(57)【要約】【課題】屋外などの環境情報を取得する場合であっても、二酸化炭素濃度の計測値に対する影響に基づいて正確な二酸化炭素濃度を収集できるデータ収集装置を提供する。【解決手段】屋外の環境情報を収集するデータ収集装置３であって、屋外の二酸化炭素の濃度を検出するＣＯ２センサ６７と、屋外の二酸化炭素の濃度の検出値に影響する屋外の温度又は気圧を検出する温湿度センサ６１，気圧センサ６２と、ＣＯ２センサ６７により検出された二酸化炭素の濃度を、温湿度センサ６１，気圧センサ６２により検出された影響値により補正する演算を行い、補正後の二酸化炭素の濃度を記憶するデータ演算部３３とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋外の環境情報を収集するデータ収集装置において、
屋外の二酸化炭素の濃度を検出する濃度値検出手段と、
前記屋外の二酸化炭素の濃度の検出値に影響する屋外の温度又は気圧を検出する影響値検出手段と、
前記濃度値検出手段により検出された二酸化炭素の濃度を、前記影響値検出手段により検出された影響値により補正する演算を行い、補正後の二酸化炭素の濃度を記憶する補正手段と
を備えることを特徴とするデータ収集装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記濃度値検出手段及び前記影響値検出手段と有線又は無線を介して接続され、当該濃度値検出手段により検出された二酸化炭素の濃度の検出値と共に前記影響値検出手段により検出された影響値を取得し、当該検出された二酸化炭素の濃度を標準気圧の二酸化炭素の濃度に補正する処理をリアルタイムで実行することを特徴とする請求項１に記載のデータ収集装置。
【請求項３】
前記濃度値検出手段及び前記影響値検出手段は、前記データ収集装置の筐体に設けられた通風部を介して得られた外気が供給される位置に設けられており、
前記補正手段は、前記通風部を通過した外気によって検出された二酸化炭素の濃度及び影響値を用いて、標準気圧の二酸化炭素の濃度を演算することを特徴とする請求項１に記載のデータ収集装置。
【請求項４】
前記濃度値検出手段及び前記影響値検出手段は、前記データ収集装置の筐体内に設けられており、
外気を吸引して、前記データ収集装置の筐体内に設けられた前記濃度値検出手段及び前記影響値検出手段に導くポンプ機構を更に備え、
前記補正手段は、前記ポンプ機構によって導かれた外気によって検出された二酸化炭素の濃度及び影響値を用いて、標準気圧の二酸化炭素の濃度を演算することを特徴とする請求項１に記載のデータ収集装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ収集装置に係り、特に、屋外の環境情報として二酸化炭素（ＣＯ２）の濃度を収集するデータ収集装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のＩＴ化に伴い、インターネットといった電気通信回線を用いた情報通信技術が様々な分野で活用されている。例えば、周囲の環境情報を収集するデータ収集装置を遠隔地に設置して、このデータ収集装置からの情報を電気通信回線を介して集計して一元的に管理したり、データ収集装置によって収集された情報を自宅にて閲覧したりするといったことが可能となる。このようなデータ収集装置は、一例として、農地（農場）に設置されており、気温、湿度、日射量等の環境情報、農作物の生育情報、農薬散布等の作業情報といった種々の情報を収集する（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
また、従来において、農地等の環境を検出する技術としては、ＡＤコンバータに湿度計、日射量計、ＣＯ２濃度計及び土壌水分量計を付設して、計測値をデジタル信号に変換してコントローラに入力し、ビニールハウス内の適正な温度管理を行うとともに、要求される湿度，日射量，ＣＯ２濃度を確保するための加湿器，遮光カーテン，ＣＯ２発生器の作動管理を行う技術が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００６−４２７２１号公報
【特許文献２】特開２００６−２１１９１７号公報
