JP2011229402A - Growing system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、育成システムに関する。 The present invention relates to a training system.
石油等の化石燃料の枯渇等の資源問題および大気中の二酸化炭素の低減等の環境問題を解決する手段として、サトウキビおよびトウモロコシ等の植物を発酵させて製造するバイオエタノールが注目されている。しかしながら、サトウキビおよびトウモロコシ等のバイオエタノールの原料は、そもそも食糧として生産されるものであり、開発途上国の食糧問題とリンクして問題視されている。この問題を解決するために、海洋で藻類を培養し、培養した藻類をバイオエタノールの原料にすることが提案されている(例えば、特許文献1)。 Bioethanol produced by fermenting plants such as sugar cane and corn has attracted attention as a means of solving resource problems such as depletion of fossil fuels such as petroleum and environmental problems such as reduction of carbon dioxide in the atmosphere. However, raw materials for bioethanol such as sugarcane and corn are originally produced as food, and are linked to food problems in developing countries. In order to solve this problem, it has been proposed to culture algae in the ocean and use the cultured algae as a raw material for bioethanol (for example, Patent Document 1).
しかし、従来の藻類の培養は、培養容器、培養する藻類の種類、培養条件等のハード面での検討はあるが、システム的に省力化および効率化等を推進することに関しての検討は無かった。また、この問題は、藻類に限らず、生物全般の育成システムに関する問題でもり、さらに結晶成長等の無生物の成長等、成長の概念がある分野に共通の問題でもある。 However, the conventional culture of algae has been studied in terms of hardware, such as the culture vessel, the type of algae to be cultured, and culture conditions, but there has been no study on systematic efforts to save labor and improve efficiency. . Moreover, this problem is not limited to algae, but is also a problem related to a growth system for organisms in general, and is a problem common to fields having growth concepts such as inanimate growth such as crystal growth.
そこで、本発明は、藻類等の生物育成において、自動制御可能な生物育成システムの提供を目的とする。 Then, this invention aims at provision of the biological breeding system which can be controlled automatically in biological breeding, such as algae.
前記目的を達成するために、本発明の育成システムは、
育成対象物の育成計画情報を生成する育成計画情報生成手段と、
育成対象物を育成する育成手段と、
前記育成手段を制御する育成手段制御手段と、
前記育成対象物の育成状態情報を獲得する育成状態情報獲得手段と、
前記育成計画情報および前記育成状態情報を比較して調整情報を生成する調整情報生成手段とを備え、
前記調整情報生成手段から生成した調整情報に基づき、前記育成手段制御手段が、前記育成手段を制御する
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the training system of the present invention includes:
A training plan information generating means for generating training plan information of a training object;
A training means for cultivating a training object;
A growth means control means for controlling the growth means;
A training state information acquisition means for acquiring the training state information of the training object,
Adjustment information generating means for generating adjustment information by comparing the growth plan information and the growth state information,
Based on the adjustment information generated from the adjustment information generation means, the growth means control means controls the growth means.
本発明によれば、藻類等の生物育成において、自動制御可能な生物育成システムの提供が可能である。 According to the present invention, it is possible to provide a biological growth system that can be automatically controlled in the growth of algae and the like.
本発明の育成システムにおいて、前記育成計画情報生成手段、前記育成手段、前記育成手段制御手段、前記育成状態情報獲得手段および前記調整情報生成手段が、自己判断実行手段を有し、前記自己判断実行手段で生成した自己判断実行情報を相互に送受信可能であることが好ましい。 In the training system of the present invention, the training plan information generating means, the training means, the training means control means, the training status information acquisition means, and the adjustment information generation means include self-judgment execution means, and the self-judgment execution It is preferable that the self-determination execution information generated by the means can be transmitted and received mutually.
本発明の育成システムにおいて、さらに、統合管理手段を有し、前記統合管理手段に、前記育成計画情報生成手段、前記育成手段制御手段および前記調整情報生成手段が含まれることが好ましい。 The training system of the present invention preferably further includes integrated management means, and the integrated management means preferably includes the training plan information generation means, the training means control means, and the adjustment information generation means.
本発明の育成システムにおいて、前記統合管理手段が、さらに、情報管理手段を有し、前記情報管理手段が、階層構造で情報を管理することが好ましい。 In the training system of the present invention, it is preferable that the integrated management unit further includes an information management unit, and the information management unit manages information in a hierarchical structure.
本発明の育成システムにおいて、前記統合管理手段が、仮想空間情報生成手段を有し、前記仮想空間情報生成手段により生成した仮想空間に、システムの一部または全部を視認可能に表現することが好ましい。 In the training system of the present invention, it is preferable that the integrated management unit includes a virtual space information generation unit, and a part or the whole of the system is visibly expressed in the virtual space generated by the virtual space information generation unit. .
本発明の育成システムにおいて、前記統合管理手段が、管理対象事項と、前記管理対象事項毎に付与された識別とを関連付けたテーブルを有し、前記テーブルに基づき、管理対象事項を管理することが好ましい。 In the training system of the present invention, the integrated management means has a table that associates management target items with identifications assigned to the management target items, and manages the management target items based on the tables. preferable.
本発明の育成システムにおいて、育成対象物の育成場所が複数あり、前記各育成場所に、少なくとも、前記育成手段および前記育成状態情報獲得手段が配置されていることが好ましい。 In the breeding system of the present invention, it is preferable that there are a plurality of breeding places for the growing object, and at least the growing means and the growing state information obtaining means are arranged in each of the growing places.
