JP2008096227A - 農薬散布ドリフト検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圃場への農薬散布時において、光分析技術を用いて、農薬散布対象圃場外へのドリフトを検出するとともに、ドリフトした農薬の濃度を検出する方法を提供することである。
【解決手段】農薬散布対象圃場近傍の所定領域において所定光路を設定し、分析装置１を用いて赤外光を投光、受光して、さらに、該分析装置１に接続されるコンピュータ１０によって、該受光データをスペクトル分析することにより、空気中の農薬濃度を計測した。また、前記所定光路中に反射鏡５を設け、さらに、前記所定領域は農薬散布対象圃場と農薬散布非対象領域との境界域とした。そして、前記計測した農薬濃度を、複数の段階に分けた濃度レベルのどの濃度レベルにあるかを判定するとともに、前記段階を前記計測結果とともに表示部１３に表示されるように構成し、前記計測した農薬濃度が設定値以上のときに報知する手段として、警報装置１４を備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、農薬散布時のドリフト検出技術に関する。より詳細には、光分析技術を用いて空気中の農薬濃度を計測することによってドリフトを検出する技術に関する。

近年、食品衛生法の改正に伴い、農作物によっては厳密な残留農薬基準値が設けられたことを受けて、農作物の残留農薬に対する注目が集まっている。そこで、適切な農薬散布や、出荷時の残留農薬値の正確な計測等が強く求められている。
例えば、農薬散布時に圃場内の特定の箇所に散布が集中し、散布量が多くなって、収穫時の残留農薬値が基準値より大きくなり出荷できなくなってしまう可能性や、農薬散布時に突風などの自然現象によって、散布対象圃場外に農薬が飛散する、いわゆるドリフトにより、収穫間際の農作物に農薬が付着してしまった場合には残留農薬値が基準値を超えて出荷できなくなってしまう可能性があった。農薬散布時の散布量分布、ドリフト判定等の散布状況の確認は、かかる損失を回避するために重要な地位を占めている。

従来、農薬散布時、或いは、農薬散布後の、農薬量、農薬濃度等の散布状況の確認方法は、作業者の目視による確認、若しくは感水紙による確認方法がとられていた（例えば、特許文献１参照）。
また、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）、及び、適宜の反射手段（反射鏡やコーナーキューブミラー等）を用いて、ガス等の物質及び温度の広域な空間分布を把握可能な装置（例えば、特許文献２参照）が公知となっている。
特開２００１−１７２１０４号公報 特開２００３−３４４２７７号公報

しかし、目視による確認方法や特許文献１に記載の感水紙を用いる方法では、正確な農薬付着状況や、ドリフト状況が正確に判定できなかった上、確認作業に手間がかかってしまっていた。
そして、ドリフトがあった場合に農薬散布後、収穫にいたるまでの経過時間は、散布した農薬の濃度、及び、感水紙によって検出される散布量を基に経験則によって決定されていた。しかし、実際には農薬の希釈濃度を間違え、濃い農薬を散布していた場合、残留農薬値が食品衛生法の定める基準値を超過してしまう可能性があった。また、ドリフトした圃場内に立ち入る際に、大気中に揮発した農薬濃度が高く健康に被害が及ぶ可能性もあった。
また、特許文献２に記載の技術を用いると、広範囲の空間分布を把握可能となるが、反射手段をレール等に沿って自在に移動可能な構成としなければならず、調査領域の変更に伴って、該レール等の構成も変更する必要があって、設備が大掛かりになり、監視対象（領域）が適宜変更する圃場等への農薬散布時の農薬散布状況等を監視するには不向きであった。
本発明は、係る問題を鑑みてなされたもので、圃場への農薬散布時において、光分析技術を用いて、農薬散布対象圃場外へのドリフトを検出するとともに、ドリフトした農薬の濃度を検出する方法を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、農薬散布対象圃場近傍の所定領域において所定光路を設定し、赤外光を投光、受光して、該受光データをスペクトル分析することにより、空気中の農薬濃度を計測するものである。

請求項２においては、前記所定光路中に一又は複数の反射鏡を設けるものである。

請求項３においては、前記所定領域は農薬散布対象圃場と農薬散布非対象領域との境界域とするものである。

請求項４においては、前記計測した農薬濃度が設定値以上のときに警報装置により作業者に報知するものである。

請求項５においては、前記計測した農薬濃度を、複数の段階に分けた濃度レベルのどの濃度レベルにあるかを判定し、表示するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１の如く構成したので、農薬散布後の大気中濃度を検出することによって、農薬散布のドリフトの有無を検出することができる。また、光分析技術を用いることで即時に結果がわかり、モニタ上で経時変化を確認することも可能である。

