JP2021174133A - 栽培支援サーバ - Google Patents

Abstract

【課題】圃場の状況を把握し、農業従事者の意思決定を支援する栽培支援サーバを提供する。【解決手段】複数の通信端末および複数のユーザ端末５のそれぞれと、栽培支援サーバとが、通信ネットワークにより、相互に通信可能に接続された栽培支援システムにおいて、栽培支援サーバ１は、圃場の環境の特徴値の目標範囲内かつ目標範囲外と隣接するアラート範囲を対応づける栽培ステージデータ１１を記憶する記憶装置と、圃場の環境の特徴値を取得する取得部１４と、取得部１４が取得した特徴値が、現在の栽培ステージのアラート範囲に含まれる場合、圃場の管理者が利用するユーザ端末に、アラートを通知する通知部１６を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、栽培支援サーバに関する。

農業において、気象情報と作物の育成との関係は重要である。農業従事者は、栽培マニュアル、栽培管理支援システム等を参照して、作物を育成する場合がある。

栽培管理支援システムは、気象情報、発育予測モデル、および病害予測モデル等を参照して、早期警戒情報と作物の栽培管理に役立つ情報を配信し、農業従事者の意志決定を支援する（特許文献１参照）。

農研機構、"栽培管理支援システム ver.1.0 "、［online］、［２０２０年３月３０日検索］、インターネット〈URL：https://agmis.naro.go.jp/〉

しかしながら、農業従事者は、圃場の状況に応じて意思決定を行わなければならず、圃場の状況を把握することが難しい場合がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、圃場の状況を把握し、農業従事者の意思決定を支援可能な技術を提供することである。

本発明の一態様の栽培支援サーバは、作物の各栽培ステージについて、圃場の環境の特徴値の目標範囲内かつ目標範囲外と隣接するアラート範囲を対応づける栽培ステージデータを記憶する記憶装置と、圃場の環境の特徴値を取得する取得部と、取得部が取得した特徴値が、現在の栽培ステージのアラート範囲に含まれる場合、圃場の管理者が利用するユーザ端末に、アラートを通知する通知部を備える。

本発明によれば、圃場の状況を把握し、農業従事者の意思決定を支援可能な技術を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る栽培支援システムを説明する図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る栽培支援サーバの機能ブロックを説明する図である。 図３は、栽培ステージデータのデータ構造とデータの一例を説明する図である。 図４は、栽培支援サーバにおける目標範囲およびアラート範囲を説明する図である。 図５は、特徴値データのデータ構造とデータの一例を説明する図である。 図６は、栽培支援サーバの通知部による通知処理を説明するフローチャートである。 図７は、栽培支援サーバがユーザ端末に提供する画面の一例である。 図８は、栽培支援サーバに用いられるコンピュータのハードウエア構成を説明する図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付し説明を省略する。

（栽培支援システム）
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る栽培支援サーバ１が用いられる栽培支援システム９を説明する。栽培支援システム９は、栽培支援サーバ１、通信端末２およびユーザ端末５を備える。栽培支援サーバ１は、複数の通信端末２および複数のユーザ端末５のそれぞれと、通信ネットワーク８により、相互に通信可能に接続される。

通信端末２およびユーザ端末５は、本発明の実施の形態に係る栽培支援サーバ１による栽培支援を受けるユーザが利用する端末である。ユーザは、典型的には、農業従事者である。ユーザは、管理対象の１以上の圃場３を有し、１つの圃場に、１以上のセンサ４が設けられる。

通信端末２は、センサ４が測定した特徴値を受信し、栽培支援サーバ１に送信する。ユーザ端末５は、栽培支援サーバ１が提供した情報を表示する。

センサ４は、そのセンサが設置された圃場３の環境を測定し、その特徴値を通信端末２に送信するデバイスである。センサ４は、通信端末２とＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）、ＥｎＯｃｅａｎ等の規格で接続される。通信端末２は、通信ネットワーク８を介して栽培支援サーバ１に特徴値を送信し、栽培支援サーバ１が特徴値を処理する。栽培支援サーバ１が処理する特徴値は、センサ４の測定値そのものであっても良いし、センサ４が取得した測定値を通信端末２または栽培支援サーバ１において加工された値であっても良い。

