JP2003083956A - Observation apparatus for soil characteristics - Google Patents

Observation apparatus for soil characteristics

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JP2003083956A
JP2003083956A JP2002169191A JP2002169191A JP2003083956A JP 2003083956 A JP2003083956 A JP 2003083956A JP 2002169191 A JP2002169191 A JP 2002169191A JP 2002169191 A JP2002169191 A JP 2002169191A JP 2003083956 A JP2003083956 A JP 2003083956A
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JP
Japan
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soil
characteristic
observation
cutting
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Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2002169191A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sakae Shibusawa
栄 澁澤
Atsushi Otomo
篤 大友
Shinichi Hirako
進一 平子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Agriculture Forestry and Fisheries Ministry of
Omron Corp
Original Assignee
Japan Agriculture Forestry and Fisheries Ministry of
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Japan Agriculture Forestry and Fisheries Ministry of, Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Japan Agriculture Forestry and Fisheries Ministry of
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an observation apparatus for soil characteristics, capable of efficiently obtaining data of high accuracy related to the distribution of soil characteristics in a field to collectively control the same. SOLUTION: The observation apparatus for soil characteristics is equipped with the pedestal connected to the rear part of a tractor, the control part (computer) placed on the pedestal and the soil cutting part 50 attached to the lower part of the rear end of the pedestal and drawn by a vehicle such as the tractor or the like to observe the distribution of soil characteristics in the field in a real time. A GPS antenna is attached to the head of the control part. The soil cutting part 50 is equipped with the shank 51 supported on and connected to the lower part of the pedestal and the sensing part 52 fixed to the lower part of the shank 51 and almost advancing through soil at a predetermined depth. The control part 30 forms a group of data corresponding to the same soil sample with respect to the soil characteristics to be detected or the detection signals of various sensors 57, 58, 61, 62, 63, 64 or the like different in arrangement.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、土壌の特性を測定
する土壌特性観測装置に関し、特に、ほ場内における空
間的な土壌特性の分布について情報を収集する土壌特性
観測装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a soil characteristic observation apparatus for measuring soil characteristics, and more particularly to a soil characteristic observation apparatus for collecting information on spatial soil characteristic distribution in a field.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、環境の保全や収益性の向上といっ
た観点から、農作物の生産に供されるほ場単位面積当た
りに対し、農業資材、肥料あるいは飼料等の投入量を最
小化すべく、精密農法の導入が普及するようになってき
た。
2. Description of the Related Art In recent years, from the viewpoints of environmental protection and improvement of profitability, precision farming methods have been used to minimize the input amount of agricultural materials, fertilizers, feeds, etc. per unit area of field used for the production of agricultural products. The introduction of has become popular.

【0003】精密農法では、比較的大規模なほ場を複数
の区画に分割し、区画毎に異なる土壌特性(土壌特性の
ばらつき)を考慮した上で、施肥や農薬散布等に関し区
画毎に最適な管理を行う。
In the precision farming method, a relatively large-scale field is divided into a plurality of sections, and the soil characteristics (variation in soil characteristics) that differ from section to section are taken into consideration, and then optimal for each section regarding fertilization and pesticide application. Manage.

【0004】このような精密農法の実施に際しては、土
壌特性に関して区画毎のばらつきを正確に反映する情報
を取得する必要がある。
In carrying out such a precision farming method, it is necessary to acquire information that accurately reflects the variation of each section regarding soil characteristics.

【0005】例えば、米国特許第5,044,756号
公報に記載された装置は、車両等に牽引され所定の深さ
の土壌中を略水平に移動する。そして移動中、特定波長
の光を土嬢中に照射するとともにその反射光を検出し、
その反射光の特性に基づいて土壌中に含まれる有機物や
水分を定性的・定量的にリアルタイムで観測することが
できる。
For example, the device described in US Pat. No. 5,044,756 is pulled by a vehicle or the like and moves substantially horizontally in soil of a predetermined depth. Then, while moving, illuminate the clay with a specific wavelength and detect the reflected light,
Based on the characteristics of the reflected light, organic matter and water contained in soil can be qualitatively and quantitatively observed in real time.

【0006】各区画に対応する情報は、例えば過去に蓄
積されたデータ情報や、地理的に異なる他のほ場につい
てのデータ情報と比較することにより、個々の区画の土
壌特性に適合する最適な管理方法(施肥量や農薬散布量
の設定等)を見出すために活用されることになる。この
ため、各区画に対応するデータ情報は、時間的、地理的
に異なる領域から取得された土壌特性に関するデータ情
報と比較可能なように標準化されたもの(規格の統一化
がなされたもの)であることが望ましい。データ情報の
標準化に際しては、例えば土壌の物理的・化学的な特性
を反映する複数のパラメータ(変数)を採用して数式化
(関数化)し、土壌の性質を評価するための指標として
用いることが考えられる。ここで、例えば農業生産にと
っての優位性といった観点から土壌特性を評価する場
合、当該土壌特性を定義づけるための指標に不可欠なパ
ラメータとしては、上記公報記載の装置によって観測さ
れる有機物含量や水分量(含水率)の他、粘土含量や土
壌密度等が挙げられる。
The information corresponding to each section is compared with, for example, data information accumulated in the past or data information about other geographically different fields, so that the optimum management suitable for the soil characteristics of each section is obtained. It will be used to find out the method (setting of fertilizer application amount and pesticide application amount, etc.). For this reason, the data information corresponding to each section is standardized (standardized) so that it can be compared with the data information on soil characteristics acquired from different regions temporally and geographically. Is desirable. When standardizing data information, for example, use multiple parameters (variables) that reflect the physical and chemical characteristics of the soil and formulate it (function), and use it as an index for evaluating the properties of the soil. Can be considered. Here, for example, when soil characteristics are evaluated from the viewpoint of superiority for agricultural production, as an indispensable parameter for an index for defining the soil characteristics, the organic matter content and water content observed by the device described in the above publication are used. In addition to (water content), clay content, soil density, etc. may be mentioned.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、粘土含量や
土壌密度等といったパラメータは、土壌の物理的な特性
(例えば、土壌の硬度や電気伝導度等)に反映されると
ころが大きく、その定量も光学的な分析手法によって行
うのは困難であるため、土壌の硬度や電気伝導度検出す
る機能を備えたセンサを別途採用する必要が生じる。
By the way, parameters such as clay content and soil density are largely reflected in physical properties of soil (for example, soil hardness and electrical conductivity), and their quantification is also performed optically. Since it is difficult to carry out by a conventional analysis method, it is necessary to separately employ a sensor having a function of detecting soil hardness and electric conductivity.

【0008】ところが、検出原理の異なるセンサを採用
し、リアルタイムで複数のパラメータを検出する場合、
取り付け位置の制約等から、各センサは相互に離間した
位置で土壌に関する各種特性を検出することになる。こ
のため、検出される各種特性が同一試料についてのもの
である保証は得られなかった。
However, when a sensor having a different detection principle is adopted to detect a plurality of parameters in real time,
Due to the restriction of the mounting position, each sensor detects various characteristics related to soil at positions separated from each other. Therefore, there was no guarantee that the various properties detected were for the same sample.

【0009】また、上記公報に記載の装置も含め、ほ場
内の土壌特性の分布を把握するにあたり、土壌の特性を
反映するパラメータを現場において直接測定(検出)す
るといった装置構成を適用する場合、検出素子と試料
(土壌)との関係に外乱が生じ易い。例えば、検出素子
を土壌に接触させて行う検出態様では検出素子及び土壌
間の接触圧の変動等、一方、検出素子を土壌から離間さ
せた状態で行う検出態様では検出素子及び土壌間の距離
の変動等が生じやすく、これらの外乱が取得データの精
度や再現性を低下させることとなる。
In addition, when grasping the distribution of soil characteristics in a field, including the apparatus described in the above publication, when applying an apparatus configuration in which a parameter reflecting soil characteristics is directly measured (detected) on site, Disturbances tend to occur in the relationship between the detection element and the sample (soil). For example, in the detection mode in which the detection element is brought into contact with the soil, fluctuations in contact pressure between the detection element and the soil, on the other hand, in the detection mode performed while the detection element is separated from the soil, the distance between the detection element and the soil is Fluctuations are likely to occur, and these disturbances reduce the accuracy and reproducibility of acquired data.

【0010】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、ほ場内における土壌
特性の分布に関し、精度の高いデータ情報を効率的に取
得し、一括管理することのできる土壌特性観測装置を提
供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to efficiently obtain highly accurate data information regarding the distribution of soil characteristics in a field and collectively manage the information. It is to provide a soil characteristic observation device capable of performing.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明による装置は、土壌特性の平面的な分布を
観測する土壌特性観測装置であって、任意深さの土壌を
切削しつつ進行する土壌切削手段と、前記土壌切削手段
の後部に設けられ、前記土壌の切削面との間に所定の観
測空間を介し該切削された土壌の特性を検出する土壌特
性検出手段と、前記土壌の切削面および前記検出手段間
の距離を認識する距離認識手段と、前記認識される距離
に応じて、前記土壌切削手段の姿勢制御及び前記検出さ
れた土壌特性に関する情報処理を行う距離対応手段とを
有することを要旨とする。
In order to achieve the above object, the apparatus according to the present invention is a soil characteristic observing apparatus for observing a two-dimensional distribution of soil characteristics, while cutting soil of an arbitrary depth. Soil cutting means for advancing, and a soil characteristic detecting means provided in the rear part of the soil cutting means for detecting the characteristics of the cut soil through a predetermined observation space between the cutting surface of the soil, and the soil. Distance recognition means for recognizing the distance between the cutting surface and the detection means, and distance correspondence means for performing attitude control of the soil cutting means and information processing regarding the detected soil characteristics according to the recognized distance. It is a gist to have.

【0012】同構成によれば、前記土壌切削手段の姿勢
制御を通じて前記認識される距離の最適化を図ること、
或いは、前記認識される距離が同等である(最適な範囲
にある)条件下で得られたデータ情報をグループ化する
ことができるようになる。従って、前記土壌特性検出手
段によって検出される土壌の特性(その分析精度を決定
づける条件として、検出素子及び検出対象間の距離が重
要な特性、例えば土壌からの反射光の分光スペクトル等
のような土壌の光学的な特性)について、精度や再現性
の高いデータ情報を取得することができるようになる。
According to this structure, the recognized distance is optimized by controlling the posture of the soil cutting means.
Alternatively, it becomes possible to group the data information obtained under the condition that the perceived distances are equal (in the optimum range). Therefore, the characteristics of the soil detected by the soil characteristic detecting means (a characteristic that the distance between the detection element and the detection object is important as a condition that determines the analysis accuracy thereof, such as a spectral spectrum of reflected light from the soil. It is possible to acquire data information with high accuracy and reproducibility.

【0013】また、前記距離対応手段は、前記認識され
る距離が目標値に収束するよう前記土壌切削手段の姿勢
をフィードバック制御するフィードバック制御手段を有
するのが好ましい。
Further, it is preferable that the distance corresponding means has a feedback control means for feedback-controlling the posture of the soil cutting means so that the recognized distance converges to a target value.

【0014】同構成によれば、前記土壌切削手段の姿勢
制御、すなわち前記認識される距離の最適化が、フィー
ドバック制御を通じて一層緻密に行われるようになる。
According to this structure, the attitude control of the soil cutting means, that is, the optimization of the recognized distance, can be performed more finely through the feedback control.

【0015】また、前記距離対応手段は、前記認識され
る距離に基づいて、前記土壌の切削面の凹凸状態を認識
する凹凸状態認識手段と、前記認識される凹凸状態に基
づいて、前記検出された土壌特性に関する情報をグルー
プ化するグループ化処理手段とを有するのが好ましい。
Further, the distance correspondence means recognizes the unevenness state of the cutting surface of the soil based on the recognized distance, and the detected unevenness state based on the recognized unevenness state. It is preferable to have a grouping processing means for grouping information relating to the soil characteristics.

【0016】ここで、前記土壌特性に関する情報のグル
ープ化は、例えば前記凹凸状態が、前記土壌特性検出手
段による土壌特性の検出条件として有利な状態である場
合に得られた情報を、実用性の高いグループとして選択
(抽出)する処理であってもよい。
Here, the grouping of information relating to the soil characteristic is performed by using the information obtained when the irregularity state is advantageous as a soil characteristic detecting condition by the soil characteristic detecting means. It may be a process of selecting (extracting) as a high group.

【0017】また、前記土壌特性の観測点を含む所定の
区間で、所定回数に亘って前記距離を認識した場合、当
該認識された距離の平均値、分散(または標準偏差)若
しくは当該認識される距離の変動から評価される凹凸の
非対称性といった指標を適用し、これら指標の何れか、
若しくは全てを考量して前記情報のグループ化を行って
もよい。
Further, when the distance is recognized a predetermined number of times in a predetermined section including the soil characteristic observation point, the average value, variance (or standard deviation) of the recognized distance, or the recognition is performed. Applying an index such as the asymmetry of the unevenness evaluated from the variation of the distance, any of these indexes,
Alternatively, the information may be grouped in consideration of all.

【0018】同構成によれば、例えば凹凸状態の類似す
る土壌面、若しくは凹凸状態の好ましい土壌面で検出さ
れた土壌特性に関する情報をグループ化して取り扱うこ
とができるようになり、前記土壌特性検出手段によって
検出される土壌の特性(その分析精度を決定づける条件
として、検出素子及び検出対象間の距離が重要な特性)
について、より精度や再現性の高いデータ情報を取得す
ることができるようになる。
According to this structure, it becomes possible to group and handle the information about the soil characteristics detected on the soil surface having a similar uneven surface or the preferable soil surface having an uneven surface. Characteristics of soil detected by (the characteristic that the distance between the detection element and the detection target is important as a condition that determines the analysis accuracy)
For, it becomes possible to acquire data information with higher accuracy and reproducibility.

【0019】また、前記検出される土壌特性には、前記
土壌の切削面からの反射光に基づく光学的な特性が含ま
れるのが好ましい。
Further, it is preferable that the detected soil characteristics include optical characteristics based on light reflected from the cut surface of the soil.

【0020】他の発明による装置は、土壌特性の平面的
な分布を観測する土壌特性観測装置であって、任意深さ
の土壌を切削しつつ進行する刃状の土壌切削手段と、該
土壌切削手段表面の歪み量を検出する歪み量検出手段と
を有することを要旨とする。
An apparatus according to another invention is a soil characteristic observing apparatus for observing a two-dimensional distribution of soil characteristics, which is a blade-shaped soil cutting means for advancing while cutting soil of an arbitrary depth, and the soil cutting. The gist is to have a strain amount detection means for detecting the strain amount on the surface of the means.

【0021】同構成によれば、前記切削手段表面の歪み
量を通じ、前記切削手段の前方に存在する土壌が前記切
削手段の切削面に付与する荷重、言い換えれば土圧(抵
抗)を検出することができる。また、この土圧は当該土
壌の硬度と高い相関性を有する。すなわち、前記土壌切
削手段の進行に従い、前方に存在する土壌の硬度を逐次
検出することができるようになる。
According to this construction, the load applied by the soil existing in front of the cutting means to the cutting surface of the cutting means, in other words, the earth pressure (resistance) is detected through the amount of strain on the surface of the cutting means. You can Further, this earth pressure has a high correlation with the hardness of the soil. That is, as the soil cutting means progresses, the hardness of the soil existing in the front can be sequentially detected.

【0022】また、前方の土壌から受ける土圧(抵抗)
を直接検出するダイアフラム式感圧素子のように、当該
土圧を検出するにあたり前記切削手段の切削面上、若し
くは切削面(表面)付近にセンサ素子を配設する必要が
ない。言い換えれば、前記切削手段の切削面と、当該歪
み量検出手段の検出素子との間を比較的肉厚に形成し、
土壌の接触による前記切削手段の切削面への衝撃や、当
該切削面の摩耗に対し、十分な耐久性を確保することが
できる。
The earth pressure (resistance) received from the soil in front
Unlike the diaphragm-type pressure-sensitive element that directly detects, it is not necessary to dispose the sensor element on the cutting surface of the cutting means or in the vicinity of the cutting surface (surface) when detecting the earth pressure. In other words, a relatively thick wall is formed between the cutting surface of the cutting means and the detection element of the strain amount detection means.
Sufficient durability can be ensured against impact on the cutting surface of the cutting means due to contact with soil and abrasion of the cutting surface.