請求項２の如く構成したので、請求項１の効果に加え、投光部を一箇所に固定することが可能で、反射鏡の設置箇所によって計測光路を任意に設定することができる。また、往復させることで光路を長く設定でき、ドリフトの検出範囲が広くなり、計測結果に信頼性を持たせることができる。

請求項３の如く構成したので、請求項１の効果に加え、散布対象圃場から散布非対象領域へのドリフトを正確に検出することができる。

請求項４の如く構成したので、請求項１の効果に加え、作業者に注意を促すことができ、散布中止や散布方法を変更する等の対策を講じることができる。

請求項５の如く構成したので、請求項１の効果に加え、散布非対象圃場にドリフトした場合、ドリフトした農薬の濃度レベルに応じた農薬消長期間を提示することで、収穫した農作物が残留基準値を超過してしまって出荷できなくなる損失を防げる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る分析装置の構成を示すブロック図、図２はドリフト検出方法を示す斜視図である。図３はドリフト検出方法の別実施例を示す平面図である。

＜分析装置＞
まず、本実施例に用いる分析装置１の構成について図１を用いて説明する。

分析装置１は、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）を用いた計測機器であって、計測方法はオープンパスシステムを採用している。このオープンパスシステムとは、該分析装置１内の光源２から干渉計３を介して、赤外光を望遠鏡４から投光し、離れた位置に設置した反射鏡５によって反射された光を再び、望遠鏡で集光し、集光された光を検出器６で検出するシステムである。さらに、その検出光はＡ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換され、該分析装置１に接続される制御手段となるコンピュータ１０に出力され、該コンピュータ１０に備わる演算部１１において、該デジタル信号に対しフーリエ変換処理等の演算処理を行ない、大気中の特定のガス濃度を計測する、若しくは、長光路における大気中の微量ガスの平均ガス濃度を多成分同時に定量するものである。ただし、フーリエ変換処理等の演算処理は該演算部１１によるものではなく、該分析装置１に内蔵される演算手段によるものであってもよく、本実施例に限定されるものではない。

＜定量分析方法＞
前記検出器６によって検出された検出光は、該分析装置１と接続された前記コンピュータ１０によって分析される。すなわち、該コンピュータ１０に入力されるデジタル信号を計測スペクトルにフーリエ変換して、所定の条件下で、演算部１１によって定量分析される。該演算部１１による定量分析は、後述する検索ライブラリ１２を用いたものであり、前記計測スペクトルと前記農薬スペクトルとの相関を演算することによって計測スペクトルに含まれる一又は複数の農薬を特定し、その農薬濃度を算出する。該相関の演算方法は、該検索ライブラリ１２に記憶されている農薬スペクトルの特徴的な波形が現れる波数間において、該農薬スペクトルと該計測スペクトルとの相関係数を演算するものである。

該検索ライブラリ１２は、該コンピュータ１０に備えられる磁気ディスク等の記憶装置に記憶されたデータベースであって、予め実験等によって作成された複数の農薬スペクトル等が記憶されているものである。
より詳しくは、該検索ライブラリ１２は、複数の農薬スペクトルと、該農薬スペクトルの内、スペクトル波形が似ている農薬を分類し、それらを合成した集合スペクトルと、該集合スペクトルに含まれる農薬スペクトルの個別判定が可能な検索パラメータとが記憶されているものである。
そして、前記分析装置１によって検出される計測スペクトルと、該検索ライブラリ１２に記憶されている該農薬スペクトル及び集合スペクトルとの間で、検索パラメータ（演算方法、対象波数領域、検索アルゴリズム等）を適宜設定し、相関演算を行ない、計測スペクトルに含まれる農薬スペクトル及び集合スペクトルを個別に判別して、これらの農薬スペクトルと計測スペクトルとの相関係数を演算し、夫々の農薬の濃度を算出するのである。
この検索ライブラリ１２を用いた方法では、該検索ライブラリ１２に記憶されている農薬に対する農薬種特定、及び、濃度算出が可能となり、信頼性の高い計測結果を得ることができる。

また、前記検索ライブラリ１２は、外部の記憶媒体等によって、農薬スペクトルを更新したり、新たな農薬スペクトルを記憶可能としたりしておくと好適である。さらに、圃場内外で散布された農薬をドリフトする可能性のある農薬として予め検索ライブラリ１２に入力可能としてもよい。
また、検索ライブラリ１２自体も、本実施例のようにコンピュータ１０内に備えられるものに限定するものではなく、前記農薬スペクトルが更新可能に記憶される持ち運び可能な記憶媒体であっても良い。そして、新しい農薬スペクトルが作成された際に、該記憶媒体の記憶内容を更新し農薬スペクトルを演算部１１のメモリ等に記憶する構成であっても良い。

