JP2019170349A - 水生生物生産管理システム - Google Patents
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Abstract
Description
図1を参照して本発明の実施形態に係る水生生物生産管理システムの概要を説明する。図1は、本発明の水生生物生産管理システムの実施形態に係る機能ブロック図である。
次に、図1に図2乃至図8を加えて水生生物生産管理システムの各構成要素について詳細に説明する。図2は、図1の養殖施設10における水槽11周辺の構成の一例を示す図であり、図3は、本発明の水生生物生産管理システムにおける水生生物の大きさの捉え方の一例を示す図であり、図4は、本発明の水生生物生産管理システムにおける水生生物の大きさの標準偏差の捉え方を示す図であって、(a)は標準偏差が大きい場合、(b)は標準偏差が小さい場合を示している。図5は、本発明の水生生物生産管理システムにおける養殖実施データの一例を示す図である。図6は、本発明の水生生物生産管理システムにおける養殖管理データの一例を示す図である。図7は、本発明の水生生物生産管理システムの養殖モデルの一例を示す図である。図8は、本発明の水生生物生産管理システムにおける養殖結果モデルデータの一例を示す図である。
まず、養殖施設10における各構成要素について説明する。
水槽11は、内部で単一種からなる複数の水生生物2を養殖するものであり、養殖する水生生物2に応じて必要な水を蓄えるものである。養殖する水生生物2は図2に示すような魚類に限られるものではなく、貝類、甲殻類の養殖も可能である。また、海水で養殖するべき水生生物2においては、水槽11内の水は海水の成分と一致するように調整された水となる。
水生生物センサ12は、水槽11内の水生生物2の大きさの平均値及び標準偏差を測定可能に構成され、例えば、水生生物2を複数の異なる方向から同時に撮影することにより、その奥行き方向の情報も記録できるようにしたステレオカメラのような撮像装置であり、水生生物2の全長、体長及/又は体高を把握可能となっている。赤外線や、超音波等を用いて水生生物2の全長、体長及/又は体高を把握可能としてもよいことは当然である。
環境センサ15は、水槽11内の環境を把握可能であり、例えば、水槽11内の水温、pH値、溶存酸素量、アンモニア値、硝酸値、照度、紫外線強度、温度、及び/又は湿度等を検知するものであり、この検知に必要なセンサ類から構成される。また、環境センサ15は養殖管理装置20と通信ネットワーク5を介して通信可能となっており、測定された水槽11内の情報を養殖管理装置20へ送信する。
環境調節装置16は水槽11内の環境を調節可能とするものであり、例えば、水温、pH値、溶存酸素量、アンモニア値、硝酸値、照度、紫外線強度、温度、及び/又は湿度等を調節するものであり、これらの調節に必要な装置類から構成されている。
給餌装置17は、水生生物2への給餌を可能とするものであり、例えば、給餌する餌の種類、給餌のタイミング、給餌の量及び/又は水槽内における給餌の場所等を制御して給餌可能とする装置である。
図5に示すように、養殖実施データは、給餌情報と、測定情報を構成する環境データ及び水生生物データからなる。
次に、入力端末装置30における各構成要素について説明する。
品質情報登録部31は、養殖の結果得られた水生生物2の品質情報を登録可能するものであって、水生生物2の外観、食味結果、肉質、脂量及び/又は組成等に関する品質情報を登録することが可能である。
次に、養殖条件入力部32は、水生生物2の養殖にあたり、水生生物2をどのように養殖したいか、どのような水生生物2に養殖したいかを管理者が設定するためのものであり、水生生物2の所望の品質、大きさの平均値、養殖に係る期間及び/又は給餌に係るコスト等生産管理に必要な養殖条件を指定可能となっている。また、養殖条件の入力の前提として養殖する水生生物2の種類を指定するものであり、種類と合わせて系統又は品種等を入力することも可能である。