本発明の育成システムにおいて、さらに、前記各育成場所に、前記各育成場所の情報を管理する育成場所情報管理手段を有することが好ましい。 In the training system of the present invention, it is preferable that each of the training sites further has a training site information management means for managing information on each of the training sites.
本発明の育成システムにおいて、前記育成計画情報生成手段が、育成計画を変更する場合、変更作業中は、変更前の育成計画情報のコピーを生成し、前記コピーに従って前記育成手段制御手段により前記育成手段が制御され、変更作業後は、変更後の育成計画情報に従って前記育成手段制御手段により前記育成手段が制御されることが好ましい。 In the training system of the present invention, when the training plan information generating means changes the training plan, a copy of the training plan information before the change is generated during the change work, and the training is controlled by the training means control means according to the copy. Preferably, the means is controlled, and after the change work, the growing means is preferably controlled by the growing means control means in accordance with the changed growth plan information.
本発明の育成システムにおいて、前記育成計画情報生成手段が、システム外の通信回線網を介して、システム外の携帯端末と接続可能であり、前記携帯端末によって、前記育成計画生成手段を制御可能であることが好ましい。 In the breeding system of the present invention, the breeding plan information generating means can be connected to a portable terminal outside the system via a communication line network outside the system, and the breeding plan generating means can be controlled by the portable terminal. Preferably there is.
本発明の育成システムにおいて、前記育成計画情報生成手段が、システム外の情報にアクセス可能なシステム外情報所在管理手段を有することが好ましい。 In the training system of the present invention, it is preferable that the training plan information generating unit has an outside system information location management unit that can access information outside the system.
本発明の育成システムにおいて、さらに、作業者用のICタグを有し、前記統合管理手段が、前記ICタグの情報によって作業者を管理することが好ましい。 In the training system of the present invention, it is preferable that an IC tag for the worker is further provided, and the integrated management unit manages the worker based on the information of the IC tag.
本発明の育成システムにおいて、前記各手段が、アラーム手段を有し、前記各手段の作動に問題が生じた場合、前記アラーム手段によりアラーム情報が生成され、前記アラーム情報が、作業者に送信されることが好ましい。 In the training system of the present invention, each means has an alarm means, and when a problem occurs in the operation of each means, alarm information is generated by the alarm means, and the alarm information is transmitted to an operator. It is preferable.
本発明の育成システムにおいて、育成対象物が、生物(自然物)であることが好ましいが、本発明はこれに限定されず、例えば、結晶成長における結晶等の成長の概念がある無生物であってもよい。 In the growth system of the present invention, the object to be grown is preferably a living thing (natural object), but the present invention is not limited to this. For example, even if it is an inanimate object having the concept of growth of crystals in crystal growth, etc. Good.
本発明の育成システムにおいて、前記生物は、藻類であることが好ましいが、本発明はこれに限定されず、例えば、藻類以外の植物、牛、馬、豚、鶏等の家畜類を含む動物、魚介類等が挙げられる。前記植物としては、例えば、レタス、トマト等の野菜類、リンゴ、みかん等の果物、バラ、菊等の花、植木、盆栽等が挙げられる。 In the breeding system of the present invention, the organism is preferably an algae, but the present invention is not limited thereto, for example, animals other than algae, animals including livestock such as cows, horses, pigs, chickens, Examples include seafood. Examples of the plant include vegetables such as lettuce and tomato, fruits such as apples and tangerines, flowers such as roses and chrysanthemums, planting trees, and bonsai.
以下、本発明について、具体例をあげて説明する。ただし、本発明は、下記の例に限定および制限されない。 Hereinafter, the present invention will be described with specific examples. However, the present invention is not limited or limited to the following examples.
図1に、本発明の育成システムの一例の概要を示す。本例の育成システムは、育成対象物が、藻である。図示のとおり、この育成システム100は、水槽101と、水タンク111と、バルブ112と、CO2ボンベ121と、バルブ122と、水位センサー141と、流速センサー142と、水温センサー143と、CO2センサー144と、光センサー145と、カメラ151とを含む。水槽101、水タンク111およびCO2ボンベ121は、前記「育成手段」に該当する。バルブ112、バルブ122、水位センサー141、流速センサー142、水温センサー143、CO2センサー144および光センサー145は、前記「育成手段制御手段」に該当する。カメラ151は、前記「育成状態情報獲得手段」に該当する。水タンク111およびCO2ボンベ121は、それぞれ、バルブ112およびバルブ122を介して、水槽101に連通している。水槽101は、藻102と、水103とを含む。光センサー145は、水槽101に照射される光131を制御する。光131は、例えば、太陽光であってもよいし、発光ダイオード(LED)等の光照射手段から照射される光であってもよい。カメラ151は、藻102の育成状態情報を獲得する。カメラ151は、例えば、デジタルカメラである。この育成システム100は、さらに、藻類の育成計画情報を作成する育成計画情報生成手段(この詳細については、後述する)と、前記育成計画情報および前記育成状態情報を比較して調整情報を生成する調整情報生成手段とを含む(図示せず)。この育成システム100は、調整情報生成手段から生成した調整情報に基づき、CO2濃度の調整や、温度の調整等、育成環境制御を行う。
In FIG. 1, the outline | summary of an example of the cultivation system of this invention is shown. In the growing system of this example, the growing object is algae. As shown in the figure, the growing
図2は、本発明の育成システムにおける計画・製造制御を例示する図である。図示のとおり、本発明の育成システムにおいては、生物(自然物、例えば、藻)のデザイン、設計、試作、生産技術の確立、製造および保守の各工程が融合されたシステムとして作用する。これに対し、人工物の設計・製造では、コンカレントエンジニアリングを行うとしても、デザイン、設計、試作、生産技術の確立、製造、保守の各工程が、シーケンシャルに、上流から下流に流れる。また、人工物の設計・製造では、次工程への受渡しには、人手が介在する。一方、本発明の育成システムは、人手では手間がかかり過ぎるため、基本的に完全自動制御される。 FIG. 2 is a diagram illustrating plan / manufacturing control in the training system of the present invention. As shown in the figure, the breeding system of the present invention functions as a system in which each process of design, design, prototyping, establishment of production technology, production, and maintenance of living organisms (natural objects such as algae) is integrated. On the other hand, in the design and manufacture of artifacts, even if concurrent engineering is performed, the design, design, prototyping, production technology establishment, manufacturing, and maintenance processes sequentially flow from upstream to downstream. Further, in the design / manufacture of artifacts, manpower is involved in delivery to the next process. On the other hand, the training system of the present invention is basically completely automatically controlled because it takes too much time and labor.