センサ４は、農業用ハウス内の気温、湿度、照度、土壌温度、土壌水分等の圃場の環境の特徴値を測定する。本発明の実施の形態においてセンサ４は、１つの圃場において、少なくとも１種類の特徴値を測定できれば良い。

本発明の実施の形態において圃場３は、センサ４が測定する特徴量と同じ特徴量を有する領域のうち、同日に同種農作物の作付けが行われた領域毎に管理される。圃場３は、農業用ハウスにおいて形成されても良いし、露地栽培における畑等に形成されても良い。例えば、複数の農業用ハウスにまたがって同日に同種農作物の作付けが行われた場合、圃場３は、農業ハウス毎に個別に管理される。

センサ４は、農場の環境を特定する複数の特徴値をまとめて測定する１つの筐体で構成されても良いし、これらの特徴値をそれぞれ測定する複数の筐体の組み合わせで構成されても良い。また１つの圃場３に、複数のセンサ４が設けられる場合、同種の特徴値を測定する複数のセンサ４が測定した特徴値の平均を、その圃場３の特徴値としても良い。あるいは、同日に同種農作物の作付けが行われた領域を、各センサ４の設置位置に応じて複数の圃場３に区分して管理しても良い。

またセンサ４は、充電量、電波強度等のセンサ４が通信端末２に特徴値を送信するために必要な環境についても測定しても良い。

（栽培支援サーバ）
図２を参照して、栽培支援サーバ１を説明する。栽培支援サーバ１は、一般的なコンピュータが所定の処理を行う栽培支援プログラムを実行することによって形成される。

栽培支援サーバ１は、栽培ステージデータ１１、推定部１２、現在の栽培ステージ１３、通知部１６、取得部１４および特徴値データ１５を備える。推定部１２、取得部１４および通知部１６は、栽培支援プログラムによってコンピュータの処理装置に実装される。栽培ステージデータ１１は、本発明の実施の形態に係る栽培支援処理を開始する前に、予め記憶装置に記憶されるデータである。現在の栽培ステージ１３は、推定部１２によって出力されるデータである。特徴値データ１５は、取得部１４によって出力されるデータであって、記憶装置に記憶される。なお、処理装置は、図８を参照して説明されるCPU９０１に対応し、記憶装置は、図８を参照して説明されるストレージ９０３に対応する。

栽培ステージデータ１１は、圃場３の環境の特徴値の目標範囲内かつ目標範囲外と隣接するアラート範囲を対応づけるデータである。栽培ステージデータ１１は、作物の品種毎に生成される。また栽培ステージデータ１１は、作物の育成地方またはユーザ等によって、適宜生成されても良い。

また栽培ステージデータ１１は、各栽培ステージについて、その栽培ステージであると推定する条件を対応づけても良い。栽培ステージを推定するための条件は、例えば、所定の作業からの経過時間で特定される栽培ステージの開始時間および終了時間である。あるいは、栽培ステージを推定するための条件は、センサ４から取得される特徴値、気象等の環境等である。センサ４から取得される特徴値による条件は、例えば、土壌温度の積算値が所定の値を超えると次のステージに遷移するなど、センサ４から取得される特徴値から特定される条件である。環境による条件は、所定温度以上の気温が所定日数以上あると次のステージに遷移するなど、環境から特定される条件である。栽培ステージを推定する条件は、所定の作業からの経過時間、センサ４から取得される特徴値、気象等から設定される各条件の組み合わせであっても良い。

栽培ステージデータ１１は、図３に示すように、栽培ステージ毎に、作付けからの日数、センサ種別毎の目標値およびアラート範囲を対応づける。本発明の実施の形態において、栽培ステージを推定するため条件として、作付けからの日数を例に説明するが、そのほかの条件を基準に栽培ステージを特定しても良い。

圃場の「アラート範囲」は、圃場３に設けられるセンサが測定する特徴値の種別毎に設定される。例えば、気温、湿度、照度、土壌温度、土壌水分、充電量、電波強度等の各特徴値の種別について、アラート範囲が設定される。

栽培ステージデータ１１は、図３に示すように、センサ４が測定する特徴値の種別毎に、目標範囲とアラート範囲を対応づける。目標範囲は、圃場３における特徴値が目標とする範囲である。目標範囲は、さらに夜または昼等の時間帯によって異なる範囲が設定されても良いし、季節によって異なる範囲が設定されても良い。

