JP2017156164A - Sensor system, sensor correction device, sensor correction method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、環境状況を検出するセンサを用いたセンサシステム、当該センサの出力値を補正するためのセンサ補正装置及びセンサ補正方法に関し、更には、これらを実現するためのプログラムに関する。 The present invention relates to a sensor system using a sensor for detecting an environmental situation, a sensor correction apparatus and a sensor correction method for correcting an output value of the sensor, and further relates to a program for realizing them.
一般に、農産物の生産は、生産者の経験と、経験に裏打ちされた勘とに基づいて行なわれており、経験の浅い生産者が、安定的に農産物を生産することは困難である。一方、我国では、経験豊富な生産者の高齢化が進んでいることから、経験の少ない生産者が短期間で安定的に農産物を生産できるようになることが求められている。 In general, the production of agricultural products is performed based on the experience of the producer and the intuition backed by the experience, and it is difficult for an inexperienced producer to stably produce the agricultural product. On the other hand, in Japan, experienced producers are aging, and it is required that producers with little experience can stably produce agricultural products in a short period of time.
このため、近年、農業分野においては、IT技術を活用することによって、生産者を支援する試みが行なわれている。具体的には、圃場に設置された、湿度センサ、温度センサ、照度センサ等の各種センサからのセンサデータに基づいて、農産物の生育状態をモニタリングするシステム(例えば、非特許文献1及び2参照。)が提案されている。また、過去のセンサデータと過去に実行された農作業の履歴データとを対応付けて蓄積するナレッジベースに、現在のセンサデータを照合することによって、その時点で最適な農作業を選出するシステム(例えば、非特許文献3参照)も提案されている。
Therefore, in recent years, in the agricultural field, attempts have been made to support producers by utilizing IT technology. Specifically, a system for monitoring the growth state of agricultural products based on sensor data from various sensors such as a humidity sensor, a temperature sensor, and an illuminance sensor installed in a farm (see Non-Patent
ところで、上記非特許文献1、非特許文献2及び非特許文献3に開示されたシステムは、センサデータを用いることに特徴があり、それゆえにセンサの精度が重要となる。しかしながら、センサは精度が高い程、高価となるため、センサの精度を高めようとすると、システムのコスト上昇を招く結果となる。
By the way, the systems disclosed in
本発明の目的の一例は、上記問題を解消し、センサにかかるコストの上昇を抑制しつつ、センサの精度の向上を図り得る、センサシステム、センサ補正装置、センサ補正方法、及びプログラムを提供することにある。 An example of an object of the present invention is to provide a sensor system, a sensor correction device, a sensor correction method, and a program that can improve the accuracy of the sensor while solving the above-described problems and suppressing an increase in cost of the sensor. There is.
上記目的を達成するため、本発明の一側面におけるセンサシステムは、
補正対象となる第1のセンサと、補正の基準となる第2のセンサと、センサ補正装置とを備え、
前記センサ補正装置は、
前記第1のセンサが出力した第1のセンサデータと、前記第2のセンサが出力した第2のセンサデータとを取得する、データ取得部と、
前記第1のセンサデータと前記第2のセンサデータとを比較して、前記第1のセンサにおける誤差を学習する、誤差学習部と、
前記誤差学習部による学習の結果に基づいて、前記第1のセンサデータを補正する、補正処理部と、を備えている、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a sensor system according to an aspect of the present invention includes:
A first sensor to be corrected, a second sensor to be a correction reference, and a sensor correction device,
The sensor correction device includes:
A data acquisition unit that acquires first sensor data output from the first sensor and second sensor data output from the second sensor;
An error learning unit that compares the first sensor data with the second sensor data and learns an error in the first sensor;
A correction processing unit that corrects the first sensor data based on a result of learning by the error learning unit.
It is characterized by that.
また、上記目的を達成するため、本発明の一側面におけるセンサ補正装置は、
補正対象となる第1のセンサが出力した第1のセンサデータと、補正の基準となる第2のセンサが出力した第2のセンサデータとを取得する、データ取得部と、
前記第1のセンサデータと前記第2のセンサデータとを比較して、前記第1のセンサにおける誤差を学習する、誤差学習部と、
前記誤差学習部による学習の結果に基づいて、前記第1のセンサデータを補正する、補正処理部と、を備えている、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a sensor correction apparatus according to one aspect of the present invention includes:
A data acquisition unit that acquires first sensor data output from the first sensor to be corrected and second sensor data output from the second sensor that is a reference for correction;
An error learning unit that compares the first sensor data with the second sensor data and learns an error in the first sensor;
A correction processing unit that corrects the first sensor data based on a result of learning by the error learning unit.
It is characterized by that.