図3は、本発明の育成システムの情報管理手段を例示する図である。この情報管理手段は、階層構造で情報を管理する。図示のとおり、この情報管理手段は、トップレイヤと、拠点単位レイヤと、拠点毎設備レイヤと、装置・サブシステムレイヤとを含む。トップレイヤは、拠点単位レイヤの各拠点(拠点A、拠点B、・・・)と連携しており、システム全体の情報を管理する。拠点単位レイヤの各拠点(例えば、拠点A)は、拠点毎設備レイヤの拠点A全体情報および各設備(水槽A、水槽B、・・・)と連携しており、拠点A全体の情報および各設備の情報を管理する。拠点毎設備レイヤの各設備(例えば、水槽A)は、装置・サブシステムレイヤの個々の装置・サブシステム(育成装置A、育成装置B、センサーA、センサーB、ソフトA、・・・)と連携しており、各装置・サブシステムの情報を管理する。このように、この情報管理手段は、複数の拠点(育成場所)に対応し、各拠点全体と、各拠点の個々の装置・サブシステムを制御可能である。また、例えば、前記拠点A全体情報において、後述のように、作業者を管理することも可能である。この情報管理手段では、(1)基本的に完全自動制御され、(2)個々の装置・サブシステムは、自己判断実行手段を有し、集中制御は行われず、(3)個々の装置・サブシステムは、自己判断実行情報を相互に送受信しながら分担された機能を実行し、(4)作業者は、装置・サブシステムからアラーム情報が送信された時に対応作業を行い、(5)システム全体が正常動作中であるかの確認、または、作業者がシステム動作を強制変更させる場合のために、システムの一部または全部(例えば、藻類の育成状態)の可視化、遠隔監視・操作が可能となる。 FIG. 3 is a diagram illustrating information management means of the breeding system of the present invention. This information management means manages information in a hierarchical structure. As shown in the figure, this information management means includes a top layer, a base unit layer, a base equipment layer, and a device / subsystem layer. The top layer is linked to each base (base A, base B,...) Of the base unit layer, and manages information of the entire system. Each base in the base unit layer (for example, base A) is linked to the base A overall information and each equipment (water tank A, water tank B,...) In the equipment layer for each base. Manage equipment information. Each facility (for example, aquarium A) in each facility layer is composed of individual devices / subsystems (growing device A, growing device B, sensor A, sensor B, software A,...) In the device / subsystem layer. It is linked and manages information on each device / subsystem. As described above, this information management means can correspond to a plurality of bases (growth places), and can control the entire bases and individual devices / subsystems of the bases. In addition, for example, in the base A overall information, it is possible to manage workers as will be described later. In this information management means, (1) basically completely automatic control is performed, (2) each device / subsystem has self-determination execution means, centralized control is not performed, and (3) each device / subsystem is controlled. The system executes shared functions while transmitting and receiving self-judgment execution information to each other. (4) The worker performs response work when alarm information is transmitted from the device / subsystem. (5) The entire system Visualization, remote monitoring, and operation of part or all of the system (for example, algae growth status) is possible in order to confirm whether the system is operating normally or when the operator forcibly changes the system operation. Become.