【特許文献３】特許第３７０４３３９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献においては、二酸化炭素濃度を検出する環境における温度、湿度、日射量等の各種情報を検知する技術を開示しているものの、当該二酸化炭素濃度をより正確に検知して記憶しておくことについては何ら開示されていない。したがって、上述の特許文献に記載の技術においては、計測した各種情報を一旦データベースサーバ等に蓄積して、二酸化炭素濃度を解析しなければ二酸化炭素濃度の計測値が異常値であることを検知できなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、屋外などの環境情報を取得する場合であっても、二酸化炭素濃度の計測値に対する影響に基づいて正確な二酸化炭素濃度を収集できるデータ収集装置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】
【０００６】
本発明は、屋外の環境情報を収集するデータ収集装置であって、上述の課題を解決するために、屋外の二酸化炭素の濃度を検出する濃度値検出手段と、屋外の二酸化炭素の濃度の検出値に影響する屋外の温度又は気圧を検出する影響値検出手段と、濃度値検出手段により検出された二酸化炭素の濃度を、影響値検出手段により検出された影響値により補正する演算を行い、補正後の二酸化炭素の濃度を記憶する補正手段とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るデータ収集装置によれば、屋外の二酸化炭素の濃度を検出すると共に、当該二酸化炭素の濃度の検出値に影響する影響値を検出するので、どのような環境であっても、検出した二酸化炭素の濃度を影響値によって補正した正確な二酸化炭素の濃度値を記憶することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【０００９】
本発明は、図１に示すような農作物育成支援システム１を構成する各データ収集装置３に適用される。農作物育成支援システム１は、農家の作業者によって操作される農家用コンピュータ２と、農地に設けられる複数のデータ収集装置（フィールドサーバ）３と、データの集計及び解析するデータサーバ４とを主体に構成されている。この農作物育成支援システム１において、農家用コンピュータ２、データ収集装置３及びデータサーバ４は、インターネット等の電気通信回線５を介して相互に接続されている。
【００１０】
農家用コンピュータ２は、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の汎用の情報処理装置により構成されている。この農家用コンピュータ２は、電気通信回線５を介してデータ収集装置３又はデータサーバ４が保有する各種情報（具体的には、収集データ）を閲覧又はダウンロードしたり、電気通信回線５を介してデータ収集装置３を遠隔操作したりすることができる。
【００１１】
データ収集装置３は、農作物を育成する農地に設置されている。データ収集装置３は、農作及びこの農地における農作物に関するデータを環境情報として収集する。この環境情報は、データサーバ４に蓄積されて解析される用途や、農家用コンピュータ２によってダウンロードされて閲覧される。なお、このデータ収集装置３の詳細については、後述する。このデータ収集装置３は、図示しないアクセスポイントとの間で無線通信を行うことにより、電気通信回線５を介して農家用コンピュータ２又はデータサーバ４との間で情報通信を行うことができる。
【００１２】
データサーバ４は、ワークステーション等の汎用の情報処理装置により構成されている。このデータサーバ４は、データ収集装置３が検出した環境情報を受信する処理、受信した環境情報を農家毎に所定の形式で集計する処理、集計した環境情報を統計処理等の解析手法を利用して解析する。これにより、データサーバ４は、現状の農地及び農作物の状況の解析処理、農地及び農作物にとって最適な育成条件に関する環境情報の抽出処理、抽出された環境情報を農家用コンピュータ２に送信する処理を実現したりすることができる。
【００１３】
データ収集装置３は、図２に模式的に外観を示すように、本体ユニット３０を主体に構成されている。本体ユニット３０は、全体的に長方形形状を有する本体ハウジング（筐体）３０ａと、本体ハウジング３０ａの底部に連結される脚部３０ｂとを有している。脚部３０ｂは、その一部分が地中に埋設されている。また、支柱３０ｃは、本体ユニット３０から独立して、その一部分が地中に埋設されている。支柱３０ｃの上部には、後述する情報収集手段の一つであるカメラユニット５０と温湿度センサ６１とが取り付けられている。
【００１４】
