前記作物の栽培に関する情報を入力すると共に、当該情報を、前記ネットワークを介して送信するユーザ端末とで構成され、前記農地で作物を栽培する作業者に対し、当該作物の育成状態に応じて栽培を支援する情報を提供する農作業支援システムにおいて使用され、前記作物の栽培状況を管理するサーバであって、
前記センサユニットおよびユーザ端末から送信された前記作物の栽培情報を取得する栽培情報取得部と、
前記栽培情報取得部で取得した栽培環境に関する情報から、前記農地における代表値を抽出する代表値抽出部と、
予め記憶部に記憶された前記作物の育成モデルのデータを読み出し、前記代表値を含む前記作物の栽培に関する情報と比較する栽培情報比較部と、
当該栽培情報比較部での比較結果に基づいて栽培支援情報を生成する栽培支援情報生成部と、
前記農地の複数の地点における栽培環境に関する情報から場所的な偏りのデータを抽出する偏り抽出部と、
前記抽出された偏りのデータを、予め前記記憶部に記憶された偏り対策のデータと比較する偏り比較部と、
当該偏り比較部での比較結果に基づいて、偏りによる栽培への影響を是正する対策を含む補足情報を生成する補足情報生成部と、
前記栽培支援情報および補足情報を、前記ネットワークを介して前記ユーザ端末に送信する通信制御部と、を備えたことを特徴とする栽培管理サーバ。
【請求項７】
前記記憶部に記憶された偏り対策データは、前記作物の栽培環境に関する情報の偏りを三次元のパターンで表したデータと、当該三次元のパターンが生じたときに栽培への影響を是正する対策とが関連付けられたものである、請求項６に記載の栽培管理サーバ。
【請求項８】
前記偏り比較部での比較結果を、前記ユーザ端末から取得した場所的な偏りに関する情報に基づいて学習して、前記記憶部から読み出した偏り対策のデータを更新する偏り対策更新部を更に備えた、請求項７に記載の栽培管理サーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農作物の栽培に従事する作業者に対し、作物の育成の状態に応じて栽培を支援する情報を提供する農作業支援システムおよび栽培管理サーバに関する。
【背景技術】
【０００２】
野菜等の農作物を栽培するには、種の選択、種まきの時期、土壌の状態、肥料の種類、肥料をまく時期、方法、散水の時期、方法等の栽培に関する知識が必要となる。更に、商品として販売する作物を栽培するには、上述の知識に加えて、生育日数、気象条件、農薬散布、その他の栽培に関する深い知識と経験が必要となる。
【０００３】
その一方で、農作業に従事する者の高齢化により、栽培に関する深い知識や経験を備えた作業者が減少する傾向にある。
【０００４】
そこで、経験の浅い作業者でも植物を栽培できるようにするため、育成状態に応じて、作業者による栽培を支援する情報（以降、「栽培支援情報」という）を提供するシステムが提案されている（特許文献１：WO2017/104841参照）。
【０００５】
特許文献１記載の農作業支援システムでは、作物の育成状態を、理想的な育成状態を示す育成モデルと比較し、その結果に基づいて栽培支援情報を生成し、それを作業者に提供している。栽培支援情報によって、経験の浅い作業者であっても、作物を失敗することなく栽培できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】WO2017/104841
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、露地の畑やハウス栽培では、土壌の上に複数の畝を立てて作物を植えることが一般的である。このような栽培方法を採用した場合、同じ畑やハウス内の土壌でも、日当たりや水はけ性などの違いが影響して、栽培環境は均一ではない。
【０００８】
特許文献１に記載の農作業支援システムは、プランターのような極めて狭い場所で作物を栽培することを前提としている。これに対し、露地の畑やハウス内のような広さのある農地で作物を栽培する場合、栽培の環境は必ずしも均一ではない。このような場合、場所によって作物の育成状態にバラツキが生じ、期待される質および量の収穫を得ることは難かしい。
【０００９】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、広さのある農地で作物を栽培する場合において、作業者に適切な支援情報を提供できる農作業支援システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため本発明に係る農作業支援システムは、農地で作物を栽培する作業者に対し、当該作物の育成状態に応じて栽培を支援する情報を提供する農作業支援システムであって、
前記作物の栽培状況を管理する栽培管理サーバと、
前記農地の複数の地点に設置され、作物の栽培環境に関する情報を計測する複数のセンサユニットと、
前記複数のセンサユニットで計測した栽培環境に関する情報を、ネットワークを介して前記栽培管理サーバに送信する無線通信手段と、
作業者が、前記作物の栽培に関する情報を入力すると共に、当該情報を、前記ネットワークを介して前記栽培管理サーバに送信するユーザ端末と、で構成され、
前記栽培管理サーバは、
前記センサユニットおよびユーザ端末から送信された前記作物の栽培情報を取得する栽培情報取得部と、
