JP2020113122A - 営農システム - Google Patents

Abstract

【課題】過去に行われた農作業に関するデータがなくても、できるだけ効果的な圃場作業計画を作成することができる営農システムを提供することである。【解決手段】営農システムは、各圃場の圃場特性ファイル、圃場作業履歴ファイル、圃場収穫ファイルを含む圃場ファイルを格納する圃場ファイル格納部５１と、圃場ファイルを用いて指定圃場の圃場作業計画を作成する作業計画作成部５２と、指定圃場のための圃場ファイルが圃場ファイル格納部５１に格納されていない場合、指定圃場のための模擬圃場ファイルを作成して作業計画作成部５２に与える模擬ファイル作成部５３とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、圃場作業機による圃場作業を管理する営農システムに関する。

特許文献１による営農システムは、農作区画を管理する農作区画管理部と、継時的に実施される施肥や収穫などの農作業イベントを農作区画ごとに管理する農作業管理部と、実施された農作業イベントの内容（施肥量や収穫量など）及びコストを農作業実績として記録するデータ記録部と、農作業イベントの履歴を農作業実績表として出力するための実績出力データを生成する実績出力データ生成部と、農作業実績から算定された農作業イベントの基準に基づいて農作業計画書を出力するための計画出力データを生成する計画出力データ生成部を備えている。農作業者は、出力された農作業計画書を見ながら、農作業を実施する。

特許文献２による営農システムは、圃場地図データを記録する地図データ記録部と、各種の農作業機によって圃場に対して行われた作業毎に生成された圃場作業データを記録する圃場作業データ記録部と、圃場地図データと圃場作業データとを共通の座標位置でデータ管理するデータ管理部と、圃場作業データに基づいて圃場の営農評価を行う評価部とを備えている。圃場作業データには、微小区画当たりの収量、食味、施肥量が含まれている。圃場における微小区画当たりの収量に基づいて出力される圃場の微小区画収量分布から、平均より良い優良区画及び平均より悪い不良区画が判定される。この判定結果に基づいて、優良区画への肥料投下の低減、不良区画への肥料投下の増加などを含む農作業計画が立案される。

特開２０１４−１９４６５３号公報 特開２０１７−０６８５３３号公報

上述した従来の営農システムでは、過去に実施された施肥作業などの圃場作業に関する作業データと、当該圃場作業の成果としての収穫量などの実績データとが圃場毎に記録されている。新たに圃場作業計画を立案する際には、記録されている作業データや実績データを参照して、効率のよい収穫が期待される圃場作業計画が作成される。しかし、このような営農システムでは、これから作成しようとする圃場作業計画に関連する作業データや実績データが記録されていないと、参照すべきデータがないので、圃場作業計画が作成されないという不都合が生じる。
このような実情に鑑み、本発明の目的は、過去に行われた農作業に関するデータがなくても、できるだけ効果的な圃場作業計画を作成することができる営農システムを提供することである。

圃場作業機による圃場作業を管理する、本発明による営農システムは、各圃場の圃場特性ファイル、圃場作業履歴ファイル、圃場収穫ファイルを含む圃場ファイルを格納する圃場ファイル格納部と、前記圃場ファイルを用いて指定圃場の圃場作業計画を作成する作業計画作成部と、前記指定圃場のための前記圃場ファイルが前記圃場ファイル格納部に格納されていない場合、前記指定圃場のための模擬圃場ファイルを作成して前記作業計画作成部に与える模擬ファイル作成部とを備える。

この構成では、これから作成しようとする圃場作業計画において、参照すべき圃場ファイル、例えば、圃場特性ファイル、圃場作業履歴ファイル、圃場収穫ファイルのうちの少なくとも１つが存在しない場合、その欠損しているファイルが模擬的に作成される。模擬的に作成されたファイル（模擬ファイル）が作業計画作成部に与えられると、作業計画作成部は当該模擬ファイルを参照して圃場作業計画を作成する。模擬ファイルは、圃場ファイル格納部に格納されているファイルのうち、類似の圃場や類似の圃場作業に対応するファイルのデータに基づいて作成される。圃場ファイル格納部に格納されていないファイルに含まれるべきデータの類似データは、さらに上位のクラウドシステムのデータベース、公的な農業データベースや商用の農業データベースにアクセスして取得することも可能である。このように取得された類似データを用いて、模擬圃場ファイルの作成が可能である。あるいは、データを未知数（または空白）とした圃場ファイルを模擬圃場ファイルとして作業計画作成部に与えることで、作業計画作成部は、未知数（空白）からなる圃場作業計画をとりあえず作成することも可能である。その場合、未知数（空白）が、人為的に入力した入力データで置き換えられていくことで、正式な圃場作業計画が完成する。