更に、上記目的を達成するため、本発明の一側面におけるセンサ補正方法は、
(a)補正対象となる第1のセンサが出力した第1のセンサデータと、補正の基準となる第2のセンサが出力した第2のセンサデータとを取得する、ステップと、
(b)前記第1のセンサデータと前記第2のセンサデータとを比較して、前記第1のセンサにおける誤差を学習する、ステップと、
(c)前記(b)のステップによる学習の結果に基づいて、前記第1のセンサデータを補正する、ステップと、を有する、
ことを特徴とする。
Furthermore, in order to achieve the above object, a sensor correction method according to one aspect of the present invention includes:
(A) acquiring first sensor data output from a first sensor to be corrected and second sensor data output from a second sensor serving as a correction reference;
(B) comparing the first sensor data and the second sensor data to learn an error in the first sensor;
(C) correcting the first sensor data based on the result of learning in the step (b),
It is characterized by that.
上記目的を達成するため、本発明の一側面におけるプログラムは、
コンピュータに、
(a)補正対象となる第1のセンサが出力した第1のセンサデータと、補正の基準となる第2のセンサが出力した第2のセンサデータとを取得する、ステップと、
(b)前記第1のセンサデータと前記第2のセンサデータとを比較して、前記第1のセンサにおける誤差を学習する、ステップと、
(c)前記(b)のステップによる学習の結果に基づいて、前記第1のセンサデータを補正する、ステップと、
を実行させることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a program according to one aspect of the present invention includes:
On the computer,
(A) acquiring first sensor data output from a first sensor to be corrected and second sensor data output from a second sensor serving as a correction reference;
(B) comparing the first sensor data and the second sensor data to learn an error in the first sensor;
(C) correcting the first sensor data based on the learning result in the step (b);
Is executed.
以上のように、本発明によれば、センサにかかるコストの上昇を抑制しつつ、センサの精度の向上を図ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to improve the accuracy of the sensor while suppressing an increase in cost of the sensor.
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1における、センサシステム、センサ補正装置、センサ補正方法、及びプログラムについて、図1〜図5を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a sensor system, a sensor correction device, a sensor correction method, and a program according to
[システム構成]
最初に、本実施の形態1におけるセンサシステム及びセンサ補正装置の構成について図1を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態1におけるセンサシステム及びセンサ補正装置の構成を示すブロック図である。
[System configuration]
First, the configuration of the sensor system and the sensor correction apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a sensor system and a sensor correction apparatus according to
図1に示すように、本実施の形態1におけるセンサシステム100は、補正対象となる第1のセンサ(以下「補正対象センサ」と表記する。)10と、補正の基準となる第2のセンサ(「基準センサ」と表記する。)20と、センサ補正装置30とを備えている。また、補正センサ10と基準センサ20とは、同一の圃場に設置され、同一対象に対して検知を行なっている。
As shown in FIG. 1, the
また、図1に示すように、センサ補正装置30は、データ取得部31と、誤差学習部32と、補正処理部33とを備えている。データ取得部31は、補正対象センサ10が出力した第1のセンサデータ(以下「補正対象センサデータ」と表記する。)と、基準センサ20が出力した基準センサデータ(以下「基準センサデータ」と表記する。)と、を取得する。誤差学習部32は、補正対象センサデータと基準センサデータとを比較して、補正対象センサ10における誤差を学習する。補正処理部33は、誤差学習部32による学習の結果に基づいて、補正対象センサデータを補正する。
As illustrated in FIG. 1, the
このように、本実施の形態1では、補正対象センサ10の誤差の学習が行なわれ、学習結果に基づいて補正が行なわれるので、補正対象センサ10がそれほど高価なセンサでなくても、補正対象センサ10の精度の向上が図られることになる。また、基準センサ20は、学習の終了後は必要ないため、補正対象センサ10として高価なセンサを用いる必要がないことと相俟って、本実施の形態によれば、センサにかかるコストの上昇を抑制することも可能である。
As described above, in the first embodiment, since the error of the
続いて、本実施の形態1におけるセンサシステム100及びセンサ補正装置30についてより具体的に説明する。図1に示すように、本実施の形態1では、センサ補正装置30は、ネットワーク(図1において図示せず)を介して、営農支援システム200に接続されている。センサ補正装置30は、営農支援システム200が必要とするセンサデータの精度を向上させている。
Next, the
営農支援システム200は、各種センサからのセンサデータに基づく農作物の生育状態のモニタリングを行なったり、センサデータと農作業の履歴データとの蓄積を行なったりするシステムである。営農システム200の具体例としては、上記非特許文献1〜非特許
文献3に開示されたシステムが挙げられる。
The
センサ補正装置30は、本実施の形態1では、営農支援システム200で必要となるセンサデータの精度の向上を図っている。また、本実施の形態1において、補正対象センサ及び基準センサとしては、湿度センサ、温度センサ、照度センサ等が挙げられ、センサの種類(検知対象)は特に限定されるものではない。
In the first embodiment, the
また、補正対象センサ10と基準センサ20との検知対象は、上述したように同一である。例えば、補正対象センサ10及び基準センサ20は、共に、圃場の湿度を検知対象とする。但し、本実施の形態では、基準センサは、補正対象センサよりも検知精度が高く、高価なセンサが用いられている。
Further, the detection targets of the
更に、図1においては図示していないが、補正対象センサ10及び基準センサ20それぞれには、センサデータをセンサ補正装置30に送信するためのデータ送信装置が取り付けられていても良い。データ送信装置は、例えば、補正対象センサ10又は基準センサ20が出力してきたセンサデータを、デジタル信号に変換し、得られたデジタル信号を、有線又は無線によってセンサ補正装置30へと送信する。
