JP2022100732A - 環境情報取得装置 - Google Patents

Abstract

【課題】植物の環境情報を、より適切に取得することができる環境情報取得装置を提供する。【解決手段】環境情報取得装置１００は、植物ＰＬの主茎ＭＳに沿って配置される通信ケーブル１１０と、植物ＰＬの葉面環境の情報、植物ＰＬの近傍環境の情報、および植物ＰＬの果実に関する情報のうち少なくとも一つを取得するための一以上のセンサと、一以上のセンサから取得された情報を収集する制御装置１５０と、を備え、通信ケーブル１１０は複数の接続口１１２を備え、一以上のセンサおよび制御装置１５０は、接続口１１２に着脱自在である。【選択図】図１

Description

本発明は、環境情報取得装置に関する。

従来より、育成対象の植物の周辺温度や湿度等の環境を取得する技術として、圃場内の多点で計測したり、温度センサや湿度センサに無線を接続してセンサの検出結果を無線通信によって取得する技術が知られている（例えば、特許文献１～２、非特許文献１～３参照）。

特開２０２０－４６３８６号公報 特開２０１９－１１８２８２号公報

高倉直、「温室・ハウスで何のために何をどのように計測するのか」、農業および園芸、Ｖｏｌ．９１、Ｎｏ．８、Ｐａｇｅ．７８９－７９４（２０１６．０８．０１） 杉原敏昭ほか、「施設園芸における熱および湿度分布に関する計測ケーススタディ －多点計測手法の提案と実施－」、計測自動制御学会論文集、２０１６年５２巻３号、ｐ．１９５－２０４ 増井崇裕ほか、「高密度無線センサネットワークを利用した農業技術の形式知化に関する検討」、情報処理学会シンポジウム論文集１１，９５－１００，２０１０

しかしながら、同じ苗やその近傍の多点について、複数項目の計測結果を取得することについては考慮されていなかった。したがって、適切な植物の環境情報が取得できない場合があった。

本発明の態様は、このような事情を考慮してなされたものであり、植物の環境情報を、より適切に取得することができる環境情報取得装置を提供することである。

この発明に係る環境情報取得装置は、以下の構成を採用した。
本発明の第１の態様である環境情報取得装置は、植物の主茎に沿って配置される通信ケーブルと、前記植物の葉面環境の情報、前記植物の近傍環境の情報、および前記植物の果実に関する情報のうち少なくとも一つを取得するための一以上のセンサと、前記一以上のセンサから取得された情報を収集する制御装置と、を備え、前記通信ケーブルは複数の接続口を備え、前記一以上のセンサおよび前記制御装置は、前記接続口に着脱自在である環境情報取得装置である。

本発明の第２の態様の環境情報取得装置は、更に、前記通信ケーブルの少なくとも一部を前記植物の主茎に固定させる固定部を備えるものである。

本発明の第３の態様である環境情報取得装置は、更に、前記通信ケーブルを他の通信ケーブルと接続させる中継コネクタを更に備えるものである。

本発明の第４の態様である環境情報取得装置は、更に、前記制御装置は、前記一以上のセンサへの電力の供給を制御する供給制御部と、前記一以上のセンサにより検出された結果を記憶部に記憶させる記憶制御部と、前記一以上のセンサにより検出された結果を外部装置に送信させる通信制御部とを備えるものである。

本発明の第５の態様である環境情報取得装置は、更に、前記制御装置は、前記制御装置が接続された接続口の位置と、前記一以上のセンサが接続された接続口との位置に基づいて、前記制御装置の設置位置を基準とした前記一以上のセンサのそれぞれの位置を推定する位置推定部を備えるものである。

本発明の第６の態様である環境情報取得装置は、更に、前記供給制御部は、所定周期または前記通信制御部により前記外部装置からの指示を受信した場合に前記一以上のセンサに電力を供給するものである。

本発明の第７の態様である環境情報取得装置は、更に、前記通信制御部は、所定周期または前記通信制御部により前記外部装置からの指示を受信した場合に前記記憶部に記憶された前記一以上のセンサの検出結果を前記外部装置に送信するものである。

本発明の態様によれば、植物の環境情報を、より適切に取得することができる。

実施形態に係る環境情報取得装置を含む環境情報取得システム１の構成図である。 近傍環境センサ１３０について説明するための図である。 果実センサ１４０について説明するための図である。 果実センサ１４０の具体例について説明するための図である。 実施形態に係る制御装置１５０の構成図である。 アドレス線を備える通信ケーブル１１０Ａの概略構成の一例を示す図である。 センサ取得情報１５９Ａの内容について説明するための図である。 植物の生長に応じた通信ケーブルおよびセンサの設置について説明するための図である。

