(57)【要約】【課題】圃場で測定されたデータを用いて、簡易な手法によって、農作業を推定する。【解決手段】圃場に埋設された圃場観測装置によって、圃場の地中温度を測定する（Ｓ１３）。測定により得られた地中温度データに基づいて、圃場において灌水作業が行われた否かを推定する灌水推定処理を行う（Ｓ１６）。【選択図】図４
2015220998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圃場で行われた農作業を推定する方法であって、
圃場観測装置によって、前記圃場の地中温度を測定し、
測定により得られた地中温度データに基づいて、前記圃場における灌水作業の有無を推定する灌水推定処理を行う
ことを特徴とする農作業推定方法。
【請求項２】
請求項１記載の農作業推定方法において、
前記灌水推定処理において、所定時間間隔の地中温度データの差を求め、この差が所定の閾値よりも大きいとき、灌水作業が行われたと推定する
ことを特徴とする農作業推定方法。
【請求項３】
請求項２記載の農作業推定方法において、
前記所定の閾値を、地中温度の測定位置の深さに応じて、設定する
ことを特徴とする農作業推定方法。
【請求項４】
請求項１記載の農作業推定方法において、
前記圃場の照度を測定し、
前記灌水推定処理において、地中温度データを、測定により得られた照度データに応じて設定した閾値と比較し、地中温度データが前記閾値よりも低いとき、灌水作業が行われたと推定する
ことを特徴とする農作業推定方法。
【請求項５】
請求項１記載の農作業推定方法において、
前記灌水推定処理によって灌水作業が行われたと推定されたとき、農作業の履歴として灌水作業を記録する
ことを特徴とする農作業推定方法。
【請求項６】
請求項１記載の農作業推定方法において、
前記灌水推定処理において、天気情報から前記圃場で降雨があったことを認識したとき、灌水作業が行われたと推定しない
ことを特徴とする農作業推定方法。
【請求項７】
圃場で行われた農作業を推定する方法であって、
管理装置またはコンピュータが、
測定された前記圃場の地中温度データを、取得し、
取得した地中温度データに基づいて推定される、前記圃場における灌水作業の有無を提供する
ことを特徴とする農作業推定方法。
【請求項８】
圃場で行われた農作業を推定するためのコンピュータプログラムであって、
コンピュータを、
測定された前記圃場の地中温度データを取得する取得部と、
前記取得部によって取得された地中温度データに基づいて、前記圃場における灌水作業の有無を推定する灌水推定処理部と
して機能させるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農作物を栽培する作業者が圃場で行う農作業を推定するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圃場で行う農作業の履歴を簡便に管理するために、生産者の作業内容を自動的に把握し記録する方法が提案されている。例えば特許文献１では、ＧＰＳ機能付携帯端末を利用して生産者がいる圃場を特定し、この圃場における作業期間の情報や、気象サイトから取得した現在の気象情報を用いて、作業内容データベースの中から作業を特定し記録するシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１４８５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１の技術では、複雑な構成のシステムが必要になり、また、生産者が常にＧＰＳ機能付携帯端末を身に付ける必要があるため、ユーザからすると煩わしい面がある。
【０００５】
一方、例えば本願発明者らによって、圃場に埋設した観測装置によって、地中の温度や水分量、あるいは、気温、湿度、照度などのデータを定期的に計測し、計測データを例えば無線によって収集する圃場観測システムが提案されている。もし、このような圃場観測システムで測定されるデータを用いて、簡易な手法によって圃場での農作業を推定することができたら、コストもかからず非常に有用である。
【０００６】