【0023】また、前記歪み量検出手段は、各々の歪み
検出面を相互に対峙させ、且つ、前記土壌切削手段の切
削面と略平行をなす一対の歪み検出素子を備えることと
してもよい。
Further, the strain amount detecting means may be provided with a pair of strain detecting elements having their respective strain detecting surfaces facing each other and being substantially parallel to the cutting surface of the soil cutting means.

【0024】上記構成において前記土壌切削手段を梁と
みなした場合、当該土壌切削手段の切削面は梁の引っ張
り側の側面に相当する。同構成によれば、前記一対の歪
み検出素子のうち、一方の歪み素子が前記梁の引っ張り
側の側面の歪みを、他方の歪み素子が圧縮側の側面の歪
みを検出することになる。従って、両者の検出値(歪み
量)を変数とした関数(例えば両者の和)を用いれば、
引っ張り応力と圧縮応力とを相殺し、土圧に対する前記
土壌切削手段の曲げ応力を正確に定量することができる
ようになる。
In the above structure, when the soil cutting means is regarded as a beam, the cutting surface of the soil cutting means corresponds to the side surface on the tension side of the beam. According to the configuration, one strain element of the pair of strain detection elements detects strain on the side surface on the tension side of the beam, and the other strain element detects strain on the side surface on the compression side. Therefore, if a function (for example, the sum of both) using the detected values (distortion amount) of both as variables is used,
It becomes possible to cancel the tensile stress and the compressive stress, and to accurately quantify the bending stress of the soil cutting means with respect to the earth pressure.

【0025】前記前記土壌切削手段表面の歪み量を制限
する歪み量制限手段を備えるのが好ましい。
It is preferable to provide a strain amount limiting means for limiting the strain amount of the surface of the soil cutting means.

【0026】同構成によれば、前記土壌切削手段の切削
面に接触する土壌が、当該切削面に過度の荷重を付与し
た場合であれ、該土壌切削手段へ過剰な負担がかかるこ
とがない。よって、前記土壌切削手段の耐久性が向上す
る。
According to the above construction, even if the soil contacting the cutting surface of the soil cutting means applies an excessive load to the cutting surface, the soil cutting means is not overloaded. Therefore, the durability of the soil cutting means is improved.

【0027】また、当該土壌特性観測装置の現在位置に
関する情報を外部からの通信情報として取得する通信手
段と、前記取得される当該土壌特性観測装置の現在位置
と前記観測される土壌特性とを、相互に関連するデータ
情報として処理する処理手段とを有することを要旨とす
る。
Further, the communication means for acquiring information on the current position of the soil characteristic observing device as external communication information, the acquired current position of the soil characteristic observing device and the observed soil characteristic, The gist is to have a processing means for processing as mutually related data information.

【0028】同構成によれば、各観測点で得られる土壌
特性に関するデータ情報を、ほ場内における正確な位置
に対応するものとして、効率的に取得し、管理すること
ができるようになる。
According to this configuration, it becomes possible to efficiently acquire and manage the data information regarding the soil characteristics obtained at each observation point as the information corresponding to the accurate position in the field.

【0029】上記各構成は、可能な限り組み合わせるこ
とができる。
The above configurations can be combined as much as possible.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)以下、本発
明の土壌特性観測装置を具体化した第1の実施の形態に
ついて、図面を参照して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment) A first embodiment of the soil characteristic observing apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0031】〔観測システムの概要〕図1には、本実施
の形態にかかる観測システムの概略を示す。
[Outline of Observation System] FIG. 1 shows an outline of an observation system according to the present embodiment.

【0032】同図1に示すように、観測システム1は、
トラクタ等の車両2に牽引され、農作物の生産を行うべ
く耕地されたほ場3内を移動する土壌特性観測装置10
と、土壌特性観測装置10の正確な位置を把握するため
のGPS(Grobal Positioning System)衛星によって
構成されている。土壌特性観測装置10にはGPSアン
テナ11が備えられており、土壌特性観測装置10はこ
のGPSアンテナ11を通じGPS衛星200からの位
置情報(地表における土壌特性観測装置10の位置に関
する情報)信号を受信して自身の現在位置を認識するこ
とになる。同図1中において破線で示すように、ほ場3
は仮想的に複数の区画に分割されており、土壌特性に関
して取得した情報の管理や、農作物を生産するにあたっ
て行う肥料や農薬等の投入量の決定は、区画毎に独立し
て行うことになる。
As shown in FIG. 1, the observation system 1 is
A soil characteristic observation device 10 that is towed by a vehicle 2 such as a tractor and moves in a field 3 cultivated to produce agricultural products.
And a GPS (Grobal Positioning System) satellite for grasping the exact position of the soil characteristic observation device 10. The soil characteristic observing device 10 is equipped with a GPS antenna 11, and the soil characteristic observing device 10 receives a position information (information regarding the position of the soil characteristic observing device 10 on the ground surface) signal from the GPS satellite 200 through this GPS antenna 11. Then, you will recognize your current position. As shown by the broken line in FIG.
Is virtually divided into multiple plots, and the management of the information obtained regarding soil characteristics and the determination of the inputs of fertilizers, pesticides, etc. to produce agricultural products will be done independently for each plot. .

【0033】〔土壌特性観測装置の構造及び機能〕次
に、土壌特性観測装置の構造及び機能について説明す
る。
[Structure and Function of Soil Characteristic Observation Device] Next, the structure and function of the soil characteristic observation device will be described.

【0034】図2は、車両(トラクタ)2に牽引される
土壌特性観測装置10の構造を概略的に示す側面図であ
る。
FIG. 2 is a side view schematically showing the structure of the soil characteristic observation device 10 towed by the vehicle (tractor) 2.

【0035】同図2に示すように、土壌特性観測装置1
0は、支持フレーム12a,12b,12c,12dを
介してトラクタ2の後部に連結された台座13と、台座
13上に載置された制御部(コンピュータを含む)と、
台座13後端の下部に取り付けられた土壌切削部50と
を備えて構成される。制御部30の頭上には、GPSア
ンテナ11が取り付けられている。土壌切削部50は、
台座13の下部に支持連結されたシャンク51と、シャ
ンク51の下部に固定され土壌中(地表面下)の所定の
深さを略水平に進むセンシング部52とを備える。シャ
ンク51の進行方向先端は土壌から受ける抵抗を低減す
べくV字型形状をなしており、また、センサ部は、その
先端に土壌を堀削するためのチゼル刃(チゼル部)53
を備えており、また土壌特性を観測するための各種セン
サ(図示略)を内蔵している。土壌切削部50の外部に
取り付けられたハロゲンランプ40は、センシング部5
2内に形成される観測空間(図示略)において、後述す
る各種センサ(図示略)の観測対象(土壌)を照明する
ための光源として機能する。台座13の側部に取り付け
られた支持アーム14は、その先端部に設けられたゲー
ジ輪15を接地させることにより、支持フレーム12
a,12b,12c,12dと併せて台座13を地表面
と水平な状態に保持する。また、ゲージ輪15及び台座
13間の距離は調整可能であり、この距離を調整するこ
とによって土壌中のセンシング部52の位置(深さ)を
調整することができる。同じく台座13の側部であっ
て、支持アーム14よりも前方の所定部位13aにおい
て、当該部位13aを中心に揺動自在に取り付けられた
揺動アーム16は、その先端部に設けられた深度測定用
自由転輪17を接地させる。揺動アーム16の取り付け
部位には、台座13に対する揺動アーム16の回転位相
に応じた信号を出力するポテンショメータ(回転角度セ
ンサ)18が取り付けられている。回転角度センサ18
の出力信号に基づいて、深度測定用自由転輪17の接地
面と台座13との距離D1、さらにはセンシング部52
の底面(観測土壌面)と地表面L1との間の距離、言い
換えれば観測土壌面L2の深さD2が求められる。ま
た、台座13の先端部に設けられたコールタ19は、土
壌切削部50前方の地表を切断することにより、センシ
ング部52を地表面下に誘導するために要する力(土壌
切削部50が土壌から受ける抵抗)を軽減する。また、
藁や雑草等を切断し、これらがシャンク51に絡みつく
のを防止する機能も有する。また、トラクタ2に取り付
けられた表示操作部20は、制御部30と電気的に接続
され、操作者の入力作業により、若しくは自動的に制御
部30と通信し、制御部30が記憶するデータ情報等を
適宜表示する。
As shown in FIG. 2, the soil characteristic observation device 1
0 is a pedestal 13 connected to the rear part of the tractor 2 via the support frames 12a, 12b, 12c, 12d, a control unit (including a computer) mounted on the pedestal 13,
The soil cutting part 50 attached to the lower part of the rear end of the pedestal 13 is provided. The GPS antenna 11 is attached above the control unit 30. The soil cutting unit 50
The shank 51 is supported and connected to the lower part of the pedestal 13, and the sensing part 52 is fixed to the lower part of the shank 51 and moves substantially horizontally to a predetermined depth in the soil (under the ground surface). The tip of the shank 51 in the traveling direction has a V-shape to reduce the resistance received from the soil, and the sensor portion has a chisel blade (chisel portion) 53 for excavating the soil at the tip thereof.
In addition, various sensors (not shown) for observing soil characteristics are built in. The halogen lamp 40 attached to the outside of the soil cutting unit 50 is the sensing unit 5
In an observation space (not shown) formed in 2, it functions as a light source for illuminating an observation target (soil) of various sensors (not shown) described later. The support arm 14 attached to the side portion of the pedestal 13 has the support frame 12 by grounding a gauge wheel 15 provided at the tip of the support arm 14.
Together with a, 12b, 12c, and 12d, the pedestal 13 is held in a horizontal state with the ground surface. Further, the distance between the gauge wheel 15 and the pedestal 13 can be adjusted, and by adjusting this distance, the position (depth) of the sensing unit 52 in the soil can be adjusted. Similarly, in a predetermined portion 13a on the side of the pedestal 13 and in front of the support arm 14, the swing arm 16 swingably attached around the portion 13a is provided with a depth measurement provided at its tip. The free rolling wheel 17 is grounded. A potentiometer (rotation angle sensor) 18 that outputs a signal according to the rotation phase of the swing arm 16 with respect to the pedestal 13 is attached to the mounting portion of the swing arm 16. Rotation angle sensor 18
On the basis of the output signal of the depth measurement free wheel 17, the distance D1 between the ground contact surface of the free wheel 17 for depth measurement and the pedestal 13, and the sensing unit 52.
The distance between the bottom surface (observed soil surface) and the ground surface L1, that is, the depth D2 of the observed soil surface L2 is obtained. Further, the coulter 19 provided at the tip portion of the pedestal 13 cuts the ground surface in front of the soil cutting portion 50, and thereby the force required to guide the sensing portion 52 below the ground surface (the soil cutting portion 50 moves from the soil). Reduce the resistance received. Also,
It also has a function of cutting straws or weeds and preventing them from being entangled in the shank 51. The display operation unit 20 attached to the tractor 2 is electrically connected to the control unit 30 and communicates with the control unit 30 by an operator's input work or automatically, and data information stored in the control unit 30. Etc. are displayed appropriately.

【0036】〔センシング部の構造〕図3は、センシン
グ部の内部構造を概略的に示す側断面図である。
[Structure of Sensing Section] FIG. 3 is a side sectional view schematically showing the internal structure of the sensing section.

【0037】同図3に示すように、センシング部52
は、進行方向に沿って先端部に相当するチゼル部53
と、後端部に相当する光学センサ収納部60とに大別さ
れる。チゼル部53は、その刃先により前方の土壌を上
下に切り開きながら進行するとともに、その後方に、地
表面L1と水平をなす観測土壌面L2を形成する。光学
センサ収納部60には、可視光集光ファイバー(可視光
センサ)61、近赤外線集光ファイバー(赤外光セン
サ)62、CCD(Charge Coupled Device)カメラ6
3、温度センサ64および照明用光ファイバー65A,
65Bが収容されている。また、これら部材61〜65
は、観測土壌面L2から離間するように設けられ、各部
材61〜65と観測土壌面L2との間には所定の観測空
間S1が形成される。
As shown in FIG. 3, the sensing unit 52
Is a chisel portion 53 corresponding to the tip portion along the traveling direction.
And the optical sensor housing portion 60 corresponding to the rear end portion. The chisel portion 53 advances while cutting the front soil up and down by its blade edge, and forms an observation soil surface L2 that is horizontal to the ground surface L1 at the rear thereof. The optical sensor housing 60 includes a visible light collecting optical fiber (visible light sensor) 61, a near infrared collecting optical fiber (infrared light sensor) 62, and a CCD (Charge Coupled Device) camera 6
3, temperature sensor 64 and optical fiber 65A for illumination,
65B is accommodated. In addition, these members 61 to 65
Is provided so as to be separated from the observation soil surface L2, and a predetermined observation space S1 is formed between each member 61 to 65 and the observation soil surface L2.

【0038】ここで、照明用光ファイバー65A,65
Bは、ハロゲンランプ40(図2参照)から供給される
光のうち特定の波長領域(例えば400nm〜2400
nm程度)の光を選択的に透過させ、この光を観測土壌
面L2に照射する。可視光センサ61は、照明用光ファ
イバー65A,65Bによって観測土壌面L2に照射さ
れた光の反射光のうち、可視光の波長領域(例えば40
0nm〜900nm)の光を選択的に収集する。赤外光
センサ62は、同じく照明用光ファイバー65A,65
Bによって観測土壌面L2に照射された光の反射光のう
ち、近赤外光の波長領域(例えば900nm〜1700
nm)の光を選択的に収集する。CCD(Charge Coupl
ed Device)カメラ63は、観測土壌面L2を撮像す
る。温度センサ64は、観測土壌面L2の温度(放射
熱)を検出する。
Here, the optical fibers for illumination 65A, 65
B is a specific wavelength region (for example, 400 nm to 2400) of the light supplied from the halogen lamp 40 (see FIG. 2).
light of approximately nm) is selectively transmitted, and this light is applied to the observation soil surface L2. The visible light sensor 61 includes a visible light wavelength region (for example, 40 nm) in the reflected light of the light irradiated on the observation soil surface L2 by the illumination optical fibers 65A and 65B.
Light from 0 nm to 900 nm) is selectively collected. The infrared light sensor 62 is the same as the illumination optical fibers 65A, 65.
In the reflected light of the light irradiated to the observation soil surface L2 by B, the wavelength region of near infrared light (for example, 900 nm to 1700)
nm) light is selectively collected. CCD (Charge Coupl
ed Device) camera 63 images the observed soil surface L2. The temperature sensor 64 detects the temperature (radiant heat) of the observed soil surface L2.

【0039】また、可視光センサ61、赤外光センサ6
2、CCDカメラ63及び照明用光ファイバー65A,
65Aは、各々の前面(観測土壌面に臨む面)が光学窓
(例えば石英ガラス)66によって覆われている。光学
窓66には、送風管67を通じて乾燥した空気が常時吹
き付けられる。この乾燥空気の働きにより、光学窓66
の曇りが防止される。また、観測空間S1の前方におい
て、センシング部52の底面に凸設された均平板68が
チゼル部53の後方に形成される土壌の切削面(センシ
ング部52と対峙する面)の凹凸をならすため、観測土
壌面L2は平坦な表面形状を保つ。
Further, the visible light sensor 61 and the infrared light sensor 6
2, CCD camera 63 and optical fiber 65A for illumination,
The front surface (surface facing the observation soil surface) of 65A is covered with an optical window (for example, quartz glass) 66. Dry air is constantly blown to the optical window 66 through the blower pipe 67. By the action of this dry air, the optical window 66
Fogging is prevented. Further, in the front of the observation space S1, the flat plate 68 protruding from the bottom surface of the sensing unit 52 smoothes the unevenness of the cutting surface (the surface facing the sensing unit 52) of the soil formed behind the chisel unit 53. The observation soil surface L2 maintains a flat surface shape.