Furthermore, although not shown in FIG. 1, a data transmission device for transmitting sensor data to the
データ取得部31は、本実施の形態1では、補正対象センサ10及び基準センサ20それぞれからセンサデータを取得すると、他方のセンサデータと出力時期が重なっていない補正対象センサデータ及び基準センサデータが存在しているかどうかを判定する。そして、データ取得部31は、このようなセンサデータが存在する場合は、補正対象センサデータ及び基準センサデータのいずれか又は両方において、その時系列変化に基づいて、他方のセンサデータと出力時期が重なるセンサデータを補間する。これは、補正対象である、湿度、温度、照度等は時間の経過と共に変化するからである。以下具体的に説明する。
In the first embodiment, when the
図2は、本発明の実施の形態1において行なわれるセンサデータの補間を説明するための図であり、図2(a)は補間前のセンサデータの一例を示し、図2(b)は補間後のセンサデータの一例を示している。また、図2(a)及び(b)に示すグラフにおいて、縦軸は、センサデータによって特定される値(計測値)を示し、横軸は時間を示している。 2A and 2B are diagrams for explaining sensor data interpolation performed in the first embodiment of the present invention. FIG. 2A shows an example of sensor data before interpolation, and FIG. 2B shows interpolation. An example of the later sensor data is shown. In the graphs shown in FIGS. 2A and 2B, the vertical axis indicates a value (measurement value) specified by sensor data, and the horizontal axis indicates time.
図2(a)に示すように、補正対象センサデータが取得された時刻と、基準センサデータが取得された時刻との間にはズレが生じているとする。この場合、図2(b)の例では、データ取得部31は、補正対象データを補間するため、追加すべき時刻の前後の時刻における2つの補正対象データを用いて線形補間を実行し、不足している補正対象データを算出する。そして、データ取得部31は、算出した補正対象データを追加する。なお、図2(b)の例と異なり、データ取得部31は、基準センサデータに対して補間を行なうこともできる。
As shown in FIG. 2A, it is assumed that there is a difference between the time when the correction target sensor data is acquired and the time when the reference sensor data is acquired. In this case, in the example of FIG. 2B, since the
誤差学習部31は、本実施の形態1では、誤差の学習のために、まず、互いに出力時期が重なっている補正対象センサデータと基準センサデータとの組毎に、両者の値の差を誤差として求める。続いて、誤差学習部31は、求めた組毎の誤差の集合に対して統計処理を行なって、補正対象センサデータの値と誤差との関係を規定する関数を求める。以下、具体的に説明する。
In the first embodiment, in order to learn the error, the
図3は、本発明の実施の形態1において行なわれる誤差の学習を説明するための図であり、図3(a)は補正対象センサデータと基準センサデータとの誤差の一例を示し、図3(b)は学習によって得られた関数の一例を示している。また、図3(a)に示すグラフにおいて、縦軸は、センサデータによって特定される値(計測値)を示し、横軸は時間を示している。図3(b)に示すグラフにおいて、縦軸は、誤差の値を示し、横軸は補正対
象センサデータの値(計測値)を示している。
FIG. 3 is a diagram for explaining error learning performed in the first embodiment of the present invention. FIG. 3A shows an example of an error between correction target sensor data and reference sensor data. (B) shows an example of a function obtained by learning. In the graph shown in FIG. 3A, the vertical axis indicates a value (measurement value) specified by sensor data, and the horizontal axis indicates time. In the graph shown in FIG. 3B, the vertical axis indicates the error value, and the horizontal axis indicates the value (measurement value) of the correction target sensor data.
図3(a)に示すように、誤差学習部31は、まず、時刻が一致している補正対象センサデータと基準センサデータとの組を特定し、組毎に、誤差の値d1〜d5を算出する。続いて、誤差学習部31は、補正対象センサデータの値(計測値)と対応する誤差との2次元データ列を作成する。更に、誤差学習部31は、図3(b)の例では、作成した2次元データ列から線形回帰直線(y=ax+b)を求め、求めた直線を「補正対象センサデータの値と誤差との関係を規定する関数」とする。なお、この関数において、yは誤差であり、xは補正対象センサデータの値である。
As shown in FIG. 3 (a), the
また、補正処理部33は、本実施の形態1では、誤差学習部31によって求められた関数に基づいて、補正対象センサデータを補正する。具体的には、補正処理部33は、上述の関数が求められた後に、データ取得部31によって補正対象センサデータが取得されると、取得された補正対象センサデータの値を上述の関数(y=ax+b)に代入して誤差を算出する。そして、補正処理部33は、補正対象センサデータから誤差を減算し、得られた値(補正後の値)を、補正対象データとして、営農支援システム200に送信する。
In the first embodiment, the
[システム動作]
次に、本発明の実施の形態におけるセンサシステム及びセンサ補正装置の動作について図4及び図5を用いて説明する。また、本実施の形態1では、センサ補正装置を動作させることによって、センサ補正方法が実施される。よって、本実施の形態におけるセンサ補正方法の説明は、以下のセンサシステム及びセンサ補正装置の動作説明に代える。なお、以下の説明においては、適宜図1〜図3を参酌する。
[System operation]
Next, operations of the sensor system and the sensor correction apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, the sensor correction method is performed by operating the sensor correction device. Therefore, the description of the sensor correction method in the present embodiment is replaced with the following description of the operation of the sensor system and sensor correction apparatus. In the following description, FIGS. 1 to 3 are referred to as appropriate.