制御情報入力部33は、養殖制御部23の制御の一部又は全部を変更することが可能なものであって、通常、養殖制御部23は水生生物センサ12及び環境センサ15の測定情報が、養殖条件から選択された養殖モデルに沿うように環境調節装置16及び給餌装置17を制御するが、例えば、環境センサ15の測定情報がどのような測定値となるべきか、給餌装置17が給餌する餌の種類、給餌のタイミング、給餌の量及び/又は水槽内における給餌の場所等をどうすべきか等、これらを制御情報入力部33から指定することで、この指定に基づいた制御を養殖制御部23が行うことが可能となる。
次に、養殖管理装置20における各構成要素について説明する。
養殖データ管理部21は、養殖データ蓄積部22に蓄積されている養殖実施データから、水生生物2の養殖に係る期間及び/又は給餌に係るコストを算出する。即ち、養殖データ管理部21は、養殖実施データに含まれている時刻情報を用いて水生生物2の養殖に係る期間を算出する。また、給餌装置17の動作情報から給餌された餌に係る費用総額を算出し、水生生物2の成長に必要となる給餌に係るコスト(給餌コスト)を算出し、かつ、品質情報登録部において登録された品質情報を付加して養殖管理データとする。
養殖データ蓄積部22は、水生生物2の各々の養殖について、水生生物センサ12及び環境センサ15の測定情報と、給餌装置17の給餌情報とを紐付けて養殖実施データとして時系列に時刻情報と共に格納するものである。
図6に示すように、養殖管理データは、各々の養殖ごとに養殖実施IDが振られて各々の養殖における水槽の特定、水生生物2の特定(種類、系統、品種等)、生産数量(初期数量、最終数量等)、生産サイズ(最終結果としての標準偏差、平均長さ、平均高さ、平均重量等)、生産管理(期間、総コスト、品質等)が記録されている。これらの養殖管理データはその養殖における養殖実施データ及び品質情報を元に算出されている。また、養殖管理データには、その他適宜、養殖の生産管理等に関する情報を記録可能である。
養殖制御部23は、後述する養殖モデル生成部25によって生成される養殖モデルと、水生生物センサ12及び環境センサ15の測定情報に従い環境調節装置16及び給餌装置17を制御するものである。
養殖モデル生成部25は、養殖管理データの中から、水生生物2の大きさの標準偏差が所定の条件に該当する養殖管理データのみを抽出して、この抽出した養殖管理データに含まれる水生生物2の大きさの平均値、水生生物2の養殖に係る品質情報、給餌コスト及び/又は期間に基づいて、水生生物センサ12及び環境センサ15の測定情報と給餌装置17の給餌情報を時間情報とともに有する養殖モデルを生成する。
養殖モデルについて詳細に説明する。図7に示すように、養殖モデルは、養殖の水生生物センサ12及び環境センサ15の測定情報や給餌装置17の給餌情報を時間情報(測定や給餌のタイミングの情報)とともに有するものであり、過去の養殖管理データから水生生物2の大きさの標準偏差が所定の条件(例えば、標準偏差が予め定められた一定の値より小さい等)に該当した養殖管理データを今後のモデルとなり得る模範的なデータとし、給餌モデルデータ(養殖モデルの給餌情報)と、測定モデル情報(養殖モデルの測定情報)を構成する環境モデルデータ及び水生生物モデルデータからなる。
ここで、養殖モデルの具体的生成方法について説明する。養殖モデルの生成については、過去の養殖管理データをそのまま養殖モデルとする場合と、過去の養殖管理データを機械学習等で学習して養殖モデルを生成する場合が想定される。また、その両者を採用して最も養殖条件に適合するものを使用することも可能であり、養殖モデルの生成方法が限定されるものではない。
養殖モデルの生成について、まず、過去の養殖管理データをそのまま養殖モデルとする場合について説明する。即ち、水生生物2の大きさの標準偏差が所定の条件(例えば、標準偏差が予め定められた一定の値より小さい等)に該当した養殖管理データのなかから、水生生物2の大きさの平均値が所定の値で、且つ、最も給餌コストが少なかった養殖管理データを検索し、所望の水生生物2の大きさの平均値を養殖する際の最も給餌コストの少ない養殖モデルとし、養殖管理データが時系列に保有する過去の前記水生生物センサ12及び環境センサ15の測定情報と給餌装置17の給餌情報を、そのまま養殖開始からの時系列に置き換えた給餌モデルデータ(給餌情報)と、測定モデル情報を構成する環境モデルデータとすることが可能である。