図4は、本発明の育成システムの全体概要を例示する図である。図示のとおり、この育成システムは、設計・製造の融合制御11と、生物育成リアルタイムCAD(以下、単に「CAD」という)12と、生物育成の監視・装置制御(以下、単に「監視・装置制御」という)13と、周辺システム連携14とを含む。周辺システム連携14は、藻のライフサイクルマネージメントシステム15、藻の種管理(投入計画)システム16、藻の出荷管理(出荷計画)システム17等の周辺システムと連動している。CAD12は、前記「育成計画情報生成手段」に該当し、藻の固体情報、藻のアセンブリ情報、藻の収穫情報、藻の育成方法の情報、藻の育成履歴情報等の情報を生成する。監視・装置制御12は、育成装置、センサー、ロボット、ネットワーク、ソフト等の情報を扱う。設計・製造の融合制御11は、CAD12および監視・装置制御13と連動しており、(1)CAD12と監視・装置制御13の並列実行制御、(2)設計と製造の誤差フィードバック制御、(3)現実/仮想の共通空間制御、(4)設備と育成状況を監視し、クラウド(システム外の通信回線網)を介した遠隔操作を行う(これらの詳細については、後述する)。具体的には、設計・製造の融合制御11は、後述のように、設計と製造に誤差が発生した場合は、チェックアウトで設計調整し、設計調整中も育成の監視と装置制御は稼動し、チェックインで通常復帰する。また、設計・製造の融合制御11は、後述のように、現実/仮想の各空間で同一の管理対象事項(モノ)は、同一のIDで管理し、作業者の介在制御を容易にする。さらに、設計・製造の融合制御11は、監視、遠隔操作も可能であり、かつ、基本的に完全自動制御であり、緊急時は作業者にアラーム情報を送信する。周辺システム連携14は、設計・製造の融合制御11および前記周辺システム15〜17等と連動しており、基本的に完全自動制御であるため大量となる情報の所在管理を行い、管理情報量を削減する。このように、本発明の育成システムの全体概要は、CAD12、監視・装置制御13、現実/仮想の共通空間制御等を行う設計・製造の融合制御11、周辺システム連携14、および前記周辺システム15〜17等をつなぐICTネットワークから構成される。本発明の育成システムは、拠点(育成場所)の状態の遠隔監視、または遠隔操作も可能とする。すなわち、本発明の育成システムは、CAD12と監視・装置制御13とが融合され、また、前述のように装置・サブシステムが自己判断実行手段(例えば、実行プログラム)を有するため、遠隔操作が可能である。前記実行プログラムは、遠隔で置換え可能である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an overall outline of the breeding system of the present invention. As shown in the figure, this breeding system includes an integrated design /
図5は、本発明の育成システムの全体概要を例示する別の図である。図示のとおり、この育成システムでは、データベース(DB)が、5階層構造で管理されている。トップレイヤ、監視地区レイヤ、拠点集合レイヤ、拠点別レイヤおよび拠点内レイヤの各レイヤのDBには、それぞれ、そのレイヤ自身のデータと、他のレイヤのデータのコピーとが格納されている。監視地区レイヤは、例えば、国内および国外、複数の国外等、監視地区に対応したレイヤである。拠点集合レイヤは、例えば、国内および国外、複数の国外等、複数拠点の集合に対応したレイヤである。拠点内レイヤは、例えば、1拠点の複数プラントに対応したレイヤである。このように、この育成システムは、装置・サブシステムに加え、各拠点の施設も自己判断実行手段を有することで、クラウドを介した監視センター機能を実現させる。すなわち、この育成システムでは、各拠点におけるローカルデータ管理(ローカル管理/ファイルサーバ)を導入・利用し、ローカルデータを分散管理することにより、ネットワーク負担を軽減している。また、この育成システムは、データの所在情報(URL等)を、監視センターで集中管理する。そして、この育成システムは、クラウドを介すると言っても、現実のネットワーク技術で、各レイヤ自身のデータと、他のレイヤのデータのコピーとの所在に配慮している。さらに、この育成システムは、DBにレイヤの概念を持ち込むことにより、情報開示のON/OFF、情報更新のON/OFF、セキュリティの強化、データ保全(事業継続性の強化)を実現する。監視センターは、前記「統合管理手段」に該当する。 FIG. 5 is another diagram illustrating the overall outline of the breeding system of the present invention. As illustrated, in this training system, the database (DB) is managed in a five-layer structure. The DB of each layer of the top layer, the monitoring district layer, the base set layer, the base layer, and the base layer stores the data of the layer itself and a copy of the data of the other layer. The monitoring district layer is a layer corresponding to the monitoring district, for example, domestic and overseas, a plurality of foreign countries, and the like. The base set layer is a layer corresponding to a set of a plurality of bases, for example, domestic and overseas, a plurality of foreign countries, and the like. The base layer is a layer corresponding to a plurality of plants at one base, for example. In this way, this breeding system realizes a monitoring center function via the cloud by having the facilities at each base also have self-determination execution means in addition to the devices and subsystems. That is, in this training system, local data management (local management / file server) at each base is introduced and used, and local data is distributed and managed to reduce the network burden. In addition, this training system centrally manages data location information (such as URL) in a monitoring center. And even if this training system is via the cloud, it takes into consideration the location of each layer's own data and the copy of the data of other layers with an actual network technology. Furthermore, this training system realizes ON / OFF of information disclosure, ON / OFF of information update, strengthening of security, and data maintenance (strengthening of business continuity) by bringing the concept of layer into DB. The monitoring center corresponds to the “integrated management means”.