図３は、データ収集装置３の全体構成を機能的に示すブロック図である。本体ユニット３０には、その機能的な構成として、データ制御部３１と、データ収集部３２と、データ演算部３３と、データ記憶部３４と、データ表示部３５と、無線通信制御部３６と、無線通信部３７と、センサインターフェース（センサＩ／Ｆ）部３８と、電源部３９とが収容されている。
【００１５】
センサＩ／Ｆ部３８は、カメラユニット５０や各種センサ６１〜６７といった、農地及び農地における農作物に関する環境情報を検出するセンサ等が接続される。
【００１６】
温湿度センサ６１は、屋外の温度及び湿度を検出するセンサであり、白金測温抵抗体型（温度）及び静電容量式高分子ポリマー型（湿度）などを用いることができる。この温湿度センサ６１は、図５に示すように、例えば、本体ユニット３０のハウジング内部にレイアウトされており、ファン（通風部）３０ｇによって取り入れられた空気の温度及び湿度を検出する。また、温湿度センサ６１は、本体ユニット３０の外部、例えば、上述したカメラユニット５０が取り付けられる支柱３０ｃに取り付けられており、農地における温度及び湿度を検出するものであっても良い。気圧センサ６２は、データ収集部３２周囲の気圧を検出する。
【００１７】
土壌温度センサ６３は、農地における土壌温度を検出するセンサである。土壌水分センサ６４は、農地における土壌水分を検出するセンサであり、例えば、電気抵抗型のセンサを用いることができる。土壌ＥＣセンサ６５は、電気伝導度を用いて、農地の土壌中に存在している肥料分の含有傾向を検出するセンサである。日射量センサ６６は、地表面上の全天日射量を検出するセンサであり、熱伝堆型などを用いることができる。ＣＯ２（二酸化炭素）センサ６７は、データ収集装置３周辺のＣＯ２濃度を検出するセンサであり、固体高分子型などを用いることができる。
【００１８】
このようなセンサ群において、温湿度センサ６１によって検出されるデータ収集装置３周辺の温度、気圧センサ６２によって検出されるデータ収集装置３周辺の気圧は、ＣＯ２センサ６７によって検知されるＣＯ２濃度の検出値に影響を与える。ＣＯ２濃度の正確な値を収集するため、データ収集装置３は、ＣＯ２濃度に加えて、当該ＣＯ２濃度の検出値に影響する影響値である温度及び／又は気圧を取得する。
【００１９】
データ制御部３１は、データ収集装置３の動作を総合的に制御する機能を担っている。データ制御部３１は、データ演算部３３によって生成される環境情報をデータ記憶部３４に記憶させる処理、データ表示部３５に環境情報等を表示させる処理を実行する。また、データ制御部３１は、収集した環境情報を外部に送信する場合には、データ記憶部３４に記憶されている環境情報を読み込み、無線通信制御部３６に出力する。
【００２０】
データ収集部３２は、センサＩ／Ｆ部３８（後述の、図５に示すインターフェース３０ｆ）を介して、カメラユニット５０からの画像データ及び各種センサ６１〜６７からのセンサデータを、予め設定された周期で自動的に収集する。データ収集部３２によって収集されたデータは、データ演算部３３に出力される。
【００２１】
データ演算部３３は、データ収集部３２から出力される各種のセンサデータのそれぞれを対象として、センサ信号（電圧値など）を、所定の形式（例えば、温度）に変換することにより、データ（「環境情報」という）を生成する機能を担っている。データ演算部３３において生成された環境情報は、データ制御部３１に出力される。
【００２２】
また、データ演算部３３は、濃度値検出手段であるＣＯ２センサ６７により検出されたＣＯ２濃度を、影響値検出手段である温湿度センサ６１，気圧センサ６２により検出された影響値により補正して、補正後のＣＯ２濃度を演算する補正手段として機能する。このとき、データ演算部３３は、
ＣＶＣ＝ＵＣＲ×（１０１３／Ｐ）×｛（ｔ＋２７３）／２９８｝
なる演算を行う。この上記式において、ＣＶＣは標準気圧でのＣＯ２ボリューム濃度［ｐｐｍ］であり、ＵＣＲは補正前のＣＯ２濃度の実測値であり、Ｐは気圧の実測値［ｈＰａ］であり、ｔは周囲温度の実測値である。また、標準温度は０℃とし、標準気圧は１０１３ｈＰａとした。なお、気圧又は温度の一方のみを用いてＣＯ２濃度を補正する場合には、当該気圧、温度に関わる上記式における項を除いて計算することになる。
【００２３】
このような補正式によって求められたＣＯ２濃度は、データ収集装置３周囲の温度や気圧を考慮した値であり、当該温度や気圧に起因するＣＯ２センサ６７の検出誤差を修正したＣＯ２濃度となる。
【００２４】