なお、本実施例では、検索ライブラリ１２による定量分析方法を選択したが、他にも、ピーク強度による検量線法や、ＣＬＳ（Ｃｌａｓｓｉｃａｌ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅｓ）検量モデルにより多成分同時定量を行なう方法、複数のピーク強度検量線から同時定量する方法等でも可能である。

前記演算部１１による演算結果は、前記コンピュータ１０に備わる表示部１３に表示されるように構成される。詳しくは、前記分析装置１によって検出された農薬の種類、及びその濃度、濃度レベルが表示部１３に表示される。この濃度レベルは農薬の濃度が複数段階に分けられて、計測した濃度がどの濃度レベルに値するかが判定されて、表示部１３に表示される。さらに、該コンピュータ１０には、この演算結果に合わせて計測時の時刻、外気温、風速、風向き、散布農薬濃度、散布量等の記帳データを記憶させることによって、農薬散布時のドリフト状況の経時変化を見ることができ、次回以降の散布の参考資料としてドリフト再発防止の効果も得られる。
なお、該濃度レベルは、予めコンピュータ１０に記憶されているものを用いてもよいし、該コンピュータ１０に備わるまたはコンピュータ１０に接続する濃度レベル設定手段等によって設定されるものを用いてもよい。
また、該濃度レベルの段階が設定値を超える場合は、コンピュータ１０に接続されるランプ（若しくは、ブザー等）で構成される警報装置１４を作動させるように構成することで、該設定値を超える農薬のドリフトを検出した場合に作業者に知らせることができ、散布作業を中止したり、散布方法を変更したりする対策を講じることが可能となる。

＜検出方法＞
このように構成される分析装置１、コンピュータ１０、及び、警報装置１４を用いて、農薬散布のドリフト状況を検出する。すなわち、農薬散布を望まない領域に対するドリフトを検出するとともに、ドリフトした農薬の濃度を予測するのである。
例えば、図２に示すように夫々略矩形の散布対象圃場と散布非対象圃場とが畦を挟んで隣接されている場合に、該散布対象圃場に農薬を散布する時の該散布非対象圃場へのドリフトを検出する方法について説明する。

まず、農薬を散布する対象の圃場と散布非対象圃場との間の境界域（畦）において、圃場の端部より適宜外側に支持台を配置し、該支持台上に前記分析装置１、コンピュータ１０、及び警報装置１４を載置する。そして、散布対象圃場と散布非対象圃場との境界域において、該散布非対象圃場の該散布対象圃場に隣接する辺より所定の距離をとって光路を設定するように、分析装置１、及び、反射鏡５を設置する。つまり、分析装置１と反射鏡５とを結ぶ直線（光路）が、該散布非対象圃場が該散布対象圃場と隣接する辺Ｘと所定の距離をとりつつ、略平行となるように分析装置１における投光部の投光方向を設定し、その投光を受光するように反射鏡５を該散布非対象圃場の適宜外側に配置し、固定する。ただし、該反射鏡５に対する入射光と反射光の光路が一致するように該反射鏡５の反射面の傾きを適宜設定することが必要である。
次に、農薬散布前に分析装置１を作動させて、計測スペクトルのバックグラウンドとなる参照スペクトルを作成し、農薬散布時の計測スペクトル作成に反映できるようにしておく。

そして、農薬散布開始後は、分析装置１等によって連続監視を行ない、前記定量分析方法にて算出される農薬濃度、及びその濃度レベル等の計測領域における経時変化を観察するようにする。ここで、検出される農薬濃度が予め設定した設定値を超えた場合は警報装置１４による報知を受け、散布を中止したり、散布量を少なくしたりすると同時に、検出された農薬濃度から、ドリフトした農薬の消長期間を予測し、ドリフトしてしまった圃場の農作物収穫時期等の決定時に留意するようにする。また、この計測結果、及び記帳データ等はコンピュータ１０の記憶装置に記憶させておく。
また、農薬散布後にも計測を行なうことで、揮発性農薬の農薬由来ガス濃度を検出することができ、作業者が立ち入る際に吸引したり、接触したりすることのないように安全性を図ることも可能である。

＜別実施例＞
次に、ドリフトを望まない領域が散布対象圃場の二辺以上に及ぶ場合の、ドリフト検出における、分析装置、反射鏡等の設置方法について図３を用いて説明する（本実施例では隣り合う二辺に隣接する圃場がある場合を考える）。