図5に示す育成システムでは、DBは、監視センターによるセンター管理とされているが、必ずしもセンター管理が最適とは言えない。例えば、装置やセンサーの実行性能の解析の結果、拠点内のDBでデータ管理された方が性能が上であり、データ保全も充分であれば、拠点内のレイヤでデータ管理し、コピーを他のレイヤにも持たせることが好ましい。図6は、本発明の育成システムにおける拠点別システムの構成を例示する図である。図示のとおり、この拠点別システムは、拠点別レイヤと、プラントA、プラントB、プラントC等の各プラント毎の拠点内レイヤとを含み、各レイヤのDBには、それぞれ、そのレイヤ自身のデータと、他のレイヤのデータのコピーとが格納されている。 In the breeding system shown in FIG. 5, the DB is managed by the monitoring center, but the center management is not necessarily optimal. For example, as a result of analysis of the execution performance of devices and sensors, if the performance is better when the data is managed in the database in the base and the data integrity is sufficient, the data is managed in the layer in the base and other copies are made. It is preferable to have this layer as well. FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of the base-based system in the training system of the present invention. As shown in the figure, this site-specific system includes a site-specific layer and an in-site layer for each plant such as plant A, plant B, plant C, etc., and each layer DB has its own data. And a copy of the data of other layers.
前述のとおり、図4に示す育成システムでは、現実/仮想の各空間で同一の管理対象事項(モノ)は、同一のIDで管理し、作業者の介在制御を容易にする。例えば、同一の装置を同一のIDで管理することで、拠点(育成場所)において、作業者がその装置の保守作業を行っている時には、他の作業者によるその装置の遠隔操作をできなくする。前記管理対象事項は、IDテーブルで管理することが好ましい。図7に、IDテーブルの一例を示す。図示のとおり、このIDテーブルは、横軸(列)で一つの管理対象事項を扱う。このIDテーブルの縦軸(行)は、管理対象事項の数に応じたものとなる。 As described above, in the training system shown in FIG. 4, the same management target item (thing) in each real / virtual space is managed with the same ID to facilitate the operator's intervention control. For example, by managing the same device with the same ID, when a worker is performing maintenance work on the device at a base (growth place), it becomes impossible for another worker to remotely operate the device. . It is preferable that the management subject matter is managed by an ID table. FIG. 7 shows an example of the ID table. As shown in the figure, this ID table handles one management target item on the horizontal axis (column). The vertical axis (row) of this ID table corresponds to the number of items to be managed.
例えば、藻は、絶えず活動している。このため、図4に示す育成システムにおいて、育成計画を変更する場合でも、装置制御を停止するのは好ましくない。そこで、育成計画の変更作業中は、変更前の育成計画情報のコピーを作成し、前記コピーに従って装置を制御(チェックアウト)し、変更作業後は、変更後の育成計画情報に従って装置を制御(チェックイン)することが好ましい。チェックインで、前記コピーは不要になるので削除する。このチェックアウト/チェックインの仕組みを持たせることで、複数の作業者による遠隔からの変更においても、不整合を生じることがない。また、現実/仮想の各空間で同一の管理対象事項(モノ)を同一のIDで管理することで、例えば、遠隔からの作業者のアクセスに対し、拠点(育成場所)で他の作業者が操作中の管理対象事項(モノ)に対してのみアクセスを禁止する等、個別にアクセスの可否を制御することが可能となる。 For example, algae are constantly active. For this reason, in the growing system shown in FIG. 4, even when the growing plan is changed, it is not preferable to stop the apparatus control. Therefore, during the change work of the growth plan, a copy of the growth plan information before the change is created, and the apparatus is controlled (checked out) according to the copy, and after the change work, the apparatus is controlled according to the changed growth plan information ( Check in) is preferred. At check-in, the copy is no longer needed and is deleted. By providing this check-out / check-in mechanism, inconsistency does not occur even when a plurality of workers change remotely. In addition, by managing the same management target item (thing) in the real / virtual space with the same ID, for example, other workers at a base (growth place) can access a worker remotely. It is possible to individually control whether or not access is possible, such as prohibiting access only to the management target item (thing) being operated.
図4に示す育成システムにおいて、CAD12は、例えば、(1)藻に関する情報から、種から収穫までのプロセスを設計(履歴としても保存)、(2)拠点(育成場所)のレイアウト設計(現場合わせ施工等の形状処理も含む)、(3)各育成装置、センサー、ロボット、ソフト、およびネットワークの設計(装置やセンサー等に内蔵するプログラムの設定変更、待機系の設計も含む)、(4)装置やセンサー等の会話環境の定義(複数機器間の関連付けのマップの設定、変更を含む)、(5)監視・装置制御13との連携方式の定義(何を監視させるかを定義)、(6)遠隔監視・操作の方法定義(カメラからの画像の画像処理方法を定義)、(7)同一IDテーブルの定義(拠点(育成場所)の管理対象事項(モノ)を、RFID(Radio Frequency Identification)により実際に識別可能にする)、(8)作業者の介在の定義(管理対象事項(モノ)に貼り付けたICタグに、作業者が何をすべきかを書き込む)等の機能を有する。図8は、CADの制御方法を例示する図である。図示のとおり、CAD25は、CAD−DB24を含み、監視センター21とクラウド22を介して接続された拠点情報DB23からCAD−DB24にアクセスすることで、監視、遠隔操作可能である。なお、拠点情報DB23と、CAD−DB24とからなるDB構成は、拠点毎に設けられる。また、前記チェックアウト/チェックインの仕組みで育成計画の変更を行う場合には、変更前の育成計画情報のコピーがCAD−DB24に格納される。さらに、CAD25は、システム外の通信回線網(本例では、携帯電話網)26を介して、システム外の携帯端末(本例では、携帯電話)27と接続されている。これにより、例えば、出張中等に、遠隔監視・操作を行いたい場合に、携帯電話を利活用することが可能である。なお、携帯電話27による遠隔操作で、相当量の計算が必要な場合には、CAD25に計算させて、結果を受け取ることができる。また、前述のとおり、拠点(育成場所)において、作業者がある装置を保守中であれば、その装置は遠隔操作から排他制御される。前記携帯端末は、携帯電話に限定されず、例えば、スマートフォン等であってもよい。
