JP2021026771A - Yield estimation program, method for estimating yield, and yield estimation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、収量推定プログラム、収量推定方法及び収量推定装置に関する。 The present invention relates to a yield estimation program, a yield estimation method and a yield estimation device.
作物の収穫前に収量がある程度推定できれば、収穫時に必要な作業者数、運搬用燃料、梱包資材数量、収穫用設備等を見積もることができるため、生産や流通における効率化を図ることが可能である。しかるに、従来においては、作物の収量推定は、管理者等が栽培状況を把握した上で、過去の収量データや経験に基づいて行うのみであった。 If the yield can be estimated to some extent before harvesting the crop, the number of workers required at the time of harvesting, the fuel for transportation, the quantity of packing materials, the equipment for harvesting, etc. can be estimated, so it is possible to improve the efficiency in production and distribution. is there. However, in the past, the yield estimation of crops was only performed based on past yield data and experience after the manager and the like grasped the cultivation situation.
これに対し、最近では、衛星データなどのリモートセンシングデータから得た対象地域の光反射率及びNDVI、又はGNDVIから作物の収量を予測する技術(例えば特許文献1等参照)や、生育が水温に依存する有用生物(例えば藻類)の生産予測に関する技術(例えば、特許文献2等参照)が知られている。また、空撮画像と時系列気象データを用いて収量を予測する技術も知られている(例えば、特許文献3等参照)。
On the other hand, recently, a technique for predicting the yield of crops from the light reflectance and NDVI of the target area obtained from remote sensing data such as satellite data, or GNDVI (see, for example, Patent Document 1), and the growth of water temperature Techniques related to production prediction of dependent useful organisms (for example, algae) (see, for example,
しかしながら、上記特許文献1〜3等の技術は、例えばトマトなどの果菜類栽培における収量の推定に適用することができず、汎用的でない。
However, the techniques of
本発明は、作物の収量を精度よく推定することが可能な収量推定プログラム、収量推定方法及び収量推定装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a yield estimation program, a yield estimation method, and a yield estimation device capable of accurately estimating the yield of a crop.
本発明の収量推定プログラムは、作物の生体情報を取得し、作物が生育する環境情報を取得し、前記生体情報と、前記環境情報と、前記生体情報及び前記環境情報の少なくとも一方から推定される前記作物の果実の状態と、に基づいて前記作物の収量を推定する、処理をコンピュータに実行させるためプログラムである。 The yield estimation program of the present invention acquires biological information of a crop, acquires environmental information on which the crop grows, and estimates from at least one of the biological information, the environmental information, the biological information, and the environmental information. It is a program for causing a computer to perform a process of estimating the yield of the crop based on the state of the fruit of the crop.
本発明の収量推定プログラム、収量推定方法及び収量推定装置は、作物の収量を精度よく推定することができるという効果を奏する。 The yield estimation program, the yield estimation method, and the yield estimation device of the present invention have the effect of being able to accurately estimate the yield of a crop.
以下、農業システムの一実施形態について、図1〜図11に基づいて詳細に説明する。図1には、一実施形態に係る農業システム100の構成が概略的に示されている。本実施形態の農業システム100は、トマトなどの作物を栽培する大規模施設(例えばハウス)において、作物の収量を推定し、推定した収量が改善するように施設内の機器を制御するシステムである。
Hereinafter, one embodiment of the agricultural system will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 11. FIG. 1 schematically shows the configuration of the
農業システム100は、図1に示すように、サーバ10と、利用者端末70と、環境情報取得装置72と、制御対象機器74と、を備える。サーバ10、利用者端末70、環境情報取得装置72、及び制御対象機器74は、インターネットなどのネットワーク80に接続されている。
As shown in FIG. 1, the
サーバ10は、データセンタ等に設置される情報処理装置であり、環境情報取得装置72において取得される環境情報や、利用者端末70から入力される情報に基づいて、作物の収量を推定する。また、サーバ10は、推定した収量の情報を利用者端末70に出力したり、推定した収量等に基づいて、制御対象機器74を制御するための制御情報を出力する。なお、サーバ10の構成や処理の詳細については後述する。
The
利用者端末70は、作業者、管理者等が利用可能なPC(Personal Computer)等の端末であり、管理者等による作物の生体情報の入力を受け付けてサーバ10に対して送信したり、サーバ10により推定された作物の収量の情報を受信して、表示したりする。利用者端末70は、図2(b)に示すようなハードウェア構成を有する。すなわち、利用者端末70は、図2(b)に示すように、CPU(Central Processing Unit)190、ROM(Read Only Memory)192、RAM(Random Access Memory)194、記憶部(ここではHDD(Hard Disk Drive))196、ネットワークインタフェース197、表示部193、入力部195、及び可搬型記憶媒体191の読み取りが可能な可搬型記憶媒体用ドライブ199等を備えている。これら利用者端末70の構成各部は、バス198に接続されている。表示部193は、液晶ディスプレイ等を含み、入力部195は、キーボード、マウス、タッチパネル等を含む。
The
図1に戻り、環境情報取得装置72は、気温や日射量、CO2濃度を測定するセンサを含み、サーバ10に対してセンサの測定結果を送信する機能を有している。ここで、環境情報取得装置72は、気温や日射量、CO2濃度を、例えば5分ごとに測定し、1日の間に測定された測定結果の平均値や積算値を、サーバ10に送信する。なお、環境情報取得装置72は、測定結果を、測定後すぐにサーバ10に送信してもよい。この場合、サーバ10では、受信した測定結果を用いて、1日の間に測定された測定結果の平均値や積算値を求めるようにすればよい。