まず、前記検出方法と同様に支持台に分析装置１、コンピュータ１０、及び警報装置１４を載置して、該支持台を散布対象圃場と第一散布非対象圃場との間の適宜の位置に配置し、分析装置１の投光方向、及び、第一反射鏡５ａの設置位置を決定する。ここでは、まだ該第一反射鏡５ａの設置角度は設定しない。
次に、前記第一反射鏡５ａから第二反射鏡５ｂへの投光方向を決定する。つまり、第二散布非対象圃場が散布対象圃場に隣接する辺Ｙと所定の距離を保ちつつ、かつ、略平行になるように該第一反射鏡５ａから第二反射鏡５ｂへの反射方向を設定し、第二反射鏡５ｂの設置位置を決定する。そして、該分析装置１からの投光より、該第一反射鏡５ａによって角度を適宜変更された反射光の該第二反射鏡５ｂへの入射光の光路と、該第二反射鏡５ｂから、該第一反射鏡５ａを介し、該分析装置１に反射して受光する反射光の光路が一致するように設定する。

また、散布対象圃場の周りに、ｎ個の散布非対象圃場、若しくは、散布を望まない領域が隣接してあるときは、上記の如く、ｎ個の反射鏡を用意し、夫々適宜の方法で設置し、反射角度を調節することで、ｎ個夫々の圃場に対するドリフトを検出することが可能である。ただし、分析装置１の投光から受光までの光路の距離は該分析装置１の計測射程距離を超えない場合に限る。

このようにして、農薬を散布する圃場からの、農薬の散布、付着を望まない圃場等へのドリフトを分析装置１等によって即座に、かつ、適切に検出することができる。また、ドリフトが起こった場合には、ドリフトしている農薬濃度を算出することができ、その濃度レベルに応じた段階表示を行ない、さらに、設定値以上の濃度を検出した場合は、警報装置１４を作動させることによって作業者に報知されて、便宜の処置が可能になる。
そして、これらの計測結果を散布時の気象条件等の記帳データと併せて、該分析装置１に接続されるコンピュータ１０に記憶しておくことで、次回以降の農薬散布の際にドリフト防止のための情報として利用できる。

以上のように、農薬散布圃場近傍の所定領域において所定光路を設定し、分析装置１を用いて赤外光を投光、受光して、さらに、該分析装置１に接続されるコンピュータ１０によって、該受光データをスペクトル分析することにより、空気中の農薬濃度を計測したので、農薬散布後の大気中濃度を検出することによって、農薬散布のドリフトの有無を検出することができる。また、光分析技術を用いることで即時に結果がわかり、モニタ上で経時変化を確認することも可能となる。
また、前記所定光路中に一又は複数の反射鏡５を設けたので、投光部を一箇所に固定することが可能で、反射鏡の設置箇所によって計測光路を設定することができる。また、往復させることで光路を長く設定でき、計測結果に信頼性を持たせることができる。
また、前記所定領域は農薬散布対象圃場と農薬散布非対象領域との境界域であるので、散布対象圃場から散布非対象圃場へのドリフトを正確に検出することができる。
また、前記計測した農薬濃度が設定値以上のときに報知する手段として、警報装置１４を備えたので、作業者に注意を促すことができ、散布中止や散布方法を変更する等の対策を講じることができる。
また、前記計測した農薬濃度を、複数の段階に分けた濃度レベルのどの濃度レベルにあるかを判定し、表示部１３に表示されるように構成したので、散布非対象圃場にドリフトした場合、ドリフトした農薬の濃度レベルに応じた農薬消長期間を提示することで、収穫した農作物が残留基準値を超過してしまって出荷できなくなる損失を防げる。

図１は本発明の一実施例に係る分析装置の構成を示すブロック図。 ドリフト検出方法を示す斜視図。 ドリフト検出方法の別実施例を示す平面図。

符号の説明

１ 分析装置
５ 反射鏡
１０ コンピュータ
１４ 警報装置

Claims (5)

1. 農薬散布対象圃場近傍の所定領域において所定光路を設定し、赤外光を投光、受光して、該受光データをスペクトル分析することにより、空気中の農薬濃度を計測することを特徴とする農薬散布ドリフト検出方法。
2. 前記所定光路中に一又は複数の反射鏡を設けることを特徴とする請求項１に記載の農薬散布ドリフト検出方法。
3. 前記所定領域は農薬散布対象圃場と農薬散布非対象領域との境界域とすることを特徴とする請求項１に記載の農薬散布ドリフト検出方法。
4. 前記計測した農薬濃度が設定値以上のときに警報装置により作業者に報知することを特徴とする請求項１に記載の農薬散布ドリフト検出方法。
5. 前記計測した農薬濃度を、複数の段階に分けた濃度レベルのどの濃度レベルにあるかを判定し、表示することを特徴とする請求項1に記載の農薬散布ドリフト検出方法。

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