In the breeding system shown in FIG. 4, for example, the
つぎに、図9を参照して、図1に示す育成システム100における監視・装置制御について説明する。図示のとおり、この育成システム100では、例えば、水位センサー141から水位が下がったとの情報がバルブ112に送信されると、バルブ112が開口し、水タンク111から水槽101に水103が供給される。また、この育成システム100では、例えば、CO2センサー144からCO2の濃度が低いとの情報がバルブ122に送信されると、バルブ122が開口し、CO2ボンベ121から水槽101にCO2が供給される。このように、この育成システム100では、育成装置やセンサー等が、自己判断実行手段(例えば、実行プログラム等)を有し、自立的に動作する。また、この育成システム100では、育成装置やセンサー等が、自己判断実行手段で生成した自己判断実行情報を相互に送受信可能であるため、育成装置やセンサーの連動等により、システム全体の自動運転が可能である。図10に、センサーの一例を示す。図示のとおり、このセンサーは、感知部と、制御部と、実行プログラム(実行PG)とを含む。このセンサーにおいて、実行PGは、遠隔で置換え可能である。
Next, with reference to FIG. 9, the monitoring / device control in the
実行PGを持つ各装置の関連付けのために、各拠点で装置間関連マップを保持することが好ましい。図11に、装置間関連マップの一例を示す。このマップでは、「○」が、連動可能であることを表す。したがって、このマップは、装置Aと装置B、装置Bと装置Cが連動可能であることを示している。このマップには、「○」によるON/OFF制御に加えて、双方向運動、片方向運動等のバリエーション定義の機能を持たせることも可能である。また、マップ制御を簡単にするために、マップへのアクセスは、関数で行うことが好ましい。作業者が遠隔でマップを変更すれば、装置間の関係が変更される。また、作業者は、実行PGにバグやバージョンアップが発生しても、遠隔で実行PGを置換え可能である。これらにより、遠隔「制御」よりもさらに上の、遠隔「操作」が可能となる。 In order to associate each device having an execution PG, it is preferable to maintain an inter-device association map at each site. FIG. 11 shows an example of the inter-apparatus relation map. In this map, “◯” indicates that interlocking is possible. Therefore, this map indicates that the devices A and B and the devices B and C can be linked. In addition to the ON / OFF control by “◯”, this map can have a function for defining variations such as bidirectional motion and unidirectional motion. In order to simplify the map control, it is preferable to access the map by a function. If the operator remotely changes the map, the relationship between the devices is changed. Also, even if a bug or version upgrade occurs in the execution PG, the operator can replace the execution PG remotely. These allow for remote “operations” that are further above the remote “control”.
前述のとおり、図4に示す育成システムにおいて、設計・製造の融合制御11は、下記(1)〜(4)を行う。
As described above, in the breeding system shown in FIG. 4, the design /
(1)CAD12と監視・装置制御13の並列実行制御
CAD生成情報(どんな育成プロセスかの設計=育成計画情報)と、装置制御情報(実際の情報)の2者から、比較情報を取り出し、ワークテーブル上にて、コンピュータ処理(比較や作業者の関与が必要な場合には、作業者が調整・変更オペレーション)する。
(1) Parallel execution control of
(2)設計と製造の誤差フィードバック制御
CAD生成情報と、装置制御情報とを比較して(カメラからの画像データを画像分析(輪郭抽出等)し、藻育成状態を分析)、自己判断実行手段を有する装置やロボットにより育成を制御する。また、CAD生成情報から、離散系シミュレーション情報を生成(離散系シミュレーションは、別々の動きをする管理対象事項(モノ)を総合的にシミュレーション)し、その出力結果と、装置制御情報を比較することも行う。
(2) Design and manufacturing error feedback control Comparing CAD generation information with device control information (image analysis from camera (image analysis (contour extraction etc.) and analysis of algae growth state)), self-determination execution means The growth is controlled by a device or robot having Also, discrete simulation information is generated from CAD generation information (discrete system simulation is a comprehensive simulation of managed items (things) that move separately), and the output result is compared with device control information. Also do.
(3)現実/仮想の共通空間制御
現実と仮想で、同一の管理対象事項(モノ)は、同一IDで管理し、現実世界モデルを、コンピュータ上に構築する。現実世界を3次元モデル表現し、3次元モデルを直接操作する。3次元モデルを操作すると、実際の設備の管理対象事項(モノ)も追随する(遠隔医療のようなシステム)。この時、前述のように、排他制御が行われる。前記3次元モデルは、2次元の方が、作業者が判別しやすい場合には2次元モデルとする。
(3) Real / virtual common space control In reality and virtual, the same management target item (thing) is managed with the same ID, and a real world model is constructed on the computer. The real world is represented as a three-dimensional model, and the three-dimensional model is directly manipulated. When a three-dimensional model is operated, items (things) to be managed in actual facilities follow (systems such as telemedicine). At this time, as described above, exclusive control is performed. The three-dimensional model is a two-dimensional model if the two-dimensional model is easier for the operator to identify.