農作物の生産は、年毎または半年毎に周期的に（季節的に）繰り返されるので、圃場作業計画を立案する際には、過去の複数回の圃場作業のデータを参照することが好ましい。このことから、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記圃場ファイルは、年次単位で取得されたデータから構成される経時構造ファイルであり、前記作業計画作成部は、複数年次の前記圃場ファイルから前記圃場作業計画を出力する。複数年次の圃場ファイルにおける対応するデータ群は統計演算等によって前処理され、この前処理によって算出されたデータが圃場作業計画を作成するための入力データとして用いられる。あるいは、作業計画作成部が、複数年次の圃場ファイル自体をそのまま入力できるように構成されてもよい。

圃場特性ファイルには、雑草状態、土質、作土深、気候風土、日当たりなどのデータが含まれ、圃場作業履歴ファイルには、肥料散布量、薬剤散布量、苗量などのデータが含まれ、圃場収穫ファイルには、食味、収量、生育状況などのデータが含まれる。また、圃場作業機が、作成された圃場作業計画に合わせて圃場作業を行うためには、装備されている走行機器や作業機器が当該圃場作業に適合するように各作業パラメータの調整が必要である。各圃場ファイルに含まれている多くのデータを参照して作成された圃場作業計画を圃場作業機が実行するには、正確な作業パラメータが必要となる。このことから、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記作業計画作成部は、前記圃場特性ファイル、前記圃場作業履歴ファイル、前記圃場収穫ファイルのデータを入力パラメータとして、前記圃場作業を行う前記圃場作業機に設定される、作業パラメータを出力する演算ユニットから構成されている。圃場作業機は、種々の圃場で、かつ種々の圃場作業を実行できるように、調整自在に設計されているので、適切な圃場作業を実施するためには、この調整を適切に行わなければならない。この構成では、指定された圃場と圃場作業に関する各ファイルから読み出されたデータを入力パラメータとして、当該圃場における圃場作業を行う際に必要となる作業パラメータが出力される演算ユニットが用いられている。このような演算ユニットの好適な一例は、学習型の演算ユニットである。多数のサンプルを用いて予め学習している学習型の演算ユニットを用いることで、特定の圃場特性を有する圃場における特定の圃場作業を行う際に必要となる作業パラメータの出力が可能となっている。出力された作業パラメータに基づいて、特定圃場作業機による特定圃場作業に適するように走行機器や作業機器が調整される。

圃場作業における最重要テーマは、各営農家の考えによって異なる。例えば、収量を最重要視する営農家、品質を最重要視する営農家、軽労働を最重要視する営農家が存在する。また、同じ営農家であっても、取り扱う農作物によって、最重要視するテーマが異なる場合もある。このことから、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記演算ユニットには、収量、食味、減農薬、軽労働、低コスト、高利益などの営農目標項目から重要視すべき前記営農目標項目によって選択される複数の演算モードが用意されており、それぞれの前記演算モードでの演算における前記データの重み係数が異なっている。この構成では、営農家が個々に重要視するテーマに適合する圃場作業計画が作成可能である。しかも、これから行うべき圃場作業に応じて、重要視されるテーマを変更することで、つまり重み係数を変更することで、当該テーマに適合する圃場作業計画が作成される。

圃場作業において重要視されるテーマの選択及びその重要度合いは、営農家の考えに基づくものであり、農作物種や年度によっても異なる可能性がある。そのため、過去のデータを参照して自動的に行っても、満足できる結果が得られるとは限らない。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記重み係数は、人為的に調整可能なように構成されている。

作業計画作成部から圃場作業計画として適正な作業パラメータが出力されても、当該作業パラメータが、使用する圃場作業機において設定される作業パラメータと適合しない場合がある。例えば、作業パラメータによって規定される施肥量が施肥作業機で段階的に設定可能な施肥量と一致しない場合、設定可能な施肥量のうち、作業パラメータによって規定される施肥量に最も近い施肥量に設定することになる。また、作業パラメータによって規定される最小施肥量が、施肥作業機における最小施肥量より少ない場合、施肥作業機の最小施肥量を採用してもよいし、あるいは、施肥作業機の車速を基準車速より高めて、実質的な単位面積あたりの施肥量を低減させてもよい。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記作業計画作成部から出力される前記作業パラメータを前記圃場作業機の仕様に適用させる仕様調整部が備えられている。