前記栽培情報取得部で取得した栽培環境に関する情報から、前記農地における代表値を抽出する代表値抽出部と、
予め記憶部に記憶された前記作物の育成モデルのデータを読み出し、前記代表値を含む前記作物の栽培に関連した情報と比較する栽培情報比較部と、
当該栽培情報比較部での比較結果に基づいて栽培支援情報を生成する栽培支援情報生成部と、
前記農地の複数の地点における栽培環境に関する情報から場所的な偏りのデータを抽出する偏り抽出部と、
前記抽出された偏りのデータを、予め前記記憶部に記憶された偏り対策のデータと比較する偏り比較部と、
当該偏り比較部での比較結果に基づいて、偏りによる栽培への影響を是正する対策を含む補足情報を生成する補足情報生成部と、
前記栽培支援情報および補足情報を、前記ネットワークを介して前記ユーザ端末に送信する通信制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記代表値は、前記複数のセンサユニットで計測された前記作物の栽培環境に関する情報の平均値であることが好ましい。
【００１２】
また前記記憶部に記憶された偏り対策データは、前記作物の栽培環境に関する情報の偏りを三次元のパターンで表したデータと、当該三次元のパターンが生じたときに栽培への影響を是正する対策とが関連付けられたものであることが好ましい。
【００１３】
前記栽培管理サーバは、前記偏り比較部での比較結果を、前記ユーザ端末から取得した栽培環境の偏りに関する情報に基づいて学習して、前記記憶部から読み出した偏り対策のデータを更新する偏り対策更新部を更に備えることが好ましい。
【００１４】
前記センサユニットは、前記農地に立てられた畝毎に設置され、かつ当該センサユニットで栽培環境に関する情報を計測する位置は、前記センサユニットに取り付けられたＧＰＳ受信機によって計測されることが好ましい。
【００１５】
また、上記目的を達成する本発明に係る栽培管理サーバは、農地の複数の地点に設置され、作物の栽培環境に関する情報を計測する複数のセンサユニットと、前記複数のセンサユニットで計測した栽培環境に関する情報を、ネットワークを介して送信する無線通信手段と、作業者が、前記作物の栽培に関する情報を入力すると共に、当該情報を、前記ネットワークを介して送信するユーザ端末とで構成され、前記農地で作物を栽培する作業者に対し、当該作物の育成状態に応じて栽培を支援する情報を提供する農作業支援システムにおいて使用され、前記作物の栽培状況を管理するサーバであって、
前記センサユニットおよびユーザ端末から送信された前記作物の栽培情報を取得する栽培情報取得部と、
前記栽培情報取得部で取得した栽培環境に関する情報から、前記農地における代表値を抽出する代表値抽出部と、
予め記憶部に記憶された前記作物の育成モデルのデータを読み出し、前記代表値を含む前記作物の栽培に関する情報と比較する栽培情報比較部と、
当該栽培情報比較部での比較結果に基づいて栽培支援情報を生成する栽培支援情報生成部と、
前記農地の複数の地点における栽培環境に関する情報から場所的な偏りのデータを抽出する偏り抽出部と、
前記抽出された偏りのデータを、予め前記記憶部に記憶された偏り対策データと比較する偏り比較部と、
当該偏り比較部での比較結果に基づいて、偏りによる栽培への影響を是正する対応策を含む補足情報を生成する補足情報生成部と、
前記栽培支援情報および補足情報を、前記ネットワークを介して前記ユーザ端末に送信する通信制御部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る農作業支援システムによれば、従来の支援システムでは対応できなかった均一でない環境下での作物の栽培に対し、環境の偏りによる栽培への影響を是正する補足情報を提供することにより、質および量の両面において、ベテランの作業者が栽培する場合と同等の収穫を得られるようにしている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る農作業支援システムの全体構成図である。
【図２】農地の構成を示す図である（その１）。
【図３】農地の構成を示す図である（その２）。
【図４】農地の区画Ａにおける栽培情報（ａ）、育成モデル（ｂ）および栽培支援情報（ｃ）を示す図である。
【図５】農地における環境情報の偏りの一例を示す図である。
【図６】センサユニットの使用状態を示す図である。
【図７】センサユニットの構成を示すブロック図である。
【図８】栽培管理サーバの機能構成図である。
【図９】タマネギの栽培日程と栽培支援情報の提供等との関係を示す図である。
【図１０】ユーザ端末の画面の表示例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に用いる栽培管理サーバの要部の機能構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態に係る農作業支援システムについて、図面を参照して説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１に、本発明の実施の形態１に係る農作業支援システムの全体構成を示す。農作業支援システム１０は、栽培管理サーバ１、ユーザ端末２、ネットワーク３、無線ＬＡＮ中継機４、ルータ５および農地９の各畝９２に設置されたセンサユニット６で構成され、更に、気象データを収集する気象データ管理サーバ８（図８参照）を含んでいる。