【0040】図4は、チゼル部53の外観を示す上視図
である。図3及び図4に併せ示すように、チゼル部53
の上面には表面電極55が埋設されている。表面電極5
5の外縁には、同電極55及びチゼル部53間を隔離す
るための絶縁性部材56が周設されている。表面電極5
5は、導電性材料から構成されたチゼル部53の上面5
3aと対電極をなし、チゼル部53の上面53a(表面
電極55を含む)に接触する土壌の電気伝導度と誘電率
とを同時に検出する電気特性センサ57を構成する。ま
た、表面電極55のやや後方に相当する部位には歪みゲ
ージ(土壌硬度センサ)58が内蔵されている。土壌硬
度センサ58は、チゼル部53内に形成された円筒状の
収容空間S2の内壁に取り付けられている。円筒状空間
S2は、チゼル部53の底面53b側に形成されたスリ
ットS3を通じ、その一部が外部に連通している。スリ
ットS3内には、鋼製のストッパ58aが設けられてい
る。収容空間S2と、ストッパ58aを含むスリットS
3とによって形成される空間には、当該空間への土や水
分の進入を防ぐための弾性樹脂が充填されている。土壌
硬度センサ58は、チゼル部53が土壌(チゼル部53
自身が切り開く土壌)から受ける力学的抵抗(土圧)を
検出する。チゼル部53の受ける土圧が大きくなるほど
節Pを中心に発生するモーメント(例えば、チゼル部5
3の上面53aに対し矢指Q1方向に作用する力)が大
きくなり、土壌硬度センサ(歪みゲージ)58の歪み量
も大きくなる。すなわち、土壌硬度センサ58は、チゼ
ル部53の上面53aにかかる土壌の荷重の大きさを、
片持ち梁(チゼル部53)の各点にかかる荷重の大きさ
(当該荷重が当該梁の支持点(節P)近傍に生じせしめ
る歪みの大きさ)として検出する。
FIG. 4 is a top view showing the appearance of the chisel portion 53. As shown in FIGS. 3 and 4, the chisel portion 53
A surface electrode 55 is embedded on the upper surface of the. Surface electrode 5
An insulating member 56 for separating the electrode 55 and the chisel portion 53 is provided around the outer edge of the electrode 5. Surface electrode 5
5 is the upper surface 5 of the chisel portion 53 made of a conductive material.
An electrical characteristic sensor 57 that forms a counter electrode with 3a and that simultaneously detects the electrical conductivity and the dielectric constant of soil that contacts the upper surface 53a (including the surface electrode 55) of the chisel portion 53 is formed. Further, a strain gauge (soil hardness sensor) 58 is built in a portion slightly rearward of the surface electrode 55. The soil hardness sensor 58 is attached to the inner wall of the cylindrical accommodation space S2 formed in the chisel portion 53. A part of the cylindrical space S2 communicates with the outside through a slit S3 formed on the bottom surface 53b side of the chisel portion 53. A steel stopper 58a is provided in the slit S3. The accommodation space S2 and the slit S including the stopper 58a
The space formed by 3 and 3 is filled with an elastic resin for preventing soil and moisture from entering the space. In the soil hardness sensor 58, the chisel portion 53 is soil (chisel portion 53
Detects the mechanical resistance (earth pressure) received from the soil that it cuts open. As the earth pressure received by the chisel portion 53 increases, a moment generated around the node P (for example, the chisel portion 5
The force acting on the upper surface 53a of No. 3 in the direction of the arrow finger Q1) becomes large, and the strain amount of the soil hardness sensor (strain gauge) 58 also becomes large. That is, the soil hardness sensor 58 measures the magnitude of the soil load applied to the upper surface 53a of the chisel portion 53,
It is detected as the magnitude of the load applied to each point of the cantilever (chisel portion 53) (the magnitude of the strain that the load causes near the supporting point (node P) of the beam).

【0041】なお、土壌中におけるセンシング部52の
進行速度等の諸条件が一定であれば、このチゼル部53
が土壌から受ける土圧は当該土壌の硬さ(土壌硬度)と
高い相関関係を示す。
If various conditions such as the traveling speed of the sensing section 52 in the soil are constant, the chisel section 53
The soil pressure received from the soil has a high correlation with the hardness (soil hardness) of the soil.

【0042】ちなみに、本実施の形態では、土壌硬度セ
ンサ58を収容する収容空間S2の内壁が曲面をなすこ
と(円筒状に形成されていること)で、チゼル部53の
上面53aに作用する土圧に対して、節(モーメント中
心)P近傍の部位に十分な強度及び耐久性が確保されて
いる。また、土壌硬度センサ58(収容空間S2)の歪
み量が有る程度以上大きくなった場合でも、ストッパ5
8aが存在しているために、スリットS3の幅は所定値
より狭くなることはない。
By the way, in the present embodiment, the inner wall of the storage space S2 for storing the soil hardness sensor 58 has a curved surface (that is, is formed in a cylindrical shape), so that the soil acting on the upper surface 53a of the chisel portion 53 can be treated. With respect to the pressure, sufficient strength and durability are secured in the region near the node (center of moment) P. Further, even when the amount of strain of the soil hardness sensor 58 (accommodation space S2) becomes larger than a certain amount, the stopper 5
Due to the presence of 8a, the width of the slit S3 will not become narrower than a predetermined value.

【0043】〔コンピュータ及びその周辺機器の電気的
構成〕図5は、制御部30に内蔵されたコンピュータ及
びその周辺機器について、その電気的構成を示すブロッ
ク図である。
[Electrical Configuration of Computer and its Peripheral Equipment] FIG. 5 is a block diagram showing the electrical configuration of the computer and its peripheral equipment incorporated in the control unit 30.

【0044】コンピュータ150は、その内部に中央処
理装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ラ
ンダムアクセスメモリ(RAM)、バックアップRAM
34、及びタイマーカウンタ等を備え、これら各部がバ
スにより接続されることにより論理演算回路を構成す
る。
The computer 150 has a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and a backup RAM therein.
34, a timer counter, etc., and these units are connected by a bus to form a logical operation circuit.

【0045】このように構成されたコンピュータ150
は、光学センサ収容部60に設けられた可視光センサ6
1や赤外光センサ62からの検出信号を分光部を介して
入力し、これら信号を処理する。分光部70は、可視光
用分光部71及び近赤外光用分光部72から構成され
る。分光部71,72は、フォトダイオードリニアアレ
イを備えたマルチチャンネル式分光器であり、可視光用
分光部71は400nm〜900nmの波長領域で25
6チャンネルに、近赤外光用分光部72は900nm〜
1700nmの波長領域で128チャンネルに対応する
波長の光の強度を個別に高速検出することができる。ま
た、コンピュータ150は、同じく光学センサ収容部6
0に設けられた温度センサ64からの検出信号やCCD
カメラ63からの撮像データを入力し、これらのデータ
情報(信号)を処理する。また、コンピュータ150
は、チゼル部53に設けられた電気特性センサ57や土
壌硬度センサ58からの検出信号を入力し、これら信号
を処理する。また、コンピュータ150は、揺動アーム
16に取り付けられた回転角度センサ18からの検出信
号を入力し、この信号を処理する。また、コンピュータ
150は、GPS衛星200から送信される信号をGP
Sアンテナ11を通じて入力し、この信号を処理する。
Computer 150 configured in this way
Is the visible light sensor 6 provided in the optical sensor housing 60.
1 and the detection signals from the infrared light sensor 62 are input through the spectroscopic unit, and these signals are processed. The spectroscopic section 70 includes a visible light spectroscopic section 71 and a near infrared spectroscopic section 72. The spectroscopic units 71 and 72 are multi-channel spectroscopes equipped with a photodiode linear array, and the spectroscopic unit 71 for visible light has a wavelength range of 400 nm to 900 nm.
The near-infrared light spectroscopic unit 72 has 6 channels and 900 nm-
Intensity of light having a wavelength corresponding to 128 channels can be individually detected at high speed in the wavelength region of 1700 nm. In addition, the computer 150 also includes the optical sensor housing portion 6
0 detection signal from the temperature sensor 64 and CCD
Image pickup data from the camera 63 is input and these data information (signals) are processed. Also, the computer 150
Receives the detection signals from the electric characteristic sensor 57 and the soil hardness sensor 58 provided in the chisel portion 53, and processes these signals. The computer 150 also receives a detection signal from the rotation angle sensor 18 attached to the swing arm 16 and processes this signal. In addition, the computer 150 transmits the signal transmitted from the GPS satellite 200 to the GP.
Input through the S antenna 11 and process this signal.

【0046】コンピュータ150は、これら各部からの
入力した信号(データ情報)を、表示操作部20からの
指令信号に応じ、若しくは自動的に処理するとともに、
適宜同表示操作部20の画面上にその処理状況やデータ
情報等を表示する。また、表示操作部20からの指令信
号に応じ、若しくは自動的に、上記処理の結果を記録用
データ情報として外部記憶装置(例えばカードメモリ
等)75に記憶させる。
The computer 150 processes the signals (data information) input from these units in accordance with a command signal from the display operation unit 20, or automatically.
The processing status, data information, etc. are displayed on the screen of the display / operation unit 20 as appropriate. In addition, in response to a command signal from the display operation unit 20, or automatically, the result of the above processing is stored in the external storage device (for example, card memory) 75 as recording data information.

【0047】〔電気伝導度及び誘電率の検出回路の基本
構成〕図6には、チゼル部53の上面53aに接触する
土壌の電気伝導度及び誘電率に比例する信号を、電気特
性センサ57の検出信号として個別にコンピュータ15
0に出力する検出回路の機能ブロック図を示す。
[Basic Configuration of Electric Conductivity and Permittivity Detection Circuit] FIG. 6 shows a signal proportional to the electric conductivity and permittivity of soil contacting the upper surface 53 a of the chisel portion 53 of the electric characteristic sensor 57. Computer 15 is used as a detection signal individually.
The functional block diagram of the detection circuit which outputs to 0 is shown.

【0048】同図6に示すように、電気伝導度検出用回
路57aには、振幅可変の発信部から周波数4kHzの
交流電圧が電極55,53aに印加される。各電極5
5,53aの電圧振幅を検出しつつ、所定の振幅制御電
圧を発振器に入力することにより、各電極55,53a
での印加電圧振幅が一定となるように発振器出力電圧を
制御する。コンピュータ150は、抵抗Rの両端の電圧
実効値(土壌の電気伝導度に比例)を、所定期間平均化
処理した後、これを記憶することになる。
As shown in FIG. 6, in the electric conductivity detecting circuit 57a, an AC voltage having a frequency of 4 kHz is applied to the electrodes 55 and 53a from a variable amplitude transmitter. Each electrode 5
By inputting a predetermined amplitude control voltage to the oscillator while detecting the voltage amplitudes of the electrodes 55, 53a.
The output voltage of the oscillator is controlled so that the amplitude of the applied voltage is constant. The computer 150 stores the voltage effective value (proportional to the electrical conductivity of the soil) across the resistor R after averaging for a predetermined period.

【0049】ここで、直流電圧を採用して検出回路を構
成した場合、化学反応(電極反応)による生成物が電極
表面に堆積し、長期に亘り安定性の高い測定を行うこと
が困難になる。また、上記のように交流電圧を採用する
場合であれ、電極反応による影響を最小とするために
は、電圧振幅はできるだけ小さくする方が望ましいこと
が、発明者らによって確認されている。
Here, when the detection circuit is constructed by using the DC voltage, the product of the chemical reaction (electrode reaction) is deposited on the surface of the electrode, and it becomes difficult to perform the measurement with high stability for a long period of time. . Further, even when adopting the AC voltage as described above, the inventors have confirmed that it is desirable to make the voltage amplitude as small as possible in order to minimize the influence of the electrode reaction.

【0050】また、定電流を両電極に印加する構成を採
用した場合、土壌の電気伝導度の大きさに依存して、両
電極に付与される電圧が変化することとなるため、電極
反応の程度も変化する懸念があり、この場合も安定性の
高い電気伝導度の測定を行うことが困難であることが、
発明者らによって確認されている。
Further, when a structure in which a constant current is applied to both electrodes is adopted, the voltage applied to both electrodes changes depending on the magnitude of the electrical conductivity of the soil, so that the electrode reaction There is a concern that the degree may change, and in this case too, it is difficult to measure highly stable electrical conductivity.
Confirmed by the inventors.

【0051】一方、誘電率検出用回路57bには、電気
伝導度検出用回路57aに印加される低周波交流電圧と
は別途に、これと重畳して高周波交流電圧が印加され
る。同回路57bでは、電極55,53aをコンデンサ
の極板とみなし、両電極55,53aに接触する土壌の
誘電率が検出される。
On the other hand, a high-frequency AC voltage is applied to the dielectric constant detecting circuit 57b separately from the low-frequency AC voltage applied to the electrical conductivity detecting circuit 57a and superimposed on the low-frequency AC voltage. In the circuit 57b, the electrodes 55 and 53a are regarded as the electrode plates of the capacitor, and the dielectric constant of the soil in contact with both electrodes 55 and 53a is detected.

【0052】なお、高周波カットフィルタは電気伝導度
検出用回路57aへの高周波の混入を防止し、低周波カ
ット用コンデンサは誘電率検出用回路57bへの低周波
の混入を防止する。
The high frequency cut filter prevents high frequency from entering the electric conductivity detecting circuit 57a, and the low frequency cut capacitor prevents low frequency from entering the dielectric constant detecting circuit 57b.

【0053】なお、本実施の形態では、土壌電気伝導度
の検出にあたり、交流電圧を印加することとしたが、例
えば方形波や三角波等、正負の電圧が繰り返し印加され
る波形パターンからなる電圧の印加を通じて土壌電気伝
導度を検出する装置構成を適用してもよい。ただし、土
壌の電気伝導度と誘電率とを同一の電極を通じて検出す
る実施態様、すなわち電気伝導度の検出回路と誘電率の
検出回路とが同一の電極を共有する装置構成には、交流
電圧を用いる方が望ましい。
In the present embodiment, the AC voltage is applied to detect the soil electric conductivity, but a voltage having a waveform pattern in which positive and negative voltages are repeatedly applied, such as a square wave or a triangular wave, is used. You may apply the apparatus structure which detects soil electrical conductivity through application. However, in the embodiment in which the electric conductivity and the permittivity of soil are detected through the same electrode, that is, the device configuration in which the electric conductivity detection circuit and the dielectric constant detection circuit share the same electrode, an AC voltage is applied. It is preferable to use.

【0054】次に、上記のようなハードウエア構成を備
えた土壌特性観測装置10が、どのような制御ロジック
に従いほ場3内の土壌特性に関するデータ情報を取得
し、これら情報を管理するのか、その詳細を説明する。
Next, what control logic is used by the soil characteristic observation apparatus 10 having the above hardware configuration to acquire the data information on the soil characteristic in the field 3 and manage the information? Details will be described.

【0055】〔土壌特性に関するデータ情報を取得する
ための基本ルーチン〕図7は、センシング部52に備え
られた各種センサからの検出信号等に基づくデータ情報
を当該データ情報が取得された位置や観測土壌面の深さ
と共に記録するための基本ルーチンを示すフローチャー
トである。本ルーチンは、コンピュータ150の起動
後、当該コンピュータ150によって所定時間毎に実行
される。
[Basic Routine for Acquiring Data Information Regarding Soil Properties] FIG. 7 shows data information based on detection signals from various sensors provided in the sensing unit 52, the position at which the data information was acquired, and the observation. It is a flowchart which shows the basic routine for recording with the depth of the soil surface. This routine is executed by the computer 150 every predetermined time after the computer 150 is activated.