本発明は、圃場で測定されたデータを用いて、簡易な手法によって、農作業を推定する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様では、圃場で行われた農作業を推定する方法は、圃場観測装置によって、前記圃場の地中温度を測定し、測定により得られた地中温度データに基づいて、前記圃場における灌水作業の有無を推定する灌水推定処理を行う。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、圃場で測定された地中温度データに基づいて、灌水作業の有無を推定する灌水推定処理が行われる。灌水作業により土が湿ると地温が下がるので、この現象を利用して、地温から灌水作業の有無を推定する。これにより、簡易な手法によって、灌水作業の有無を推定することできる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係る圃場観測システムの概略構成
【図２】実施の形態に係る圃場観測システムの機能構成図
【図３】（ａ）は地中水分量の変化、（ｂ）は地温の変化、（ｃ）は所定時間間隔での地温差ΔＴ
【図４】実施の形態に係る農作業推定方法の流れを示すフローチャート
【図５】温度センサの設置深さと地温差ΔＴとの関係を模式的に示すグラフ
【図６】圃場観測装置の他の構成例
【図７】作物の種類と筒状部の選択および閾値設定との関係の例
【図８】日中の地温変化の例を示すグラフ
【図９】照度データに応じた灌水作業推定のための閾値の設定例
【図１０】クラウドコンピュータの利用を示すイメージ図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は実施の形態に係る圃場観測システムの概略構成を示す図である。図１の圃場観測システムは、農作物が栽培されている圃場の地中に埋設された圃場観測装置１００と、圃場観測装置１００の親機として動作する管理装置２００とを備えている。圃場観測装置１００は、装置本体１と、装置本体１と一体に設けられており、地中に埋設して用いられる地中埋設部２とを備えている。図１では、圃場観測装置１００の断面図が図示されている。ただし、装置本体１の内部に関しては、ブロック図によって機能的に図示している。管理装置２００は、タッチパネル５０を備えている。本実施の形態に係る農作業推定方法は、例えば図１のような圃場観測システムにおいて実行される。
【００１２】
地中埋設部２は、計測モジュール４を内蔵するセンサ収納体３を備えている。図１の例では、地中埋設部２には５個のセンサ１１，１２，１３，１４，１５が設けられており、各センサ１１〜１５はそれぞれ、計測モジュール４に実装されている。計測モジュール４は例えば、表面にセンサ１１〜１５が実装されたガラスエポキシ製の基板を有しており、この基板に回路パターンが形成されている。計測モジュール４は、水分や、農薬、肥料などの化学薬品を含む地中環境において、正しく動作する必要がある。また、例えば回路パターンを形成する金属など、圃場を汚染する可能性がある物質を含む場合がある。このため、センサ収納体３は、化学薬品に耐性がある樹脂や、塗装を施した金属などによって形成するのが好ましい。樹脂としては例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などが用いられる。
【００１３】
センサ１１〜１５が測定する物理量としては、例えば、温度、水分量、電気伝導度などが例示できる。ここでは、センサ１１〜１５は温度センサであるものとする。各センサ１１〜１５の位置は互いに異なっており、作業者が地中埋設部３を所定の位置まで地中に埋設したとき、センサ１１〜１５の測定点の位置はそれぞれ、所定の地中深さｈ１〜ｈ５になる。センサ１１〜１５の中から、測定データを取得するセンサを選択することによって、所望の深さの地中温度を測定することができる。例えば、作物の種類によって根の深さが異なるので、生育環境をモニターするために最適な地中深さが異なっている。このため、図１の構成では、センサ１１〜１５の選択によって所望の深さの地中温度を測定可能になっている。
【００１４】
計測モジュール４は、センサ１１〜１５がセンサ収納体３の平滑な内壁面に当接する位置に設けられている。センサ収納体３の内部には、計測モジュール４の位置ずれを防ぐために、例えばシリコーンなどの充填材５が設けられている。また、センサ収納体３は、測定感度の面からみて、センサ１１〜１５が当接した壁の肉厚が、形状を維持できる範囲内で、他の壁の肉厚よりも薄く形成されていることが好ましい。
【００１５】
また、装置本体１にも、センサ１６が設けられている。センサ１６が測定する物理量としては、例えば、気温、湿度、照度などが例示できる。ここではセンサ１６は照度センサであるものとする。装置本体１の内部には、センサ１１〜１６を制御し、その測定データを取得する制御部２０と、センサ１１〜１６の測定データを記憶するためのメモリ３０と、センサ１１〜１６の測定データ等を外部との間で送受信する通信部４０とを備えている。そして、装置本体１には、センサ１１〜１６や、制御部２０、メモリ３０および通信部４０などに電力を供給する電池１７が内蔵されている。