Returning to FIG. 1, the environmental information acquisition device 72 includes a sensor for measuring the air temperature, the amount of solar radiation, and the CO 2 concentration, and has a function of transmitting the measurement result of the sensor to the
制御対象機器74は、例えば、ハウス内の温度やCO2濃度を調整する空調装置や、日射量を調整する日射量調整装置を含む。制御対象機器74は、サーバ10から制御情報を受信すると、当該制御情報に基づいてハウス内の作物の生育環境を調整する。
The controlled
(サーバ10について)
図2(a)には、サーバ10のハードウェア構成が示されている。図2(a)に示すように、サーバ10は、コンピュータとしてのCPU90、ROM92、RAM94、記憶部(ここではHDD)96、ネットワークインタフェース97、及び可搬型記憶媒体用ドライブ99等を備えている。これらサーバ10の構成各部は、バス98に接続されている。サーバ10では、ROM92あるいはHDD96に格納されているプログラム(収量推定プログラムを含む)、或いは可搬型記憶媒体用ドライブ99が可搬型記憶媒体91から読み取ったプログラム(収量推定プログラムを含む)をCPU90が実行することにより、図3に示す各部の機能が実現される。なお、図3の各部の機能は、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等の集積回路により実現されてもよい。
(About server 10)
FIG. 2A shows the hardware configuration of the
図3には、サーバ10の機能ブロック図が示されている。サーバ10においては、CPU90がプログラムを実行することにより、図3に示すように、第1取得部としての生体情報取得部30、第2取得部としての環境情報取得部32、推定部としての収量推定部34、出力部36、及び修正受付部38として機能する。なお、図3には、サーバ10のHDD96等に格納されている推定収量DB28についても図示されている。
FIG. 3 shows a functional block diagram of the
生体情報取得部30は、利用者端末70から入力される作物の生体情報を取得し、収量推定部34に送信する。本実施形態では、生体情報は、作物の葉長及び葉幅、植栽密度を含む。作業者は、作物が有する葉のうち大きさ・形状が平均的な葉を特定し、特定した葉の葉長及び葉幅を測定して、利用者端末70に入力する。また、作業者は、作物の植え付け時に定めた植栽密度を利用者端末70に入力する。ここで、葉長とは、平均的な大きさの葉身の長さを意味し、葉幅とは、葉身が最も広くなる箇所の寸法を意味する。また、栽植密度は、単位土地面積(1m2)当たりの植え付け株数を意味する。
The biological
環境情報取得部32は、環境情報取得装置72から送信されてくる環境情報を取得し、収量推定部34に送信する。環境情報には、平均気温、積算日射量、平均CO2濃度が含まれる。
The environmental
収量推定部34は、作物の光合成特性を考慮して、生体情報取得部30及び環境情報取得部32から取得した情報に基づいて作物の収量を推定する。収量推定部34は、推定した収量の情報を推定収量DB28に格納する。なお、収量推定部34の具体的な処理、及び推定収量DB28のデータ構造の詳細については後述する。
The
出力部36は、例えば利用者端末70からの求めに応じて、推定収量DB28に格納されている情報を読み出し、利用者端末70に対して送信する。
The
修正受付部38は、利用者端末70から実際の収量の情報が入力された場合に、推定収量DB28に格納されている推定収量を実際の収量で修正する。
When the information on the actual yield is input from the
(サーバ10の処理について)
以下、サーバ10の処理について、図4、図5のフローチャート及び図6を用いて詳細に説明する。図6は、光合成特性に基づく作物の収量の推定手順を示す図である。図6において、破線枠で示されているデータは、生体情報取得部30が利用者端末70から取得する生体情報であり、グレーで塗られた枠で示されているデータは、環境情報取得部32が環境情報取得装置72から取得する環境情報である。また、二点鎖線枠で示されているデータは、予め設定されている情報であり、実線枠で示されているデータは、収量推定部34が計算により求める情報である。なお、図6においては、図4、図5の各処理と対応する箇所に、図4、図5で用いているステップ番号を表示している。
(About the processing of server 10)
Hereinafter, the processing of the
図4の処理は、例えば、1日のうち予め定められた時刻に実行されるものとする。なお、図4の処理が開始される段階では、利用者端末70から、当日(定植後n日目)の作物の生体情報(平均的な葉の葉長及び葉幅、栽植密度)が入力され、当該生体情報を生体情報取得部30が取得しているものとする。また、環境情報取得装置72において当日(定植後n日目)の環境情報が取得され、当該環境情報を環境情報取得部32が取得しているものとする。
It is assumed that the process of FIG. 4 is executed at a predetermined time of the day, for example. At the stage when the processing of FIG. 4 is started, the biological information (average leaf length and width, planting density) of the crop on the day (nth day after planting) is input from the
図4の処理では、まず、ステップS12において、収量推定部34が、利用者端末70から入力され、生体情報取得部30が取得した葉長(mm/leaf)、葉幅(mm/leaf)、栽植密度(plants/m2)の情報を取得する。なお、生体情報は、作業者が利用者端末70に手入力する場合に限らず、カメラで撮影した画像を解析することにより取得するようにしてもよい。
In the process of FIG. 4, first, in step S12, the
次いで、ステップS14では、収量推定部34が、環境情報取得部32から取得した平均気温に基づいて、展開葉数を計算する。展開葉数とは、展開した(広がった)葉の数を意味し、過去の展開葉数と平均気温の関係を示すデータと、取得した平均気温の値とから、現在の展開葉数を算出(推定)することができる。なお、展開葉数としては、作業者が実際に葉数を計数して利用者端末70に入力した値を用いることとしてもよい。この場合、環境情報取得部32は平均気温の情報を取得しなくてもよい。
Next, in step S14, the
次いで、ステップS16では、収量推定部34が、葉長と葉幅から個葉面積(平均的な大きさ及び形状の葉1枚の面積)を計算する。この場合、収量推定部34は、葉長と葉幅の積に所定の係数をかけた値を個葉面積(m2/leaf)とすることができる。なお、所定の係数は、過去に得られた葉のデータから予め求めておくなどすればよい。
Next, in step S16, the
次いで、ステップS18では、収量推定部34が、展開葉数と個葉面積から個体あたり葉面積(m2/plant)を計算する。この場合、収量推定部34は、展開葉数と個葉面積の積を個体あたりの葉面積とする。次いで、ステップS20では、収量推定部34が、個体あたり葉面積と栽植密度から葉面積指数(LAI:Leaf Area Index)を計算する。ここで、葉面積指数は、単位土地面積(1m2)に対する作物の全葉面積(m2)を意味する。すなわち、葉面積指数(m2/m2)は、個体あたり葉面積と栽植密度の積であるといえる。
Next, in step S18, the yield estimation unit 34 calculates the leaf area (m 2 / plant) per individual from the number of developed leaves and the individual leaf area. In this case, the