【0056】本ルーチンに処理が移行すると、コンピュ
タ150は先ずステップS101において、データ情報
の取得要求があるか否かを判断する。すなわち、コンピ
ュタ150は、土壌についてのデータ情報を取得すべき
時刻、或いはほ場内における位置等の条件を予め記憶し
ておき、現時点がこのような条件に合致するタイミング
であるか否かを判断する。また、操作者が、手動によっ
て所定の指令信号(情報取得の開始信号)を表示入力操
作部に入力した場合、コンピュータ150は、データ情
報の取得要求があると判断するものであってもよい。同
ステップS101における判断が否定である場合、コン
ピュータ150は本ルーチンを一旦抜ける。
When the processing shifts to this routine, the computer 150 first determines in step S101 whether or not there is a data information acquisition request. That is, the computer 150 stores in advance conditions such as the time when the data information regarding the soil should be acquired or the position in the field, and determines whether or not the present time is the timing that meets such conditions. . Further, when the operator manually inputs a predetermined command signal (information acquisition start signal) to the display input operation unit, the computer 150 may determine that there is a data information acquisition request. If the determination in step S101 is negative, the computer 150 once exits this routine.

【0057】一方、上記ステップS101での判断が肯
定である場合、コンピュータ150はGPS衛星200
から送信される信号に基づいて当該土壌特性観測装置1
0の位置を把握し(ステップS102)、続いて光学セ
ンサ収容部60内の各種センサ61,62,63,6
4、チゼル部53内の各種センサ57,58の検出信号
等に基づくデータ情報を取得し、これらを演算処理(例
えば、積算や平均化)する(ステップS103)。ま
た、演算処理されたデータ情報は、前回までのルーチン
を通じて既に取得したデータ情報の履歴と照合し、加工
処理する(ステップS104)。
On the other hand, if the determination in step S101 is positive, the computer 150 determines that the GPS satellite 200
The soil characteristic observation device 1 based on the signal transmitted from
The position of 0 is grasped (step S102), and subsequently, various sensors 61, 62, 63, 6 in the optical sensor accommodating portion 60.
4. The data information based on the detection signals of the various sensors 57 and 58 in the chisel unit 53 is acquired, and these are arithmetically processed (for example, integrated or averaged) (step S103). Further, the arithmetically processed data information is collated with the history of the data information already acquired through the routine up to the previous time, and processed (step S104).

【0058】例えば、本ルーチンが0.05秒間隔で実
行されると仮定する。この場合、毎回3秒のインターバ
ルを経た後、一秒間データ情報の取得を行うように制御
ロジックを構成すれば、この一秒間に100個程度のデ
ータ情報が取得されることになる。コンピュータ150
は、この100個(組)のデータ情報について平均化処
理を行い1個(組)のデータ情報に加工して管理する。
For example, assume that this routine is executed at intervals of 0.05 seconds. In this case, if the control logic is configured to acquire the data information for 1 second after the interval of 3 seconds each time, about 100 pieces of data information will be acquired in this 1 second. Computer 150
Performs an averaging process on the 100 pieces (groups) of data information to process and manage them into one piece (groups) of data information.

【0059】その後コンピュータ150は、上記ステッ
プS104において得たデータ情報を、GPS衛星20
0からの位置情報と、観測土壌面L2の深さとに対応す
るデータ情報として外部記憶装置75に記憶し(ステッ
プS105)、本ルーチンでの処理を一旦終了する。
Thereafter, the computer 150 uses the data information obtained in step S104 as the GPS satellite 20.
Data is stored in the external storage device 75 as data information corresponding to the position information from 0 and the depth of the observed soil surface L2 (step S105), and the processing of this routine is once ended.

【0060】本実施の形態にかかる土壌特性観測装置1
0は、基本的にはこのような制御ロジックに従い、ほ場
3内の各区画で土壌特性に関するデータ情報を連続的に
取得及び記憶していく。
Soil characteristic observation apparatus 1 according to the present embodiment
0 basically acquires and stores data information regarding soil characteristics in each section of the field 3 in accordance with such control logic.

【0061】次に、上記基本ルーチンにおける処理のう
ち、とくにステップS104での処理、すなわち各種セ
ンサの検出信号を演算処理して得たデータ情報の加工処
理について、詳細に説明する。
Next, of the processes in the basic routine, the process in step S104, that is, the process of processing the data information obtained by calculating the detection signals of various sensors will be described in detail.

【0062】〔各種センサの信号に基づくデータの融
合〕図8は、センシング部52に備えられた各種センサ
の出力信号がどのように処理されるのかを概念的に説明
する略図である。
[Fusion of Data Based on Signals of Various Sensors] FIG. 8 is a schematic diagram conceptually explaining how output signals of various sensors provided in the sensing unit 52 are processed.

【0063】同図8に示すように、コンピュータ150
は、土壌の光学的な特性を検知する検知手段、すなわち
可視光センサ61や赤外光センサ62を通じて得られた
データ情報を処理し、土壌有機物SOM(Soil Organic
matter)量、pH、硝酸態窒素(NO3−N)、電気
伝導度ECa及び水分量(含水率)等を推定するといっ
た第1の推定手段としての機能を有する。
As shown in FIG. 8, a computer 150
Is a means for detecting the optical characteristics of the soil, that is, the data information obtained through the visible light sensor 61 and the infrared light sensor 62 is processed, and the soil organic matter SOM (Soil Organic) is processed.
matter), pH, nitrate nitrogen (NO3-N), electric conductivity ECa, water content (moisture content), and the like as a first estimating means.

【0064】同じくコンピュータ150は、土壌の電気
的若しくは力学的な特性を検知する検知手段、すなわち
電気特性センサ57や土壌硬度センサ58を通じて得ら
れたデータ情報を処理し、電気伝導度ECa及び水分量
(含水率)等を推定するといった第2の推定手段として
の機能を有する。
Similarly, the computer 150 processes the data information obtained through the detection means for detecting the electrical or mechanical characteristics of the soil, that is, the electrical characteristic sensor 57 and the soil hardness sensor 58, to obtain the electrical conductivity ECa and the water content. It has a function as a second estimating means for estimating (moisture content) and the like.

【0065】ここで、例えば土壌の電気伝導度ECaや
水分量(含水率)は、土壌の光学的な特性を検知する検
知手段を通じて得ることができる他、電気的若しくは力
学的な特性を検知する検知手段を通じて得ることもでき
る。本実施の形態にかかる土壌特性観測装置10では、
異なる検知手段を通じて得られた同一の観測項目(例え
ば電気伝導度ECaや含水率)に関するデータ情報につ
いては、それらデータ情報を相互に比較し、最も信頼度
の高いデータ情報を採用するといったデータ情報の融合
処理を行う。
Here, for example, the electric conductivity ECa and the water content (water content) of the soil can be obtained through a detecting means for detecting the optical characteristics of the soil, and also the electric or mechanical characteristics can be detected. It can also be obtained through detection means. In the soil characteristic observation device 10 according to the present embodiment,
For data information related to the same observation item (for example, electric conductivity ECa and moisture content) obtained through different detection means, the data information is compared with each other and the most reliable data information is adopted. Perform fusion processing.

【0066】〔土壌光スペクトル及び土壌電気伝導度に
関する情報の融合処理〕図9は、土壌特性に関するデー
タ情報の処理のうち、土壌光スペクトル及び土壌電気伝
導度に関する情報の融合処理の具体的な手順(ルーチ
ン)を示すフローチャートである。なお、当該フローチ
ャートに従う処理手順は、土壌特性観測装置10のコン
ピュータ150によって実行される処理の一環として、
例えば先の基本ルーチン(図7)におけるステップS1
04に含まれる。
[Fusion Processing of Information on Soil Light Spectrum and Soil Electric Conductivity] FIG. 9 shows a specific procedure of the fusion processing of information on the soil light spectrum and the soil electric conductivity in the processing of the data information on the soil characteristics. It is a flowchart which shows a (routine). In addition, the processing procedure according to the said flowchart is as a part of the process performed by the computer 150 of the soil characteristic observation apparatus 10,
For example, step S1 in the above basic routine (FIG. 7)
Included in 04.

【0067】同ルーチンに処理が移行すると、コンピュ
ータ150は先ずステップS201において、ほ場3内
の任意の観測点における土壌について取得した最新のデ
ータ情報を、融合処理に供するデータ情報として選択す
る。そして、光学センサ収納部60に設けられた可視光
センサ61及び赤外光62等の検出信号に基づいて各観
測点における土壌の含水率を推定する一方、電気特性セ
ンサ57(誘電率検出用回路57b)の検出信号に基づ
いて各観測点における土壌の含水率を別途に推定する。
When the processing shifts to the routine, the computer 150 first selects the latest data information acquired for the soil at any observation point in the field 3 as the data information to be subjected to the fusion processing in step S201. Then, the water content of the soil at each observation point is estimated based on the detection signals of the visible light sensor 61 and the infrared light 62 provided in the optical sensor storage unit 60, while the electrical characteristic sensor 57 (dielectric constant detection circuit The water content of soil at each observation point is separately estimated based on the detection signal of 57b).

【0068】ステップS202においては、可視光セン
サ61及び赤外光62等の検出信号に基づいて推定した
含水率(以下、光学特性に基づく含水率という)WP
と、電気特性センサ57の検出信号に基づいて各観測点
における土壌の含水率(以下、電気特性に基づく含水率
という)WEとを比較し、各観測点における土壌の含水
率としてより信頼性の高い含水率(以下、適用含水率と
いう)WMを演算する。
In step S202, the water content (hereinafter referred to as the water content based on the optical characteristics) WP estimated based on the detection signals of the visible light sensor 61 and the infrared light 62 is calculated.
And the water content of the soil at each observation point (hereinafter referred to as the water content based on the electrical characteristics) WE based on the detection signal of the electrical characteristic sensor 57, and the water content of the soil at each observation point is more reliable. A high water content (hereinafter referred to as the applied water content) WM is calculated.

【0069】以下、適用含水率WMの演算方法の一例を
説明する。
An example of the method of calculating the applied water content WM will be described below.

【0070】すなわち、光学特性に基づく含水率WPと
電気特性に基づく含水率WEとの偏差が所定範囲内であ
れば両値WP,WEの平均を適用含水率WMとして採用
する。一方、当該偏差が所定値を上回っている場合、当
該観測点と地理的に最も近接する他の観測点で得られた
データ情報(含水率WP,WE)を採用して適用含水率
WMを演算する。
That is, if the deviation between the water content WP based on the optical characteristics and the water content WE based on the electrical characteristics is within a predetermined range, the average of both values WP and WE is adopted as the applied water content WM. On the other hand, when the deviation exceeds a predetermined value, the applicable water content WM is calculated by using the data information (water content WP, WE) obtained at another observation point geographically closest to the observation point. To do.

【0071】続くステップS203においては、電気伝
導度ECaと、上記ステップS202で得られた適用含
水率WMとに基づいて土壌溶液電気伝導度ECwを推定
する。なお、電気伝導度ECaは、電気特性センサ57
(電気伝導度検出用回路57a)の検出信号に基づいて
演算する。
In the following step S203, the soil solution electric conductivity ECw is estimated based on the electric conductivity ECa and the applied water content WM obtained in step S202. The electric conductivity ECa is calculated by the electric characteristic sensor 57.
The calculation is performed based on the detection signal of (electrical conductivity detection circuit 57a).

【0072】上記ステップS203を経た後、コンピュ
ータ150は本ルーチンでの処理を一旦終了する。
After passing through the above step S203, the computer 150 once ends the processing in this routine.

【0073】本ルーチンでの処理を終了した後、コンピ
ュータ150は、例えば先の図7におけるステップ10
5に処理を戻すことにより、今回得られた適用含水率W
Mや土壌溶液電気伝導度ECwを、ほ場3内におけるこ
れらパラメータWM,ECwの分布状態を示すマップを
作成するためのデータ情報として、外部記憶装置75に
記憶することになる。
After the processing of this routine is completed, the computer 150 may, for example, execute step 10 in FIG.
By returning the treatment to 5, the applicable water content W obtained this time
The M and the soil solution electric conductivity ECw are stored in the external storage device 75 as data information for creating a map showing the distribution state of these parameters WM and ECw in the field 3.

【0074】なお、上記処理ルーチン(図9)に替え、
ほ場3内での観測を終了した後、例えば図10に示す処
理ルーチンに従い基本ルーチン(図7)とは独立した処
理を行うこととしてもよい。
Incidentally, instead of the above processing routine (FIG. 9),
After the observation in the field 3 is completed, for example, a process independent from the basic routine (FIG. 7) may be performed according to the process routine shown in FIG.

【0075】以下、図10の処理ルーチンについて説明
する。なお、本ルーチンは、コンピュータ150を通じ
て行うものであってもよいし、外部記憶装置75に保管
されたデータ情報を基に他の制御装置を通じて実行して
もよい。また、本ルーチンの実行に先立ち、ほ場3内に
おけるN箇所の観測点のうち、n(n<N)箇所の観測
点から実際に土壌試料を採取しておき、これら土壌試料
については、その電気伝導度及び含水率を実験室内の分
析機器を用いて予め測定し、標準データ情報として例え
ば外部記憶装置75に保管しておくものとする。
The processing routine of FIG. 10 will be described below. It should be noted that this routine may be executed through the computer 150 or may be executed through another control device based on the data information stored in the external storage device 75. Prior to the execution of this routine, soil samples are actually collected from n (n <N) observation points among N observation points in the field 3 and the It is assumed that the conductivity and the water content are measured in advance using an analytical instrument in the laboratory and stored as standard data information in, for example, the external storage device 75.

【0076】本ルーチンにおいて、例えばコンピュータ
150は先ずステップS301において、ほ場3内のN
箇所で取得したデータ情報を、融合処理に供するデータ
情報として選択する。
In this routine, for example, the computer 150 first sets N in the field 3 in step S301.
The data information acquired at the location is selected as the data information to be used in the fusion process.

【0077】ステップS302においては、光学センサ
収納部60に設けられた可視光センサ61及び赤外光6
2等の検出信号に基づいて各観測点における土壌の含水
率を推定する他、電気特性センサ57(誘電率検出用回
路57b)の検出信号に基づいて各観測点における土壌
の含水率を別途に推定する。
In step S302, the visible light sensor 61 and the infrared light 6 provided in the optical sensor housing 60 are
In addition to estimating the water content of soil at each observation point based on the detection signal of 2, etc., the water content of soil at each observation point is separately calculated based on the detection signal of the electrical characteristic sensor 57 (dielectric constant detection circuit 57b). presume.

【0078】ステップS303においては、融合処理に
供されるN個のデータ群のうち、上記標準データ情報を
取得した土壌試料の採取位置と、同一位置で取得したデ
ータ群について、可視光センサ61及び赤外光62等の
検出信号に基づいて推定した含水率(以下、光学特性に
基づく含水率という)WPと、電気特性センサ57の検
出信号に基づいて各観測点における土壌の含水率(以
下、電気特性に基づく含水率という)WEとで何れがよ
り高い相関を示すか検定を行う。そして、光学特性に基
づく含水率WP、および電気特性に基づく含水率WEの
うち、標準(参照)データ情報としての含水率(以下、
標準含水率という)WSに対し、より高い相関を示した
データ情報をほ場内における土壌の含水率(採用含水
率)として採用するように決定する。
In step S303, the visible light sensor 61 and the data group acquired at the same position as the sampling position of the soil sample from which the standard data information is acquired among the N data groups to be subjected to the fusion process Water content (hereinafter referred to as water content based on optical characteristics) WP estimated based on detection signals of infrared light 62 and the water content of soil at each observation point (hereinafter referred to as “water content based on optical characteristics”) It is tested which has a higher correlation with WE (which is called water content based on electrical characteristics). Then, of the water content WP based on the optical characteristics and the water content WE based on the electrical characteristics, the water content (hereinafter, referred to as standard (reference) data information
It is determined that the data information showing a higher correlation with WS (referred to as standard water content) is adopted as the water content (adopted water content) of soil in the field.