最初に、センサ補正装置10による誤差の学習処理について図4を用いて説明する。図4は、本発明の実施の形態1におけるセンサ補正装置の学習処理時の動作を示すフロー図である。
First, an error learning process performed by the
図4に示すように、最初に、データ取得部31は、補正対象センサ10から出力されてくる補正対象センサデータと、基準センサ20から出力されてくる基準センサデータとを取得する(ステップA1)。
As shown in FIG. 4, first, the
次に、データ取得部31は、設定された個数の補正対象センサデータ及び基準センサデータを取得できたかどうかを判定する(ステップA2)。判定の結果、設定された個数のセンサデータが取得できていない場合は、データ取得部31は、再度ステップA1を実行する。一方、判定の結果、設定された個数のセンサデータが取得できている場合は、データ取得部31はステップA3を実行する。
Next, the
ステップA2でYesの場合、データ取得部31は、センサデータの補間が必要かどうかを判定する(ステップA3)。具体的には、データ取得部31は、他方のセンサデータと出力時期が重なっていない補正対象センサデータ及び基準センサデータが存在しているかどうかを判定する。
In the case of Yes in step A2, the
ステップA3の判定の結果、補間が必要ない場合は、ステップA5が実行される。一方、ステップA3の判定の結果、補間が必要である場合は、データ取得部31は、図2(b)に示したように、補正対象センサデータ及び基準センサデータのいずれかに対して、センサデータの補間を実行する(ステップA4)。
If the result of determination in step A3 is that interpolation is not necessary, step A5 is executed. On the other hand, if the interpolation is necessary as a result of the determination in step A3, the
ステップA3でNoの場合、ステップA4が実行された場合は、誤差学習部31が、補正対象センサデータと基準センサデータとを比較して、補正対象センサデータにおける誤
差を学習する(ステップA5)。具体的には、図3(b)に示すように、誤差学習部31は、時刻が一致している補正対象センサデータと基準センサデータとの組毎に、誤差の値を算出し、補正対象センサデータの値(計測値)と対応する誤差との2次元データ列から、線形回帰直線(y=ax+b)を求める。
In the case of No in step A3, when step A4 is executed, the
ステップA5の実行により、学習処理は終了するが、設定期間の経過後に、再度ステップA1〜A5が実行されても良い。また、学習処理の終了により、補正処理部33による補正処理が可能な状態となる。
The execution of step A5 ends the learning process, but steps A1 to A5 may be executed again after the set period has elapsed. Further, when the learning process ends, the correction process by the
続いて、センサ補正装置10による補正対象センサデータの補正処理について図5を用いて説明する。図5は、本発明の実施の形態1におけるセンサ補正装置の補正処理時の動作を示すフロー図である。
Next, correction processing of correction target sensor data by the
図5に示すように、最初に、データ取得部31が、補正対象センサ10から出力されてくる補正対象センサデータを取得する(ステップB1)。また、データ取得部31は、取得した補正対象センサデータを、補正処理部33に渡す。
As shown in FIG. 5, first, the
ステップB1が実行されると、補正処理部33は、誤差学習部によって求められた関数を取得し、取得した関数を用いて、補正対象センサデータを補正する(ステップB2)。具体的には、補正処理部33は、線形回帰直線に、補正前の補正対象センサデータの値を代入して誤差を算出する。そして、補正処理部33は、補正前の補正対象センサデータの値から、誤差を減算して、補正後の補正対象データを算出する。
When step B1 is executed, the
その後、補正処理部33は、補正後の補正対象データを、営農支援システム200に送信する(ステップB3)。
Thereafter, the
本実施の形態1におけるプログラムは、コンピュータに、図4に示すステップA1〜A5と、図5に示すステップB1〜B3を実行させるプログラムであれば良い。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施の形態1におけるセンサ補正装置10とセンサ補正方法とを実現することができる。この場合、コンピュータのCPU(Central Processing Unit)は、データ取得部31、誤差学習部32、及び補正処理部33として機能し、処理を行なう。
The program in the first embodiment may be a program that causes a computer to execute steps A1 to A5 shown in FIG. 4 and steps B1 to B3 shown in FIG. By installing and executing this program on a computer, the
また、本実施の形態1におけるプログラムは、複数のコンピュータによって構築されたコンピュータシステムによって実行されても良い。この場合は、例えば、各コンピュータが、それぞれ、データ取得部31、誤差学習部32、及び補正処理部33のいずれかとして機能しても良い。
In addition, the program in the first embodiment may be executed by a computer system constructed by a plurality of computers. In this case, for example, each computer may function as any of the
以上のように、本実施の形態1によれば、基準センサ20のセンサデータに基づいた補正が行なわれるので、補正対象センサ10が高価でなく、その精度が低くてもセンサコストを抑制しつつ、センサの精度の向上を図ることが可能となる。また、特に、湿度センサは、劣化によって精度が低下しやすいが、本実施の形態によれば、精度低下に応じた補正が可能となるので、センサ補正装置10は、湿度センサに有用である。
As described above, according to the first embodiment, since correction is performed based on the sensor data of the