アラート範囲は、目標範囲を外れる可能性のある特徴値の範囲である。目標範囲が上限値および下限値で設定される場合、アラート範囲は、目標範囲の上限値を含み目標範囲内の範囲と、下限値を含み目標範囲内の範囲の２つの範囲で特定される。目標範囲が上限値または下限値で設定される場合、アラート範囲は、目標範囲の上限値または下限値を含み目標範囲内の範囲である。

図４を参照して目標範囲が上限値および下限値で設定される場合のアラート範囲の一例を説明する。例えば、温度に関する特徴値の場合、目標範囲の上限値から−２度の範囲と、下限値から＋２度の範囲が、アラート範囲に設定される。本発明の実施の形態において目標範囲内であって、アラート範囲外の特徴値は、正常範囲と称する。なお「正常範囲」は、栽培支援サーバ１がアラートしなくても良い範囲の意味であって、作物の育成において正常な範囲の意味ではない。

栽培ステージデータ１１において、アラート範囲を特定できればよく、その特定方法は問わない。アラート範囲は、具体的な特徴値の範囲で特定されても良いし、目標範囲の○％から○％の間等の相対的な表記で特定されても良い。

図４において横軸は１日の時間であって、縦軸は特徴値である。図４に示す例では、温度の特徴値についての目標範囲およびアラート範囲を示す。図４に示すように、目標範囲が時間毎に異なる場合、アラート範囲も時間毎に異なるように設定される。

また栽培ステージデータ１１は、さらに、栽培ステージにおける注意情報を対応づける。注意情報は、その栽培ステージにおいて、ユーザが実施する作業に関する情報である。注意情報は、例えば、そのステージで用いる堆肥の情報、芽かき等のユーザが実施しなければならない作業の情報、農作物の病気または害虫等の情報、その病気または害虫に対処するためのユーザの作業内容等の情報である。

推定部１２は、現在の栽培ステージ１３を推定する。作付けからの経過時間によって現在の栽培ステージを推定する場合、推定部１２は、処理対象の圃場３について、作付けが行われた日からの経過時間と、栽培ステージデータ１１の栽培ステージを推定するための条件を比較して、現在の栽培ステージを推定する。なお、栽培支援システム９は、ユーザから入力された圃場３毎の作付け日および作物の品種等を、対応づけて保持する。

センサ４から取得される特徴値から現在の栽培ステージを推定する場合、推定部１２は、特徴値データ１５から処理対象の圃場３に関する特徴値を取得して、栽培ステージデータ１１に登録された条件と照らし合わせて、現在の栽培ステージを推定する。気象等の環境から現在の栽培ステージを推定する場合、推定部１２は、処理対象の圃場３の環境を、気象情報を格納した外部サーバ等から取得して、栽培ステージデータ１１に登録された条件と照らし合わせて、現在の栽培ステージを推定する。

取得部１４は、圃場３の環境の特徴値を取得する。取得部１４は、通信端末２から、圃場３の識別子、センサの識別子およびそのセンサの特徴値を、時間とともに取得する。時間は、圃場３において特徴値が測定された時間である。

取得部１４は、通信端末２から取得した圃場３の識別子、センサの識別子およびそのセンサの特徴値を対応づけたデータセットを、特徴値データ１５に挿入する。特徴値データ１５は、図５に示すように、時間、圃場３の識別子、センサの識別子およびそのセンサの特徴値を対応づけたデータセットの集合である。特徴値データ１５は、取得部１４が、圃場３の特徴値を取得すると、更新される。

通知部１６は、取得部１４が取得した特徴値が、現在の栽培ステージ１３のアラート範囲に含まれる場合、圃場３の管理者が利用するユーザ端末５に、アラートを通知する。アラートは、メールで通知されても良いし、一般的なＳＮＳ（Social Networking Service）等のメッセージで通知されても良い。またアラートは、栽培支援サーバ１が提供するウェブページまたはアプリケーションにユーザ端末５がアクセスした際に、表示されても良い。