同一圃場であっても、圃場の肥沃状態、農作物の生育状態、農作物への日当たりなどは、圃場における場所によって異なる。したがって、圃場特性ファイル、圃場作業履歴ファイル、圃場収穫ファイルに含まれるデータは、場所単位で管理されることが好ましい。このことから、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記圃場ファイルは、前記圃場を複数に分割することで得られた区画毎に割り当てられた区画単位のデータから構成されており、前記作業計画作成部は、前記区画毎に前記圃場作業計画を作成する。

圃場作業においては、営農家の長年の経験が重要である。このことから、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記作業計画作成部によって作成された前記圃場作業計画を人為的操作によって修正する修正部が備えられている。これにより、営農家は、少なくとも経験に頼った方がよいと思われる圃場作業計画項目に関しては、自分の経験を生かすことができる。

営農システムの概略的な構成を示す模式図である。 営農システムを用いた圃場作業管理の一例を図解する模式図である。 圃場作業機の一例である施肥機能付き田植機の側面図である。 苗取り量調節機構及び繰出し量調節機構の概略構造を示す模式図である。 営農システムに組み込まれている田植機の制御系を示す機能ブロック図である。 圃場作業計画の作成の流れを図解する説明図である。

本発明による営農システムの概略を、図１を用いて説明する。ここで説明される営農システムは、主に麦作や稲作に用いられるが、小麦、トウモロコシ、人参、玉葱など種々の農作に用いられてもよい。この営農システムは、圃場作業機による圃場作業を管理するために用いられ、好適には、クラウドサービスとして構成され、登録された各地の営農家によって利用される。もちろん、この営農システムは、営農家に個人保有され、閉じられたシステムとして利用することも可能である。

この営農システムは、圃場ファイル格納部５１、作業計画作成部５２、模擬ファイル作成部５３、修正部５４、データ処理部５５を備えたクラウドコンピュータシステムから構成され、圃場作業を行う圃場作業機との間で、圃場作業に関する情報を交換する。

圃場ファイル格納部５１は、圃場特性ファイル、圃場作業履歴ファイル、圃場収穫ファイルを含む圃場ファイルを収納している。圃場特性ファイルには、各圃場の地図データや環境データや土壌データが含まれている。地図データには、圃場名、圃場の地図位置、形状、面積、などが含まれている。環境データには、日照時間、雨量、風通り、圃場地温、などが含まれている。土壌データには、土質、作土深、肥沃度、などが含まれている。これらのデータは、圃場を格子状に複数に分割して得られる区画単位で記録されている。つまり、データは区画毎に割り当てられている。１つの区画の幅は、投入される圃場作業機の作業幅の倍数が好ましい。作業幅が異なる複数圃場作業機が投入される場合には、それらの作業幅の最大公約数の倍数が好ましい。区画長さは、１ｍから数ｍが好ましい。さらに、圃場ファイルには、年度ごとの、または季節ごとの作付け種別に関する情報（稲、麦、とうもろこしなど）や品種に関する情報（ｘｘひかり、○○小町など）も記録されている。

圃場作業履歴ファイルは、経時構造ファイルであり、圃場作業機によって実施された圃場作業が年次ファイルまたは季節ファイルとして、階層化されている。圃場作業履歴ファイルには、圃場における圃場作業における詳細なデータが区画単位で記録されている。圃場作業履歴ファイルに記録される圃場作業の種別は、田植作業、施肥作業（追肥作業を含む）、施薬作業、水管理作業、生育状況監視作業、収穫作業、などである。圃場作業の種類に応じて、投入される圃場作業機が選択される。選択された圃場作業機で実施された圃場作業の詳細を示すデータが、圃場作業機から、または圃場作業機を運転する運転者の電子機器から、送信される。例えば、施肥作業や施薬作業では、施肥作業機から、圃場の区画毎の施肥量や施薬量が送信され、圃場作業履歴ファイルに記録される。

圃場収穫ファイルも経時構造ファイルであり、圃場作業機によって実施された圃場作業が年次ファイルまたは季節ファイルとして、階層化されている。圃場収穫ファイルに記録されるデータは、圃場の区画毎の収量（収穫量）であるが、稲作の場合、収穫時に行われる食味測定によって得られる食味（水分やたんぱく質成分）も圃場収穫ファイルに記録される。

作業計画作成部５２は、指定された指定圃場に関する圃場ファイルを圃場ファイル格納部５１から読み出し、当該圃場ファイルに記録されているデータに基づいて、この指定圃場に対して行うべき圃場作業の圃場作業計画を作成する。圃場作業計画には、選択された圃場作業機が当該圃場作業計画に合致する圃場作業を行うために必要となる作業パラメータ（走行機器群１Ａや作業機器群１Ｂに対する調整内容を示す）も付属している。