(4)設備と育成状況の監視、クラウドを介した遠隔操作
拠点Bと拠点Cの育成システムを、拠点Aから遠隔操作可能とする。さらに、育成システムの展開が進んでも、全ての拠点(育成場所)を遠隔で監視・操作を可能とする。また、遠隔操作で、設備の位置変更等、どうしても、拠点(育成場所)で作業しなければならない事象については、ログに貯めておき、緊急対処の必要がなければ、まとめて現場作業を行うことも可能とする。このログに貯めておく事象が存在する場合には、CAD生成情報と装置制御情報に、差分が発生することになるが、ログに貯めたものは、設計変更を滞留させる制御を行う。
(4) Monitoring equipment and training status, remote operation via cloud The training system of the base B and the base C can be remotely operated from the base A. Furthermore, even if the development of the training system progresses, all the bases (nurturing places) can be monitored and operated remotely. In addition, events that must be performed at the base (growth place), such as changing the position of equipment by remote control, should be stored in a log, and if there is no need for urgent action, work on-site together. Also possible. When there is an event stored in the log, a difference occurs between the CAD generation information and the device control information. However, what is stored in the log performs control for retaining the design change.
図4に示す育成システムでは、基本的に完全自動制御であるため、必要な情報量が多くなる。例えば、収穫計画から、いつまでに、どのライン(水槽)で、どれだけの藻を育成するかにより、育成計画がなされ、その育成のために、どの種類の藻の種(藻の子供)をどれだけ準備するかという手配(購買)と連動することになる。さらには、藻の育成のためにCO2をどれだけ手配するか(パイプラインで入手するか)、海水をどれだけ引くか等、環境資源の手配も必要になる。そこで、周辺システム連携14により、全ての情報を、この育成システムで抱え込むのではなく、周辺システムとの情報連動をはかる。ここで、周辺システム連携14は、CAD生成の属性として、周辺システムが持つ情報への所在管理(リンク生成)情報を生成する。
The training system shown in FIG. 4 is basically fully automatic control, and therefore requires a large amount of information. For example, from the harvest plan, by what line (aquarium) by how many algae will be cultivated by the time, a growth plan is made, and for which kind of algae species (algae children) to choose It will be linked with the arrangement (purchasing) of only preparing. Furthermore, it is also necessary to arrange environmental resources such as how much CO 2 is arranged for growing algae (obtained through a pipeline) and how much seawater is drawn. Therefore, the
つぎに、本発明の育成システムにおける作業者の管理について説明する。作業者には、ICタグを持たせる。このICタグは、どのような作業者であるか自動判別する。ICタグとしては、例えば、アクティブ型ICタグが挙げられる。アクティブ型ICタグは、例えば、ICタグ自体が電源を内蔵し、一定間隔で電波を発射しており、この電波をリーダ(レシーバ)で検知する。アクティブ型ICタグは、例えば、温度、湿度、加速度、照度等を検出するセンサーとしての機能を持たせることも可能である。装置は、自己判断実行手段を有するため、保守が必要であれば、作業者にアラーム信号を送信する。また、作業者の拠点(育成場所)への入場/退場の管理は、ICタグで行う。作業者が装置の保守を行う場合、装置のICタグをRFIDリーダライタで読み取れば、どのような作業を行えばよいか、携帯端末に、画面表示で案内がなされる。また、ある装置の保守が終了したことを携帯端末から入力すると、次にどの装置の保守を行えば良いのかが案内される。これにより、装置の保守におけるミスや無駄な作業を廃絶できる。作業者が拠点(育成場所)で作業した結果(装置の状態変更)は、サーバに送信され、サーバのDBが更新される。作業記録のフォーマットを定義しておき、自動的にデータが埋め込まれるようにしておくと、作業報告が容易となる。サーバのDBには、履歴も残す。各装置において、自動運転ができないような問題が発生した場合には、作業者にアラーム情報を送信する。このアラーム情報は、まず、サーバに送信され、エスカレーションする場合には、例えば、夜中であっても作業者の携帯電話に送信される。 Next, management of workers in the training system of the present invention will be described. The worker is given an IC tag. This IC tag automatically determines what kind of worker it is. Examples of the IC tag include an active IC tag. In the active IC tag, for example, the IC tag itself has a built-in power supply, and emits radio waves at regular intervals, and the radio waves are detected by a reader (receiver). The active IC tag can have a function as a sensor for detecting temperature, humidity, acceleration, illuminance, and the like, for example. Since the apparatus has a self-determination executing means, an alarm signal is transmitted to the operator if maintenance is required. Management of entry / exit to the operator's base (nurturing place) is performed using an IC tag. When an operator performs maintenance of the apparatus, the portable terminal is instructed by a screen display as to what kind of work should be performed by reading the IC tag of the apparatus with an RFID reader / writer. In addition, when it is input from the portable terminal that the maintenance of a certain device is completed, guidance is given as to which device should be maintained next. Thereby, mistakes and wasteful work in maintenance of the apparatus can be eliminated. The result of the operator working at the base (growth place) (device state change) is transmitted to the server, and the DB of the server is updated. If the format of the work record is defined and data is automatically embedded, the work report becomes easy. A history is also kept in the server DB. In each device, when a problem that prevents automatic operation occurs, alarm information is transmitted to the worker. This alarm information is first transmitted to the server, and in the case of escalation, for example, it is transmitted to the operator's mobile phone even at midnight.