【００１６】
図２は実施の形態に係る圃場観測システムの機能構成図である。図２において、圃場観測装置１００は、上述したセンサ１１〜１６と、制御部２０と、メモリ３０と、通信部４０とを備えている。制御部２０は例えば、センサ１１〜１５の中から、測定データをメモリ３０に格納するセンサを選択する。そして、選択したセンサによって取得された地中温度の測定データを、所定の周期でもって、メモリ３０に格納する。通信部４０は、メモリ３０に格納されたデータを管理装置２００に送信し、また、管理装置２００から送信された設定データなどを受信する。なお、破線で示した演算処理部２５については後述する。
【００１７】
管理装置２００は、通信部６０と、制御部７０と、メモリ８０と、演算処理部９０とを備えている。通信部６０は、圃場観測装置１００から送信されたデータを受信し、また、設定データを圃場観測装置１００に送信する。制御部７０は、通信部６０が受信したデータをメモリ８０に格納する。演算処理部９０は、メモリ８０に格納された測定データに含まれた温度値の積算演算などの演算処理を行う。また管理装置２００は、表示部５１と、操作入力部５２とを備えている。本実施の形態では、表示部５１および操作入力部５２がタッチパネル５０として実現されているが、これに限られるものではない。
【００１８】
本実施の形態では、圃場観測装置１００によって測定した地中温度データを用いて、灌水作業が行われたか否かを推定する灌水推定処理を行う。これにより、例えば、作業者が灌水作業を農作業の履歴としてＰＣなどに入力する手間を省くことができる。
【００１９】
図３（ａ）は地中水分量の変化の例を示すグラフである。図３（ａ）に示すように、地中水分量は、灌水作業が行われる度に大きく増加し、その後次第に減少していく。このため、例えば地中水分量を測定する手段を設ければ、その測定データから、灌水作業が行われたか否かを推定することは可能と考えられる。ただし、地中水分量センサは一般にコストが高く、また設置に際しては複雑な較正作業が必要となる。
【００２０】
図３（ｂ）は地温の変化の例を示すグラフ、図３（ｃ）は所定の時間間隔での地温差ΔＴを示すグラフであり、いずれも図３（ａ）と同じ期間のものである。ここでは、地温差ΔＴを求める際の時間間隔は１５分としている。図３（ｂ）に示すように、地温は日単位で上下動しながら季節とともに少しずつ変化していく。ただし、１５分程度の時間間隔では、地温の差はほとんど生じない。ところが、灌水作業が行われると、地温は急激に低下するため、図３（ｃ）に示すように地温差ΔＴとして大きな値が現れる。したがって、時間が前後する地中温度データの差分を用いることによって、灌水作業が行われたか否かを推定することが可能となる。例えば、地中温度データの差分が所定の閾値よりも大きいとき、灌水作業が行われたと推定すればよい。温度センサは、水分量センサと比べてコストが安く、また複雑な較正作業は不要である。このため、地中温度データを用いることによって、低コストでかつ簡易に、灌水作業の有無を推定することができる。
【００２１】
なお、灌水作業が行われていないのに大きな地温差が生じるときがある。例えば図３（ｃ）のグラフでは１２／２１頃に大きな地温差が生じているが、このとき灌水作業は実際には行われていない。これは天候に起因するものであり、例えば降雨があれば、灌水と同様に大きな地温差が生じる。このため、地温データから灌水作業を推定する際には、天候情報を参照することによって、灌水作業の推定精度を高めるのが好ましい。例えば、地中温度データの差分が所定の閾値よりも大きい場合であっても、天候情報から圃場で降雨があったことを認識したときは、灌水作業が行われたとは推定しないようにすればよい。
【００２２】
図４は本実施形態に係る農作業推定方法の流れを示すフローチャートである。まず、作業者は、管理装置２００を用いて、観測の初期設定を行う（Ｓ１１）。初期設定では、観測を行う周期や選択する温度センサ等を示す設定データを、管理装置２００から圃場観測装置１００に送信する。なお、観測を行う周期に関しては、各圃場観測装置１００において予めデフォルト値が設定されており、作業者はこのデフォルト値を変更したい場合にのみ、初期設定を行うようにしてもよい。
【００２３】