【0079】ステップS304においては、ステップS
303で採用することとした採用含水率(WP又はW
E)から正確な含水率を算出するための算出方法を、n
個のデータ情報について、採用含水率と標準含水率とを
比較することによって確立する(例えば、両者間の関係
を示す回帰式を算出式として採用すればよい)。
In step S304, step S
The adopted water content (WP or W)
The calculation method for calculating the accurate water content from E) is
For each piece of data information, it is established by comparing the adopted moisture content with the standard moisture content (for example, a regression equation showing the relationship between the two may be adopted as the calculation formula).

【0080】続くステップS305においては、ステッ
プS301において今回選択されたN個のデータ情報に
ついて、上記ステップS303で確立した含水率の推定
方法と同様の推定方法で取得された採用含水率(WP又
はWE)を、各観測点における土壌の含水率(適用含水
率)WMとして採用する。
In the following step S305, the adopted moisture content (WP or WE) obtained by the estimation method similar to the moisture content estimation method established in step S303 is applied to the N pieces of data information selected this time in step S301. ) Is adopted as the water content (applied water content) WM of the soil at each observation point.

【0081】ステップS306においては、電気伝導度
ECaと、適用含水率WMとに基づいて土壌溶液電気伝
導度ECwを推定する。なお、電気伝導度ECaは、電
気特性センサ57(電気伝導度検出用回路57a)の検
出信号に基づいて演算する。
In step S306, the soil solution electric conductivity ECw is estimated based on the electric conductivity ECa and the applied water content WM. The electrical conductivity ECa is calculated based on the detection signal of the electrical characteristic sensor 57 (electrical conductivity detection circuit 57a).

【0082】上記ステップS306を経た後、コンピュ
ータ150は本ルーチンでの処理を一旦終了する。
After passing through the above step S306, the computer 150 once ends the processing in this routine.

【0083】本ルーチンでの処理を終了した後、コンピ
ュータ150は、例えば先の図7におけるステップ10
5に処理を戻すことにより、今回得られた適用含水率W
Mや土壌溶液電気伝導度ECwを、ほ場3内におけるこ
れらパラメータWM,ECwの分布状態を示すマップを
作成するためのデータ情報として外部記憶装置75に記
憶することになることは、先述の処理ルーチン(図9)
と同様である。
After the processing of this routine is completed, the computer 150 may, for example, execute step 10 in FIG.
By returning the treatment to 5, the applicable water content W obtained this time
The M and the soil solution electric conductivity ECw are stored in the external storage device 75 as data information for creating a map showing the distribution state of these parameters WM and ECw in the field 3. (Figure 9)
Is the same as.

【0084】なお、土壌溶液電気伝導度に限らず、例え
ば有機物の含量や特定の無機塩類の含量等、土壌に含ま
れる他のパラメータについても、上記ルーチン(図9若
しくは図10)と同様の制御構造を適用することによ
り、土壌の電気的な特性と光学的な特性とから別途に推
定することができる。そして、各推定結果を相互に比較
すれば、圃場内における特定の土壌特性の分布に関して
信頼性の高いデータ情報を取得することができるといっ
た本実施の形態と同等、若しくはこれに準ずる効果を奏
することができる。
Not only the electric conductivity of the soil solution but also other parameters contained in the soil such as the content of organic substances and the content of specific inorganic salts are controlled in the same manner as in the above routine (FIG. 9 or FIG. 10). By applying the structure, it can be separately estimated from the electrical characteristics and the optical characteristics of the soil. Then, by comparing the respective estimation results with each other, it is possible to obtain an effect equivalent to, or equivalent to, the present embodiment that highly reliable data information regarding the distribution of specific soil characteristics in the field can be acquired. You can

【0085】以上説明したように、本実施の形態にかか
る土壌特性観測装置10によれば、トラクタ2に牽引さ
れつつ、土壌切削部50が効果的に土壌を切削し、その
後方には観測空間をS1(観測土壌面L2)を形成して
いく。そして、土壌切削部50の前部に設けられたチゼ
ル部53は、自身によって切削した土壌の切削面を通
じ、土壌の電気的な特性(例えば、土壌電気伝導度や誘
電率)を当該チゼル部53の先端部に設けられた電気特
性センサ57を通じて直接的に、また力学的な特性(例
えば、土圧や土壌硬度)等をチゼル部53の先端部から
所定の長さ後方に設けられた歪みゲージ58を通じて効
率的に検出する機能を有する。
As described above, according to the soil characteristic observing apparatus 10 of the present embodiment, the soil cutting unit 50 effectively cuts the soil while being pulled by the tractor 2, and the observation space is behind it. To form S1 (observed soil surface L2). Then, the chisel portion 53 provided in the front portion of the soil cutting portion 50 passes through the cutting surface of the soil cut by itself to obtain the electrical characteristics of the soil (for example, soil electric conductivity and dielectric constant). A strain gauge provided at the rear end of the chisel portion 53 by a predetermined length such as a mechanical characteristic (for example, earth pressure or soil hardness) directly through an electric characteristic sensor 57 provided at the front end portion of the chisel portion 53. It has a function of efficiently detecting through 58.

【0086】その一方、土壌切削部50の後部に設けら
れたセンシング部52は、土壌の光学的特性(例えば、
近赤外光スペクトル、可視光スペクトル、撮像)や熱力
学的特性(例えば、土壌表面の温度)等を検出する機能
を有する。このような構成により、当該土壌特性観測装
置は、ほぼ同一の土壌試料についての各種特性を、ほぼ
同時に、しかも連続的に観測することができる。また、
これら同一の土壌試料についての各種特性は、GPS衛
星からの情報と併せて管理することになるため、ほ場内
における各種土壌特性の正確な分布を効率的に取得し、
マップ等の作成に利用することができる。
On the other hand, the sensing section 52 provided at the rear of the soil cutting section 50 has optical characteristics of soil (for example,
It has a function of detecting near-infrared light spectrum, visible light spectrum, imaging) and thermodynamic characteristics (for example, temperature of soil surface). With such a configuration, the soil characteristic observing apparatus can observe various characteristics of substantially the same soil sample almost simultaneously and continuously. Also,
Since various characteristics of these same soil samples will be managed together with information from GPS satellites, an accurate distribution of various soil characteristics in the field can be efficiently acquired,
It can be used to create maps, etc.

【0087】また、本実施の形態にかかる土壌特性観測
装置10では、チゼル部(第1の検出手段)53によっ
て得られる土壌特性(例えば、含水率WP)と、センシ
ング部(第2の検出手段)52によって得られる土壌特
性(例えば、含水率WE)とに基づいて、土壌特性に関
する単一(同一)のパラメータ(例えば、土壌溶液電気
伝導度や有機物含量等)を個々に推定することとしてい
るため、個々に得られたパラメータを相互に比較するこ
とで、当該土壌特性に関する単一のパラメータに関する
データ情報として、より信頼性の高いものを得ることが
できる。
Further, in the soil characteristic observation apparatus 10 according to the present embodiment, the soil characteristic (for example, water content WP) obtained by the chisel portion (first detecting means) 53 and the sensing portion (second detecting means). ) 52 based on the soil characteristics (for example, water content WE), a single (same) parameter regarding soil characteristics (for example, soil solution electric conductivity or organic matter content) is to be individually estimated. Therefore, by comparing the parameters obtained individually with each other, it is possible to obtain more reliable data information regarding a single parameter regarding the soil characteristic.

【0088】(第2の実施の形態)次に、本発明の土壌
特性観測装置を具体化した第2の実施の形態について、
上記第1の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the soil characteristic observation apparatus of the present invention will be described.
The differences from the first embodiment will be mainly described.

【0089】なお、当該第2の実施の形態にかかる土壌
特性観測装置について、その基本的なハードウエア構成
は先の第1の実施の形態と略同等である。このため、同
等の構造や機能を有する構成部材については同一の名称
及び符号を用いることとして、ここでの重複する説明は
割愛する。
The basic hardware configuration of the soil characteristic observing apparatus according to the second embodiment is substantially the same as that of the first embodiment. Therefore, the same names and reference numerals are used for the constituent members having the same structure and function, and the duplicated description here is omitted.

【0090】本実施の形態にかかる土壌特性観測装置も
また、土壌特性に関する各種データ情報の融合処理に関
し、第1の実施の形態にかかる装置の適用するものと基
本的には同様の制御ロジック(図7、図9、図10等を
参照)を適用する。
The soil characteristic observing apparatus according to the present embodiment is also basically the same as the control logic (applied to the apparatus according to the first embodiment regarding the fusion processing of various data information regarding soil characteristics). (See FIGS. 7, 9, and 10)) is applied.

【0091】ただし当該第2の実施の形態にかかる土壌
特性観測装置は、そのセンシング部(光学センサ収納
部)に、各種センサと土壌観測面との間の距離を測定す
る土壌変位センサを備え、土壌特性に関するデータ情報
の作成に際し、各種センサと土中観測面との間の距離を
反映させる点において上記第1の実施の形態とは異な
る。
However, the soil characteristic observing apparatus according to the second embodiment is provided with a soil displacement sensor for measuring the distance between various sensors and the soil observing surface in the sensing portion (optical sensor storage portion) thereof. This is different from the first embodiment in that the distance between various sensors and the observation surface in the soil is reflected when the data information regarding the soil characteristics is created.

【0092】〔センシング部の構造〕図11は、本実施
の形態にかかる土壌特性観測装置のセンシング部の内部
構造を概略的に示す側断面図である。
[Structure of Sensing Section] FIG. 11 is a side sectional view schematically showing the internal structure of the sensing section of the soil characteristic observing apparatus according to the present embodiment.

【0093】同図11において、土壌特性観測装置1
0'の光学センサ収納部60内には、赤外光センサ62
及び照明用光ファイバー65Bの間に土壌変位センサ
(レーザ距離計)69が配設されている。土壌変位セン
サ69は、特定波長(例えば780nm)のレーザ光を
測定対象(土壌観測面L2)に向けて照射するレーザ光
照射部69aと、土壌観測面L2からの反射光を検出す
る受光部69bとを備え、三角測量の原理でレーザ光照
射部69a及び土壌観測面L2間の距離D3を測定する
機能を有する。土壌変位センサ69は、光学センサ収納
部60内の他のセンサ部材61〜64と同様、制御部内
のコンピュータ150(図5参照)と電気的に接続され
ており、距離D3の微少な変動、言い換えれば土壌観測
面L2の変化に応じた信号を当該コンピュータ150に
対して連続的に出力する。コンピュータ150は、土壌
変位センサ69の出力信号に基づき土壌観測面L2の凹
凸状態を指標化し、当該信号が得られた観測点に対応す
るデータ情報としての信頼性を判定する。
In FIG. 11, the soil characteristic observing apparatus 1
An infrared light sensor 62 is provided in the optical sensor housing 60 of 0 '.
A soil displacement sensor (laser range finder) 69 is provided between the lighting optical fiber 65B. The soil displacement sensor 69 irradiates a laser light of a specific wavelength (for example, 780 nm) toward the measurement target (soil observation surface L2), and a light receiving portion 69b that detects reflected light from the soil observation surface L2. And has a function of measuring the distance D3 between the laser light irradiation unit 69a and the soil observation surface L2 by the principle of triangulation. The soil displacement sensor 69 is electrically connected to the computer 150 (see FIG. 5) in the control unit, similarly to the other sensor members 61 to 64 in the optical sensor storage unit 60, and is a slight variation in the distance D3, in other words, in other words. For example, a signal corresponding to the change of the soil observation surface L2 is continuously output to the computer 150. The computer 150 indexes the unevenness state of the soil observation surface L2 based on the output signal of the soil displacement sensor 69, and determines the reliability as data information corresponding to the observation point where the signal is obtained.

【0094】なお、本実施の形態においては土壌変位セ
ンサとしてレーザ距離計69を採用することとしたが、
これに替え、LEDを光源とする距離計や超音波距離計
等、対象物との距離を計測する機能を備えた他の距離計
を適用することもできる。
In this embodiment, the laser range finder 69 is adopted as the soil displacement sensor.
Instead of this, it is also possible to apply another rangefinder having a function of measuring a distance to an object, such as a rangefinder using an LED as a light source or an ultrasonic rangefinder.

【0095】〔土壌変位センサの信号処理部の電気的構
成〕図12は、土壌変位センサ69の出力信号を指標化
してコンピュータ150へ送信する信号処理部の電気的
な構成及び機能を説明する機能ブロック図である。
[Electrical Configuration of Signal Processing Unit of Soil Displacement Sensor] FIG. 12 is a function for explaining the electrical configuration and function of the signal processing unit for indexing the output signal of the soil displacement sensor 69 and transmitting it to the computer 150. It is a block diagram.

【0096】同図12に示すように、土壌変位センサ6
9の出力信号は、ノイズカットフィルタを通じてその高
周波成分(ノイズ)が除去された後、三種の指標(平均
距離、凹凸指標1、凹凸指標2)として数値化されたの
ち、コンピュータ150に送信される。
As shown in FIG. 12, the soil displacement sensor 6
The output signal of 9 has its high-frequency component (noise) removed through a noise cut filter, is digitized as three types of indexes (average distance, unevenness index 1, unevenness index 2), and is then transmitted to the computer 150. .

【0097】ここで、平均距離は、観測期間(例えば1
秒間)中に検出された距離D3の平均値(平均距離)に
相当する。平均距離に対応する信号を生成するために
は、観測期間中、土壌変位センサ69の出力信号(ノイ
ズの除去されたもの)を積分し、A/D変換する。
Here, the average distance is the observation period (for example, 1
It corresponds to the average value (average distance) of the distances D3 detected during (second). In order to generate a signal corresponding to the average distance, the output signal (noise-removed) of the soil displacement sensor 69 is integrated and A / D converted during the observation period.

【0098】また、凹凸指標1は、土壌変位センサ69
の出力信号の周波数成分が1Hz〜10Hzに対応する
凹凸(比較的大きな凹凸)の数(測定対象となった土壌
観測面上で検出された数)に相当する。凹凸指標1に対
応する信号を生成するためには、観測期間中、土壌変位
センサ69の出力信号(ノイズの除去されたもの)のう
ち周波数成分が1Hz〜10Hzであるものを取り出
し、これを整流した後に積分して、A/D変換を行う。
The unevenness index 1 is the soil displacement sensor 69.
Corresponds to the number of irregularities (relatively large irregularities) corresponding to the frequency component of the output signal of 1 Hz to 10 Hz (the number detected on the soil observation surface as the measurement target). In order to generate a signal corresponding to the unevenness index 1, the output signal (noise-removed) of the soil displacement sensor 69 having a frequency component of 1 Hz to 10 Hz is taken out during the observation period and rectified. After that, integration is performed and A / D conversion is performed.

【0099】また、凹凸指標2は、土壌変位センサ69
の出力信号のうち、その周波数成分が10Hz以上であ
るものに対応する凹凸(比較的小さな凹凸)の数(測定
対象となった土壌観測面上で検出された数)に相当す
る。凹凸指標2に対応する信号を生成するためには、観
測期間中、土壌変位センサ69の出力信号(ノイズの除
去されたもの)のうち周波数成分が10Hz以上である
ものを取り出し、これを整流した後に積分して、A/D
変換を行う。
The unevenness index 2 is the soil displacement sensor 69.
Of the output signal of (1) corresponds to the number of irregularities (relatively small irregularities) corresponding to the frequency component of which is 10 Hz or more (the number detected on the soil observation surface as the measurement target). In order to generate the signal corresponding to the unevenness index 2, the output signal (noise-removed) of the soil displacement sensor 69 having a frequency component of 10 Hz or more was taken out during the observation period and rectified. Later integrated, A / D
Do the conversion.