本発明によれば、藻類等の生物育成において、自動制御可能な生物育成システムを提供することができる。本発明は、植物工場、魚の養殖工場、家畜の生産工場等に幅広く適用することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in living organisms, such as algae, the living organism growth system which can be controlled automatically can be provided. The present invention can be widely applied to plant factories, fish culture factories, livestock production factories, and the like.
11 設計・製造の融合制御
12 生物育成リアルタイムCAD
13 生成育成の監視・装置制御
14 周辺システム連携
15 藻のライフサイクルマネージメントシステム
16 藻の種管理(投入計画)システム
17 藻の出荷管理(出荷計画)システム
21 監視センター
22 クラウド(システム外の情報通信網)
23 拠点情報DB
24 CAD−DB
25 CAD
26 携帯電話網
27 携帯電話
100 育成システム
101 水槽
102 藻
103 水
111 水タンク
112 122 バルブ
121 CO2ボンベ
131 光
141 水位センサー
142 流速センサー
143 水温センサー
144 CO2センサー
145 光センサー
151 カメラ
11 Fusion control of design and
13 Monitoring and device control of generation and
23 Base information DB
24 CAD-DB
25 CAD
26
Claims (15)
育成対象物を育成する育成手段と、
前記育成手段を制御する育成手段制御手段と、
前記育成対象物の育成状態情報を獲得する育成状態情報獲得手段と、
前記育成計画情報および前記育成状態情報を比較して調整情報を生成する調整情報生成手段とを備え、
前記調整情報生成手段から生成した調整情報に基づき、前記育成手段制御手段が、前記育成手段を制御する
ことを特徴とする育成システム。 A training plan information generating means for generating training plan information of a training object;
A training means for cultivating a training object;
A growth means control means for controlling the growth means;
A training state information acquisition means for acquiring the training state information of the training object,
Adjustment information generating means for generating adjustment information by comparing the growth plan information and the growth state information,
The breeding system, wherein the breeding means control means controls the breeding means based on the adjustment information generated from the adjustment information generating means.
ことを特徴とする請求項1記載の育成システム。 The growth plan information generation means, the growth means, the growth means control means, the growth state information acquisition means, and the adjustment information generation means have self-determination execution means, and self-determination execution generated by the self-determination execution means The training system according to claim 1, wherein information can be transmitted and received mutually.
前記統合管理手段に、前記育成計画情報手段、前記育成手段制御手段および前記調整情報生成手段が含まれる
ことを特徴とする請求項1または2記載の育成システム。 Furthermore, it has an integrated management means,
The training system according to claim 1 or 2, wherein the integrated management unit includes the training plan information unit, the training unit control unit, and the adjustment information generation unit.
前記情報管理手段が、階層構造で情報を管理する
ことを特徴とする請求項3記載の育成システム。 The integrated management unit further includes an information management unit,
The training system according to claim 3, wherein the information management means manages information in a hierarchical structure.
前記仮想空間情報生成手段により生成した仮想空間に、システムの一部または全部を視認可能に表現する
ことを特徴とする請求項4記載の育成システム。 The integrated management means includes virtual space information generation means;
The training system according to claim 4, wherein a part or all of the system is expressed in a virtual space generated by the virtual space information generation unit so as to be visible.
ことを特徴とする請求項4または5記載の育成システム。 5. The integrated management unit includes a table associating a management target item with an identification assigned to each management target item, and manages the management target item based on the table. Or the raising system of 5.
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の育成システム。 7. The apparatus according to claim 1, wherein there are a plurality of breeding places for the cultivation object, and at least the breeding unit and the breeding state information obtaining unit are arranged in each of the breeding places. Training system.
ことを特徴とする請求項7記載の育成システム。 The training system according to claim 7, further comprising a training place information management unit that manages information on each training place in each of the training places.
変更作業中は、変更前の育成計画情報のコピーを生成し、前記コピーに従って前記育成手段制御手段により前記育成手段が制御され、
変更作業後は、変更後の育成計画情報に従って前記育成手段制御手段により前記育成手段が制御される
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の育成システム。 When the training plan information generating means changes the training plan,
During the change work, a copy of the growth plan information before the change is generated, and the growth means is controlled by the growth means control means according to the copy,
The breeding system according to any one of claims 1 to 8, wherein after the change work, the breeding means is controlled by the breeding means control means according to the breeding plan information after the change.
ことを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の育成システム。 The breeding plan information generating means can be connected to a portable terminal outside the system via a communication line network outside the system, and the breeding plan information generating means can be controlled by the portable terminal. The training system according to any one of claims 1 to 9.
ことを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の育成システム。 The training system according to any one of claims 1 to 10, wherein the training plan information generation unit includes a system outside information location management unit capable of accessing information outside the system.
前記統合管理手段が、前記ICタグの情報によって作業者を管理する
ことを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載の育成システム。 In addition, it has an IC tag for workers,
The training system according to any one of claims 1 to 11, wherein the integrated management unit manages workers based on information of the IC tag.
前記各手段の作動に問題が生じた場合、前記アラーム手段によりアラーム情報が生成され、前記アラーム情報が、作業者に送信される
ことを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載の育成システム。 Each means has an alarm means,
13. The alarm according to claim 1, wherein when a problem occurs in the operation of each of the units, alarm information is generated by the alarm unit, and the alarm information is transmitted to an operator. Training system.
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