【００２０】
上述の農作業支援システム１０において、栽培管理サーバ１は、農地９で栽培される作物の状態を示す情報（以降、「栽培情報」という）に基づいて栽培支援情報および補足情報を作成し、ユーザ端末２に送信する。
【００２１】
作業者Ｗは、ユーザ端末２で受信した栽培支援情報および補足情報に従って農作業を行うことにより、作物の育成状態に応じて、更には、作物を栽培する環境の場所的な偏りをも考慮して農作業を行う。
【００２２】
前述したように、本発明に係る農作業支援システム１０は、露地の畑やハウス内のような広さのある農地で作物を栽培することを前提としている。農作業支援システム１０について説明する前に、図２および図３を参照して、作物を栽培する農地の構成ついて説明する。
【００２３】
＜農地の構成＞
図２に代表的な農地の構成を示す。農地９は複数の区画９１に分割され、それぞれの区画９１には、複数の畝９２が形成されている。畝９２は、農地９で作物を作るために、細長く直線状に土を盛り上げた場所のことであり、通常、間隔を空けて複数本形成される。
【００２４】
畝９２は、土の水はけが悪い場合や、作物が塊根、塊茎である場合、強力な茎をもつ作物を栽培する場合等に立てられ、作物を作り終え、次の作物を栽培するときに作り直される。
【００２５】
図３に、農地９の他の構成例を示す。ビニールハウス内で野菜等を栽培するハウス栽培では、建物の制約から、細長い形状の畝９２を作らざるを得ない場合が多い。図３の農地９は、そのような場合を想定しており、例えば、縦１０メートル×横３メートルのハウス内の農地を用いて作物を栽培する場合を想定している。
【００２６】
なお、農地９の大きさや形状は、栽培する作物の種類や大きさ、および栽培量によって千差万別であり、図２および図３に挙げた例に限定されるものではない。
【００２７】
＜栽培支援情報および補足情報の必要性＞
次に、農作業支援システム１０において、栽培支援情報だけでなく補足情報を必要とする理由について説明する。
【００２８】
前述した従来の農作業支援システムでは、プランターのような狭い場所で作物を栽培することを前提としているため、育成モデルについて作物を栽培する環境（以降「栽培環境」という）の偏りを考慮する必要はなかった。
【００２９】
これに対し、広さのある農地で作物を栽培する場合、栽培環境が均一でないことから、厳密に考えれば、環境情報の計測点毎に育成モデルを作成し、栽培支援情報を生成する必要がある。しかし、広い農地の計測点毎に育成モデルを作成することは、膨大な作業と時間を要することから、現実的ではない。
【００３０】
そこで本発明では、農地を、栽培環境の偏りを考慮する必要がある広さの区画に区分し、区画毎に育成モデルを作成すると共に、区画内の栽培環境の場所的な偏りに応じて栽培支援情報に修正を加え、それを補足情報として、栽培支援情報と共に作業者に提供している。
【００３１】
ここで、栽培支援情報について説明する。栽培支援情報は、栽培支援の対象となる作業者Ｗのために、栽培管理サーバ１によって生成される情報であり、栽培される作物の育成状態に応じて、栽培情報と育成モデルとを比較した結果に基づいて生成される。
【００３２】
ここで、「育成モデル」とは、作物の理想的な育成状態を示すデータをいう。育成モデルは、作物の種類および当該作物が栽培される農地毎に生成される。特許文献１に記載されたように、育成モデルの生成には機械学習等が用いられる。
【００３３】
栽培管理サーバ１は、農作物の栽培情報と上述の育成モデルとを比較することにより、その時点において作物に施すべき最適の措置を選定し、それを栽培支援情報として作業者Ｗに提供する。
【００３４】
作業者Ｗは、当該作物の栽培について経験が浅い場合であっても、栽培支援情報に従って農作業を行うことにより、ベテランの作業者と同等の作業を確保することができる。
【００３５】
栽培支援情報は、農作業支援システム１０に入力される栽培情報に基づいて生成される。図４（ａ）に栽培情報のリスト（左側）と具体例（右側）を示す。栽培情報には、少なくとも場所情報、時期情報、環境情報および成長関連情報が含まれる。
【００３６】
栽培情報のうち場所情報は、栽培を行う農地の場所や畝の位置に関する情報である。具体的には、作業者Ｗがユーザ端末２を用いて入力する、農地の場所や畝の位置に関する情報（Ａ-１５）である。図示しないが、ＧＰＳ（Global Positioning System）から得られる位置情報を含めても良い。
【００３７】
栽培情報のうち時期情報は、栽培を行う時期に関する情報である。具体的には、四季、月日に関する情報（１０月３日）、必要に応じて時刻に関する情報が含まれる。
【００３８】
栽培情報のうち環境情報は、栽培を行う環境に関する情報である。環境情報は、センサユニット６で計測する環境情報と、気象データ管理サーバ８（図８参照）から取得する気象情報とに大別される。
【００３９】
センサユニット６で計測する環境情報として、土壌温度、土壌の水分量、ＰＨ（酸性度または塩基性度）、ＥＣ（電気伝導率）および照度が含まれる。また気象情報は、気象庁等が発表した気象に関する情報（気温を含む）である。
【００４０】