また、一旦、ステップA1〜A5が実行されれば、基準センサ20が取り外されても、補正対象センサ10の補正は可能であるので、基準センサ20は、同一又は別の圃場に設置されている別のセンサの誤差学習に用いることが可能である。つまり、図1〜図5の例では、補正対象センサ10は単数であるが、本実施の形態はこの例に限定されるものではない。本実施の形態は、補正対象センサ10が複数設置される場合にも適用できる。
Moreover, once Steps A1 to A5 are executed, even if the
(実施の形態2)
続いて、本発明の実施の形態2における、センサシステム、センサ補正装置、センサ補正方法、及びプログラムについて、図6〜図7を参照しながら説明する。図6は、本発明の実施の形態2におけるセンサシステム及びセンサ補正装置の構成を示すブロック図である。
(Embodiment 2)
Subsequently, a sensor system, a sensor correction device, a sensor correction method, and a program according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the sensor system and the sensor correction apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
図6に示すように、本実施の形態2におけるセンサ装置40は、図1に示した実施の形態1におけるセンサ装置30と同様に、データ取得部41、誤差学習部42、及び補正処理部43を備えており、これらは実施の形態1と同様に機能する。但し、本実施の形態2においては、センサ装置40は、これらに加えて、異常判定部44と、劣化判定部45とを備えている。本実施の形態2におけるセンサ装置40は、この点で、図1に示したセンサ装置30と異なっている。以下、相違点を中心に説明する。
As shown in FIG. 6, the
異常判定部44は、補正対象センサデータの値が設定条件を満たす場合に、補正対象センサに異常が生じていると判定する。また、異常判定部44は、異常が生じていると判定する場合は、営農支援システム200に、異常発生を通知する。
The
異常判定のための条件は、補正対象センサデータの種類、設置環境、圃場で生育している農産物の種類等に応じて設定される。例えば、補正対象センサデータが温度センサであるならば、条件としては「10分間で測定された温度が40℃以上」、「気温が一日中、同値」等が挙げられる。 The conditions for abnormality determination are set according to the type of sensor data to be corrected, the installation environment, the type of agricultural products growing in the field, and the like. For example, if the correction target sensor data is a temperature sensor, the conditions include “temperature measured in 10 minutes is 40 ° C. or higher”, “temperature is equivalent throughout the day”, and the like.
また、異常判定のための条件は、統計的手法を用いて算出された値によって設定されていても良い。例えば、まず、補正対象センサデータからスパイク状の変異点を検出し、次に、過去のデータを元に変異点のヒストグラムを作成し、そして、ヒストグラムに基づいて変異点が定期的に発生するものでないと判定できる場合は、この変異点を判定の基準としても良い。 Moreover, the condition for abnormality determination may be set by a value calculated using a statistical method. For example, first, spike-like mutation points are detected from sensor data to be corrected, then a histogram of mutation points is created based on past data, and mutation points are generated periodically based on the histogram. If it can be determined that it is not, this mutation point may be used as a criterion for determination.
また、補正対象センサデータから、同一の値が継続している部分を検出し、次に、過去のデータを元に同一の値が継続している部分が定期的に発生するものでないと判定できる場合は、この同一の値と継続している時間とを判定の基準としも良い。 Further, it is possible to detect a portion where the same value continues from the correction target sensor data, and then determine that a portion where the same value continues based on past data does not occur periodically. In this case, the same value and the continuous time may be used as a criterion for determination.
更に、補正対象センサデータの急激な変化を検出し、検出した変化点を、異常判定の基準としても良い。また、標準偏差による検定によって得られた値、スミルノフ・グラブス検定によって得られた値、トンプソン検定によって得られた値を、異常判定の基準としても良い。 Furthermore, a sudden change in the correction target sensor data may be detected, and the detected change point may be used as a criterion for abnormality determination. In addition, a value obtained by a standard deviation test, a value obtained by a Smirnov-Grubbs test, or a value obtained by a Thompson test may be used as a criterion for abnormality determination.