模擬ファイル作成部５３は、指定された圃場に関する圃場ファイルが圃場ファイル格納部５１に格納されていない場合、当該圃場のための模擬圃場ファイルを作成して作業計画作成部５２に与える。例えば、類似する圃場での同じ圃場作業に関する圃場作業履歴ファイルが見つかれば、そのファイルを流用して模擬圃場ファイルとすることができる。流用可能な圃場作業履歴ファイルが見つからない場合、模擬ファイル作成部５３は、データを未知数（または空白）とした圃場ファイルを模擬圃場ファイルとして作業計画作成部５２に与えてもよい。この場合、作業計画作成部５２は、未知数（空白）からなる圃場作業計画を作成する。作成された圃場作業計画における未知数（空白）は、人為的操作によって修正部５４に指令を与えることにより入力された所定のデータによって置き換えられる。データが全て記入されている圃場作業計画に対しても、人為的操作によって修正部５４に指令を与えることにより、特定データの書き換えが可能である。

圃場作業機は、実施した圃場作業において作成した圃場作業データを、データ通信ネットワークＮＥＴを通じて、営農システムに送る機能を有する。データ処理部５５は、圃場作業機から送られてくる圃場作業データを処理して、圃場特性ファイル、圃場作業履歴ファイル、圃場収穫ファイルのいずれかに記録する。例えば、圃場作業機が施肥作業機なら、肥料種類や施肥量が圃場作業データとして送られ、圃場作業機が苗植付作業機なら、植付量や植付ピッチなどが圃場作業データとして送られる。さらに、圃場作業機がコンバインなどの収穫作業機なら、収量や食味が圃場作業データとして送られる。多くの圃場作業機は、ＧＮＳＳ（ＧＰＳなどの全球測位衛星システム）による自車位置算出機能が備えられているので、各種圃場作業データは区画単位で生成される。

図２には、この営農システムを用いた圃場作業管理のイメージが示されている。このイメージでは、圃場特性ファイルとして、区画単位の作土深さを示す作土深さマップが用いられている。さらに、圃場作業履歴ファイルとして、ドローンで取得された稲作の生育マップが用いられ、圃場収穫ファイルとして、収量マップが用いられ、いずれも区画単位でデータ化されている。作土深さマップと生育マップと収量マップのそれぞれの区画単位のデータを入力パラメータとして、区画単位の施肥量や車速を示す圃場作業計画（施肥計画）が出力される。この圃場作業計画には、区画単位の施肥量を実現するための肥料繰出し量設定値や車速設定値を示す作業パラメータが付属している。したがって、この圃場作業計画を受け取った圃場作業機（田植機）は、その作業パラメータを用いて、走行機器群１Ａや作業機器群１Ｂを調整する。圃場作業機の仕様が、作業パラメータ通りに調整できないものであれば、できるだけ近い作業結果をもたらすように作業パラメータが修正され、走行機器群１Ａや作業機器群１Ｂが調整される。なお、図１では、そのような作業パラメータを圃場作業機の仕様に合わせて調整する仕様調整部６４は、圃場作業機側に備えられている。これに代えて、仕様調整部６４は、クラウドコンピュータシステム側に備えられてもよい。その際、仕様調整部６４は、実際に圃場作業を実施する圃場作業機の仕様に鑑み、圃場作業計画に含まれる作業パラメータ通りの設定ができない場合、できるだけ当該作業パラメータに近似するような修正作業パラメータを作成して、圃場作業機に送る。

次に、本発明による営農システムによって管理される圃場作業の一例として、稲作における施肥作業が説明される。この施肥作業には、圃場作業機として、図３に示す乗用型の田植機が用いられる。

図３に示すように、田植機は、乗用型で四輪駆動形式の走行機体（以下、機体１と称する）を備えている。機体１は、機体１の後部に昇降揺動可能に連結された平行四連リンク形式のリンク機構１１、リンク機構１１を揺動駆動する油圧式の昇降シリンダ１１ａ、リンク機構１１の後端部にローリング可能に連結される苗植付装置３（作業機器群の一例）、及び、機体１の後端部から苗植付装置３にわたって架設されている施肥装置４（作業機器群の一例）などを備えている。

機体１は、走行のための機構として車輪１２、エンジン１３、及び油圧式の無段変速装置１４を備えている。車輪１２は、操舵可能な左右の前輪１２Ａと、操舵不能な左右の後輪１２Ｂとを有する。エンジン１３及び無段変速装置１４は、機体１の前部に搭載されている。エンジン１３からの動力は、無段変速装置１４などを介して前輪１２Ａ、後輪１２Ｂなどに供給される。