また、観測の初期設定は、管理装置２００から通信を介して行う代わりに、圃場観測装置１００自体で行うようにしてもかまわない。例えば、観測を行う周期や温度センサの選択を入力可能な操作部を圃場観測装置１００に設けておいて、作業者が操作部を操作して初期設定を行うようにしてもよい。
【００２４】
その後、作業者は、観測の開始を指示する操作を行う（Ｓ１２）。この指示についても、管理装置２００から通信を介して行ってもよいし、圃場観測装置１００自体で行うようにしてもかまわない。
【００２５】
観測が開始されると、圃場観測装置１００は地中温度を継続して観測する（Ｓ１３）。すなわち圃場観測装置１００では、制御部２０が、初期設定で選択された温度センサの測定データを、初期設定で設定された周期でもってメモリ３０に格納する。また、観測を継続している間に、通信部４０が、管理装置２００からデータの送信の要求があるか否かをチェックする（Ｓ１４）。管理装置２００からデータの送信の要求があったとき（Ｓ１４でＹｅｓ）、圃場観測装置１００は、メモリ３０に格納された測定データのうち未送信のデータを、管理装置２００に送信する（Ｓ１５）。あるいは、通信部４０が管理装置２００へ、データを送信する許可を求めて、許可されたら、管理装置２００へデータを送信するようにしてもよい。
【００２６】
管理装置２００は、圃場観測装置１００から送信された地中温度データをメモリ８０に蓄積する。そして、演算処理部９０が、メモリ８０に蓄積された地中温度データを用いて、灌水作業が行われたか否かを推定する灌水推定処理を行う（Ｓ１６）。灌水推定処理では、例えば、時間が前後する地中温度データ、例えば１時間間隔の地中温度データの差を求め、この差が所定の閾値よりも大きいとき、灌水作業が行われたと推定する。灌水作業が行われたと推定したときは（Ｓ１７でＹＥＳ）、管理装置２００は、例えば、灌水作業の実行をその実行日時とともにメモリ８０内の作業記録データベースに記録したり、灌水作業が実行された旨を表示部５１に表示したりする（Ｓ１８）。このような動作が継続して行われる。
【００２７】
以上のように本実施形態によると、圃場観測装置１００によって、例えば所定の時間間隔で、圃場の地中温度が測定される。管理装置２００は、測定された地中温度データを用いて、所定時間間隔の地中温度データの差ΔＴを求め、この差ΔＴが閾値よりも大きいとき、灌水作業が行われたと推定する。これにより、複雑なシステムを構成しなくても、簡易な手法によって、作業者の灌水作業を推定することができる。
【００２８】
なお、灌水作業を推定するためには、温度を測定する地中深さは浅い方が好ましい。図５は温度センサの設置深さｈと地温差ΔＴとの関係を模式的に示すグラフである。図５に示すように、灌水作業に起因する地温差ΔＴが顕著に表れるのは、地表面に近い位置、およそ深さ１０ｃｍまでの範囲である。このため、地中温度の差分データを用いて灌水作業を推定する場合には、地中深さ１０ｃｍ程度までの温度データを用いるのが好ましい。ただし、それ以上深い位置であっても、灌水作業に起因して地温差ΔＴは表れるので、灌水作業の検出は可能である。
【００２９】
図６は圃場観測装置１００の他の構成例を示す図である。図６では、圃場観測装置１００は、装置本体１とセンサ収納体６との間に、筒状部７Ａ，７Ｂ，７Ｃを挿入する構成になっている。すなわち、長さが互いに異なる筒状部７Ａ，７Ｂ，７Ｃを適宜変えることによって、地中埋設部２の長さ、言い換えると、センサ１１の測定点の深さを変えることができる。図６の構成では、筒状部７Ａ，７Ｂ，７Ｃはそれぞれｌ１，ｌ３，ｌ５の長さを有し、センサ１１の測定点を深さｈ１，ｈ３，ｈ５にそれぞれ設定する。
【００３０】
そして、灌水作業の有無を推定するために地温差ΔＴと比較する所定の閾値を、筒状部７Ａ，７Ｂ，７Ｃの選択に応じて設定するようにしてもかまわない。
【００３１】
図７は作物の種類と筒状部の選択および閾値設定との関係の例を示す。図７では、とうもろこし、白菜、人参およびなすについては筒状部７Ａ（長さｌ１）を選択し、キャベツ、小麦、トマトおよびほうれん草については筒状部７Ｂ（長さｌ３）を選択し、稲およびじゃがいもについては筒状部７Ｃ（長さｌ５）を選択するものとしている。そして、地温差ΔＴと比較する閾値として、筒状部７Ａを選択した場合は２℃を、筒状部７Ｂを選択した場合は４℃を、筒状部７Ｃを選択した場合は６℃を、それぞれ設定している。図５に示したとおり、灌水作業に起因して生じる地温差ΔＴは、地表面に近いほど大きく、深くなるほど小さくなる。このため、推定精度を高めるためには、地温差ΔＴと比較する閾値を、センサ１１の測定点が浅いときは大きく、深いときは小さく設定するのが好ましい。