更に、異常判定のための条件は、機械学習によって求められた値によって設定されていても良い。具体的には、LOF(Local Outlier Factor)、MSD(Modified Stahel-Donoho)、One−Class SVM、ロジスティック回帰を用いて得られた値を、異常判定の基準としても良い。 Furthermore, the condition for abnormality determination may be set by a value obtained by machine learning. Specifically, a value obtained using LOF (Local Outlier Factor), MSD (Modified Stahel-Donoho), One-Class SVM, and logistic regression may be used as a criterion for abnormality determination.
また、劣化判定部45は、補正対象センサデータの値が、時刻に応じて変動する閾値を超えた頻度に基づいて、補正対象センサが劣化しているかどうかを判定する。更に、劣化判定部45は、劣化していると判定する場合は、営農支援システム200に、劣化の発生を通知する。具体例について図7を用いて説明する。図7は、本発明の実施の形態2における劣化判定を示す図である。
Further, the
図7は、検査対象センサ10が温度センサである場合を示している。図7の例では、温度センサの測定値に対して、異常判定のための閾値(異常値)とそれよりも低い閾値(準
異常値)とが時系列に沿って設定されている。この場合において、劣化判定部45は、測定値を監視して、測定値が準異常値を超えた頻度を測定する。そして、劣化判定部45は、単位時間当りの頻度が設定範囲を超えて増加した場合に、補正対象センサデータが劣化したと判定することができる。
FIG. 7 shows a case where the
また、本実施の形態2においても、センサ補正装置40を動作させることによって、センサ補正方法が実施される。更に、本実施の形態2においても、実施の形態1と同様に、図4に示したステップA1〜A5と、図5に示したステップB1〜B3とが実行される。但し、本実施の形態2においては、更に、異常判定部44による異常判定ステップと、劣化判定部45による劣化判定ステップとが実行される。なお、異常判定ステップ及び劣化判定ステップは、図4に示したステップA1〜A5、及び図5に示したステップB1〜B3とは別に実行される。
Also in the second embodiment, the sensor correction method is implemented by operating the
また、本実施の形態2におけるプログラムは、図4に示すステップA1〜A5と、図5に示すステップB1〜B3、異常判定ステップ、及び劣化判定ステップを実行させるプログラムであれば良い。このプログラムをコンピュータにインストールし、実行することによって、本実施の形態2におけるセンサ補正装置40とセンサ補正方法とを実現することができる。この場合、コンピュータのCPU(Central Processing Unit)は、データ取得部41、誤差学習部42、補正処理部43、異常判定部44、及び劣化判定部45として機能し、処理を行なう。
Moreover, the program in this Embodiment 2 should just be a program which performs step A1-A5 shown in FIG. 4, step B1-B3 shown in FIG. 5, an abnormality determination step, and a deterioration determination step. By installing and executing this program on a computer, the
また、本実施の形態2におけるプログラムも、複数のコンピュータによって構築されたコンピュータシステムによって実行されても良い。この場合は、例えば、各コンピュータが、それぞれ、データ取得部41、誤差学習部42、補正処理部43、異常判定部44、及び劣化判定部45のいずれかとして機能しても良い。
Further, the program according to the second embodiment may also be executed by a computer system constructed by a plurality of computers. In this case, for example, each computer may function as any of the
(物理構成)
ここで、実施の形態1及び2におけるプログラムを実行することによって、センサ補正装置を実現するコンピュータについて図8を用いて説明する。図8は、本発明の実施の形態1及び2におけるセンサ補正装置を実現するコンピュータの一例を示すブロック図である。
(Physical configuration)
Here, a computer that realizes the sensor correction apparatus by executing the program in the first and second embodiments will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a block diagram illustrating an example of a computer that implements the sensor correction apparatus according to
図8に示すように、コンピュータ110は、CPU111と、メインメモリ112と、記憶装置113と、入力インターフェイス114と、表示コントローラ115と、データリーダ/ライタ116と、通信インターフェイス117とを備える。これらの各部は、バス121を介して、互いにデータ通信可能に接続される。
As shown in FIG. 8, the
CPU111は、記憶装置113に格納された、本実施の形態におけるプログラム(コード)をメインメモリ112に展開し、これらを所定順序で実行することにより、各種の演算を実施する。メインメモリ112は、典型的には、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の揮発性の記憶装置である。また、本実施の形態におけるプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体120に格納された状態で提供される。なお、本実施の形態におけるプログラムは、通信インターフェイス117を介して接続されたインターネット上で流通するものであっても良い。
The
また、記憶装置113の具体例としては、ハードディスクドライブの他、フラッシュメモリ等の半導体記憶装置が挙げられる。入力インターフェイス114は、CPU111と、キーボード及びマウスといった入力機器118との間のデータ伝送を仲介する。表示コントローラ115は、ディスプレイ装置119と接続され、ディスプレイ装置119での表示を制御する。
Specific examples of the
データリーダ/ライタ116は、CPU111と記録媒体120との間のデータ伝送を仲介し、記録媒体120からのプログラムの読み出し、及びコンピュータ110における処理結果の記録媒体120への書き込みを実行する。通信インターフェイス117は、CPU111と、他のコンピュータとの間のデータ伝送を仲介する。
The data reader /
また、記録媒体120の具体例としては、CF(Compact Flash(登録商標))及びSD(Secure Digital)等の汎用的な半導体記憶デバイス、フレキシブルディスク(Flexible Disk)等の磁気記憶媒体、又はCD−ROM(Compact Disk Read Only Memory)などの光学記憶媒体が挙げられる。
Specific examples of the
以上のように、本発明によれば、センサにかかるコストの上昇を抑制しつつ、センサの精度の向上を図ることができる。本発明は、センサが必要なあらゆる分野に有用である。 As described above, according to the present invention, it is possible to improve the accuracy of the sensor while suppressing an increase in cost of the sensor. The present invention is useful in all fields where sensors are required.