次いで、ステップS22では、収量推定部34が、葉面積指数(LAI)、積算日射量(MJ/m2)、吸光係数から一日の積算受光量を計算する。具体的には、収量推定部34は、次式(1)に基づいて一日の積算受光量(MJ/(m2・d))を算出する。なお、次式(1)の「ILn」は、定植後n日目の積算受光量であり、「k」は、吸光係数であり、「LAIn」は、定植後n日目の葉面積指数であり、「Srn」は、定植後n日目の屋外全天日射である。
ILn=(1−e-k・LAIn)・0.55・0.5・Srn …(1)
Next, in step S22, the
IL n = (1-e -k ・ LAIn ) ・ 0.55 ・ 0.5 ・ Sr n … (1)
ここで、0.55は、施設内(ハウス内)の光透過係数を意味し、0.5は、光合成有効放射(PAR:photosynthetically active radiation)に換算するための係数を意味する。 Here, 0.55 means the light transmission coefficient in the facility (inside the house), and 0.5 means the coefficient for converting into photosynthetically active radiation (PAR).
次いで、ステップS24では、収量推定部34が、平均CO2濃度から光利用効率を計算する。具体的には、収量推定部34は、次式(2)に基づいて、光利用効率(g/MJ)を算出する。なお、次式(2)の「LUEn」は、n日目の光利用効率であり、「CO2n」は、n日目の日中CO2濃度(n日目の平均CO2濃度)である。また、「m」、「o」は、実測値から得られた係数である。
LUEn=m・CO2n−o …(2)
Next, in step S24, the
LUE n = m · CO 2n −o… (2)
次いで、ステップS26では、収量推定部34は、一日の収量を推定する処理を実行する。このステップS26においては、図5のフローチャートに沿った処理が実行される。
Next, in step S26, the
ここで、収量推定部34は、ステップS26の処理を実行する際に、図7〜図9に示すような表を用いることとしている。以下、図7〜図9の表について、説明する。
Here, the
図7〜図9の表は、栽培開始からの日数に対して、各種情報を対応付けて格納する表である。具体的には、表には、「開花果房」、「日乾物生産量」、「果実分配量(A)」、各果房の各果実の情報(「積算気温」、「果実ごとの最大成長可能重量(B)」、「日成長量(D)」、「果実積算重量(E)」)、「1つの個体全体における最大成長可能重量の合計(C)」、「乾物果実収量」、「果実乾物率」、及び「収量」を格納することができる。 The tables of FIGS. 7 to 9 are tables for storing various information in association with the number of days from the start of cultivation. Specifically, in the table, "flowering fruit bunch", "sun-dried product production amount", "fruit distribution amount (A)", information on each fruit in each fruit bunch ("accumulated temperature", "maximum for each fruit" "Growable weight (B)", "Daily growth amount (D)", "Integrated fruit weight (E)"), "Total maximum growable weight in one individual (C)", "Dry fruit yield", "Fruit dry matter rate" and "yield" can be stored.
「開花果房」の欄には、各日において既に開花していると予想される果房の数が格納される。「日乾物生産量」の欄には、各日において日積算受光量などから算出される一日の総乾物生産量が格納される。「果実分配量(A)」は、一日の総乾物生産量のうち果実に分配される乾物生産量が格納される。「積算気温」の欄には、各果実が開花してからの積算気温(各日の日平均気温の合計)が格納され、「果実ごとの最大成長可能重量(B)」の欄には、積算気温から算出される各果実の一日における最大成長可能重量が格納される。また、「日成長量(D)」の欄には、各果実が一日に成長した重量が格納され、具体的には、果実ごとの最大成長可能重量(B)そのもの又は果実ごとの最大成長可能重量(B)と果実分配量(A)とから算出される値が格納される。「果実積算重量(E)」の欄には、各果実の日成長量(D)を開花後から積算したものを単位土地面積当たりの重量に換算した値が格納される。「1つの個体全体における最大成長可能重量の合計(C)」の欄には、各果房の最大成長可能重量(B)の合計値が格納される。「乾物果実収量」の欄には、収穫タイミングになった果実の果実積算重量(E)の合計値が格納される。「果実乾物率」の欄には、果実における乾物の割合が格納され、「収量」の欄には、推定される一日の収量が格納される。 The "Flowering Fruit Bunch" column stores the number of fruit clusters that are expected to have already bloomed on each day. In the column of "daily dry matter production amount", the total daily dry matter production amount calculated from the daily cumulative light receiving amount and the like for each day is stored. The "fruit distribution amount (A)" stores the dry matter production amount distributed to the fruits out of the total daily dry matter production amount. In the "Integrated temperature" column, the accumulated temperature (total daily average temperature of each day) after each fruit blooms is stored, and in the "Maximum growthable weight (B) for each fruit" column, The maximum daily growth weight of each fruit calculated from the accumulated temperature is stored. Further, in the column of "daily growth amount (D)", the weight of each fruit grown in one day is stored. Specifically, the maximum growth weight (B) itself for each fruit or the maximum growth for each fruit is stored. A value calculated from the possible weight (B) and the fruit distribution amount (A) is stored. In the "accumulated fruit weight (E)" column, a value obtained by converting the daily growth amount (D) of each fruit after flowering into a weight per unit land area is stored. The total value of the maximum growthable weight (B) of each fruit cluster is stored in the column of "total maximum growthable weight (C) in one individual as a whole". In the "dry fruit yield" column, the total value of the accumulated fruit weights (E) of the fruits at the harvest timing is stored. The "fruit dry matter ratio" column stores the percentage of dry matter in the fruit, and the "yield" column stores the estimated daily yield.