【0100】なお、上記ノイズの除去、特定周波数成分
の取出し、整流及び積分といった一連処理を終えた後に
A/D変換を行うといった態様に替え、土壌変位センサ
69の出力を直接A/D変換し、その後コンピュータ1
50で計算処理する態様で各指標を求める構成を適用し
てもよい。
Note that the output of the soil displacement sensor 69 is directly A / D converted in place of the mode in which A / D conversion is performed after completion of a series of processes such as noise removal, extraction of a specific frequency component, rectification and integration. , Then computer 1
You may apply the structure which calculates | requires each parameter | index in the aspect which calculates in 50.

【0101】〔土壌の変位状態に関する指標の選定、及
びデータ情報の選択〕図13には、複数の観測点で得ら
れた平均距離、凹凸指標1及び凹凸指標2各々のヒスト
グラムの一例を示す。
[Selection of Index Regarding Soil Displacement State and Selection of Data Information] FIG. 13 shows an example of histograms of the average distance, unevenness index 1 and unevenness index 2 obtained at a plurality of observation points.

【0102】本実施の形態にかかる土壌特性観測装置1
0'では、これらヒストグラムの横軸(各指標の大き
さ)に所定の分析領域を設定し、平均距離、凹凸指標1
及び凹凸指標2が、各ヒストグラム上で分析領域内にあ
る観測点で得られたデータ情報(可視光センサ61や赤
外光センサ62等を通じて得られたデータ情報)のみ
を、土壌特性(光学特性)についてより詳細な分析(分
光スペクトル解析)を行うためのデータ情報として選択
し、外部記憶装置75に記憶させることとする。
Soil characteristic observation apparatus 1 according to the present embodiment
In 0 ', a predetermined analysis area is set on the horizontal axis (size of each index) of these histograms, and the average distance and the unevenness index 1 are set.
And the unevenness index 2 shows only soil information (optical characteristics) obtained at observation points within the analysis area on each histogram (data information obtained through the visible light sensor 61, the infrared light sensor 62, etc.). ) Is selected as data information for performing a more detailed analysis (spectral spectrum analysis), and is stored in the external storage device 75.

【0103】ここで、平均距離についてのヒストグラム
上における分析領域(A1)は、例えば全データ(平均
距離)の平均値を中心とする所定範囲に設定することが
できる。また、凹凸指標1についてのヒストグラム上に
おける分析領域(B1)は、当該凹凸指標1の最小値を
「0」として所定範囲に設定することができる。また、
凹凸指標1についてのヒストグラム上における分析領域
(C1)は、当該凹凸指標1の最小値を「0」よりやや
大きな値として所定範囲に設定するのが好ましい。凹凸
指標2が「0」である場合、土壌観測面L2が微小な凹
凸すら有することなく略鏡面に近似する状態であること
を意味するため、このような状態では、土壌観測面L2
における照明光の反射光が拡散せず、かえって分光スペ
クトル解析に適さないためである。
Here, the analysis area (A1) on the histogram for the average distance can be set in a predetermined range around the average value of all data (average distance), for example. Further, the analysis area (B1) on the histogram for the unevenness index 1 can be set in a predetermined range with the minimum value of the unevenness index 1 being “0”. Also,
The analysis area (C1) on the histogram for the unevenness index 1 is preferably set in a predetermined range with the minimum value of the unevenness index 1 being a value slightly larger than “0”. When the unevenness index 2 is “0”, it means that the soil observation surface L2 is in a state approximate to a substantially mirror surface without having even minute unevenness. Therefore, in such a state, the soil observation surface L2 is
This is because the reflected light of the illumination light in 3 does not diffuse and is not suitable for spectral spectrum analysis.

【0104】図14は、各観測点における土壌変位状態
の三種の指標(平均距離、凹凸指標1、凹凸指標2)に
基づいて、分光スペクトル解析に供されるデータ情報を
選択するための処理手順(ルーチン)を示すフローチャ
ートである。
FIG. 14 is a processing procedure for selecting the data information to be used for the spectrum analysis based on the three types of indices (average distance, unevenness index 1, unevenness index 2) of the soil displacement state at each observation point. It is a flowchart which shows a (routine).

【0105】本ルーチンは、所定数の観測点において土
壌特性についての観測が行われた後、コンピュータ15
0によって実施される。
This routine is executed by the computer 15 after the soil characteristics are observed at a predetermined number of observation points.
Implemented by 0.

【0106】本ルーチンに処理が移行すると、コンピュ
ータ150は先ずステップS401において、処理対象
となる全てのデータ情報(例えば現時点までに観測を行
った全て観測点で得られたデータ情報)について、土壌
観測面の平均距離、凹凸指標1、凹凸指標2を導入し、
ヒストグラムを作成する。
When the processing shifts to this routine, first, in step S401, the computer 150 performs soil observation on all data information to be processed (for example, data information obtained at all observation points that have been observed up to the present time). Introducing the average distance of the surface, unevenness index 1, unevenness index 2,
Create a histogram.

【0107】そして、図13において説明したように、
各ヒストグラムについて、分析領域を設定し(ステップ
S402)、土壌観測面の平均距離、凹凸指標1、凹凸
指標2の全てが各ヒストグラム上で分析領域内にある観
測点で得られたデータ情報(土壌の光学的な特性に関す
るもの)のみを、十分に信頼性の高いものであるとみな
し、外部記憶装置75に記憶させ(ステップS40
3)、より詳細な分析に供する。
Then, as described with reference to FIG.
For each histogram, the analysis area is set (step S402), and the average distance of the soil observation surface, the unevenness index 1, and the unevenness index 2 are all data information (soil) obtained at the observation points within the analysis area on each histogram. Of the optical characteristics of) is regarded as sufficiently reliable, and stored in the external storage device 75 (step S40).
3), for more detailed analysis.

【0108】〔土壌変位状態の指標の選定に関する他の
処理態様〕なお、上記第2の実施の形態では、平均距
離、凹凸指標1及び凹凸指標2といった3種の指標につ
いてヒストグラムを作成し、各指標がヒストグラム上で
所定の分析領域内にあるか否かによって、各観測点で得
られたデータ情報(可視光センサ61や赤外光センサ6
2等を通じて得られたデータ情報)の信頼性を判定する
こととした。
[Other Processing Modes for Selecting Index of Soil Displacement State] In the second embodiment, histograms are created for three types of indexes, such as the average distance, the unevenness index 1 and the unevenness index 2. The data information (visible light sensor 61 or infrared light sensor 6) obtained at each observation point depends on whether or not the index is within a predetermined analysis region on the histogram.
It was decided to determine the reliability of the data information obtained through 2).

【0109】これに対し、他の指標についてヒストグラ
ムを作成し、これに基づいて、各観測点で得られたデー
タ情報(可視光センサ61や赤外光センサ62等を通じ
て得られたデータ情報)の信頼性を判定することもでき
る。
On the other hand, a histogram is created for another index, and based on this, the data information (data information obtained through the visible light sensor 61, the infrared light sensor 62, etc.) obtained at each observation point is calculated. The reliability can also be determined.

【0110】以下、土壌特性観測装置10'が適用し得
る他の処理態様例について説明する。
Hereinafter, another example of processing modes applicable to the soil characteristic observation apparatus 10 'will be described.

【0111】当該他の処理態様例では、個々の観測点に
おける個々の期間において得られるデータ情報であっ
て、土壌の変位状態に関する三種の指標として、平均変
位m、変位の分散v、及び非対称性sといった概念を導
入する。なお、これらの指標は、例えば図12中のデー
タレコーダに記録される土壌の変位の時系列信号を解析
することによって得ることができる。
In the other example of the processing mode, the data information obtained in each period at each observation point is the average displacement m, the variance v of the displacement, and the asymmetry as three kinds of indicators related to the displacement state of the soil. Introduce a concept such as s. Note that these indexes can be obtained, for example, by analyzing a time series signal of soil displacement recorded in the data recorder shown in FIG.

【0112】先ずここで、距離D3の最適値と、実際の
距離D3との間の差分を変位dと定義する。平均変位m
とは、個々の観測点での観測期間に得られた変位の平均
値を意味する。また、変位の分散vは、個々の観測点で
の観測期間に得られた変位の分散である。また、非対称
性sは、平均変位m及び変位d間の差の3乗に比例する
関数、すなわち「α・(m−d)3;但しαは定数」と
して表される。
First, the difference between the optimum value of the distance D3 and the actual distance D3 is defined as the displacement d. Average displacement m
Means the average value of the displacements obtained during the observation period at each observation point. The displacement variance v is the displacement variance obtained during the observation period at each observation point. The asymmetry s is expressed as a function proportional to the cube of the difference between the average displacement m and the displacement d, that is, “α · (m−d) 3, where α is a constant”.

【0113】図15には、複数の観測点で得られた平均
変位m、変位の分散v、及び非対称性sによって作成さ
れたヒストグラムの一例を示す。
FIG. 15 shows an example of the histogram created by the average displacement m, the displacement variance v, and the asymmetry s obtained at a plurality of observation points.

【0114】平均変位についてのヒストグラム上におけ
る分析領域(A2)は、全データの平均値を中心とする
所定範囲に設定する。また、変位の分散vについてのヒ
ストグラム上における分析領域(B2)は、当該変位の
分散vの最小値を「0」よりやや大きな値として所定範
囲に設定するのが好ましい。変位の分散vが「0」であ
る場合、土壌観測面L2が微小な凹凸すら有することな
く略鏡面に近似する状態であることを意味するため、こ
のような状態では、土壌観測面L2における照明光の反
射光が拡散せず、かえって分光スペクトル解析に適さな
いためである。また、非対称性sについてのヒストグラ
ム上における分析領域(C2)は、最適値(最小値)を
「0」として所定範囲に設定する。
The analysis area (A2) on the histogram for the average displacement is set in a predetermined range around the average value of all data. Further, the analysis area (B2) on the histogram of the displacement variance v is preferably set in a predetermined range with the minimum value of the displacement variance v being slightly larger than “0”. When the displacement variance v is “0”, it means that the soil observation surface L2 is in a state of being approximated to a substantially mirror surface without even having minute irregularities. Therefore, in such a state, illumination on the soil observation surface L2 is performed. This is because the reflected light of light does not diffuse and is not suitable for spectroscopic spectrum analysis. The optimum value (minimum value) of the analysis area (C2) on the histogram for the asymmetry s is set to "0" and set in a predetermined range.

【0115】このように、平均変位m、変位の分散v、
非対称性sを土壌変位状態の指標として適用する場合
も、先の図14において説明した処理ルーチンによるも
のと略同様の制御ロジックに従い、各指標m,v,sの
全てが各ヒストグラム上で分析領域内にある観測点で得
られたデータ情報(土壌の光学的な特性に関するもの)
のみを、十分に信頼性の高いものであるとみなし、外部
記憶装置75に記憶させ、より詳細な分析に供する。
Thus, the average displacement m, the displacement variance v,
Even when the asymmetry s is applied as an index of the soil displacement state, all of the indexes m, v, and s are analyzed on each histogram according to the control logic substantially similar to that according to the processing routine described in FIG. Data information (related to the optical properties of soil) obtained at the observation points inside
Only those are considered to be sufficiently reliable and are stored in the external storage device 75 for further detailed analysis.

【0116】以上説明したように、本実施の形態にかか
る土壌特性観測装置10'によれば、土壌観測面の凹凸
状態の変動に関わらず、土壌の光学的特性或いは熱力学
的特性に関し、信頼性の高いデータ情報を安定して、し
かも連続的に取得することができるようになる。
As described above, according to the soil characteristic observing apparatus 10 'of the present embodiment, the soil optical characteristic or thermodynamic characteristic is reliable regardless of the variation of the unevenness of the soil observing surface. It becomes possible to obtain highly stable data information stably and continuously.

【0117】(第3の実施の形態)次に、本発明の土壌
特性観測装置を具体化した第3の実施の形態について、
上記第2の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the soil characteristic observing apparatus of the present invention will be described.
The differences from the second embodiment will be mainly described.

【0118】なお、当該第3の実施の形態にかかる土壌
特性観測装置について、その基本的なハードウエア構成
は先の第2の実施の形態と略同等である。すなわち、当
該第3の実施の形態にかかる土壌特性観測装置もまた、
光学センサ収納部に、土壌変位センサを備え、当該光学
センサ収納部内に設けられた各種センサと、土壌観測面
との間の距離を測定することができる。また、当該第3
の実施の形態にかかる土壌特性観測装置は、土壌特性に
関する各種データ情報の融合処理に関しても、第1及び
第2の実施の形態にかかる装置の適用するものと基本的
には同様の制御ロジック(図7、図9、図10等を参
照)を適用する。
The basic hardware configuration of the soil characteristic observing apparatus according to the third embodiment is substantially the same as that of the second embodiment. That is, the soil characteristic observation apparatus according to the third embodiment also
A soil displacement sensor is provided in the optical sensor storage portion, and the distance between various sensors provided in the optical sensor storage portion and the soil observation surface can be measured. Also, the third
The soil characteristic observing device according to the embodiment of the present invention is basically the same as the control logic (applicable to the device according to the first and second embodiments, regarding the fusion processing of various data information regarding the soil characteristic. (See FIGS. 7, 9, and 10)) is applied.

【0119】ただし、当該第3の実施の形態にかかる土
壌特性観測装置は、土壌変位センサの出力信号に基づ
き、土壌に対するセンシング部(チゼル刃)の進入角を
フィードバック制御する機能を有する点で、先の第1及
び第2の実施の形態とは異なる。
However, the soil characteristic observing apparatus according to the third embodiment has a function of feedback controlling the approach angle of the sensing unit (chisel blade) with respect to the soil based on the output signal of the soil displacement sensor. This is different from the first and second embodiments.

【0120】図16には、本実施の形態にかかる土壌特
性観測装置の一部をなす土壌切削部及びその周辺部位
を、コンピュータと併せて模式的に示す略図である。
FIG. 16 is a schematic diagram schematically showing a soil cutting portion forming a part of the soil characteristic observing apparatus according to the present embodiment and its peripheral portion together with a computer.

【0121】同図16に示すように、当該第3の実施の
形態にかかる土壌特性観測装置は、台座13の下面に駆
動装置80を備えている。駆動装置80は、コンピュー
タ150からの指令信号に基づいて作動し、一端をシャ
ンク51に支持されたバー81を自在に往復動させるこ
とにより、台座13に対して軸50aを中心に揺動可能
に構成された土壌切削部50を駆動制御し、土壌に対す
るセンシング部52(チゼル刃53)の進入角βを調整
することができる。コンピュータ150は、光学センサ
収納部60内に設けられた土壌変位センサ(レーザ距離
計)69の出力信号に基づいて駆動装置80を作動し、
同センサ69の受光部及び土壌観測面L2間の距離(土
壌の光学特性を検出する各種センサ61,62等と土壌
観測面L2との間の距離)D3が最適値を保持するよう
にフィードバック制御を行う。
As shown in FIG. 16, the soil characteristic observing apparatus according to the third embodiment has a drive device 80 on the lower surface of the pedestal 13. The drive device 80 operates based on a command signal from the computer 150, and freely reciprocates the bar 81 whose one end is supported by the shank 51, so that the drive device 80 can swing about the shaft 50a with respect to the pedestal 13. It is possible to drive and control the constructed soil cutting unit 50 and adjust the approach angle β of the sensing unit 52 (chisel blade 53) with respect to the soil. The computer 150 operates the drive device 80 based on the output signal of the soil displacement sensor (laser range finder) 69 provided in the optical sensor storage unit 60,
Feedback control is performed so that the distance between the light receiving portion of the sensor 69 and the soil observation surface L2 (distance between the various sensors 61 and 62 detecting the optical characteristics of the soil and the soil observation surface L2) D3 maintains an optimum value. I do.

【0122】このように、本実施の形態にかかる土壌特
性観測装置10''によっても、土壌観測面の凹凸状態の
変動に関わらず、土壌の光学的特性或いは熱力学的特性
に関し、信頼性の高いデータ情報を安定して、しかも連
続的に取得することができるようになる。
As described above, the soil characteristic observing apparatus 10 ″ according to the present embodiment also has a high reliability regarding the optical characteristics or thermodynamic characteristics of the soil regardless of the variation of the unevenness of the soil observation surface. It becomes possible to obtain high data information stably and continuously.