苗植付装置３は、一例として８条植え形式に構成されている。苗植付装置３は、苗載せ台３１、８条分の植付機構３２などを備えている。なお、この苗植付装置３は、図示されていない各条クラッチの制御により、２条植え、４条植え、６条植えなどの形式に変更可能である。

苗載せ台３１は、８条分のマット状苗を載置する台座である。苗載せ台３１は、マット状苗の左右幅に対応する一定ストロークで左右方向に往復移動し、縦送り機構３３は、苗載せ台３１が左右のストローク端に達するごとに、苗載せ台３１上の各マット状苗を苗載せ台３１の下端に向けて所定ピッチで縦送りする。８個の植付機構３２は、ロータリ式で、植え付け条間に対応する一定間隔で左右方向に配置されている。そして、各植付機構３２は、機体１からの動力により、苗載せ台３１に載置された各マット状苗の下端から一株分の苗を切り取って、整地後の泥土部に植え付ける。これにより、苗植付装置３の作動状態では、苗載せ台３１に載置されたマット状苗から苗を取り出して水田の泥土部に植え付けることができる。

苗植付装置３には、図４に示すように、植付機構３２による苗取り量を調節する苗取り量調節機構３０が備えられている。植付機構３２は、苗載せ台３１の下端を摺動案内するガイドレール３１ａに形成された苗取り出し口を通過して一株分の苗を取り出して植え付ける。苗載せ台３１及び苗載せ台３１の下端を摺動案内するガイドレール３１ａを上下に位置変更することにより苗取り量を調節する。

苗取り量調節機構３０は、苗載せ台３１及びガイドレール３１ａを上下に位置変更するためのアクチェータである減速機構付きの苗取り量調節モータ３６と、この苗取り量調節モータ３６の出力軸に設けられたピニオンギアと噛み合っている扇形ギア３５とを備えている。更に、苗取り量調節機構３０は、ガイドレール３１ａの前部に挿入された支持アーム３０１と、この支持アーム３０１を揺動可能に支持する支持軸３０２とを備えている。支持アーム３０１と扇形ギア３５とは、連結アーム３０３によってリンク結合している。扇形ギア３５の回動軸３０４には、扇形ギア３５の回動角度（苗取り量）を検出する苗取り量センサ３０５が設けられている。苗取り量調節モータ３６の一方方向の駆動により、苗載せ台３１及びガイドレール３１ａが上昇側に移動し、苗取り量調節モータ３６の他方方向の駆動により、苗載せ台３１及びガイドレール３１ａが下降側に移動する。苗載せ台３１及びガイドレール３１ａの上下移動により苗取り量が変更される。

図３に示すように、施肥装置４は、横長のホッパ４１、繰出機構４２、電動式のブロワ４３、複数の施肥ホース４４、及び、各条毎に備えられた作溝器４５を備えている。ホッパ４１は、粒状または粉状の肥料を貯留する。繰出機構４２は、エンジン１３から伝達される動力で作動し、ホッパ４１から２条分の肥料を所定量ずつ繰り出す。

ブロワ４３は、機体１に搭載されたバッテリ（図示せず）からの電力で作動し、各繰出機構４２により繰り出された肥料を圃場の泥面に向けて搬送する搬送風を発生させる。施肥装置４は、ブロワ４３などの断続操作により、ホッパ４１に貯留した肥料を所定量ずつ圃場に供給する作動状態と、供給を停止する非作動状態とに切り換えることができる。

各施肥ホース４４は、搬送風で搬送される肥料を各作溝器４５に案内する。各作溝器４５は、各整地フロート１５に配備されている。そして、各作溝器４５は、各整地フロート１５と共に昇降し、各整地フロート１５が接地する作業走行時に、水田の泥土部に施肥溝を形成して肥料を施肥溝内に案内する。

施肥装置４には、図４に示すように、繰出機構４２による肥料の繰出し量を変更調整可能な繰出し量調節機構４０が備えられている。繰出し量調節機構４０は、繰出機構４２における繰出し量を調節するための調節体４０２を変位させるねじ軸４０３と、ギアを介してねじ軸４０３を正方向及び逆方向に回転させる肥料調節モータ４０４と、ねじ軸４０３の回転に基づく調節体４０２の変位位置を検出する位置検出センサ４０５等を有する。

図３に示すように、機体１は、その後部側に運転部２０を備えている。運転部２０は、前輪操舵用のステアリングホイール２１、無段変速装置１４の変速操作を行うことで車速を調整する主変速レバー２２、副変速装置の変速操作を可能にする副変速レバー２３、苗植付装置３の昇降操作と作動状態の切り換えなどを可能にする作業操作レバー２５、各種の情報を表示（報知）してオペレータに報知（出力）すると共に、各種の情報の入力を受け付けるタッチパネルを有する汎用端末９、及び、オペレータ用の運転座席１６などを備えている。さらに、運転部２０の前方に、予備苗を収容する予備苗フレーム１７が設けられている。