図5の処理では、まず、ステップS40において、収量推定部34は、展開葉数に基づいて、当日(n日目)が果房出現時期か否かを判定する。具体的には、収量推定部34は、葉数が所定枚数S1(例えば15枚)以上になったときに1つ目の果房が出現し、以降、葉数が所定枚数S2(例えば3枚)ずつ増えるたびに、果房が出現するというロジックに基づいて、n日目に果房が出現するかを判定する。収量推定部34は、果房出現時期と判定した場合には、図7〜図9の表の「開花果房」の欄の数字を前日よりも1だけ多くする。
In the process of FIG. 5, first, in step S40, the
次いで、ステップS42では、収量推定部34が、一日の積算受光量ILnと光利用効率LUEnから一日の総乾物生産量を計算する。具体的には、収量推定部34は、次式(3)に基づいて、一日(n日目)の総乾物生産量DMn(g/(m2・d))を計算する。
DMn=ILn・LUEn …(3)
そして、収量推定部34は、DMnに果実分配率をかけて、一日の果実分配量(A)を計算する。例えば、図7〜図9の例では、果実分配率を0.65として計算している。ここで、果実分配率は、同一品種の過去データに基づいて算出することができる。なお、収量推定部34は、図7〜図9の表の「日乾物生産量」の列及び「(A)」の列のn日目に対応する欄に、算出した一日の総乾物生産量と一日の果実分配量(A)の数値を入力する。
Next, in step S42, the
DM n = IL n · LUE n … (3)
Then, the
次いで、ステップS44では、収量推定部34は、一日の平均気温に基づいて、各果実の開花日か否かを判定する。本実施形態では、例えば、果房が出現したと同時に1つ目の果実(1果)が開花するものとする。そして、1果の開花後の積算気温(開花後の各日における一日の平均気温を積算したもの)が所定値(例えば140℃)になった段階で、次の果実(2果)が開花するものとする。その後、同様に、積算気温が所定値ずつ増えるたびに3果、4果が開花するものとする。なお、本実施形態では、1つの果房からは1果から4果までが開花するものと仮定している。図7〜図9の表においては、開花後の果実を太線枠で示している。例えば、1果房の1果は23日目に開花し、1果房の2果、3果、4果は28日目、34日目、39日目に開花している。また、2果房の1果は、31日目に開花している。
Next, in step S44, the
次いで、ステップS46では、収量推定部34は、開花後の各果実について、日平均気温を積算し、収穫日か否かを判定する。例えば、収量推定部34は、ある果実の積算気温が所定値(例えば、1080℃)に達した日を、その果実の収穫日と判定する。例えば、図7〜図9の1果房の1果であれば、70日目に積算気温が1080℃を超えているため、70日目において1果房の1果の収穫日と判定される。なお、実際に作業者が収穫を行うのは、収穫日と判定された日とは限らない。
Next, in step S46, the
次いで、ステップS48では、収量推定部34は、果実ごとの最大成長可能重量を計算する。本実施形態では、収量推定部34は、品種ごとに予め準備されている、図10に示すようなグラフを用いて、果実ごとの最大成長可能重量(B)を計算する。図10のグラフは、開花後の積算気温を横軸とし、1日の成長可能重量を縦軸としたグラフである。図10のグラフからは、開花後の積算気温が約400℃に達するまでは、1日の成長可能重量は増えるものの、約400℃を超えると、1日の成長可能重量は徐々に減ることがわかる。なお、収量推定部34は、n日目における各果実の積算気温に対応する最大成長可能重量(B)を図10のグラフから求め、図7〜図9の表の対応箇所(「(B)」の行)に格納する。
Then, in step S48, the
次いで、ステップS50では、収量推定部34は、1つの個体全体における最大成長可能重量の合計を算出する。具体的には、収量推定部34は、図7〜図9の表の(B)の行に格納されている値を積算し、合計(C)を求める。なお、収量推定部34は、求めた合計(C)を図7〜図9の表の「(C)」の列のn日目に対応する欄に格納する。
Next, in step S50, the
次いで、ステップS52では、収量推定部34は、ステップS42で算出した一日の果実分配量(A)が、ステップS50で算出した1つの個体全体における最大成長可能重量の合計(C)以上であるか否かを判断する。すなわち、個体全体の果実の重量が最大成長可能重量だけ増加できるか否かを判断する。
Next, in step S52, the
ステップS52の判断が肯定された場合には、ステップS54に移行し、収量推定部34は、果実ごとの最大成長可能重量の値を日成長量(D)とする。
If the determination in step S52 is affirmed, the process proceeds to step S54, and the
一方、ステップS52の判断が否定された場合には、ステップS56に移行し、収量推定部34は、次式(4)に基づいて果実ごとの日成長量(D)を算出する。
(D)=(A)×(B)/(C) …(4)
上式(4)は、一日の果実分配量(A)を、各果実の最大成長可能重量(B)の大きさに応じて各果実に分配し、果実ごとの日成長量(D)とする式である。収量推定部34は、果実ごとの日成長量(D)を図7〜図9の表の「(D)」の行のn日目に対応する欄に格納する。
On the other hand, if the determination in step S52 is denied, the process proceeds to step S56, and the
(D) = (A) x (B) / (C) ... (4)
In the above formula (4), the daily fruit distribution amount (A) is distributed to each fruit according to the size of the maximum growthable weight (B) of each fruit, and the daily growth amount (D) for each fruit is used. It is an expression to do. The
なお、図7〜図9の例では、0日目から41日目までは、ステップS54の処理が実行されており、図9の42日目において、ステップS56の処理が実行されている(図9の42日目のグレーで色塗りした部分参照)。 In the examples of FIGS. 7 to 9, the process of step S54 is executed from the 0th day to the 41st day, and the process of step S56 is executed on the 42nd day of FIG. 9 (FIG. 7). Refer to the part painted in gray on the 42nd day of 9).