【0123】なお、同図16に示す装置構成では、セン
シング部52の進入角βを調整することにより、距離D
3の最適化を図ることとしたが、例えば台座13と地表
面L1との間の距離を可変制御することのできる駆動装
置等を採用し、距離D3の最適化を図るようにしてもよ
い。
In the apparatus configuration shown in FIG. 16, the distance D is adjusted by adjusting the approach angle β of the sensing section 52.
However, the distance D3 may be optimized by using a driving device or the like capable of variably controlling the distance between the pedestal 13 and the ground surface L1.

【0124】また、駆動装置80の駆動方式としては、
油圧駆動式、モータ駆動方式等、種々の駆動方式を採用
することができる。
The drive system of the drive unit 80 is as follows.
Various drive methods such as a hydraulic drive method and a motor drive method can be adopted.

【0125】(第4の実施の形態)次に、本発明の土壌
特性観測装置を具体化した第4の実施の形態について、
上記第1、第2若しくは第3の実施の形態と異なる点を
中心に説明する。
(Fourth Embodiment) Next, a fourth embodiment of the soil characteristic observing apparatus of the present invention will be described.
The difference from the first, second or third embodiment will be mainly described.

【0126】図17には、本実施の形態にかかる土壌特
性観測装置のチゼル部を拡大して示す側面図である。な
お、本実施の形態にかかる土壌特性観測装置のチゼル部
にも、上記各実施の形態のものと同等の機能を有する電
気特性センサ57(図3等を参照)が備えられている
が、同図17においてはその図示を省略する。
FIG. 17 is an enlarged side view showing the chisel portion of the soil characteristic observation apparatus according to this embodiment. Note that the chisel portion of the soil characteristic observing apparatus according to the present embodiment is also provided with the electric characteristic sensor 57 (see FIG. 3 and the like) having the same function as that of each of the above-described embodiments. Its illustration is omitted in FIG.

【0127】当該第4の実施の形態にかかる土壌特性観
測装置は、チゼル部が土壌から受ける土圧を検出する機
構として、上記各実施の形態で適用された土壌硬度セン
サ(歪みゲージ)58と同等の機能を有する歪みゲージ
を2つ備える。第1の歪みゲージ58'は、上記各実施
の形態にかかる歪みゲージ58と同等の位置に配され
る。一方、第2の歪みゲージ58''は、第1の歪みゲー
ジ58'よりもチゼル部53の上面53a側において、
第1の歪みゲージ58'に対峙するように、チゼル部5
3'の上面53a'に形成された窪みS4に取り付けられ
る。窪みS4は、第1の歪みゲージ58'が設けられた
収容空間S2内壁の曲面と略同一形状の曲面を有する。
また、板状のカバー58bが、窪みS4を覆うとともに
チゼル部53上面53aの一部をなしている。
The soil characteristic observing apparatus according to the fourth embodiment has a soil hardness sensor (strain gauge) 58 applied in each of the above-described embodiments as a mechanism for detecting the earth pressure received by the chisel portion from the soil. Two strain gauges having equivalent functions are provided. The first strain gauge 58 ′ is arranged at the same position as the strain gauge 58 according to each of the above-described embodiments. On the other hand, the second strain gauge 58 ″ is closer to the upper surface 53a side of the chisel portion 53 than the first strain gauge 58 ′ is.
As opposed to the first strain gauge 58 ', the chisel portion 5
It is attached to the recess S4 formed in the upper surface 53a 'of 3'. The recess S4 has a curved surface having substantially the same shape as the curved surface of the inner wall of the accommodation space S2 in which the first strain gauge 58 ′ is provided.
A plate-shaped cover 58b covers the recess S4 and forms a part of the upper surface 53a of the chisel portion 53.

【0128】チゼル部53'(先端部53c'を含む上面
53a')が土壌から受ける力は、チゼル部53'の進行
方向に対向する向き(矢指Q方向)に作用することにな
る。この矢指Q方向に作用する力は、チゼル部53'の
上面53a'に対して垂直(矢指Q1方向)に作用する
分力と、チゼル部53'の上面53a'に沿ってその後方
(矢指Q2方向)に作用する分力とを含む。ここで、土
壌の物理的な性状(例えば硬度)を反映するパラメータ
として再現性の高いデータを取得するためには、チゼル
部53'の上面53a'に対し垂直方向(矢指Q1方向)
に作用する力(分力)のみを選択的に検出する方が好ま
しい。
The force received from the soil by the chisel portion 53 '(the upper surface 53a' including the tip portion 53c ') acts in the direction (arrow Q direction) opposite to the traveling direction of the chisel portion 53'. The force acting in the direction of the arrow finger Q is a component force acting in the direction perpendicular to the upper surface 53a 'of the chisel portion 53' (direction of the arrow finger Q1) and its rearward (arrow finger Q2) along the upper surface 53a 'of the chisel portion 53'. Direction)). Here, in order to obtain highly reproducible data as a parameter that reflects the physical property of soil (for example, hardness), a direction perpendicular to the upper surface 53a 'of the chisel portion 53' (direction of the arrow finger Q1).
It is preferable to selectively detect only the force (component force) acting on.

【0129】本実施の形態にかかる土壌特性観測装置で
は、第1の歪みゲージ58'による検出値と、第2の歪
みゲージ58''による検出値とを加算した数値を、土圧
(土壌硬度)に関するデータ情報として採用する。
In the soil characteristic observing apparatus according to the present embodiment, the value obtained by adding the detection value of the first strain gauge 58 ′ and the detection value of the second strain gauge 58 ″ is used as the soil pressure (soil hardness). ) As data information.

【0130】ここで、チゼル部53'の上面53a'対し
垂直方向(矢指Q1方向)にかかる土壌の荷重の大きさ
が、片持ち梁(チゼル部53)の各点にかかる荷重の大
きさ(当該荷重が当該梁の支持点(節P)近傍に生じせ
しめる歪みの大きさ)であるとすれば、矢指Q2方向に
作用する力は当該梁の長手方向に向かって作用する力に
相当する。従って、同図17に示すように、支持点(節
P)から略等距離にある(梁の長手方向における両側面
にある)一対の歪みゲージ58',58''の検出値を加
算すれば、梁の長手方向への歪み成分が相殺され、矢指
Q1方向にかかる土壌の荷重の大きさのみに高い相関性
を有するデータ情報が得られるようになる。
Here, the magnitude of the load of the soil applied in the vertical direction (direction of the arrow Q1) with respect to the upper surface 53a 'of the chisel portion 53' is the magnitude of the load applied to each point of the cantilever (chisel portion 53) ( Assuming that the load is the amount of strain that occurs near the support point (node P) of the beam), the force acting in the direction of the arrow finger Q2 corresponds to the force acting in the longitudinal direction of the beam. Therefore, as shown in FIG. 17, if the detection values of a pair of strain gauges 58 ′, 58 ″ that are substantially equidistant from the support point (node P) (on both side surfaces in the longitudinal direction of the beam) are added, The strain components in the longitudinal direction of the beam are canceled out, and the data information having a high correlation only with the magnitude of the load of the soil applied in the direction of the arrow finger Q1 can be obtained.

【0131】なお、例えば図18に示すチゼル部53''
のように、チゼル部の内部に形成された円筒形状の収容
空間S2'の内壁に、一対の歪みゲージ58',58''を
相互に対峙するように取り付け、チゼル部53''の上面
53a''対し垂直方向(矢指Q1方向)にかかる土壌の
荷重の大きさを検出する装置構成を適用しても、本実施
の形態と同等若しくはこれに準ずる効果を奏することは
できる。
Note that, for example, the chisel portion 53 '' shown in FIG.
As described above, a pair of strain gauges 58 ′ and 58 ″ are attached to the inner wall of the cylindrical accommodation space S2 ′ formed inside the chisel portion so as to face each other, and the upper surface 53a of the chisel portion 53 ″ is attached. '' Even if the device configuration that detects the magnitude of the load of the soil applied in the vertical direction (direction of the arrow Q1) is applied, the same effect as or equivalent to the present embodiment can be obtained.

【0132】(第5の実施の形態)次に、本発明の土壌
特性観測装置を具体化した第5の実施の形態について、
上記第1〜4の実施の形態と異なる点を中心に説明す
る。
(Fifth Embodiment) Next, a fifth embodiment of the soil characteristic observing apparatus of the present invention will be described.
The differences from the first to fourth embodiments will be mainly described.

【0133】なお、当該第5の実施の形態にかかる土壌
特性観測装置について、その基本的なハードウエア構成
は上記各実施の形態と略同等である。また、当該第3の
実施の形態にかかる土壌特性観測装置は、土壌特性に関
する各種データ情報の融合処理に関しても、上記各実施
の形態にかかる装置の適用するものと基本的には同様の
制御ロジック(図7、図9、図10等を参照)を適用す
る。
The basic hardware configuration of the soil characteristic observing apparatus according to the fifth embodiment is substantially the same as that of each of the above embodiments. Further, the soil characteristic observing apparatus according to the third embodiment is basically the same control logic as that applied to the apparatus according to each of the above-described embodiments, also regarding the fusion processing of various data information regarding soil characteristics. (See FIG. 7, FIG. 9, FIG. 10, etc.) is applied.

【0134】当該第5の実施の形態も含め、本発明の各
実施の形態にかかる土壌特性観測装置は、土壌特性に関
するデータ情報を取得すべく、土壌観測面に沿って異な
る配置に複数のセンサ類を備え、これらのセンサが各種
土壌特性に関する検出信号を個別に出力するといった装
置構成を適用している。
The soil characteristic observation apparatus according to each of the embodiments of the present invention, including the fifth embodiment, has a plurality of sensors arranged in different arrangements along the soil observation surface in order to obtain data information regarding soil characteristics. The device configuration is applied such that these sensors individually output detection signals relating to various soil characteristics.

【0135】ここで、任意の時刻において各種センサが
個別に出力する検出信号は、実際には、土壌観測面上の
同一部位に対応するものではない。
Here, the detection signals individually output by the various sensors at an arbitrary time do not actually correspond to the same site on the soil observation surface.

【0136】例えば、土壌観測面L2上における電気特
性センサ及び赤外光センサ間の距離が60cmであり、
センシング部の進行速度が30cm/秒を維持していた
とする。この場合、任意の時刻において赤外光センサが
出力する検出信号に対応する土壌観測面は、電気特性セ
ンサが2秒(60cm÷30cm/秒)前に出力した検
出信号に対応する土壌観測面であることになる。
For example, the distance between the electric characteristic sensor and the infrared light sensor on the soil observation surface L2 is 60 cm,
It is assumed that the traveling speed of the sensing unit is maintained at 30 cm / sec. In this case, the soil observation surface corresponding to the detection signal output by the infrared light sensor at an arbitrary time is the soil observation surface corresponding to the detection signal output by the electrical characteristic sensor 2 seconds (60 cm / 30 cm / second) before. There will be.

【0137】そこで本実施の形態にかかる土壌特性装置
では、当該装置に設けられた各種センサの位置関係(正
確には、各種センサの検出対象となる土壌の位置関係)
と、センシング部の進行速度とに基づいて、同一の土壌
試料について取得される各種データ情報の取得タイミン
グの差を演算することにより、常に同一の土壌試料につ
いての各種情報(土壌特性に関するデータ情報)が一括
して管理されるようにデータ情報のグループ化を行う。
Therefore, in the soil characteristic device according to the present embodiment, the positional relationship between the various sensors provided in the device (to be exact, the positional relationship between the soils to be detected by the various sensors).
By calculating the difference between the acquisition timings of various data information acquired for the same soil sample, based on the traveling speed of the sensing unit, various information about the same soil sample (data information about soil characteristics) Data information is grouped so that data is managed collectively.

【0138】以下、上記のようなデータ情報のグループ
化処理の具体的な手順について、フローチャートを参照
して説明する。
The specific procedure of the data information grouping process as described above will be described below with reference to a flowchart.

【0139】図19は、各種センサに検出信号に基づい
て取得される土壌特性情報の融合処理を行うための処理
手順(ルーチン)を示すフローチャートである。なお、
当該フローチャートに従う処理手順は、土壌特性観測装
置10等のコンピュータ150によって実行される処理
の一環として、例えば先の基本ルーチン(図7)のステ
ップS104に含まれる。
FIG. 19 is a flow chart showing a processing procedure (routine) for performing a fusion process of soil characteristic information acquired by various sensors based on detection signals. In addition,
The processing procedure according to the flowchart is included in, for example, step S104 of the basic routine (FIG. 7) described above as a part of the processing executed by the computer 150 such as the soil characteristic observation device 10.

【0140】本ルーチンに処理が移行すると、コンピュ
ータ150は先ずステップS501において、光学セン
サ収納部60の各種センサの検出信号に基づくデータ情
報を導入する。
When the processing shifts to this routine, the computer 150 first introduces the data information based on the detection signals of the various sensors of the optical sensor housing 60 in step S501.

【0141】ステップS502においては、光学センサ
収納部60及びチゼル部53間の位置関係と、センシン
グ部の進行速度とに基づいて、取得データ情報のタイム
ラグを演算する。
In step S502, the time lag of the acquired data information is calculated based on the positional relationship between the optical sensor housing portion 60 and the chisel portion 53 and the traveling speed of the sensing portion.

【0142】ステップS503においては、上記ステッ
プS502において演算されたタイムを考量し、電気特
性センサ57及び土壌硬度センサ58の検出信号に基づ
くデータ情報の履歴から、光学センサ収納部60内の各
種センサの検出信号に基づくデータ情報に対応するもの
を抽出する。そして、両データ情報を同一の土壌試料に
関するデータ情報としてグループ化し、一括管理する。
In step S503, the time calculated in step S502 is taken into consideration, and from the history of data information based on the detection signals of the electrical characteristic sensor 57 and the soil hardness sensor 58, the various sensors in the optical sensor storage unit 60 are detected. The one corresponding to the data information based on the detection signal is extracted. Then, both pieces of data information are grouped as data information regarding the same soil sample and collectively managed.

【0143】このように、センサ素子の配置、或いは実
際に検出対象となる土壌面(例えば、土壌切削面及び土
壌観測面L2間における相違)が異なることに起因し、
任意のタイミングで検出される土壌試料(観測対象)が
異なっていても、各土壌特性に関するデータ情報の集合
としては、略同一の土壌試料に対応するデータを確実に
取得、一括管理することができるようになる。
As described above, due to the difference in the arrangement of the sensor elements or the soil surface (for example, the difference between the soil cutting surface and the soil observation surface L2) to be actually detected,
Even if the soil sample (observation target) detected at any timing is different, it is possible to reliably acquire and collectively manage the data corresponding to substantially the same soil sample as a set of data information regarding each soil characteristic. Like

【0144】なお、上記ルーチンによる制御構造に替
え、相対的な距離が異なる各種センサが同一の土壌試料
を観測するように、各センサのデータ取得開始のタイミ
ングを調整するような制御構造を適用してもよい。
Instead of the control structure according to the above routine, a control structure for adjusting the data acquisition start timing of each sensor is applied so that various sensors having different relative distances observe the same soil sample. May be.

【0145】また、チゼル部53の上面53aを電極と
して活用する上記各実施の形態にかかる電気特性センサ
57の構成に替え、図20においてチゼル部の上視図と
して示すように、チゼル部53の上面53aに絶縁部材
を囲設した2種の電極55a,55bを設け、これら電
極間で、土壌の電気伝導度や誘電率を検出する装置構成
を適用することとしてもよい。
Further, instead of the configuration of the electrical characteristic sensor 57 according to each of the above-described embodiments in which the upper surface 53a of the chisel portion 53 is used as an electrode, as shown in the top view of the chisel portion in FIG. Two types of electrodes 55a and 55b surrounding an insulating member may be provided on the upper surface 53a, and a device configuration for detecting the electric conductivity or the dielectric constant of soil between these electrodes may be applied.