栽培情報のうち成長関連情報は、作物の成長に関連した情報である、具体的には、種をまいた、発芽した／しない、植え付けした、肥料を施した、消毒した、開花した／しない、株分けをした、土寄せした、結実した／しない、枯れた等の情報である。
【００４１】
本実施の形態では、成長関連情報は、作業者Ｗがユーザ端末２に入力し、栽培管理サーバ１に送信する形態を採用しているが、カメラで撮影した農作物の画像を栽培管理サーバ１に送信する等の形態を採用してもよい。
【００４２】
栽培支援情報を生成するためには、環境情報を含む栽培情報と育成モデルとを比較する必要がある。前述の特許文献１に記載の農作業支援システムでは、プランターのような広がりのない農地での栽培を前提としているため、環境情報は一点の環境情報として示される。
【００４３】
これに対し、本発明に係る農作業支援システムでは、広がりがある農地で作物を栽培するため、複数点で計測した環境情報から当該農地を代表する環境情報を抽出する必要がある。
【００４４】
環境情報の代表値として、平均値、中央値および最瀕値がある。平均値は、すべての計測値を足して計測箇所の数で割った値、中央値は、計測値を小さい方から並べたときに、真ん中に来る値、最瀕値は、一番個数が多い値を示す。代表値として、いずれの値を使ってもよいが、計測する環境情報に極端な値が含まれる可能性が少ないことから、本実施の形態では平均値を用いている。
【００４５】
次に、栽培環境の偏りに応じて栽培支援情報を補足する補足情報について説明する。図５（ａ）にハウス内の農地の構成を示し、図５（ｂ）〜（ｄ）に当該農地に形成された畝９２の複数地点で計測した環境情報の値を示す。図では、環境情報として土壌の水分量（ｂ）、土壌温度（ｃ）および土壌ＥＣ（ｄ）の計測値を示す。図５（ａ）において、センサユニット６に付した符号１〜５は、ユニットの番号である。
【００４６】
図５（ｂ）〜（ｄ）に示すように、同じハウス内の農地であっても、畝９２の位置によって計測値が異なっている。特に、土壌水分量およびＥＣについては、５番目のセンサユニットの計測値が他のユニットに比較して大きな値を示している。図５に示した計測結果から、右側の畝の中間部に水分が溜り易い箇所があることがわかる。
【００４７】
図５（ｂ）〜（ｄ）に示すような偏りがある場合、環境情報に基づいて生成した栽培支援情報に従って作業を行うと、偏りの大きな地点では、育成モデルで想定した栽培環境と違いがあるために、作物の育成状態に悪影響を及ぼす。
【００４８】
そこで本発明では、予め、栽培環境の場所的な偏りのパターンおよび程度に応じて、偏りによる影響を是正する対策を用意し、それに基づいて補足情報を生成し、栽培支援情報と共に作業者に提供している。
【００４９】
偏りのパターンは、偏りの特徴に応じて「中央凹み型」「右肩上がり型」「左肩上がり型」等に分類され、環境情報の種類毎に偏りのパターンに対応した補足情報を生成する。
【００５０】
作業者が栽培支援情報のみならず、補足情報として提供された情報を参照して農作業を行うことにより、作物の育成状態に応じて、更には栽培環境の偏りをも考慮して、適切な農作業を行うことができる。
【００５１】
なお、図５では、作物の育成に影響を与える栽培環境として、土壌の水分量、土壌温度およびＥＣを用いたが、照度や土壌ｐＨの計測値に大きな偏りがある場合には、栽培情報にそれらの計測値を追加してもよい。
【００５２】
＜農作業支援システムの構成と機能＞
次に、農作業支援システム１０を構成する各部材について説明する。図１に示すように、栽培管理サーバ１は、農地９に設置されたセンサユニット６、気象データ管理サーバ８（図８参照）およびユーザ端末２から農作物の栽培情報を取得し、それら栽培情報に基づいて栽培支援情報および補足情報を生成し、ユーザ端末２に送信する。
【００５３】
栽培管理サーバ１とユーザ端末２は、携帯電話網３１を含むネットワーク３を介して相互に通信可能である。ユーザ端末２は、スマートフォン等の携帯型の情報端末で構成され、作業者Ｗが所定の操作を行うことにより、農地９で栽培する作物の成長関連情報をサーバ１に送信する。また栽培管理サーバ１から送信された栽培支援情報および補足情報を受信し、作業者Ｗに提供する。
【００５４】
作業者Ｗは、農地９の複数の区画９１において同一種類の作物、本実施の形態では「タマネギ」を栽培するものとする。タマネギは苗床に種を蒔いて苗を作り、苗が２０ｃｍ〜３０ｃｍに育った段階で畝に植え付けを行う。従って、苗床での栽培と畝での栽培では、異なる育成モデルに基づいて栽培支援情報が作成される。同様に、通常、苗床と畝は異なる場所に設けられるため、補足情報も、異なる栽培情報に基づいて生成される。
【００５５】
農作業支援システム１０の機能について説明する。作業者Ｗは、農地９の一角に種をまいてタマネギの苗を育て、苗が所定の大きさに育ったところで畝９２に植え付けを行い、タマネギの栽培を行う。
【００５６】
作業者Ｗは、農地９の栽培情報のうち、作業者Ｗが入力することができる情報を、ユーザ端末２を操作して栽培管理サーバ１に送信する。作業者Ｗがユーザ端末２を操作して送信できる栽培情報として、場所情報、時期情報および成長関連情報がある。成長関連情報には、栽培環境の偏りが作物の成長に及ぼす影響に関する情報も含まれる。
【００５７】