ステップS54又はステップS56の後は、ステップS58に移行し、収量推定部34は、果実ごとに、開花後の期間分の日成長量(D)を積算し、単位土地面積(1m2)当たりの重量に変換した値を、果実積算重量(E)とする。収量推定部34は、求めた果実積算重量(E)を図7〜図9の表の(E)の行のn日目に対応する欄に格納する。
After step S54 or step S56, the process proceeds to step S58, and the
次いで、ステップS60では、収量推定部34は、収穫日となった果実があれば、その果実積算重量(E)を果実乾物率で除して、収量(推定収量)とする。なお、果実乾物率は、定植からの日数ごとに予め定められた値である。収量推定部34は、算出した推定収量の値を図7〜図9の表の「収量」の行のn日目に対応する欄に格納する。
Next, in step S60, if there is a fruit on the harvest date, the
以上のようにして推定された収量の情報は、推定収量DB28に格納される。ここで、推定収量DB28は、図11(a)に示すようなデータ構造を有する。具体的には、推定収量DB28は、「ハウス名」、「年月日」、「推定収量」のほか、生鮮果実収量(推定収量)を算出する際に用いた、又は算出する際に算出された値(平均気温、平均CO2濃度、積算日射量、展開葉数、LAI、光利用効率)を格納する。
The yield information estimated as described above is stored in the estimated
以上により、収量推定部34による図4、図5の処理は終了する。
As a result, the processing of FIGS. 4 and 5 by the
ここで、管理者等が利用者端末70に対して推定収量を表示する旨の指示を入力したとする。この場合、出力部36は、利用者端末70からその旨の指示を受信すると、推定収量DB28からデータを読み出して、利用者端末70に送信する。例えば、ハウスAの2018年4月6日〜13日の推定収量を表示する旨の指示が入力された場合には、出力部36は、推定収量DB28から当該年月日の情報(図11(a)の8行分のデータ)を読み出して図11(b)に示すような画面を生成し、利用者端末70に送信する。
Here, it is assumed that the administrator or the like inputs an instruction to display the estimated yield to the
この場合、例えば、図11(b)に示す画面において、管理者等が一部情報を修正する場合がある。例えば実際の収量が推定収量と異なる場合には、「推定収量」の値を変更することがある。この場合には、修正受付部38は、当該修正された情報を取得し、推定収量DB28を更新する。
In this case, for example, on the screen shown in FIG. 11B, the administrator or the like may modify some information. For example, if the actual yield differs from the estimated yield, the value of "estimated yield" may be changed. In this case, the
また、収量推定部34は、例えばハウス内の気温を変化させたり、CO2濃度を変化させた場合に、推定収量がどのように変化するかをシミュレーションする機能も有する。例えば、収量推定部34が、翌日の環境情報が前日の環境情報と同一であると仮定して収量をシミュレーションすることができる。この場合、収量推定部34は、例えば、CO2濃度を所定濃度上昇させた場合、気温を所定温度上昇させた場合、CO2濃度と気温を上昇させた場合、などについて図4、図5と同様の処理によりシミュレーションすることができる。例えば、出力部36は、シミュレーション結果を利用者端末70に出力することで、管理者等にシミュレーション結果を提供する。そして、管理者等がいずれかのシミュレーション結果を選択した場合には、出力部36は、翌日のハウス内の環境が選択されたシミュレーション結果に対応する環境になるように、制御対象機器74に対して制御情報を出力する(制御指示を出す)。これにより、管理者等が希望する収量となるようにハウス内の環境を調整することができる。なお、出力部36は、シミュレーション結果のうち収量(推定値)が最も大きくなる環境を特定し、特定した環境になるように制御対象機器74に対して制御情報を出力するようにしてもよい。
In addition, the
以上、詳細に説明したように、本実施形態によると、生体情報取得部30が作物の生体情報を取得するとともに、環境情報取得部32が作物が生育する環境情報を取得し、収量推定部34が、取得した生体情報と環境情報とに基づいて作物の果実の状態を推定し、推定した果実の状態と生体情報と環境情報に基づいて作物の収量を推定する(S14〜S26)。これにより、本実施形態では、光合成特性に基づいて果実の状態を推定し、推定した果実の状態に基づいて作物の収量を光合成特性に基づいて推定するため、収量を精度よく推定することができる。また、本実施形態では、管理者等が葉長や葉幅、栽植密度を入力するだけで、簡易に収量を推定することができる。また、収量を精度よく推定できることにより、収穫時に必要な作業者数、運搬用燃料、梱包資材数量、収穫用設備等を正確に見積もることが可能である。
As described in detail above, according to the present embodiment, the biological
また、本実施形態では、収量推定部34が、作物の展開葉数に基づいて果房の出現時期か否かを判定し(S40)、果房が出現した後の環境情報に基づいて果実の状態を判定する。これにより、収量推定部34は、果実の状態(収穫時期や重量)に基づいて、収量を正確に推定することができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、収量推定部34は、展開葉数を積算気温に基づいて算出するため、展開葉数を手入力する場合に比べて、管理者等の作業量を低減することができる。
Further, in the present embodiment, since the
また、本実施形態では、収量推定部34は、果実それぞれの開花後からの積算気温を算出し、算出した積算気温が所定以上になった果実を収穫可能な果実と判定する(S46)。これにより、収量推定部34は、果実の収穫時期を精度よく判定することができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、収量推定部34は、果房が出現した後の積算気温に基づいて、該果房における各果実の開花日(開花タイミング)を判定する(S44)。これにより、各果実の状態を目視等により確認しなくても、各果実の開花タイミングを適切に予測することができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、生体情報には、葉面積を算出するための情報(葉長及び葉幅)が含まれ、収量推定部34は、葉長及び葉幅と積算日射量とに基づいて作物における積算受光量を算出し、算出した積算受光量に基づいて収穫時期となった果実の重量(すなわち作物の収量)を推定する。これにより、本実施形態では、作物の葉の状態と葉における日射量とに基づいて、光合成特性に基づく収量の推定を行うため、精度よく作物の収量を推定することができる。
Further, in the present embodiment, the biological information includes information (leaf length and leaf width) for calculating the leaf area, and the
また、本実施形態では、収量推定部34が、作物の葉面積を、葉長と葉幅に基づいて算出するため、管理者等が葉面積を測定しなくてもよくなり、管理者等の手間を省くことができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、収量推定部34は、環境情報を変化させて収量のシミュレーションを行う機能を有している。これにより、CO2濃度や気温などを変化させた場合に、収量がどのように変化するかを確認することができる。また、出力部36は、シミュレーション結果に基づいて、制御対象機器74の制御情報を出力するため、収量が上がるように制御対象機器74を制御することが可能である。