人為的に制御情報入力部33から入力された内容に基づいて、養殖制御部23を通じて環境調節装置16及び給餌装置17を人為的にも制御する場合も、通常の養殖モデルに基づく制御と同様に養殖実施データとして水生生物センサ12及び環境センサ15の測定情報と給餌装置17の給餌情報が養殖データ蓄積部22に蓄積される。
養殖制御部23は、例えば、養殖途中のような所定の時期や、例えば、1週間、1ヵ月おきといった所定の間隔で、水生生物センサ12から得られた現時点の水生生物2の大きさ及び標準偏差と、養殖モデルから求められる現時点においてあるべき水生生物2の大きさの及び標準偏差との差分を算出し、差分が所定範囲外である場合には、養殖モデルの検索を再度行う。
次に、本発明の水生生物生産管理システム1の実施形態における処理の流れを、図1乃至図8に図9乃至図10を加えて説明する。図9は、本発明の水生生物生産管理システムの全体のフローチャートであり、図10は、本発明の水生生物生産管理システムの養殖制御の詳細なフローチャートである。
A.品質:最高 費用:高 納期:中
(高額な良い餌を用いて、良い品質の魚を生産したケース)
B.品質:中 費用:中 納期:中
(最もバランスの取れたケース)
C.品質:高 費用:高 納期:短
(成長を促す高額な餌を用いて、短納期を実現したケース)
D.品質:中 費用:低 納期:長
(納期はかかるが、中程度の品質の魚が生産できるケース)
E.品質:低 費用:低 納期:短
(品質は落ちるが、短納期、低コストを実現するケース)
尚、A〜Eの上記5パターンは概念を説明するために「最高、高、長、中、低、短」等で示したが、%表示等や具体的な数値を用いた指定等の種々の設定方法が想定され、養殖モデルにも養殖条件に予め対応するラベルは付されている。
2 水生生物
5 通信ネットワーク
10 養殖施設
11 水槽
12 水生生物センサ
15 環境センサ
16 環境調節装置
17 給餌装置
20 養殖管理装置
21 養殖データ管理部
22 養殖データ蓄積部
23 養殖制御部
25 養殖モデル生成部
30 入力端末装置
31 品質情報登録部
32 養殖条件入力部
33 制御情報入力部
Claims (12)
- 水生生物を養殖する水生生物生産管理システムであって、
内部で単一種からなる複数の前記水生生物を養殖する水槽と、
当該水槽内の前記水生生物の大きさの平均値及び標準偏差を測定する水生生物センサと、
前記水槽内の環境を測定する環境センサと、
前記水槽内の環境を調節する環境調節装置と、
前記水生生物へ給餌する給餌装置と、
前記水生生物の品質情報を登録する品質情報登録部と、
前記水生生物センサ及び前記環境センサの測定情報と前記給餌装置の給餌情報とを養殖実施データとして時系列に蓄積する養殖データ蓄積部と、
前記養殖実施データに対して前記水生生物の養殖に係る期間及び給餌コストを算出し、かつ、前記品質情報を付加して養殖管理データとする養殖データ管理部と、
前記水生生物の大きさの標準偏差が、所定の条件に該当する前記養殖管理データを抽出して、当該抽出した前記養殖管理データに含まれる前記水生生物の大きさの平均値、前記水生生物の養殖に係る品質情報、給餌コスト及び/又は期間に基づいて、前記水生生物センサ及び前記環境センサの測定情報と前記給餌装置の給餌情報を時間情報とともに有する養殖モデルを生成する養殖モデル生成部と、
前記養殖モデルと前記水生生物センサ及び前記環境センサの測定情報に従い前記環境調節装置及び前記給餌装置を制御する養殖制御部と、
前記水生生物の養殖に係る養殖条件を指定する養殖条件入力部とを備え、