ステアリングホイール２１は、非図示の操舵機構を介して前輪１２Ａと連結されており、ステアリングホイール２１の回転操作を通じて、前輪１２Ａの操舵角が調整される。さらに図４に示すように、操舵機構には、ステアリングモータＭ１も連結されており、自動走行時には、制御ユニット６からの指令に基づいてステアリングモータＭ１が動作することにより、前輪１２Ａの操舵角が調整される。さらに、主変速レバー２２を自動操作するための変速操作用モータＭ２も備えられており、自動走行時には、制御ユニット６からの指令に基づいて、変速操作用モータＭ２が動作することにより、無段変速装置１４の変速位置が調整される。

図５には、上述したクラウドコンピュータシステムを備えた営農クラウドサービスＣＳとデータ交換可能な田植機の制御系を示す制御ブロック図が示されている。田植機の制御系の中核をなす制御ユニット６は、営農クラウドサービスＣＳを含む外部のコンピュータとの間でデータ交換する通信部８１及び汎用端末９と接続されている。制御ユニット６には、測位ユニット８、自動切換スイッチ２７、走行センサ群２８、作業センサ群２９からの信号が入力されている。制御ユニット６からの制御信号が、走行機器群１Ａと作業機器群１Ｂとに出力される。

測位ユニット８は、機体１の位置及び方位を算出するための測位データを出力する。測位ユニット８には、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）の衛星からの電波を受信する衛星測位モジュール８Ａと、機体１の三軸の傾きや加速度を検出する慣性計測モジュール８Ｂが含まれている。自動切換スイッチ２７は、機体１を自動で走行させる自動走行モードと手動で走行させる手動走行モードとを選択するスイッチである。走行センサ群２８には、操舵角、車速、エンジン回転数などの状態及びそれらに対する設定値を検出する各種センサが含まれている。作業センサ群２９には、リンク機構１１、苗植付装置３、施肥装置４の状態及びそれらに対する設定値を検出する各種センサが含まれている。

走行機器群１Ａには、例えば、ステアリングモータＭ１や変速操作用モータＭ２が含まれており、制御ユニット６からの制御信号に基づいて、ステアリングモータＭ１が制御されることで操舵角が調節され、変速操作用モータＭ２が制御されることで車速が調節される。

作業機器群１Ｂには、例えば、昇降シリンダ１１ａや苗取り量調節機構３０や繰出し量調節機構４０が含まれている。制御ユニット６からの制御信号に基づいて、苗取り量調節モータ３６が制御されることで苗取り量が調節され、肥料調節モータ４０４が制御されることで施肥量が調節される。

制御ユニット６には、走行制御部６１、作業制御部６２、自車位置算出部６３、仕様調整部６４、作業結果ファイル作成部６５が備えられている。

自車位置算出部６３は、測位ユニット８から逐次送られてくる衛星測位データに基づいて、機体１の地図座標（自車位置）を算出する。この田植機は、自動走行と手動走行とが可能であり、走行制御部６１には、自動切換スイッチ２７による指令に基づいて、自動走行が行われる自動走行モード、または手動走行が行われる手動走行モードのいずれかが設定される。自動走行モードでは、自動走行制御部６１１は、自車位置と目標走行経路とを比較して算出された横偏差及び方位偏差に基づいて、横偏差及び方位偏差が縮小するように、操舵制御量を演算する。操舵制御量に基づいて、ステアリングモータＭ１が制御され、前輪１２Ａの操舵角が調整される。手動走行モードでは、手動走行制御部６１２が、ステアリングホイール２１の操作量に基づいて、ステアリングモータＭ１を制御し、前輪１２Ａの操舵角が調整される。

作業制御部６２は、自動走行モードでは、前もって与えられているプログラムに基づいて自動的に作業機器群１Ｂを制御し、手動走行モードでは、運転者の操作に基づいて、作業機器群１Ｂを制御する。

仕様調整部６４は、図１を用いて説明したように、営農クラウドサービスＣＳから送られてきた圃場作業計画に含まれている作業パラメータを、この田植機の仕様に合うように修正することにより、修正作業パラメータを作成し、作業制御部６２に与える。