一方、それぞれの畝９２に設置されたセンサユニット６は、環境情報のうち土壌の水分量、土壌の温度等を定期的（例えば３０分毎）に計測し、計測データを、無線通信手段を構成する無線ＬＡＮの中継機４およびルータ５、ならびにネットワーク３を介して栽培管理サーバ１に送信する。
【００５８】
栽培管理サーバ１は、ユーザ端末２およびセンサユニット６から送信された栽培情報を受信し、更に、気象データ管理サーバ８から気象情報を取得し、これら取得した栽培情報に基づいて育成モデルの更新、栽培支援情報および補足情報の生成を行う。栽培管理サーバ１の機能については、後に図８を参照して詳述する。
【００５９】
前述したように、本実施の形態では、農地９においてタマネギを初めて栽培する場合を想定している。このような場合、当該農地における育成モデルのデータは存在しないため、農地９と環境および土壌の性質が類似した箇所でのタマネギの栽培により作成した育成モデルのデータを取得し、農地９におけるタマネギの栽培を通して育成モデルを更新する。次年度以降は、このようにして更新した、農地９の環境に適した育成モデルに基づいて栽培支援情報を生成する。
【００６０】
＜センサユニットの構成と機能＞
次に、図６および図７を参照して、センサユニット６の構成と機能を説明する。
【００６１】
図６に、センサユニット６の使用状態を示す。センサユニット６は、ユニット本体６０、アンテナ６１およびセンサ部７０で構成されており、図示するようにセンサ部７０を畝９２の周辺部に差し込んだ状態で使用する。
【００６２】
図７にセンサユニット６の構成を示す。図示しないが、ユニット本体６０の内部にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび不揮発性メモリが収容されており、図７に示す構成のうち、制御部６２および記憶部６３の機能を実現している。
【００６３】
ユニット本体６０には、それ以外に、入力・表示部６４および通信モジュール６５が収容されている。これらの部材はバス６６によって相互に接続され、またユニット本体６０に収納されたバッテリー６７から電力が供給されている。
【００６４】
入力・表示部６４は液晶ディスプレイ等で構成され、センサ部７０の各センサで計測された値を表示する。通信モジュール６５はセンサ部７０で計測したデータを、アンテナ６１を介して外部に送信する。通信モジュール６５として、ＬＴＥ（1Long Term Evolution）やＷｉ―Ｆｉ等の通信規格に準拠したモジュールを用いる。
【００６５】
センサ部７０を構成するＧＰＳ受信機７１、水分センサ７２、温度センサ７３、ｐＨセンサ７４、ＥＣセンサ７５、照度センサ７６および気温センサ７７で計測されたデータは、それぞれインターフェース（Ｉ/Ｆ）６８、６９を介してユニット本体６０に取り込まれ、通信モジュール６５により栽培管理サーバ１に送信される。
【００６６】
センサ部７０を構成する各センサの位置や構造は、計測する対象によって異なっており、例えば、土壌温度を計測する温度センサ７３は畝９２の土壌内に埋め込まれ、照度を計測する照度センサ７６は、太陽光に晒されるように配置される。
【００６７】
＜栽培管理サーバの機能と構成＞
次に、図８を参照して栽培管理サーバ１について説明する。最初に、栽培管理サーバの機能を説明する。
【００６８】
図示しないが、栽培管理サーバ１は、通常のサーバと同様に、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、外部記憶装置等で構成され、ネットワーク３を介してユーザ端末２と通信を行うソフトウェアや、外部記憶装置に構築されたデータベースへの書込み、読み出しを制御するソフトウェアがインストールされている。
【００６９】
前述したように栽培管理サーバ１は、土壌および環境が類似した農地で栽培されたタマネギの栽培モデルのデータに基づき、当該農地でのタマネギの栽培を通じて、農地の土壌および環境に適した育成モデルを生成し、更に、当該農地においてタマネギを繰り返し栽培することにより、育成モデルを更新する。
【００７０】
具体的に説明すると、ユーザ端末２に作業者Ｗが入力した成長関連情報には、栽培に成功したようなポジティブな情報と、栽培に失敗したようなネガティブな情報が含まれている。栽培支援サーバ１は、これら様々な成長関連情報を、当該農地の環境情報と共に分析し、当該栽培環境において最適な育成状態を示す育成モデルを生成する。
【００７１】
このようにして、栽培管理サーバ１により生成された初期の育成モデルは、当該農地におけるタマネギの栽培を通して得られた多くの栽培情報が加味されることにより、実用性のある理想的な育成モデルに更新されていく。栽培管理サーバ１は、更新された育成モデルに基づいて、当該農地での栽培環境に適応した栽培支援情報を生成して、作業者に提供する。
【００７２】
更に、栽培管理サーバ１のデータベースには、当該農地における場所的な栽培環境の偏りのパターンを示すデータと、その偏りのパターンによる栽培への影響を是正して作物の栽培を育成モデルに近づける対策とが、関連付けて記憶されている。
【００７３】
栽培管理サーバ１は、当該農地で計測した栽培環境の偏りのデータを、データベースに記憶された偏りのパターンのデータと比較し、最も近いパターンに関連付けられた対策のデータを読み出し、補足情報として作業者に提供する。作業者は、提供された栽培支援情報および補足情報に基づいて農作業を行うことにより、失敗することなく作物を栽培できる。