前記養殖制御部は前記養殖条件として指定された前記水生生物の大きさの平均値、前記水生生物の養殖に係る品質情報、給餌コスト及び/又は期間に適合する前記養殖モデルを選択し、前記水生生物センサ及び前記環境センサの測定情報が前記選択された前記養殖モデルに沿うように前記環境調節装置及び前記給餌装置を制御することを特徴とする水生生物生産管理システム。 - 前記養殖制御部は、所定の時期に測定された前記水生生物センサの測定情報と、前記選択された前記養殖モデルの有する前記水生生物センサの測定情報との差分を算出し、当該算出された差分が所定範囲外である場合には、前記養殖条件として指定された前記水生生物の大きさの平均値、前記水生生物の養殖に係る品質情報、給餌コスト及び/又は期間に適合する前記養殖モデルを再度、選択し、前記水生生物センサ及び前記環境センサの測定情報が再度選択された養殖モデルに沿うように前記環境調節装置及び前記給餌装置を制御することを特徴とする請求項1に記載の水生生物生産管理システム。
- 前記再度選択された養殖モデルに係る前記養殖条件は、前回指定された養殖条件、再度指定される養殖条件、又は、自動で修正された養殖条件であることを特徴とする請求項2に記載の水生生物生産管理システム。
- 前記養殖モデル生成部は、前記抽出した前記養殖管理データに含まれる前記水生生物の大きさの平均値、前記水生生物の養殖に係る品質情報、給餌コスト及び/又は期間が、所定の条件下及び範囲内で近似する前記養殖管理データに蓄積された前記水生生物センサ及び前記環境センサの測定情報と前記給餌装置の給餌情報を時間情報とともに有する前記養殖モデルを生成することを特徴とする請求項1に記載の水生生物生産管理システム。
- 前記養殖モデル生成部は、前記抽出した前記養殖管理データに含まれる前記養殖実施データ、前記水生生物の大きさの平均値、前記水生生物の養殖に係る品質情報、給餌コスト及び/又は期間の相関関係を学習して、前記水生生物センサ及び前記環境センサの測定情報と前記給餌装置の給餌情報を時間情報とともに有する前記養殖モデルを生成することを特徴とする請求項1に記載の水生生物生産管理システム。
- 前記養殖制御部は、前記養殖条件として指定されなかった前記水生生物の大きさの平均値、前記水生生物の養殖に係る品質情報、給餌コスト及び/又は期間について、予め定めた所定の条件に基づいて最適な条件を前記養殖条件として用いることを特徴とする請求項1に記載の水生生物生産管理システム。
- 前記水生生物生産管理システムは、さらに制御情報入力部を備え、前記養殖制御部は、前記環境調節装置及び前記給餌装置を人為的にも制御可能であり、前記人為的に制御された前記水生生物の養殖に係る前記水生生物センサ及び前記環境センサの測定情報と前記給餌装置の給餌情報とについても前記養殖実施データとして時系列に養殖データ蓄積部に蓄積することを特徴とする請求項1に記載の水生生物生産管理システム。
- 前記水生生物の大きさの標準偏差に係る前記所定の条件は、当該標準偏差が予め定められた一定値よりも小さいものであることを特徴とする請求項1に記載の水生生物生産管理システム。
- 前記品質情報は、前記水生生物の外観、食味結果、肉質、脂量及び/又は組成に関する情報であることを特徴とする請求項1に記載の水生生物生産管理システム。
- 前記水生生物生産管理システムは、内部で単一種からなる複数の前記水生生物を養殖する前記水槽を複数有し、前記複数の水槽における前記水生生物の養殖に係る前記養殖実施データを前記養殖データ蓄積部にまとめて蓄積し、当該蓄積された前記養殖実施データを同一種の前記水生生物の養殖ごとに管理することを特徴とする請求項1に記載の水生生物生産管理システム。
- 前記水生生物センサは撮像装置であり、前記水生生物の全長、体長及び/又は体高を測定することを特徴とする請求項1に記載の水生生物生産管理システム。
- 前記養殖制御部は、前記給餌装置における餌の種類、給餌のタイミング、給餌の量、餌の残量、及び/又は水槽内における給餌の場所を制御することを特徴とする請求項1に記載の水生生物生産管理システム。
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