Further, in the present embodiment, the
なお、上記実施形態では、1日ごとに収量を推定する場合について説明したが、例えば、半日毎、所定時間ごとに、上記と同様にして収量を推定することとしてもよい。 In the above embodiment, the case where the yield is estimated every day has been described, but for example, the yield may be estimated every half day or every predetermined time in the same manner as described above.
なお、上記実施形態で説明した収量推定方法は、一例である。すなわち、上述した式の一部を改変してもよい。また、上記実施形態において計算で求めた値を実測するようにしてもよい。 The yield estimation method described in the above embodiment is an example. That is, a part of the above formula may be modified. Further, the value obtained by calculation in the above embodiment may be actually measured.
なお、上記実施形態では、サーバ10が収量を推定する場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、サーバ10の機能(図3の機能)を各利用者端末70が有していても良い。
In the above embodiment, the case where the
(実施例)
以下、実施例について説明する。なお、本願発明は下記実施例に限定されるものではない。
(Example)
Hereinafter, examples will be described. The invention of the present application is not limited to the following examples.
図12(a)は、過去の所定期間における環境情報(実測値)を用いて、トマトを低段密植栽培したときの収量を上記実施形態の方法で予測した結果(予測収量)と、実際に所定期間においてトマトを低段密植栽培した結果得られた収量(実測収量)と、を比較したグラフである。また、図12(b)は、過去の所定期間における環境情報(実測値)を用いて、トマトを長期多段栽培したときの収量を上記実施形態の方法で予測した結果(予測収量)と、実際に所定期間においてトマトを長期多段栽培した結果得られた収量(実測収量)と、を比較したグラフである。これらのグラフに示すように、低段密植栽培の場合も、長期多段栽培の場合も、精度よく収量を予測することができた。 FIG. 12A shows the result (predicted yield) of predicting the yield when tomatoes are densely planted in a low stage by the method of the above embodiment using the environmental information (actual measurement value) in the past predetermined period, and actually. It is a graph comparing with the yield (measured yield) obtained as a result of low-stage dense planting cultivation of tomatoes in a predetermined period. Further, FIG. 12B shows the result (predicted yield) of predicting the yield when tomatoes are cultivated in multiple stages for a long period of time by the method of the above embodiment using the environmental information (measured value) in the past predetermined period, and the actual result. It is a graph comparing with the yield (measured yield) obtained as a result of long-term multi-stage cultivation of tomatoes in a predetermined period. As shown in these graphs, it was possible to accurately predict the yield in both the low-stage dense planting cultivation and the long-term multi-stage cultivation.
図13(a)は、過去の所定期間における環境情報(実測値)を用いて、キュウリの総乾物生産量を上記実施形態の方法で予測した結果(予測値)と、実際に所定期間においてキュウリを栽培した結果得られた総乾物生産量(実測値)と、を比較したグラフである。また、図13(b)は、過去の所定期間における環境情報(実測値)を用いて、キュウリを栽培したときの収量を上記実施形態の方法で予測した結果(予測値)と、実際に所定期間においてキュウリを栽培した結果得られた収量(実測値)と、を比較したグラフである。これらのグラフに示すように、キュウリの総乾物生産量についても、収量についても、精度よく予測することができた。 FIG. 13A shows the result (predicted value) of predicting the total dry matter production amount of cucumber by the method of the above embodiment using the environmental information (actual measurement value) in the past predetermined period, and the actual cucumber in the predetermined period. It is a graph comparing with the total dry matter production amount (measured value) obtained as a result of cultivating. Further, FIG. 13B shows the result (predicted value) of predicting the yield when cultivating cucumber by the method of the above embodiment using the environmental information (actual measurement value) in the past predetermined period, and the actual predetermined value. It is a graph comparing with the yield (measured value) obtained as a result of cultivating cucumber in the period. As shown in these graphs, both the total dry matter production of cucumber and the yield could be predicted accurately.