10 補正対象センサ(第1のセンサ)
20 基準センサ(第2のセンサ)
30 センサ補正装置(実施の形態1)
31 データ取得部
32 誤差学習部
33 補正処理部
40 センサ補正装置(実施の形態2)
41 データ取得部
42 誤差学習部
43 補正処理部
44 異常判定部
45 劣化判定部
100 センサシステム
110 コンピュータ
111 CPU
112 メインメモリ
113 記憶装置
114 入力インターフェイス
115 表示コントローラ
116 データリーダ/ライタ
117 通信インターフェイス
118 入力機器
119 ディスプレイ装置
120 記録媒体
121 バス
200 営農システム
10 Correction target sensor (first sensor)
20 Reference sensor (second sensor)
30 Sensor correction device (Embodiment 1)
31
41
112
Claims (20)
前記センサ補正装置は、
前記第1のセンサが出力した第1のセンサデータと、前記第2のセンサが出力した第2のセンサデータとを取得する、データ取得部と、
前記第1のセンサデータと前記第2のセンサデータとを比較して、前記第1のセンサにおける誤差を学習する、誤差学習部と、
前記誤差学習部による学習の結果に基づいて、前記第1のセンサデータを補正する、補正処理部と、を備えている、
ことを特徴とするセンサシステム。 A first sensor to be corrected, a second sensor to be a correction reference, and a sensor correction device,
The sensor correction device includes:
A data acquisition unit that acquires first sensor data output from the first sensor and second sensor data output from the second sensor;
An error learning unit that compares the first sensor data with the second sensor data and learns an error in the first sensor;
A correction processing unit that corrects the first sensor data based on a result of learning by the error learning unit.
A sensor system characterized by that.
前記補正処理部が、前記関数に基づいて、前記第1のセンサデータを補正する、
請求項1に記載のセンサシステム。 In order to learn the error, the error learning unit first calculates a difference between the values of the first sensor data and the second sensor data whose output times overlap each other. Then, statistical processing is performed on the set of errors for each of the obtained sets to obtain a function that defines the relationship between the value of the first sensor data and the error,
The correction processing unit corrects the first sensor data based on the function;
The sensor system according to claim 1.
請求項1に記載のセンサシステム。 When the data acquisition unit includes the first sensor data and the second sensor data whose output timing does not overlap with the other sensor data, the first sensor data and the second sensor data Either or both, based on the time-series change, interpolate the sensor data with the output time overlap with the other sensor data,
The sensor system according to claim 1.
請求項1〜3のいずれかに記載のセンサシステム。 The sensor correction device further includes an abnormality determination unit that determines that an abnormality has occurred in the first sensor when a value of the first sensor data satisfies a setting condition.
The sensor system according to claim 1.
請求項1〜4のいずれかに記載のセンサシステム。 A deterioration determination unit that determines whether or not the first sensor has deteriorated based on a frequency at which the value of the first sensor data exceeds a threshold that varies with time; In addition,
The sensor system according to claim 1.
前記第1のセンサデータと前記第2のセンサデータとを比較して、前記第1のセンサにおける誤差を学習する、誤差学習部と、
前記誤差学習部による学習の結果に基づいて、前記第1のセンサデータを補正する、補正処理部と、を備えている、
ことを特徴とするセンサ補正装置。 A data acquisition unit that acquires first sensor data output from the first sensor to be corrected and second sensor data output from the second sensor that is a reference for correction;
An error learning unit that compares the first sensor data with the second sensor data and learns an error in the first sensor;
A correction processing unit that corrects the first sensor data based on a result of learning by the error learning unit.
The sensor correction apparatus characterized by the above-mentioned.
前記補正処理部が、前記関数に基づいて、前記第1のセンサデータを補正する、
請求項6に記載のセンサ補正装置。 In order to learn the error, the error learning unit first calculates a difference between the values of the first sensor data and the second sensor data whose output times overlap each other. Then, statistical processing is performed on the set of errors for each of the obtained sets to obtain a function that defines the relationship between the value of the first sensor data and the error,
The correction processing unit corrects the first sensor data based on the function;
The sensor correction apparatus according to claim 6.
請求項6に記載のセンサ補正装置。 When the data acquisition unit includes the first sensor data and the second sensor data whose output timing does not overlap with the other sensor data, the first sensor data and the second sensor data Either or both, based on the time-series change, interpolate the sensor data with the output time overlap with the other sensor data,
The sensor correction apparatus according to claim 6.