【００３２】
なお、図１の構成においても、図７と同様に、地温差ΔＴと比較する閾値を、選択したセンサ１１〜１５の測定点の深さに応じて設定するようにしてもかまわない。すなわち、地温差ΔＴと比較する閾値は、地中温度の測定位置の深さに応じて、設定するのが好ましい。
【００３３】
また、上述の例では、灌水作業の有無を推定するために、時間が前後する地中温度データの差を用いるものとしたが、推定手法はこれに限られるものではない。例えば、照度データに応じて所定の閾値を設定し、地中温度データをこの所定の閾値と比較する。そして、地中温度データの方が低いとき、灌水作業が行われたと推定するようにしてもよい。
【００３４】
図８は日中の地温変化の例を示すグラフであり、土が乾いている場合と湿っている場合との違いを示している。図８から分かるように、土が湿っている場合には、乾いている場合に比べて地温が低くなる。このため、この違いを識別できれば灌水作業の推定が可能になると考えられる。ただし、土が湿っている場合と乾いている場合との地温差に比べて、日中の地温変化が大きいため、ただ単に閾値を設けただけではこの違いの識別は困難である。
【００３５】
そこで、図９に示すように、照度に応じて、灌水作業推定のための閾値を変化させるものとする。すなわち、灌水作業推定のための閾値を、照度が低い場合には相対的に小さく設定し、照度が大きい場合には相対的に大きく設定する。これにより、土が乾いている場合と湿っている場合とを精度良く識別することができる。なお、照度データは、図１や図６の構成では、センサ１６によって取得すればよいし、圃場観測装置１００とは別の手段によって取得してもかまわない。
【００３６】
また、上の実施形態では、管理装置２００が灌水作業の有無を推定する処理を行うものとしたが、これに限られるものではない。例えば図２の構成において破線で示したとおり、圃場観測装置１００に演算処理部２５を設けて、この演算処理部２５により、測定した温度データを用いて灌水作業の有無を推定する処理を実行してもかまわない。この場合、圃場観測装置１００から管理装置２００へは例えば、測定した温度データと併せて、灌水作業の有無を示す情報が送られる。
【００３７】
あるいは、クラウドコンピュータを利用してもよい。コンピュータを用いて処理を行う場合には例えば、コンピュータプログラムが、コンピュータを、測定された圃場の地中温度データを取得する取得部と、取得部によって取得された地中温度データに基づいて、圃場における灌水作業の有無を推定する灌水推定処理部として機能させればよい。
【００３８】
図１０はクラウドコンピュータを利用する構成のイメージである。図１０の構成において、管理装置２００によって取得された地中温度データが、例えば作業者の自宅にあるＰＣ２０３に入力され、このＰＣ２０３から、インターネット２０４を介して、サービス提供者サーバ２０５に送信される。あるいは、管理装置２００によって計測された地中温度データが、管理装置２００自体から、インターネット２０４を介して、サービス提供者サーバ２０５に送信される。そして、サービス提供者サーバ２０５が、上述の実施形態で示した灌水推定処理を行い、インターネット２０４を介して、その推定結果をＰＣ２０３に送信する。また、サービス提供者サーバ２０５が、作業者の作業履歴を管理するようにしてもよい。この場合は、サービス提供者サーバ２０５は、灌水作業が行われたと推定したとき、作業者の農作業履歴データベースにその旨を記録すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明では、簡易な手法によって作業者の灌水作業を推定することできるので、例えば、農作業管理の簡便化に有用である。
【符号の説明】
【００４０】
１１，１２，１３，１４，１５  センサ
１６  センサ
１００  圃場観測装置
２００  管理装置
２０４  インターネット
２０５  サービス提供者サーバ
【図１】
2015220998.tif 000003
【図２】
2015220998.tif 000004
【図４】
2015220998.tif 000005
【図５】
2015220998.tif 000006
【図６】
2015220998.tif 000007
【図７】
2015220998.tif 000008
【図８】
2015220998.tif 000009
【図９】
2015220998.tif 000010
【図１０】
2015220998.tif 000011
【図３】
2015220998.tif 000012