作業結果ファイル作成部６５は、田植機が圃場作業計画に基づいて実施した圃場作業の作業結果をデータ化して、作業結果ファイルを作成する。ここでの例では、田植機が圃場作業として施肥作業を実施している。したがって、この作業結果ファイルには、作業日時、圃場を特定するデータ、機体１の走行軌跡、肥料種類、区画単位の施肥量などが含まれる。なお、走行軌跡のデータ化において、非作業走行の走行軌跡と作業走行の走行軌跡とが識別可能なようにデータ化される。作成された作業結果ファイルは、通信部８１を通じて、営農クラウドサービスＣＳにアップロードされる。

圃場作業が苗植付作業であれば、田植機から営農クラウドサービスＣＳにアップロードされる作業結果ファイルには、区画単位の施肥量に代えて、区画単位の苗植付量が含まれる。さらに、圃場作業が収穫作業なら、圃場作業機としてコンバインが用いられ、作業結果ファイルには区画毎の収量や食味が含まれる。圃場作業が、作土作業であれば、作業結果ファイルには区画毎の作土深が含まれる。さらに、圃場作業が、ドローン等による生育状態監視であれば、作業結果ファイルには区画単位の生育分布が含まれる。このように、季節単位（時系列）で実施された圃場作業において作成された作業結果ファイルは、データ処理部５５で、演算可能なようにデータ化されて、圃場ファイルとして圃場ファイル格納部５１に格納される。

作業計画作成部５２では、圃場ファイル格納部５１に格納された圃場ファイルから読み出したデータを入力パラメータとして、作業パラメータを含む圃場作業計画が作成される。作業計画作成部５２における圃場作業計画の作成が、図６に図解されている。図６に示された例では、２０１６年度と２０１７年度での稲作における作土深ファイルと施肥量ファイルと収量ファイル、及び２０１８年度の作土深ファイルを用いて、２０１８年度の施肥計画が作成されている。これらの圃場ファイルは、これから作業計画を行うために指定された指定圃場での圃場ファイルであることが望ましいが、そのような圃場ファイルが欠損している場合には、図１で説明したように、模擬ファイルで置き換えることができる。模擬ファイルにおけるデータには、類似する圃場における圃場ファイルのデータが流用される。そのような圃場ファイルも存在しない場合には、デフォルトのデータを有するデフォルト圃場ファイルが用いられる。

作土深ファイルから読み出された区間単位の作土深データ、施肥量ファイルから読み出された区画単位の施肥量データ、収量ファイルから読み出された区間単位の収量データが入力パラメータとして作業計画作成部５２に入力される。この例では、区画毎の施肥量を示す施肥計画が作業計画として出力されるので、作業計画作成部５２に備えられている演算ユニット群の１つである施肥量を決定するための作業計画演算ユニット５２ａに入力される。この作業計画演算ユニット５２ａは、過去の圃場ファイルに含まれている区画単位のデータを入力パラメータとして区画単位の施肥量を出力する。この例における作業計画演算ユニット５２ａでは、２０１６年度と２０１７年度との区画毎の作土深と施肥量と収量との相関関係が求められ、その区画毎の相関関係に２０１８年度の区画毎の作土深を当てはめることで、２０１８年度の区画毎の施肥量が算出される。この実施形態では、作業計画演算ユニット５２ａは多数のサンプルを用いて予め学習している学習型の演算ユニットとして構築されている。そのような作業計画演算ユニット５２ａは、過去の年度の区画単位作土深と区画単位施肥量と区画単位収量の組み合わせからなる多数のデータを学習データとして、それらの相関関係から、区画単位作土深と区画単位施肥量と区画単位収量のいずれか１つのデータの最適解が出力されるように構築される。

作業計画演算ユニット５２ａでは、施肥量の算出において、優先すべき営農目標項目が選択可能である。例えば、営農目標項目として、収量、食味、減農薬、軽労働、低コスト、高利益などが挙げられる。ここでは、優先すべき営農目標項目として、収量、コスト、食味から１つを選択することができる。収量を優先した場合は、高い収量が得られる相関関係を用いて算出された施肥量を示す施肥計画が出力される。コストを優先した場合は、平均的な収量と食味を維持できる範囲での最小限の施肥量となる相関関係を用いて算出された施肥量を示す施肥計画が出力される。食味を優先した場合は、高い食味が得られる相関関係を用いて算出された施肥量を示す施肥計画が出力される。優先すべき営農目標項目は、各営農家によって異なるので、演算を行う前に、重要視すべき営農目標項目に適合する演算モードで動作するように作業計画演算ユニット５２ａが調整される。この調整において、作業計画演算ユニット５２ａにおける演算式の重み係数が変更されることで、作業計画演算ユニット５２ａは、優先すべき営農目標項目に適合する演算ユニットとなる。