【００７４】
図８は、栽培支援サーバ１の機能構成図である。栽培支援サーバ１は、栽培情報取得部１１、通信制御部１２、代表値抽出部１３、学習部１４、記憶部１５および栽培支援部１６で構成されている。
【００７５】
これらのうち記憶部１５を除く各部の機能は、外部記憶装置（図示せず）に記憶されたソフトウェアによって実現される。記憶部１５を構成する育成モデルデータベース（以降「ＤＢ」という）１５１、ユーザＤＢ１５２、栽培情報履歴ＤＢ１５３および偏り対策ＤＢ１５４は、外部記憶装置（図示せず）内に形成される。
【００７６】
なお、記憶部１５のＤＢのうち栽培情報履歴ＤＢ１５３には過去の栽培情報が記憶されている。またユーザＤＢ１５２には、作業者Ｗの住所、氏名、携帯電話の番号等の登録情報が記憶されている。
【００７７】
栽培情報取得部１１は、ユーザ端末２からネットワーム３および通信制御部１２を介して栽培情報のうち場所情報、時期情報、成長関連情報を取得し、またセンサユニット６からルータ５を介して栽培情報のうち環境情報を取得し、更に気象データ管理サーバ８から気象情報を取得する。
【００７８】
通信制御部１２は、携帯電話網３１を含むネットワーク３（図１参照）を介してユーザ端末２と交信を行なうもので、ユーザ端末２から送信された栽培情報を受信し、栽培情報取得部１１に転送する。
【００７９】
また通信制御部１２は、栽培支援情報生成部１６２で生成された栽培支援情報、および補足情報生成部１６５で生成された補足情報を、支援対象である作業者Ｗのユーザ端末２に送信する。作業者Ｗは、受信した栽培支援情報および補足情報を参考にすることで、失敗しない作物の栽培が可能となる。
【００８０】
代表値抽出部１３は、作物を栽培する農地９の区画９１に設置された複数のセンサユニット６から取得した環境情報から代表値となる環境情報を抽出する。前述したように、代表値には、平均値、中央値および最瀕値のいずれかが用いられる。本実施の形態では、代表値として平均値を用いている。
【００８１】
学習部１４は、育成モデル比較部１４１および育成モデル更新部１４２を備えている。
【００８２】
育成モデル比較部１４１は、代表値抽出部１３で抽出された農地９の区画９１において取得した栽培情報の平均値と、育成モデルＤＢ１５１に記憶された初期の育成モデルのデータとを比較する。育成モデル更新部１５２は、比較結果に基づいて、当該区画における育成モデルを更新する。育成モデルの更新に際しては、機械学習等を用いることができる。
【００８３】
学習部１４における処理について具体的に説明する。例えば、図４（ａ）に示す農地（区画Ｎｏ．Ａ）においてタマネギの栽培を行った作業者Ｗは、ユーザ端末２を操作することにより、タマネギに関する栽培情報（場所情報、時期情報、成長関連情報）を入力する。
【００８４】
ユーザ端末２に入力された栽培情報は栽培支援サーバ１に送信される。また畝９２に設置された複数のセンサユニット６で取得した栽培情報（環境情報）は、無線ＬＡＮ中継機４およびルータ５を介して栽培管理サーバ１に送信される。
【００８５】
栽培管理サーバ１の栽培情報取得部１１は、センサユニット６およびユーザ端末２から栽培管理サーバ１に送信されたタマネギの栽培情報を取得し、気象データ管理サーバ８から気象情報を取得する。
【００８６】
栽培情報取得部１１で取得した栽培情報のうち環境情報は代表値抽出部１３に送信され、そこで農地区画Ａの平均値が算出される。代表値抽出部１３で抽出された環境情報の代表値、および栽培情報取得部１１で取得したその他の栽培情報は、育成モデル比較部１１１に送信される。
【００８７】
前述したように、センサユニット６はタマネギに関する環境情報を３０分毎に計測し、栽培管理サーバ１に送信する。また作業者Ｗは、ユーザ端末２を用いて、種まき、発芽、追肥、中耕、土寄せ、収穫等の作物の栽培情報（成長関連情報）を栽培管理サーバ１に送信する。
【００８８】
このようにして、農地でタマネギの種がまかれてから、苗の育成、畝への植え付け、収穫までの栽培全体における時系列の栽培情報が得られ、そのデータは栽培情報履歴ＤＢ１５３に記憶される。
【００８９】
育成モデル比較部１４１は、育成モデルＤＢ１５１から図４（ｂ）に示すような育成モデルのデータを読み出し、代表値抽出部１３で抽出した代表値および栽培情報取得部で取得したその他の栽培情報と比較する。そして育成モデル更新部１４２は、比較結果に基づいて、タマネギの育成モデルを更新する。同時に、育成モデル更新部１４２は、更新された育成モデルを育成モデルＤＢ１５１に格納する。
【００９０】
次に、栽培支援部１６の機能について説明する。栽培支援部１６は、栽培情報比較部１６１、栽培支援情報生成部１６２、偏り抽出部１６３、偏り比較部１６４および補足情報生成部１６５を備える。
【００９１】
栽培情報比較部１６１は、タマネギの栽培が行われている農地区画Ａでの環境情報の代表値およびその他の栽培情報と、育成モデルＤＢ１５１から読み出された育成モデルとを比較することによって両者の一致点と差分を抽出する。
【００９２】
栽培支援情報生成部１６２は、栽培情報比較部１６１により抽出された一致点および差分に基づいて、当該差分を埋めるために作業者Ｗが採るべき措置を含む栽培支援情報を生成する。
【００９３】