【0146】また、同じく図21においてチゼル部の上
視図として示すように、チゼル部53の上面53aに絶
縁部材を囲設した4種の電極55c,55d,55e,
55fを設け、一対の電極を電圧検出端子(例えば電極
55c,55d)、他の一対の電極を電流検出端子(例
えば電極55e,55f)として採用することで、4端
子法によって土壌の電気特性を検出することとしてもよ
い。
Similarly, as shown in a top view of the chisel portion in FIG. 21, four types of electrodes 55c, 55d, 55e, which surround an insulating member on the upper surface 53a of the chisel portion 53, are provided.
55f is provided, and a pair of electrodes is used as a voltage detection terminal (for example, electrodes 55c and 55d) and another pair of electrodes is used as a current detection terminal (for example, electrodes 55e and 55f), whereby the electrical characteristics of soil are measured by the four-terminal method. It may be detected.

【0147】また、図22においてシャンクの部分的な
側面図として示すように、シャンク51の外縁に沿って
(土壌中において異なる深度に)、絶縁部材51a,5
1b,51c,51dを囲設した電極51e,51f,
51g,51hを複数配列し、各電極を活用することに
より、異なる深度における土壌の電気特性を検出する装
置構成を採用してもよい。
Further, as shown in FIG. 22 as a partial side view of the shank, the insulating members 51a, 5a are arranged along the outer edge of the shank 51 (at different depths in the soil).
Electrodes 51e, 51f surrounding 1b, 51c, 51d,
You may employ | adopt the apparatus structure which detects the electric characteristic of the soil in a different depth by arranging multiple 51g and 51h and utilizing each electrode.

【0148】[0148]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
土壌特性に関する検出値として任意の観測点で得られた
複数のデータを、同一の土壌試料に対応する情報として
正確且つ効率的に融合することができる。よって、広域
に亘る土壌特性の地理的な分布を表現する上で、普遍性
の高いデータマップを作成するために役立つ情報を、効
率的に収集することができるようになる。
As described above, according to the present invention,
A plurality of data obtained at arbitrary observation points as detected values relating to soil characteristics can be accurately and efficiently fused as information corresponding to the same soil sample. Therefore, in expressing the geographical distribution of soil characteristics over a wide area, it becomes possible to efficiently collect information useful for creating a highly universal data map.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態にかかる観測システ
ムの概略構成を示す略図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an observation system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同実施の形態にかかる土壌特性観測装置を概略
的に示す側面図。
FIG. 2 is a side view schematically showing the soil characteristic observation device according to the same embodiment.

【図3】同実施の形態にかかる土壌特性観測装置のセン
シング部について、その内部構造を概略的に示す側断面
図。
FIG. 3 is a side sectional view schematically showing the internal structure of the sensing unit of the soil characteristic observation apparatus according to the same embodiment.

【図4】同実施の形態にかかるセンシング部の一部をな
すチゼル部の外観を示す上視図。
FIG. 4 is a top view showing the outer appearance of a chisel portion which is a part of the sensing portion according to the embodiment.

【図5】同実施の形態にかかる土壌特性観測装置の制御
部の電気的構成を示すブロック図。
FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration of a control unit of the soil characteristic observation apparatus according to the same embodiment.

【図6】同実施の形態にかかる検出回路の機能ブロック
図。
FIG. 6 is a functional block diagram of a detection circuit according to the same embodiment.

【図7】同実施の形態において、土壌特性に関するデー
タ情報を、その取得位置や観測土壌面の深さと共に記録
するための基本手順を示すフローチャート。
FIG. 7 is a flowchart showing a basic procedure for recording data information regarding soil characteristics together with the acquisition position and the depth of the observed soil surface in the embodiment.

【図8】同実施の形態にかかるセンシング部に備えられ
た各種センサの出力信号がどのように処理されるのかを
概念的に説明する略図。
FIG. 8 is a schematic diagram conceptually explaining how output signals of various sensors included in the sensing unit according to the embodiment are processed.

【図9】同実施の形態において、土壌光スペクトル及び
土壌電気伝導度に関する情報の融合処理手順を示すフロ
ーチャート。
FIG. 9 is a flowchart showing a processing procedure for fusing information on a soil light spectrum and soil electrical conductivity in the embodiment.

【図10】同実施の形態において、土壌光スペクトル及
び土壌電気伝導度に関する情報の融合処理手順を示すフ
ローチャート。
FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure for fusing information on a soil light spectrum and soil electrical conductivity in the embodiment.

【図11】本発明の第2の実施の形態にかかるセンシン
グ部の内部構造を概略的に示す側断面図。
FIG. 11 is a side sectional view schematically showing the internal structure of the sensing unit according to the second embodiment of the invention.

【図12】同実施の形態において、土壌変位センサの出
力信号を指標化する信号処理部の機能ブロック図。
FIG. 12 is a functional block diagram of a signal processing unit for indexing an output signal of a soil displacement sensor in the embodiment.

【図13】同実施の形態において、複数の観測点で得ら
れた土壌変位状態に関する三種の指標のヒストグラム。
FIG. 13 is a histogram of three types of indicators related to soil displacement states obtained at a plurality of observation points in the same embodiment.

【図14】同実施の形態において、各観測点における土
壌変位状態の三種の指標に基づいて、分光スペクトル解
析に供されるデータ情報を選択するための処理手順を示
すフローチャート。
FIG. 14 is a flowchart showing a processing procedure for selecting data information to be used for spectrum analysis based on three types of soil displacement state indexes at each observation point in the same embodiment.

【図15】同実施の形態において、複数の観測点で得ら
れた平均変位、変位の分散、及び非対称性によって作成
されたヒストグラム。
FIG. 15 is a histogram created by the average displacement, the variance of displacement, and asymmetry obtained at a plurality of observation points in the same embodiment.

【図16】本発明の第3の実施の形態にかかる土壌切削
部及びその周辺部位をコンピュータと併せて模式的に示
す略図。
FIG. 16 is a schematic diagram schematically showing a soil cutting portion and its peripheral portion according to a third embodiment of the present invention together with a computer.

【図17】本発明の第4の実施の形態にかかる土壌特性
観測装置のチゼル部を拡大して示す側面図。
FIG. 17 is an enlarged side view showing a chisel portion of the soil characteristic observation device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図18】同実施の形態にかかる土壌特性観測装置のチ
ゼル部の変形例を拡大して示す側面図。
FIG. 18 is an enlarged side view showing a modified example of the chisel portion of the soil characteristic observation device according to the same embodiment.

【図19】本発明の第5の実施の形態において、各種セ
ンサの検出信号に基づくデータ情報を融合するための処
理手順を示すフローチャート。
FIG. 19 is a flowchart showing a processing procedure for merging data information based on detection signals of various sensors in the fifth embodiment of the invention.

【図20】本発明の土壌特性観測装置について、他の実
施の形態を示す略図。
FIG. 20 is a schematic diagram showing another embodiment of the soil characteristic observation device of the present invention.

【図21】本発明の土壌特性観測装置について、他の実
施の形態を示す略図。
FIG. 21 is a schematic view showing another embodiment of the soil characteristic observation device of the present invention.

【図22】本発明の土壌特性観測装置について、他の実
施の形態を示す略図。
FIG. 22 is a schematic view showing another embodiment of the soil characteristic observation device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 観測システム 2 車両(トラクタ) 3 ほ場 10 土壌特性観測装置 11 アンテナ 12a,12b,12c,12d 支持フレーム 13 台座 13a 所定部位 14 支持アーム 16 揺動アーム 17 深度測定用自由転輪 18 回転角度センサ 19 コールタ 20 適宜同表示操作部 20 表示操作部 30 制御部 40 ハロゲンランプ 50 土壌切削部 51 シャンク 52 センシング部 53 チゼル部 53a 上面 55 表面電極 56 絶縁性部材 57 電気特性センサ 58 土壌硬度センサ(歪みゲージ) 60 光学センサ収納部 61 可視光センサ 62 赤外光センサ 63 CCDカメラ 64 温度センサ 65A,65B 照明用光ファイバー 66 光学窓 67 送風管 70 分光部 71 可視光用分光部 72 近赤外光用分光部 75 外部記憶装置 150 コンピュータ 200 GPS衛星 L1 地表面 L2 観測土壌面 S1 観測空間 1 Observation system 2 vehicle (tractor) 3 fields 10 Soil characteristic observation device 11 antenna 12a, 12b, 12c, 12d Support frame 13 pedestal 13a predetermined part 14 Support arm 16 swing arm 17 Free wheel for depth measurement 18 Rotation angle sensor 19 Coulter 20 Appropriate display unit 20 Display operation unit 30 control unit 40 halogen lamp 50 Soil cutting section 51 shank 52 Sensing unit 53 Chisel part 53a top surface 55 Surface electrode 56 Insulating member 57 Electrical characteristic sensor 58 Soil hardness sensor (strain gauge) 60 Optical sensor housing 61 Visible light sensor 62 infrared light sensor 63 CCD camera 64 temperature sensor 65A, 65B Optical fiber for lighting 66 Optical window 67 air duct 70 Spectroscopic unit 71 Visible Light Spectroscopy 72 Near infrared spectroscopic unit 75 External storage device 150 computers 200 GPS satellites L1 ground surface L2 observation soil surface S1 observation space

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 27/04 G01N 27/04 Z (72)発明者 澁澤 栄 東京都府中市晴見町3丁目11番30号 (72)発明者 大友 篤 熊本県上益城郡益城町大字田原2081番地10 財団法人くまもとテクノ産業財団 内 (72)発明者 平子 進一 京都府京都市下京区塩小路通堀川東入南不 動堂町801番地 株式会社オムロンライフ サイエンス研究所内 Fターム(参考) 2G059 AA01 AA05 BB09 CC09 CC12 DD12 EE02 EE11 FF01 GG01 GG02 GG10 HH01 HH02 HH06 JJ01 JJ17 KK04 MM02 MM03 MM09 MM10 2G060 AA14 AC01 AC10 AD01 AD05 AE18 AE40 AF03 AF08 AF11 HA02 HC07 HC13 HC19 KA05 KA09 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G01N 27/04 G01N 27/04 Z (72) Inventor Sakae Shibusawa 3-11-30 Harumi-cho, Fuchu-shi, Tokyo (72) Inventor Atsushi Otomo 2081 Tahara, Mashiki-machi, Kamimashiki-gun, Kumamoto Prefecture 10 Kumamoto Techno Industrial Foundation (72) Inventor Shinichi Hirako Higashiirinami Higashiiri Minamifudocho, Shimokoji, Kyoto City, Kyoto Prefecture OMRON Life Science Research Institute F-term (reference) 2G059 AA01 AA05 BB09 CC09 CC12 DD12 EE02 EE11 FF01 GG01 GG02 GG10 HH01 HH02 HH06 JJ01 JJ17 KK04 MM02 MM03 MM09 MM10 2G060 AA14 AC01 AC07 AF13 AF10 AF01 AD01 AD05 AD05 AD01 AD05 AD05 AD01 AD05 AD01 AD05 AD01 AD05 AD01 AD05 AD05 KA05 KA09

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 土壌特性の平面的な分布を観測する土壌
特性観測装置であって、 任意深さの土壌を切削しつつ進行する土壌切削手段と、 前記土壌切削手段の後部に設けられ、前記土壌の切削面
との間に所定の観測空間を介し該切削された土壌の特性
を検出する土壌特性検出手段と、 前記土壌の切削面および前記検出手段間の距離を認識す
る距離認識手段と、 前記認識される距離に応じて、前記土壌切削手段の姿勢
制御及び前記検出された土壌特性に関する情報処理を行
う距離対応手段と、 を有することを特徴とする土壌特性観測装置。
1. A soil characteristic observing device for observing a two-dimensional distribution of soil characteristics, which comprises a soil cutting means for advancing while cutting soil of an arbitrary depth, and a soil cutting means provided at a rear portion of the soil cutting means. Soil characteristic detecting means for detecting the characteristics of the soil cut through a predetermined observation space between the cutting surface of the soil, distance recognizing means for recognizing the distance between the cutting surface of the soil and the detecting means, A soil characteristic observing device comprising: a distance correspondence unit that performs posture control of the soil cutting unit and information processing regarding the detected soil characteristic according to the recognized distance.
【請求項2】 請求項1記載の土壌特性観測装置におい
て、 前記距離対応手段は、前記認識される距離が目標値に収
束するよう前記土壌切削手段の姿勢をフィードバック制
御するフィードバック制御手段を有することを特徴とす
る土壌特性観測装置。
2. The soil characteristic observing device according to claim 1, wherein the distance correspondence means has feedback control means for feedback-controlling the posture of the soil cutting means so that the recognized distance converges to a target value. A soil characteristic observation device.
【請求項3】 請求項1又は2記載の土壌特性観測装置
において、 前記距離対応手段は、 前記認識される距離に基づいて、前記土壌の切削面の凹
凸状態を認識する凹凸状態認識手段と、 前記認識される凹凸状態に基づいて、前記検出された土
壌特性に関する情報をグループ化するグループ化処理手
段と、 を有することを特徴とする土壌特性観測装置。
3. The soil characteristic observing device according to claim 1, wherein the distance correspondence unit recognizes an uneven state of a cutting surface of the soil based on the recognized distance, Grouping processing means for grouping the information relating to the detected soil characteristics based on the recognized unevenness state, and a soil characteristic observing device.
【請求項4】 請求項1又は2記載の土壌特性観測装置
において、 前記検出される土壌特性には、前記土壌の切削面からの
反射光に基づく光学的な特性が含まれることを特徴とす
る土壌特性観測装置。
4. The soil property observation apparatus according to claim 1, wherein the detected soil property includes an optical property based on light reflected from a cutting surface of the soil. Soil property observation device.
【請求項5】 土壌特性の平面的な分布を観測する土壌
特性観測装置であって、 任意深さの土壌を切削しつつ進行する刃状の土壌切削手
段と、 該土壌切削手段表面の歪み量を検出する歪み量検出手段
と、 を有することを特徴とする土壌特性観測装置。
5. A soil characteristic observing device for observing a two-dimensional distribution of soil characteristics, comprising a blade-shaped soil cutting means that advances while cutting soil of an arbitrary depth, and a strain amount on the surface of the soil cutting means. An apparatus for observing soil characteristics, comprising: strain amount detecting means for detecting.
【請求項6】 請求項5記載の土壌特性観測装置におい
て、 前記歪み量検出手段は、各々の歪み検出面を相互に対峙
させ、且つ、前記土壌切削手段の切削面と略平行をなす
一対の歪み検出素子を備えることを特徴とする土壌特性
観測装置。
6. The soil characteristic observing device according to claim 5, wherein the strain amount detecting means has a pair of strain detecting surfaces facing each other, and is substantially parallel to a cutting surface of the soil cutting means. A soil characteristic observation apparatus comprising a strain detecting element.
【請求項7】 前記前記土壌切削手段表面の歪み量を制
限する歪み量制限手段を備える請求項5又は6記載の土
壌特性観測装置。
7. The soil characteristic observing device according to claim 5, further comprising a strain amount limiting means for limiting a strain amount on the surface of the soil cutting means.
【請求項8】 請求項1〜7の何れかに記載の土壌特性
観測装置において、 当該土壌特性観測装置の現在位置に関する情報を外部か
らの通信情報として取得する通信手段と、 前記取得される当該土壌特性観測装置の現在位置と前記
観測される土壌特性とを、相互に関連するデータ情報と
して処理する処理手段と、 を有することを特徴とする土壌特性観測装置。
8. The soil characteristic observing device according to claim 1, further comprising: a communication unit that acquires information regarding the current position of the soil characteristic observing device as communication information from the outside, and the acquired information. A soil property observing device, comprising: a processing unit that processes the current position of the soil property observing device and the observed soil property as mutually related data information.
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