このようなデータ演算部３３は、その機能的な構成を図４に示すように、温湿度センサ６１，気圧センサ６２，センサＩ／Ｆ部３８及びデータ収集部３２から構成される温度計測値取得部１１０と、ＣＯ２実測値取得部１２０と、気圧計測値取得部１３０とによって、温度、ＣＯ２濃度、気圧の実測値を取得し、ＣＯ２濃度補正機能１００が、実測値記憶部１０１と補正処理部１０２と標準温度・標準気圧のＣＯ２濃度記憶部１０３として機能する。これによって、データ演算部３３は、上記式によって、ＣＯ２濃度に影響する影響値である温度、気圧に基づいてＣＯ２濃度の補正値を得ることができる。
【００２５】
また、データ演算部３３は、ＣＯ２センサ６７及び温湿度センサ６１，気圧センサ６２と有線又は無線を介して接続され、当該ＣＯ２センサ６７により検出されたＣＯ２濃度値と共に温湿度センサ６１，気圧センサ６２により検出された影響値を取得し、当該検出されたＣＯ２濃度を標準気圧のＣＯ２濃度に補正する処理をリアルタイムで実行することができる。これによって、データ収集装置３は、屋外環境によってＣＯ２の検出値に誤差が含まれていても、誤差を補正した後のＣＯ２濃度を記憶しておくことができる。
【００２６】
データ記憶部３４は、データ演算部３３で変換された環境情報がデータ制御部３１を介して供給され、当該環境情報を蓄積する。データ記憶部３４は、例えば、後述の図５に示すＣＰＵボード３０ｄに搭載される外部メモリ等によって構成されている。データ演算部３３からデータ制御部３１に出力された環境情報は、データ制御部３１によってデータ記憶部３４に格納される。データ記憶部３４には、環境情報を、当該環境情報を取得した時間や日付等を対応付けて記憶させる。
【００２７】
データ表示部３５は、データ制御部３１によって制御されて、データ演算部３３から出力される環境情報を表示する。データ表示部３５としては、例えば、液晶ディスプレイを用いることができ、本体ユニット３０の本体ハウジング３０ａ（図５参照）に取り付けられている。このデータ表示部３５により、農地において、環境情報をリアルタイムで閲覧することができるようになっている。
【００２８】
無線通信制御部３６は、所定時間毎に、データ制御部３１に対して、データ記憶部３４に記憶されている所定量の環境情報であって、例えば、データサーバ４に対して未送信分の環境情報を要求する。無線通信制御部３６は、データ制御部３１から環境情報を取得すると、この環境情報を無線通信部３７を介して指定されたアクセスポイントへと送信する。これにより、データ収集装置３は、データサーバ４に環境情報を送信する。また、無線通信制御部３６は、無線通信部３７を介して農家用コンピュータ２から環境情報の送信要求を受信した場合には、送信要求に含まれる環境情報の種類、所定期間等の要求された条件に合致した環境情報を、データ制御部３１に対して要求する。無線通信制御部３６は、データ制御部３１から環境情報を取得すると、この環境情報を無線通信部３７を介して指定されたアクセスポイントへと送信する。これにより、データ収集装置３は、送信要求を送信した農家用コンピュータ２に対して環境情報を送信する。
【００２９】
無線通信部３７は、無線通信を行う機能を担っており、例えば、図５に示すように、アンテナ３０ｈによって構成されている。
【００３０】
電源部３９は、ソーラーパネル，１００Ｖ電源，１２Ｖバッテリ等の電源から電力の供給を受けることにより、本体ユニット３０に収容された上述の各部を駆動する機能を担っている。
【００３１】
カメラユニット５０は、カメラ５１と、このカメラ５１を駆動する電源部５２とを主体に構成されており、これらの要素がハウジングの内部に収容されている。カメラユニット５０は、本体ユニット３０とは独立した支柱３０ｃに取り付けられている。カメラ５１は、イメージセンサ（例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）又はＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサ等）が内蔵されており、農地及び農地における農作物を含む景色を撮像し、これを画像データとして出力する機能を担っている。電源部５２は、ソーラーパネル，１００Ｖ電源，１２Ｖバッテリ等の電源から電力の供給を受けることにより、カメラユニット５０を駆動する機能を担っている。
【００３２】
