JP2015099458A - 圃場環境観測システム - Google Patents

Abstract

【課題】通信が不安定で所定時間内にデータを送れない場合があっても、次回通信時に観測部からのデータを確実に転送できる圃場環境観測システムを提供する。【解決手段】圃場の環境データを計測する観測部２と、観測部２からのデータを収集するデータ収集部３とを備え、観測部２は、圃場の環境データをセンシングするセンサ手段４と、センサ手段４が収集した環境データを記憶する観測部記憶手段５と、観測部記憶手段に記憶されたデータの調整処理を行う演算処理手段６と、演算処理手段６により整理した送信データを通信する観測部通信手段７とからなり、データ収集部３は、観測部２からの送信データを受信する収集部通信手段８と、収集部通信手段８から得られた環境データを記録する収集部記録手段９からなり、演算処理手段６は、観測部記憶手段５に記憶されたデータを、所定時間内で通信可能なデータ容量に整理して送信データを作成する。【選択図】図１

Description

本発明は、圃場の地温や水分を観測データ化して、圃場環境のデータ化や栽培育成ノウハウ等に活用する圃場環境観測システムに関するものである。

従来、この種の圃場環境観測システムとして、例えば特許文献１に記載されている技術が知られている。

図７に基づいて以下に従来技術を説明する。圃場環境観測システム１７は、圃場の環境を観測する観測手段１８、及び観測手段１８のデータを通信する観測部通信手段１９を有する観測部２０と、観測部２０から送信されるデータを収集する収集部通信手段２１を有するデータ収集部２２とから構成される。観測手段１８の観測部通信手段１９とデータ収集部２２の収集部通信手段２１間の通信手段２３は、一般公衆回線、携帯電話回線、無線回線等を介して行われる。

特開２００２−１８３２４２号公報

しかしながら、圃場にて、観測部２０とデータ収集部２２間の通信手段２３として有線による通信を行う場合には、新たに伝送線を敷設しなければならず、初期費用が発生する。また、圃場において、観測部２０とデータ収集部２２の設置場所が変更になった場合には、再度敷設作業を行わなければならないなどの問題がある。

従って、観測部２０とデータ収集部２２間の通信手段２３は、無線通信による通信手段を採用することが好ましい。

しかしながら、作物の生育に伴って作物が無線伝播の障害となる虞がある。また、データ収集部２２を農作業者が携帯して、農作業者の移動とともに各観測部２０からデータを収集する構成が考えられる。この構成の場合、農作業者は、作物の生育状況や天候によっては毎日観測部２０の設置された圃場を巡回するとは限らず、また、無線伝播の障害によって、観測部２０の観測データが得られない場合が生じる。観測部２０に数日分のデータを蓄積できる構成とすることが考えられるが、無線通信に時間がかかり、農作業者が無線通信中に観測部２０から離れ、観測データが欠落する虞があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、無線通信方式で通信が不安定で所定時間内にデータを送れない場合があっても、次回通信時に観測部からのデータを確実に転送できる圃場環境観測システムを提供することを目的とするものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明の圃場環境観測システムは、圃場の環境データを計測する観測部と、観測部からのデータを収集するデータ収集部とを備え、前記観測部は、圃場の環境データをセンシングするセンサ手段と、前記センサ手段が収集した環境データを記憶する観測部記憶手段と、前記観測部記憶手段に記憶されたデータの調整処理を行う演算処理手段と、前記演算処理手段により整理したデータを通信する観測部通信手
段とからなり、前記データ収集部は、前記観測部からの環境データを受信する収集部通信手段と、前記収集部通信手段から得られた環境データを記録する収集部記録手段からなり、前記演算処理手段は、前記観測部記憶手段に記憶されたデータを、所定時間内で通信可能なデータ容量に整理して送信データを作成するものである。

本発明により、観測部からデータ取集部に送信するデータ容量が大きくなった場合でも通信可能な時間内にデータ伝送できるように送信データを調整することによりデータの転送容量を減らし、データの未送信が発生しないようにすることが可能となる。また、観測部の記憶媒体の容量を少なくする事ができ、システムのコストダウンにも寄与し、安価で農地を管理するシステムを提供することができる。

本発明の実施例の形態１における構成図 本発明の実施例の形態１における第１の課題説明図 本発明の実施例の形態１における第２の課題説明図 本発明の実施例の形態１におけるデータ削減イメージ図 本発明の実施例の形態２における構成図 本発明の実施例の形態２におけるデータ削減イメージ図 従来の圃場環境観測システムの構成図