通知部１６は、栽培ステージデータ１１から、現在の栽培ステージの特徴値を取得した時間におけるアラート範囲を取得し、取得部１４が取得した特徴値が、アラート範囲に含まれるか否かを判定する。通知部１６は、取得した特徴値がアラート範囲に含まれる場合、アラートを通知し、特徴値がアラート範囲に含まれず正常範囲に含まれる場合、アラートを通知しない。なお通知部１６は、取得部１４が複数のセンサ種別について特徴値を取得した場合、複数のセンサ種別毎に、その特徴値がアラート範囲に含まれるか否かを判定し、通知する。

なお通知部１６は、取得部１４が特徴値を取得する度に、通知するか否かを決定しても良い。あるいは通知部１６は、取得部１４が複数回特徴値を取得した後に、通知するか否かを決定しても良い。このとき通知部１６は、複数の特徴値の平均など、複数の特徴値を統合的に評価した値に基づいて、アラート範囲に含まれるか否かを判定しても良い。また通知部１６は、直近で取得した複数の特徴値が全てアラート範囲に含まれている場合に通知しても良い。

通知部１６は、取得部１４が取得した特徴値が、現在の栽培ステージのアラート範囲に含まれた後、新たに取得した特徴値が、現在の栽培ステージの目標範囲かつアラート範囲外の場合、アラートが解除された旨を通知する。通知部１６は、例えば、特徴値データ１５を参照して、直近で取得した特徴値がアラート範囲内となったか否か、アラートの通知ログ（図示せず）を参照して過去にアラートが通知されその後アラートが解除されていないか、等を確認する。通知部１６は、過去に特徴値がアラート範囲に入った後、今回初めて正常範囲内となった場合、アラートが解除された旨を通知する。

アラートが通知されたユーザは、圃場３の環境が正常範囲に収まるように対処したり、時間または天気等の環境が変化したりすることにより、正常範囲に収まる場合がある。このような場合、通知部１６は、特徴値が正常範囲に収まり、アラートが解除されたことを、ユーザ端末５に通知する。

また通知部１６は、取得部１４が取得した特徴値が、アラート範囲内でなく、目標範囲外である場合、ユーザ端末５に重大アラートを通知しても良い。また重大アラートを通知した後に、今回初めて正常範囲に含まれた場合、重大アラートが解除された旨を、ユーザ端末５に通知しても良い。

図６を参照して、本発明の実施の形態に係る通知部１６による通知処理を説明する。図６は、取得部１４が特徴値を取得する度に実行される場合の処理の一例である。

まずステップＳ１１において通知部１６は、取得部１４が取得した特徴値が、アラート範囲内であるか否かを判定する。アラート範囲内である場合、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において通知部１６は、処理対象の特徴値を取得した圃場３のユーザ端末５にアラートを通知して処理を終了する。なお、通知部１６は、特徴値がアラート範囲内に入る度にアラートを通知する必要はなく、例えば短い時間に連続的にアラートを通知するような状況を避けるために、前回アラートを通知してからの通知時間等を考慮して、アラートの通知を割愛しても良い。

特徴値がアラート範囲内でない場合、ステップＳ１３において通知部１６は、取得部１４が取得した特徴値が、目標範囲外であるか否かを判定する。目標範囲外である場合、ステップＳ１４において通知部１６は、処理対象の特徴値を取得した圃場３のユーザ端末５に重大アラートを通知して処理を終了する。

ステップＳ１５において通知部１６は、取得部１４が通知した特徴値が、アラート通知後に正常範囲内になったか否かを判定する。アラート通知後に正常範囲内になった場合、ステップＳ１６において通知部１６は、ユーザ端末５にアラートの解除を通知して処理を終了する。

通知部１６は、さらにユーザ端末５に、推定された現在の栽培ステージに対応する注意情報を通知する。通知部１６は、ユーザ端末５がウェブページにアクセスしたタイミング、新たなステージに遷移したなどの所定の条件に合致したタイミング、毎週の決まった時定期的なタイミング等のタイミングで、栽培ステージデータ１１から現在の栽培ステージ１３に対応する注意情報を取得し、取得したユーザ端末５に通知する。通知部１６は、ユーザ端末５が複数の圃場３を有する場合、圃場３毎に注意情報を通知しても良い。

図７を参照して、栽培支援サーバ１が提供するウェブページの一例を説明する。アプリケーションまたはＳＮＳを介して、図７に示す情報と同様の情報がユーザ端末５に提供されても良い。