前述の図４を参照して、栽培支援情報の生成方法について具体的に説明する。栽培支援部１６の栽培情報比較部１６１は、図４（ａ）に示す畝Ｎｏ．Ａ−０５を含む農地区画Ａの環境情報の代表値およびその他の栽培情報と、図４（ｂ）に示す育成モデルＤＢ１５１に記憶されたタマネギの育成モデルのデータとを比較する。
【００９４】
そして栽培支援情報生成部１６２は、栽培情報比較部１６１による比較の結果に基づいて、図４（ｃ）に示す、農地区画Ａにおいてタマネギを栽培するために作業者が採るべき措置を含む栽培支援情報を生成し、ユーザ端末２に送信する。図４（ｃ）に示すように、区画Ａの水分量の平均値が２５％と少ないことから、「発芽しない理由は、土壌水分量が少ないため。もっと水を与えてください。」との栽培支援情報を提供している。
【００９５】
次に、図５を参照して補足情報の生成方法について具体的に説明する。偏り抽出部１６３は、栽培情報取得部１１で取得した環境情報のうち、前述の図５（ｂ）〜（ｄ）に示したような、農地区画Ａに関する環境情報の偏りのデータを抽出する。具体的には、センサユニット６を用いて計測した環境情報の差分データを求め、この差分データを、環境情報を計測したセンサユニット６の二次元上の位置に配置して偏りの三次元データを作成する。
【００９６】
前述したように、偏りのパターンとして「中央凹み型」「右肩上がり型」「左肩上がり型」等の三次元のパターンがあり、偏り対策ＤＢ１５４には、環境情報の種類毎に、偏りのパターンに応じた対策のデータが記憶されている。
【００９７】
偏り比較部１６４は、複数の環境情報について、偏り抽出部１６３で作成した偏りの三次元データと、記憶部１５の偏り対策ＤＢ１５４に記憶された偏りのパターンの三次元データとを比較し、最も近似したパターンを選択すると共に、当該パターンに関連付けて記憶された対策のデータを読み出す。偏り対策ＤＢ１５４に記憶された偏りのパターンと関連付けた対策データの作成には、育成モデルの作成と同様に、機械学習等を用いればよい。
【００９８】
補足情報生成部１６５は、偏り対策ＤＢ１５４から読み出した対策のデータに基づいて補足情報を生成し、通信制御部１２を介して、栽培支援情報と共にユーザ端末２に送信する。
【００９９】
次に、図９および図１０を参照して、作業者Ｗへの栽培支援情報と補足情報の提供について、栽培の日程に合わせる形で説明する。図９は、栽培の日程と栽培支援情報等の提供との関係を示す図、図１０は、データ端末２の画面に表示された栽培支援情報と補足情報の一例を示す図である。
【０１００】
図９の上段には、タマネギを栽培する場合の農作業の日程が記載されている。前述したように、本実施の形態では、農地区画Ａに作業者Ｗが始めてタマネギを栽培する場合を想定している。タマネギの栽培は、９月の種まきから始まり、１１月の畝への植え付けを経て、５月の収穫で終了する。
【０１０１】
農作業支援システム１０を稼動させるに際し、予め記憶部１５の育成モデルＤＢ１５１にタマネギの育成モデルのデータを格納しておく必要がある。しかし、１年目の栽培では、当該農地における育成モデルのデータがないため、類似した土壌および環境で栽培したタマネギの育成モデルのデータを取得し、育成モデルＤＢ１５１に格納しておく。
【０１０２】
またタマネギの栽培は、苗床を用いた苗の栽培の行程と、畝に苗を植え付けた後の行程に大別できるため、育成モデルについても、苗の栽培に関する育成モデルと、植え付け終了後の育成モデルの２つのデータを用意する。
【０１０３】
作業者Ｗは、ハウス内に設けられた苗床に種をまき、センサユニット６で栽培情報の計測を開始すると共に、適時、ユーザ端末２を用いて育成関連情報を栽培管理サーバ１に送信する。栽培管理サーバ１は、取得した栽培情報に基づいて栽培支援情報および補足情報を生成してデータ端末２に送信し、育成状態に応じて作業者Ｗを支援する（図９の下段参照）。
【０１０４】
苗が一定の大きさまで育った後、作業者Ｗは、露地の農地に畝立ちおよび植え付けを行う。その際、育成モデルＤＢ１５１に格納された育成モデルを、植え付け後のモデルに切り替えると共に、各畝にセンサユニット６を設置して、環境情報を栽培管理サーバ１に送信する準備を行う。
【０１０５】
その後、農地区画の畝９２に設置されたセンサユニット６、気象データ管理サーバ８およびユーザ端末２を用いて必要な栽培情報を、適時、栽培管理サーバ１に送信する。作業者Ｗは、栽培管理サーバ１で育成され、ユーザ端末２に送信される栽培支援情報および補足情報に基づいて、必要な措置を施しながら栽培を行う。
【０１０６】
図９の下段に示したように、１年目の栽培においては、育成モデルＤＢ１５１には、タマネギを栽培している農地と異なる農地で栽培されたタマネギの育成モデルのデータが記憶されている。しかし、１年目の栽培を通して育成モデルのデータが更新されるため、２年目については、当該農地に適した育成モデルのデータに基づいて栽培支援情報が生成され、作業者Ｗは、その情報に基づいて、より適切な措置を施すことができる。
【０１０７】
更に、タマネギを栽培する農地の栽培環境に場所的な偏りがあっても、栽培管理サーバ１から、偏りのパターンに応じた対策を含む補足情報が提供されるため、作業者Ｗは、偏りを気にすることなく栽培を続けることができる。結果として、経験が浅い作業者であっても、ベテランの作業者が栽培する場合と同等の質および量を確保できる。