図５にデータ収集装置３の構造的な構成を断面図で示したように、本体ユニット３０は、本体ハウジング３０ａの内部に、制御手段、情報収集手段及び通信手段といった、データ収集及び情報の送受信に必要な種々の電子部品が収容されている。具体的には、本体ハウジング３０ａは、無線カードや外部メモリが搭載されたＣＰＵボード３０ｄ、データ収集を行うデータ収集ボード３０ｅ、本体ユニット３０を駆動するための電源ボード（図示せず）、センサや電源に関するインターフェース３０ｆといった電子部品を収容している。また、本体ハウジング３０ａには、外気を本体ハウジング３０ａの内部に取り入れるファン３０ｇが設けられている。さらに、本体ハウジング３０ａのハウジング上部には、無線通信を行うためのアンテナ３０ｈが取り付けられている。
【００３３】
このようなデータ収集装置３は、ＣＯ２センサ６７に相当するＣＯ２センサ３０ｉ及び温湿度センサ６１及び気圧センサ６２に相当する温度・気圧センサ３０ｊが、本体ハウジング３０ａに設けられたファン３０ｇを介して得られた外気が供給される位置に設けられている。これにより、データ演算部３３は、ファン３０ｇを通過した外気によって検出されたＣＯ２濃度及び温度、気圧といった影響値を用いて、標準気圧のＣＯ２濃度を演算することができる。
【００３４】
また、データ収集装置３は、他の構造を図６に示すように、ＣＯ２センサ６７に相当するＣＯ２センサ３０ｍ及び温湿度センサ６１及び気圧センサ６２に相当する温度・気圧センサ３０ｎが、本体ハウジング３０ａ内に設けられていても良い。また、本体ハウジング３０ａ内には、外気と繋がった吸入流路３０ｋとＣＯ２センサ３０ｍ及び温度・気圧センサ３０ｎとの間に、外気を吸引するポンプ機構３０ｌが設けられている。これにより、データ演算部３３は、ポンプ機構３０ｌによって導かれた外気によって検出されたＣＯ２濃度及び影響値を用いて、標準気圧のＣＯ２濃度を演算することができる。
【００３５】
以上詳細に説明したように、本発明を適用したデータ収集装置３によれば、屋外の二酸化炭素の濃度を検出すると共に、当該二酸化炭素の濃度の検出値に影響する影響値を検出するので、どのような環境であっても、検出した二酸化炭素の濃度を影響値によって補正した正確な二酸化炭素の濃度値を記憶することができる。
【００３６】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明を適用したデータ収集装置を含む農作物育成支援システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明を適用したデータ収集装置の外観を模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明を適用したデータ収集装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図４】本発明を適用したデータ収集装置におけるＣＯ２の補正機能を模式的に説明するためのブロック図である。
【図５】本発明を適用したデータ収集装置のハード構成を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明を適用したデータ収集装置の他のハード構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  農作物育成支援システム
２  農家用コンピュータ
３  データ収集装置
４  データサーバ
５  電気通信回線
３０  本体ユニット
３０ａ  本体ハウジング
３０ｂ  脚部
３０ｃ  支柱
３０ｄ  ＣＰＵボード
３０ｅ  データ収集ボード
３０ｆ  インターフェース
３０ｇ  ファン
３０ｈ  アンテナ
３０ｉ  センサ
３０ｊ  温度・気圧センサ
３０ｋ  吸入流路
３０ｌ  ポンプ機構
３０ｍ  センサ
３０ｎ  温度・気圧センサ
３１  データ制御部
３２  データ収集部
３３  データ演算部
３４  データ記憶部
３５  データ表示部
３６  無線通信制御部
３７  無線通信部
３８  センサＩ／Ｆ部３８
３９  電源部
５０  カメラユニット
５１  カメラ
５２  電源部
６１  温湿度センサ
６２  気圧センサ
６３  土壌温度センサ
６４  土壌水分センサ
６５  センサ
６６  日射量センサ
６７  センサ
１００  濃度補正機能
１０１  実測値記憶部
１０２  補正処理部
１０３  濃度記憶部
１１０  温度計測値取得部
１２０  実測値取得部
１３０  気圧計測値取得部
【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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