第１の発明は、圃場の環境データを計測する観測部と、観測部からのデータを収集するデータ収集部とを備え、前記観測部は、圃場の環境データをセンシングするセンサ手段と、前記センサ手段が収集した環境データを記憶する観測部記憶手段と、前記観測部記憶手段に記憶されたデータの調整処理を行う演算処理手段と、前記演算処理手段により整理した送信データを通信する観測部通信手段とからなり、前記データ収集部は、前記観測部からの送信データを受信する収集部通信手段と、前記収集部通信手段から得られた環境データを記録する収集部記録手段からなり、前記演算処理手段は、前記観測部記憶手段に記憶されたデータを、所定時間内で通信可能なデータ容量に整理して送信データを作成するものである。

観測データの未送信が発生しても、次回の観測データ送信時に観測データの転送容量を減らしてデータ送信を行うことにより、データの未送信の発生頻度を減らすことが可能となる。

第２の発明は、特に第１の発明において、演算処理手段は、観測部記憶手段の記憶した観測データからデータを一定間隔で間引いて所定時間内に転送可能な容量に削減して送信データを作成するものである。

観測データの未送信が発生しても、次回の観測データ送信時に観測データの転送容量を減らしてデータ送信を行うことにより、データの未送信の発生頻度を減らすことが可能となる。

第３の発明は、特に第１の発明において、観測部は複数の環境計測値を計測するセンサ手段を有し、演算処理手段は、センサ手段の計測する環境計測値に優先順位をつけて優先順位の低い環境計測値を環境データから消去して送信データを作成するものである。

観測データの未送信が発生しても、次回の観測データ送信時に所定時間内に転送できるように必要な環境計測値は優先され、必要度が低いデータを削除することでデータの転送
容量を減らし必要データの未送信の発生を極力なくすことが可能となる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施例における、圃場環境観測システムの構成を示すものである。
図１において、１は圃場環境観測システムで、観測部２と、データ収集部３とから構成されている。観測部２は、図１においては、ひとつのみ記載しているが、複数設けられている。

観測部２は、圃場の環境（本実施例では地温）を計測するセンサ手段４と、センサ手段４が計測した環境データを記録する観測部記憶手段５と、観測部記憶手段に記憶されたデータを間引き操作によりデータ容量を削減する演算処理手段６と、観測データをデータ収集部３と無線通信により伝達する観測部通信手段７とを有している。

データ収集部３は、観測部２から送られた観測データを受信する収集部通信手段８と、受信された環境データを記録する収集部記録手段９とを有している。データ収集部３は、携帯可能な形状に形成されており、作業者が携帯する。

なお、本実施の形態においては、作業者が毎日圃場に行くことにより圃場管理のためのデータ収集を行うもので、簡易で低コストな圃場環境観測システムを実現している。

以上のように構成された圃場環境観測システムにおける動作について説明する。

図２及び図３は、圃場における作物栽培において通信環境に影響を及ぼす事例を示す概略図である。

図２（ａ）は栽培作物の生長前の状態を示す概略図、図２（ｂ）は栽培作物の成長後の状態を示す概略図である。図中、１０は圃場、１１ａ，１１ｂは栽培作物を示す。

図２（ａ）に示すように、栽培作物の栽培開始時には、栽培作物１１ａの背丈が低く、栽培作物１１ａによって観測部２とデータ収集部３間の通信が邪魔されることはない。図２（ｂ）に示すように、栽培作物１１ｂが成長すると、栽培作物１１ｂが観測部２とデータ収集部３間の通信電波の減衰原因となる。

図３は、作物栽培によって通信環境に影響を及ぼす事例を示すものである。２は観測部、１２はデータ取集部を搭載した移動手段の自転車、１３は圃場わきの道路、１０は圃場、１４は栽培作物を示す。図３上に示す円弧１５は栽培作物が植えられていない状態の電波到達境界、円弧１６は栽培作物が植えられた状態の電波到達境界を示す。

自転車１２の移動速度が同じとすると、栽培作物１４の有無により、通信可能時間はＴ１とＴ２になる。データの通信に必要とする所定の転送時間ＴｏがＴｏ＞Ｔ２である場合は、通信可能時間内にデータの転送が終わらない事になる。

図２及び図３で示したように、圃場における栽培作物１４の状態により、データ取集巡回時、圃場環境データの完全な吸上げができないという事が生じる可能性がある。その場合は、観測データの観測部からデータ収集部への転送が失敗したという事で、その日のデータはデータ収集部には記憶されない。