【０１０８】
図１０に、ユーザ端末２の画面の表示例を示す。図１０（ａ）は、図５（ｂ）に示した水分量の計測データを表示した例である。作業者Ｗは、ユーザ端末２を用いて栽培管理サーバ１にアクセスすることにより、栽培情報取得部１１で取得した栽培情報をユーザ端末２の画面に表示できる。
【０１０９】
作業者Ｗは、農地区画Ａにおける栽培情報をリアルタイムで確認することにより、当該農地の栽培環境に異変が生じていないか否か、また環境情報に偏りがある場合に、偏りの程度を確認できる。
【０１１０】
図１０（ｂ）は、栽培管理サーバ１で生成した栽培支援情報と捕捉情報の表示例である。図１０（ｂ）では、栽培支援情報として、苗床で栽培したタマネギを畝に植え付ける時期が来たことを示している。
【０１１１】
また図１０（ｂ）では、補足情報として、農地区画Ａの畝０５の水分量とＥＣが他の地点よりも高いために、水やりを半分程度に抑える必要があることを示している。
【０１１２】
作業者Ｗは、図１０（ｂ）に示すように、作物の育成状態に応じて、栽培管理サーバ１から栽培支援情報と捕捉情報を受け取ることにより、適切な時期に適切な農作業を行うことができる。
【０１１３】
（実施の形態２）
図１１に、本発明の実施の形態２に用いる栽培管理サーバ１のうち、補足情報の生成に関連した構成部材を示す。
【０１１４】
前述の実施の形態１では、偏り対策ＤＢに記憶された偏りパターンと対策との関係は、栽培環境の変化に対して変わらないものとして説明したが、環境情報の蓄積に応じて対策の内容を見直して、偏り対策ＤＢの内容を更新することにより、より適切な偏り対策を含む補足情報を、作業者に提供することができる。
【０１１５】
図１１に示すように、本実施の形態では、偏り対策の内容を、作物が栽培される農地区画での環境情報の蓄積に応じて更新できるように、偏り抽出部１４３、偏り比較部１４４および偏り対策更新部１４５を追加している。
【０１１６】
偏り抽出部１４３および偏り比較部１４４は、栽培支援部１６の偏り抽出部１６３および偏り比較部１６４と同様の機能を備えている。すなわち、偏り抽出部１４３は、農地区画Ａに関する環境情報の偏りのデータを抽出し、偏り比較部１４４は、そのデータを偏り対策ＤＢ１５４に記憶された偏りのパターンと比較する。
【０１１７】
そして偏り対策更新部１４５は、偏り比較部１４４での比較結果を、栽培情報取得部１１で取得した情報のうち、ユーザ端末２から送信された栽培環境の偏りに関する情報に基づいて学習して、偏り対策ＤＢ１５４から読み出した偏り対策のデータを更新する。同時に、偏り対策更新部１４５は、更新された偏り対策のデータを偏り対策ＤＢ１５４に記憶する。偏り対策の更新については、育成モデル更新部１４２と同様に、機械学習等を用いることができる。
【０１１８】
栽培支援部１６の偏り比較部１６４は、偏り対策ＤＢ１５４から更新された偏り対策のデータを読み出して偏りデータと比較し、補足情報生成部１６５は、比較結果に基づいて補足情報を生成する。
【０１１９】
上述したように、偏り対策の内容を、農産物が栽培されている農地区画の環境情報に基づいて更新することにより、より適切な偏り対策を含む補足情報を提供することができる。
【０１２０】
なお、上述の各実施の形態では、タマネギの栽培を例に挙げて説明したが、本発明に係る農作業支援システムを用いれば、他の作物についても、適切な栽培を実現できることは云うまでもない。
【０１２１】
また上述の実施の形態では、栽培環境に関する情報を、農地の各畝に設置したセンサユニットで一括して計測したが、環境情報の種類に応じて、専用のセンサユニットを用いて計測するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１２２】
１  栽培管理サーバ
２  ユーザ端末
３  ネットワーム
４  無線ＬＡＮ中継機
５  ルータ
６  センサユニット
８  気象データ管理サーバ
９  農地
１０  農作業支援システム
１１  栽培情報取得部
１２  通信制御部
１３  代表値抽出部
１４  学習部
１５  記憶部
１６  栽培支援部
３１  電話通信網
６０  センサ本体
６１  アンテナ
６２  制御部
６３  記憶部
６４  入力・表示部
６５  通信モジュール
６６  バス
６７  バッテリー
６８、６９  Ｉ/Ｆ
７０  センサ部
７１  ＧＰＳ受信機
７２  水分センサ
７３  温度センサ
７４  ｐＨセンサ
７６  ＥＣセンサ
９２  畝
１４１  育成モデル比較部
１４２  育成モデル更新部
１４３、１６３  偏り抽出部
１４４、１６４  偏り比較部
１４５  偏り対策更新部
１５１  育成モデルＤＢ
１５２  ユーザＤＢ
１５３  栽培情報履歴ＤＢ
１５４  偏り対策ＤＢ
１６１  栽培情報比較部
１６２  栽培支援情報生成部
１６５  補足情報生成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020061984.tif 000009
【図８】
2020061984.tif 000010
【図９】
2020061984.tif 000011
【図１０】
2020061984.tif 000012
【図１１】
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