請求項6〜8のいずれかに記載のセンサ補正装置。 The sensor correction device further includes an abnormality determination unit that determines that an abnormality has occurred in the first sensor when a value of the first sensor data satisfies a setting condition.
The sensor correction apparatus in any one of Claims 6-8.
請求項6〜9のいずれかに記載のセンサ補正装置。 A deterioration determination unit that determines whether or not the first sensor has deteriorated based on a frequency at which the value of the first sensor data exceeds a threshold that varies with time; In addition,
The sensor correction apparatus in any one of Claims 6-9.
(b)前記第1のセンサデータと前記第2のセンサデータとを比較して、前記第1のセンサにおける誤差を学習する、ステップと、
(c)前記(b)のステップによる学習の結果に基づいて、前記第1のセンサデータを補正する、ステップと、を有する、
ことを特徴とするセンサ補正方法。 (A) acquiring first sensor data output from a first sensor to be corrected and second sensor data output from a second sensor serving as a correction reference;
(B) comparing the first sensor data and the second sensor data to learn an error in the first sensor;
(C) correcting the first sensor data based on the result of learning in the step (b),
The sensor correction method characterized by the above-mentioned.
前記(c)のステップにおいて、前記関数に基づいて、前記第1のセンサデータを補正する、
請求項11に記載のセンサ補正方法。 In the step (b), in order to learn the error, first, for each set of the first sensor data and the second sensor data whose output times overlap each other, a difference between the two values is calculated. Obtained as the error, and then performing a statistical process on the obtained set of errors for each of the obtained sets to obtain a function that defines the relationship between the value of the first sensor data and the error,
In the step (c), the first sensor data is corrected based on the function.
The sensor correction method according to claim 11.
請求項11に記載のセンサ補正方法。 In the step (a), when there is the first sensor data and the second sensor data whose output timing does not overlap with the other sensor data, the first sensor data and the second sensor Interpolate sensor data whose output timing overlaps with the other sensor data based on the time-series change in either or both of the data,
The sensor correction method according to claim 11.
請求項11〜13のいずれかに記載のセンサ補正方法。 (D) further including a step of determining that an abnormality has occurred in the first sensor when a value of the first sensor data satisfies a setting condition;
The sensor correction method according to claim 11.
請求項11〜14のいずれかに記載のセンサ補正方法。 (E) further comprising a step of determining whether or not the first sensor has deteriorated based on a frequency at which a value of the first sensor data exceeds a threshold that varies according to time.
The sensor correction method according to claim 11.
(a)補正対象となる第1のセンサが出力した第1のセンサデータと、補正の基準となる第2のセンサが出力した第2のセンサデータとを取得する、ステップと、
(b)前記第1のセンサデータと前記第2のセンサデータとを比較して、前記第1のセンサにおける誤差を学習する、ステップと、
(c)前記(b)のステップによる学習の結果に基づいて、前記第1のセンサデータを補正する、ステップと、
を実行させるプログラム。 On the computer,
(A) acquiring first sensor data output from a first sensor to be corrected and second sensor data output from a second sensor serving as a correction reference;
(B) comparing the first sensor data and the second sensor data to learn an error in the first sensor;
(C) correcting the first sensor data based on the learning result in the step (b);
A program that executes
前記(c)のステップにおいて、前記関数に基づいて、前記第1のセンサデータを補正する、
請求項16に記載のプログラム。 In the step (b), in order to learn the error, first, for each set of the first sensor data and the second sensor data whose output times overlap each other, a difference between the two values is calculated. Obtained as the error, and then performing a statistical process on the obtained set of errors for each of the obtained sets to obtain a function that defines the relationship between the value of the first sensor data and the error,
In the step (c), the first sensor data is corrected based on the function.
The program according to claim 16.
請求項16に記載のプログラム。 In the step (a), when there is the first sensor data and the second sensor data whose output timing does not overlap with the other sensor data, the first sensor data and the second sensor Interpolate sensor data whose output timing overlaps with the other sensor data based on the time-series change in either or both of the data,
The program according to claim 16.
(d)前記第1のセンサデータの値が設定条件を満たす場合に、前記第1のセンサに異常が生じていると判定する、ステップを更に実行させる、
請求項16〜18のいずれかに記載のプログラム。 In the computer,
(D) When the value of the first sensor data satisfies a setting condition, the step of determining that an abnormality has occurred in the first sensor is further executed.
The program according to any one of claims 16 to 18.
(e)前記第1のセンサデータの値が、時刻に応じて変動する閾値を超えた頻度に基づいて、前記第1のセンサが劣化しているかどうかを判定する、ステップを更に実行させる、請求項16〜19のいずれかに記載のプログラム。 In the computer,
(E) further executing a step of determining whether or not the first sensor has deteriorated based on a frequency at which a value of the first sensor data exceeds a threshold that varies according to time. Item 20. The program according to any one of Items 16 to 19.
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