図14は、過去の所定期間における環境情報(実測値)を用いて、パプリカの週間収量を上記実施形態の方法で予測した結果(予測値)と、実際に所定期間においてパプリカを栽培した結果得られた週間収量(実測値)と、を比較したグラフである。なお、棒グラフ近傍に記載している割合は、相対誤差(=(|予測値−実測値|/予測値)×100%)を意味している。図14に示すように、病害虫発生や栽培管理上の問題、収穫程度など、想定外の影響によって短期収量予測の精度に差があるものの、全体としては、予測値の傾向と、実測値の傾向とを一致させることができた。 FIG. 14 shows the result (predicted value) of predicting the weekly yield of paprika by the method of the above embodiment using the environmental information (actual measurement value) in the past predetermined period, and the result of actually cultivating paprika in the predetermined period. It is a graph comparing with the obtained weekly yield (measured value). The ratio described in the vicinity of the bar graph means a relative error (= (| predicted value-measured value | / predicted value) x 100%). As shown in FIG. 14, although there is a difference in the accuracy of short-term yield prediction due to unexpected influences such as pest outbreak, cultivation management problems, and harvest degree, as a whole, the tendency of the predicted value and the tendency of the measured value. Was able to match.
これらの結果を考慮すると、トマトや、トマト以外の作物(例えばキュウリ、パプリカなど)を様々な栽培方法で栽培したときの将来の収量を、将来の環境情報(予測値)を用いて、上記実施形態で説明した方法により、精度よく予測することができると考えられる。 Considering these results, the future yield when tomatoes and crops other than tomatoes (for example, cucumber, paprika, etc.) are cultivated by various cultivation methods can be determined by using future environmental information (predicted values). It is considered that accurate prediction can be made by the method described in the form.
(他の実施形態(その1))
単位時間当たりの乾物生産量(群落光合成量)と、単位時間当たりの想定される果実成長量(果実成長に必要な光合成量)と、を比較した場合に、乾物生産量(群落光合成量)の方が少ないと、果実の成長に必要な光合成量が足りないことを意味する。図15(a)、図15(b)は、トマトの栽培事例における、栽培期間の各日の乾物生産量と日果実成長量との関係を示すグラフである。例えば、図15(a)において示す期間Aや、図15(b)において示す期間Bは、乾物生産量(群落光合成量)の方が日果実成長量よりも少ない期間である。これらの期間A、Bは、光合成量を増やせば、収量の向上が期待できる期間であるとも言える。
(Other Embodiments (Part 1))
When comparing the dry matter production amount per unit time (group photosynthesis amount) and the expected fruit growth amount per unit time (photosynthesis amount required for fruit growth), the dry matter production amount (group photosynthesis amount) If the amount is smaller, it means that the amount of photosynthesis required for fruit growth is insufficient. 15 (a) and 15 (b) are graphs showing the relationship between the dry matter production amount and the daily fruit growth amount on each day of the cultivation period in the tomato cultivation example. For example, the period A shown in FIG. 15A and the period B shown in FIG. 15B are periods in which the dry matter production amount (community photosynthesis amount) is smaller than the daily fruit growth amount. It can be said that these periods A and B are periods in which an improvement in yield can be expected by increasing the amount of photosynthesis.
したがって、本例では、サーバ10は、上記実施形態と同様の方法で予測される乾物生産量(図5:S42)が、上記実施形態と同様の方法で予測される個体全体における最大成長可能重量の合計(C)(図5:S50)よりも少ない場合に、利用者端末70に対して警告(対策が必要である旨のメッセージ)を発する。例えば、翌日や翌週の乾物生産量が日果実成長量よりも少ない可能性が高いという警告を作業者に対して行うことで、作業者は、翌日や翌週において気温やCO2濃度を高くするなどの環境制御を行ったり、葉数を増やすなどの栽培管理を行うことができる。このようにすることで、光合成量を増やすことができ、収量を向上させることが可能となる。
Therefore, in this example, in the
図16は、パプリカの栽培事例における、各日の乾物生産量と日果実成長量との関係を示すグラフである。例えば、図16において示す期間Cは、乾物生産量(群落光合成量)の方が日果実成長量よりも少ない期間である。この期間Cは、光合成量を増やせば、収量の向上が期待できる期間であるとも言える。 FIG. 16 is a graph showing the relationship between the daily dry matter production amount and the daily fruit growth amount in the cultivation example of paprika. For example, the period C shown in FIG. 16 is a period in which the dry matter production amount (community photosynthesis amount) is smaller than the daily fruit growth amount. It can be said that this period C is a period in which an improvement in yield can be expected if the amount of photosynthesis is increased.
したがって、本例では、サーバ10は、予測結果に基づいて、将来において期間Cのように果実に必要な光合成量が圧倒的に不足するような期間があることを警告する。作業者は、着果負荷が大きいと判断すれば、摘果(着果数調整)を行い、果実の肥大を安定させ、品質向上を図ることが可能となる。また、作業者は、光合成量が不足していると判断すれば、気温やCO2濃度を高くするなどの環境制御を行うことで、光合成量を増やし、収量を向上させることが可能となる。
Therefore, in this example, the
(他の実施形態(その2))
図4のように収量を予測しても、予測収量と実際の収量との差が、ある一定の範囲を維持していた状態から、急激に大きくなる(急に予想される収量が得られなくなる)ことがある。例えば、図17に示すように、積算収量の実測値と予測値の差が、期間Dにおいては、所定の許容範囲にあったにもかかわらず、期間Eにおいて差が急激に大きくなり、その後の期間Fにおいて差が大きい状態が維持されることがある。通常、予測収量は、計測している環境情報と生育情報とに基づいて計算していることから、日射や気温などの環境による影響は反映されているはずである。したがって、このような変化が生じるのは、その他の要因(養水分管理の失敗や病害虫発生など)による可能性が高い。
(Other Embodiments (Part 2))
Even if the yield is predicted as shown in FIG. 4, the difference between the predicted yield and the actual yield suddenly increases from the state where a certain range is maintained (the expected yield cannot be obtained suddenly). )Sometimes. For example, as shown in FIG. 17, although the difference between the measured value and the predicted value of the integrated yield was within a predetermined allowable range in the period D, the difference sharply increased in the period E, and thereafter. A large difference may be maintained during period F. Normally, the predicted yield is calculated based on the measured environmental information and growth information, so it should reflect the influence of the environment such as solar radiation and temperature. Therefore, it is highly possible that such changes occur due to other factors (such as failure of nutrient water management and outbreak of pests).