図７に示す画面において、農園名、ハウス名などの圃場３を特定する情報とともに、温度、湿度、照度、土壌温度、土壌水分などのセンサ種別毎の特徴値を表示する。図７に示す例は、１５時までに特徴値を表示する。

図７に示す画面はさらに、時間毎の、温度のアラート範囲、目標範囲等を示すとともに、測定値を折れ線グラフで表示する。この画面によりユーザは、特徴量の推移と、特徴量と目標範囲またはアラート範囲との関係を俯瞰することができる。ユーザが、図７に示す左側のタブを選択することにより、温度以外のセンサ種別について、時間毎の、温度のアラート範囲、目標範囲、特徴量が表示される。

ユーザが「マニュアルを表示」ボタンＶ１を選択すると、図７に示す作物の現在の栽培ステージ１３における育成方法を説明するマニュアル、注意情報等が表示される。ユーザが「詳細」ボタンＶ２を選択すると、直近で通知された、または現在発生しているアラート等が表示される。

このように本発明の実施の形態に係る栽培支援システム９は、圃場３に設置されたセンサ４から、特徴値を取得し、予め設定したアラート範囲に含まれる場合、ユーザ端末５にアラートを通知する。これにより、ユーザが管理する圃場３の状況を逐次把握し、早期に対応することができるので、安定した栽培を支援することができる。また栽培支援サーバ１は、ユーザが管理する圃場３の数に関わらず、センサ４により、圃場３の状況を細やかな管理を支援することができる。

栽培支援システム９は、農業従事者が圃場３の状況把握および意思決定を支援することができる。

上記説明した本実施形態の栽培支援サーバ１は、例えば、CPU（Central Processing Unit、プロセッサ）９０１と、メモリ９０２と、ストレージ９０３（HDD：Hard Disk Drive、SSD：Solid State Drive）と、通信装置９０４と、入力装置９０５と、出力装置９０６とを備える汎用的なコンピュータシステムが用いられる。このコンピュータシステムにおいて、CPU９０１がメモリ９０２上にロードされた栽培支援プログラムを実行することにより、栽培支援サーバ１の各機能が実現される。

なお、栽培支援サーバ１は、１つのコンピュータで実装されてもよく、あるいは複数のコンピュータで実装されても良い。また栽培支援サーバ１は、コンピュータに実装される仮想マシンであっても良い。

栽培支援サーバ１の栽培支援プログラムは、HDD、SSD、USB（Universal Serial Bus）メモリ、CD(Compact Disc)、DVD (Digital Versatile Disc)などのコンピュータ読取り可能な記録媒体に記憶することも、ネットワークを介して配信することもできる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

１ 栽培支援サーバ
２ 通信端末
３ 圃場
４ センサ
５ ユーザ端末
８ 通信ネットワーク
９ 栽培支援システム
１１ 栽培ステージデータ
１２ 推定部
１３ 現在の栽培ステージ
１４ 取得部
１５ 特徴値データ
１６ 通知部
９０１ CPU
９０２ メモリ
９０３ ストレージ
９０４ 通信装置
９０５ 入力装置
９０６ 出力装置

Claims (3)

1. 作物の各栽培ステージについて、圃場の環境の特徴値の目標範囲内かつ目標範囲外と隣接するアラート範囲を対応づける栽培ステージデータを記憶する記憶装置と、
   前記圃場の環境の特徴値を取得する取得部と、
   前記取得部が取得した特徴値が、現在の栽培ステージのアラート範囲に含まれる場合、前記圃場の管理者が利用するユーザ端末に、アラートを通知する通知部
   を備える栽培支援サーバ。
2. 前記通知部は、前記取得部が取得した特徴値が、前記現在の栽培ステージのアラート範囲に含まれた後、新たに取得した特徴値が、前記現在の栽培ステージの目標範囲かつアラート範囲外の場合、アラートが解除された旨を通知する
   請求項１に記載の栽培支援サーバ。
3. 前記栽培ステージデータは、さらに、栽培ステージにおける注意情報を対応づけ、
   前記通知部は、前記ユーザ端末に、推定された前記現在の栽培ステージに対応する注意情報を通知する
   請求項１または２に記載の栽培支援サーバ。

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