作業計画作成部５２に組み込まれている施肥量／作業パラメータテーブル５２ｂは、区画単位の施肥量を示す施肥計画を入力として、この施肥量を作り出すために必要な田植機の作業パラメータを出力する。この作業パラメータも区画毎に決定されているので、区画単位で、作業パラメータを調節することで、田植機は、区画単位で、施肥計画通りの施肥量を圃場に投入することができる。

〔別実施の形態〕
（１）図５で示された実施形態では、修正部５４は、営農クラウドサービスＣＳに備えられていたが、圃場作業機の制御ユニット６または汎用端末９に備えてもよいし、営農クラウドサービスＣＳと圃場作業機の両方に備えてもよい。
（２）図５で示された実施形態では、圃場作業機は自動走行可能な車両であったが、自動走行が不可能な車両でもよい。その場合には、測位ユニット８からの測位データに基づいて自車位置（作業位置）が算出され、その自車位置と作業結果とを組み合わせることで、作業結果ファイルが作成される。
（３）図６で示された事例では、作業計画演算ユニット５２ａは、学習型の演算ユニットとして構成されたが、これに代えて、１つ以上の圃場ファイル（例えば、生育分布ファイル、作土深分布ファイル、収量分布ファイルなど）の区画単位のデータから、特定の作業計画（例えば、施肥計画）における区画単位の作業量を導出する単次元または複次元のテーブルとして構成してもよい。
（４）作業幅が可変の圃場作業機の場合、作業幅の変更に連動する区画幅を有する作業計画が作成される構成が採用されてもよい。さらに、圃場作業機による圃場作業における最小応答タイミングに合わせた、走行方向での区画長さを有する作業計画が作成される構成が採用されてもよい。

本発明は、圃場作業機による圃場作業を管理する営農システムに適用可能である。

１ ：機体
１Ａ ：走行機器群
１Ｂ ：作業機器群
５１ ：圃場ファイル格納部
５２ ：作業計画作成部
５２ａ ：作業計画演算ユニット（演算ユニット）
５２ｂ ：作業パラメータテーブル
５３ ：模擬ファイル作成部
５４ ：修正部
５５ ：データ処理部
６ ：制御ユニット
６１ ：走行制御部
６２ ：作業制御部
６３ ：自車位置算出部
６４ ：仕様調整部
６５ ：作業結果ファイル作成部
８ ：測位ユニット
ＣＳ ：営農クラウドサービス

Claims (8)

1. 圃場作業機による圃場作業を管理する営農システムであって、
   各圃場の圃場特性ファイル、圃場作業履歴ファイル、圃場収穫ファイルを含む圃場ファイルを格納する圃場ファイル格納部と、
   前記圃場ファイルを用いて指定圃場の圃場作業計画を作成する作業計画作成部と、
   前記指定圃場のための前記圃場ファイルが前記圃場ファイル格納部に格納されていない場合、前記指定圃場のための模擬圃場ファイルを作成して前記作業計画作成部に与える模擬ファイル作成部と、
   を備えた営農システム。
2. 前記圃場ファイルは、年次単位で取得されたデータから構成される経時構造ファイルであり、前記作業計画作成部は、複数年次の前記圃場ファイルから前記圃場作業計画を出力する請求項１に記載の営農システム。
3. 前記作業計画作成部は、前記圃場特性ファイル、前記圃場作業履歴ファイル、前記圃場収穫ファイルのデータを入力パラメータとして、前記圃場作業を行う前記圃場作業機に設定される、作業パラメータを出力する演算ユニットから構成されている請求項１または２に記載の営農システム。
4. 前記演算ユニットには、収量、食味、減農薬、軽労働、低コスト、高利益などの営農目標項目から重要視すべき前記営農目標項目によって選択される複数の演算モードが用意されており、それぞれの前記演算モードでの演算における前記データの重み係数が異なっている請求項３に記載の営農システム。
5. 前記重み係数は、人為的に調整可能である請求項４に記載の営農システム。
6. 前記作業計画作成部から出力される前記作業パラメータを前記圃場作業機の仕様に適用させる仕様調整部が備えられている請求項３から５のいずれか一項に記載の営農システム。
7. 前記圃場ファイルは、前記圃場を複数に分割することで得られた区画毎に割り当てられた区画単位のデータから構成されており、前記作業計画作成部は、前記区画毎に前記圃場作業計画を作成する請求項１から６のいずれか一項に記載の営農システム。
8. 前記作業計画作成部によって作成された前記圃場作業計画を人為的操作によって修正する修正部が備えられている請求項１から７のいずれか一項に記載の営農システム。

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