本例では、サーバ10は、このような期間Eに示すような変化(急激な差の変化)があった場合に、利用者端末70から警告を発するようにする。これにより、作業者は、栽培管理状況(養水分管理や病害虫発生など)をチェックし、収量に影響を及ぼすリスクを早い段階で取り除くことができる。なお、サーバ10は、警告を発するときに、栽培管理状況(養水分管理や病害虫発生など)をチェックすべき旨(確認を促す旨)のメッセージを併せて出力するようにしてもよい。
In this example, the
なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、処理装置が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体(ただし、搬送波は除く)に記録しておくことができる。 The above processing function can be realized by a computer. In that case, a program that describes the processing content of the function that the processing device should have is provided. By executing the program on a computer, the above processing function is realized on the computer. The program describing the processing content can be recorded on a computer-readable storage medium (excluding the carrier wave).
プログラムを流通させる場合には、例えば、そのプログラムが記録されたDVD(Digital Versatile Disc)、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)などの可搬型記憶媒体の形態で販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。 When a program is distributed, it is sold in the form of a portable storage medium such as a DVD (Digital Versatile Disc) or a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) on which the program is recorded. It is also possible to store the program in the storage device of the server computer and transfer the program from the server computer to another computer via the network.
プログラムを実行するコンピュータは、例えば、可搬型記憶媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記憶媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、サーバコンピュータからプログラムが転送されるごとに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することもできる。 The computer that executes the program stores, for example, the program recorded on the portable storage medium or the program transferred from the server computer in its own storage device. Then, the computer reads the program from its own storage device and executes the processing according to the program. The computer can also read the program directly from the portable storage medium and execute the process according to the program. In addition, the computer can sequentially execute processing according to the received program each time the program is transferred from the server computer.
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。 The embodiments described above are examples of preferred embodiments of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
10 サーバ(収量推定装置)
30 生体情報取得部(第1取得部)
32 環境情報取得部(第2取得部)
34 収量推定部(推定部)
10 servers (yield estimation device)
30 Biological Information Acquisition Department (1st Acquisition Department)
32 Environmental Information Acquisition Department (2nd Acquisition Department)
34 Yield estimation part (estimation part)
Claims (14)
作物が生育する環境情報を取得し、
前記生体情報と、前記環境情報と、前記生体情報及び前記環境情報の少なくとも一方から推定される前記作物の果実の状態と、に基づいて前記作物の収量を推定する、
処理をコンピュータに実行させるための収量推定プログラム。 Acquire biological information of crops,
Acquire environmental information on which crops grow,
The yield of the crop is estimated based on the biological information, the environmental information, and the fruit state of the crop estimated from at least one of the biological information and the environmental information.
A yield estimation program that lets a computer perform the process.
前記推定する処理では、前記葉の大きさに関する情報と、積算日射量とに基づいて、前記作物における積算受光量を算出し、算出した前記積算受光量に基づいて、前記収穫可能と推定された果実それぞれの重量を推定する、ことを特徴とする請求項5に記載の収量推定プログラム。 The biological information includes information on the leaf size of the crop.
In the estimation process, the integrated light receiving amount in the crop was calculated based on the information on the leaf size and the accumulated solar radiation amount, and it was estimated that the harvest was possible based on the calculated integrated light receiving amount. The yield estimation program according to claim 5, wherein the weight of each fruit is estimated.
前記推定する処理では、前記作物の葉の長さと幅の測定結果に基づいて算出した葉1枚当たりの面積を、前記収穫可能と推定された果実それぞれの重量の推定に用いる、ことを特徴とする請求項6に記載の収量推定プログラム。 The biological information includes measurement results of leaf length and width of the crop.
The estimation process is characterized in that the area per leaf calculated based on the measurement results of the leaf length and width of the crop is used for estimating the weight of each of the fruits estimated to be harvestable. The yield estimation program according to claim 6.
前記コンピュータに、
前記乾物生産量と前記想定される果実成長量の比較結果を出力する処理を更に実行させる請求項1〜8のいずれか一項に記載の収量推定プログラム。 In the estimation process, in order to estimate the yield of the crop, the amount of dry matter produced per unit time in the crop and the estimated amount of fruit growth per unit time in the crop are estimated.
On the computer
The yield estimation program according to any one of claims 1 to 8, further performing a process of outputting a comparison result of the dry matter production amount and the assumed fruit growth amount.
作物が生育する環境情報を取得し、
前記生体情報と、前記環境情報と、前記生体情報及び前記環境情報の少なくとも一方から推定される前記作物の果実の状態と、に基づいて前記作物の収量を推定する、
処理をコンピュータが実行することを特徴とする収量推定方法。 Acquire biological information of crops,
Acquire environmental information on which crops grow,
The yield of the crop is estimated based on the biological information, the environmental information, and the fruit state of the crop estimated from at least one of the biological information and the environmental information.
A yield estimation method characterized by a computer performing the process.
作物が生育する環境情報を取得する第2取得部と、
前記生体情報と、前記環境情報と、前記生体情報及び前記環境情報の少なくとも一方から推定される前記作物の果実の状態と、に基づいて前記作物の収量を推定する、
推定部と、を備える収量推定装置。
The first acquisition department that acquires biological information of crops,
The second acquisition department that acquires environmental information on which crops grow,
The yield of the crop is estimated based on the biological information, the environmental information, and the fruit state of the crop estimated from at least one of the biological information and the environmental information.
A yield estimation device including an estimation unit.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019143357 | 2019-08-02 | ||
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