図４は、図１で示した構成により、図２及び図３に示した課題を解決する構成を示す。

本実施の形態では、前日のデータ送信に未送信部分があった場合、当日のデータ通信時に前日のデータと合わせて２日分のデータを送信する。

２日分のデータを送信する場合、データの送信時間はＴ２以下にする必要がある。そのためには２日分のデータの容量が下記、式（１）と式（２）を満たす必要がある。

式（１）、式（２）において、未送信日のデータ容量をＤ１、当日のデータ容量をＤ２、送信可能なデータ容量をＤｒ、Ｄ１とＤ２の合計容量からの削減調整率をＫとする。

式（１）
Ｄｒ≦Ｄ１×Ｔ２／Ｔ

式（２）
Ｋ≧Ｄｒ／（Ｄ１＋Ｄ２）

観測部２は、圃場の環境（本実施例では地温）を計測するセンサ手段４と、センサ手段４が計測した環境データを記録する観測部記憶手段５と、観測部記憶手段に記憶されたデータを間引き操作によりデータ容量を削減する演算処理手段６と、観測データをデータ収集部３と無線通信により伝達する観測部通信手段７とを有している。

演算処理手段６は、式（１）及び式（２）により算出した削減調整率Ｋに基づいて観測部記憶手段５の記憶する観測データを削減する。

本実施の形態においては、図４に示すように、センサ手段４は、一定間隔Ｔｋで観測データを収集し、収集した観測データは、観測部記憶手段５に記憶される。

前日のデータ送信に未送信部分があった場合、当日のデータ通信時に前日のデータと合わせて２日分のデータを送信することになる。演算処理手段６は、式（１）及び式（２）により算出した削減調整率Ｋに基づいて観測する一定間隔Ｔｋより長い時間間隔Ｔｄでデータが一定間隔になるように観測データを削減調整する。

（実施の形態２）
図５に本発明の実施の形態２の観測部２の構成を示す。

図５において、観測部２は、複数のセンサ手段４ａ，４ｂ，４ｃと、各センサ手段が計測した環境データを記録する観測部記憶手段５と、観測部記憶手段５に記憶されたデータを間引き操作によりデータ容量を削減する演算処理手段６と、観測データをデータ収集部と無線通信により伝達する観測部通信手段７とから構成されている。

本実施の形態では、３つのセンサ手段４ａ、４ｂ、４ｃを有するため、観測部記憶手段５には、図６に示す元データのグラフのように、３つの観測値のデータが時間Ｔｓ間隔で連続的に記録される。３つのセンサ手段の計測値がどの順番で記録されるかは、予め優先順位として設定されている。

３つのセンサ手段４ａ、４ｂ、４ｃは、例えば、地温、気温、湿度を計測するセンサであり、計測データの必要度に応じて、優先順位として登録する。

演算処理手段６は、優先順位の低い観測データから消去して送信データを作成する。

本発明は、前日の観測データの通信が所定時間内で完了できていない場合、前日と当日の２日分の観測データをまとめて、所定時間内に通信できるようなデータ容量に演算処理手段が調整する機能を有することで、観測部からデータ取集部に送信するデータ容量が大きくなった場合でも、通信可能な所定時間内にデータ伝送できるように観測部に記録されたデータを調整することにより、データの未送信が発生しないようにすることが可能な技術を提供できる。

１ 圃場環境観測システム
２ 観測部
３ データ収集部
４ センサ手段
５ 観測部記憶手段
６ 演算処理手段
７ 観測部通信手段
８ 収集部通信手段
９ 収集部記録手段

Claims (3)

1. 圃場の環境データを計測する観測部と、観測部からのデータを収集するデータ収集部とを備え、
   前記観測部は、圃場の環境データをセンシングするセンサ手段と、前記センサ手段が収集した環境データを記憶する観測部記憶手段と、前記観測部記憶手段に記憶されたデータの調整処理を行う演算処理手段と、前記演算処理手段により整理した送信データを通信する観測部通信手段とからなり、
   前記データ収集部は、前記観測部からの送信データを受信する収集部通信手段と、前記収集部通信手段から得られた環境データを記録する収集部記録手段からなり、
   前記演算処理手段は、前記観測部記憶手段に記憶されたデータを、所定時間内で通信可能なデータ容量に整理して送信データを作成することを特徴とする圃場環境観測システム。
2. 演算処理手段は、観測部記憶手段の記憶した観測データからデータを一定間隔で間引いて所定時間内に転送可能な容量に削減して送信データを作成する請求項１記載の圃場環境観測システム。
3. 観測部は複数の環境計測値を計測するセンサ手段を有し、演算処理手段は、センサ手段の計測する環境計測値に優先順位をつけて優先順位の低い環境計測値を環境データから消去して送信データを作成する請求項１記載の圃場環境観測システム。

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