以下、図面を参照し、本発明の環境情報取得装置の実施形態について説明する。

［全体構成］
図１は、実施形態に係る環境情報取得装置を含む環境情報取得システム１の構成図である。環境情報取得システム１は、例えば、環境情報取得装置１００と、情報処理装置２００とを備える。環境情報取得装置１００と、情報処理装置２００とは、例えば、ネットワークＮＷを介して通信可能に接続されている。ネットワークＮＷは、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ網、セルラー網、インターネット、ＷＡＮ（Wide Area Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）、プロバイダ装置、無線基地局等を含む。環境情報取得システム１には、環境情報取得装置１００が一以上含まれてよい。環境情報取得装置１００は、例えば、植物の苗ごとに設けられる。また、環境情報取得装置１００は、植物の株ごとに設けられていてもよい。情報処理装置２００は、「外部装置」の一例である。

環境情報取得装置１００は、例えば、対象の苗の環境情報を計測し、計測した情報を記憶したり、所定のタイミングでネットワークＮＷを介して情報処理装置２００に送信する。情報処理装置２００は、ネットワークＮＷを介して一以上の環境情報取得装置１００によって計測された環境情報を取得し、取得した情報を統合的に分析または解析して、苗ごとの成長状況を分析したり、圃場等の所定領域の環境の分析、収穫時期の推定等を行う。情報処理装置２００は、例えば、汎用のＰＣ（Personal Computer）やサーバ装置である。また、情報処理装置２００は、サーバ装置や記憶装置によって実現されるクラウドコンピューティングシステムでもよい。また、情報処理装置２００は、スマートフォンやタブレット端末等の通信端末でもよい。

［環境情報取得装置］
次に、環境情報取得装置１００について具体的に説明する。環境情報取得装置１００は、例えば、通信ケーブル１１０と、葉面環境センサ１２０と、近傍環境センサ１３０と、果実センサ１４０と、制御装置１５０とを備える。葉面環境センサ１２０、近傍環境センサ１３０、および果実センサ１４０は、「一以上のセンサ」の一例である。なお、環境情報取得装置１００は、葉面環境センサ１２０、近傍環境センサ１３０、および果実センサ１４０のうち少なくとも一つを一以上含んでいればよい。

通信ケーブル１１０は、例えば、対象の植物ＰＬの主茎ＭＳに沿って配置される。主茎ＭＳに沿うとは、主茎ＭＳからの距離が所定距離以内を含む。例えば、通信ケーブル１１０は、固定部１６０によって、少なくとも一部が主茎ＭＳに固定される。固定部１６０は、例えば、主茎ＭＳと通信ケーブル１１０とをまとめて把持するクリップ状のものでもよく、通信ケーブル１１０と主茎ＭＳとを径内に収容させて保持するリング状のものでもよい。また、通信ケーブル１１０は、主茎ＭＳに巻き付けることで主茎ＭＳに沿わせてもよい。このように、固定部１６０を用いて通信ケーブル１１０の少なくとも一部を主茎ＭＳに固定することで、通信ケーブル１１０の位置を成長に伴って移動させることができる。なお、通信ケーブル１１０は、固定部１６０によって固定された部分以外の部分を撓ませておいてもよい。この場合、固定部１６０によって固定される位置が、成長点に近いほど撓ませる量を大きくしてもよい。成長点とは、例えば、主茎ＰＬの先端付近である。

また、通信ケーブル１１０は、葉面環境センサ１２０、近傍環境センサ１３０、果実センサ１４０、および制御装置１５０と着脱可能に接続し、接続時に信号の送受信や電力の供給等が可能な複数の接続口１１２を備える。接続口１１２は、例えば、所定間隔ごとに一以上が設けられている。また、接続口１１２は、通信規格等によって定められた形状であり、凹型でも凸型でもよく、コネクタ等を備えていてもよい。また、異なる位置に設けられた接続口１１２のそれぞれは、同一方向を向いていてもよく、異なる方向を向いていてもよい。葉面環境センサ１２０、近傍環境センサ１３０、および果実センサ１４０のそれぞれは、例えば、所定長のコードを有し、その端部が接続口１１２に接続される。

また、通信ケーブル１１０には、他の通信ケーブルと接続させる中継コネクタ１１４が設けられていてもよい。中継コネクタ１１４は、例えば、通信規格等によって定められた形状である。中継コネクタ１１４は、例えば、通信ケーブル１１０の両端または一端に設けられる。また、中継コネクタ１１４により他の通信ケーブルを接続可能とすることで、通信ケーブル１１０を分岐させることができる。したがって、茎が分岐する場合に、それぞれの茎に沿って通信ケーブル１１０を配置させることができる。中継コネクタ１１４は、例えば、葉面環境センサ１２０、近傍環境センサ１３０、果実センサ１４０、および制御装置１５０が着脱可能に接続されてよい。

葉面環境センサ１２０は、植物ＰＬの葉面の環境情報を取得する。葉面環境センサ１２０は、例えば、葉の表面の照度（または日照度合）や裏面の温湿度（温度または湿度のうち一方または双方）、葉色、葉から排出される二酸化炭素の濃度等を検出する。葉面環境センサ１２０は、植物ＰＬの枝から生えた複数の葉のうち一以上の葉に取り付けられる。

近傍環境センサ１３０は、植物ＰＬの近傍の環境情報を取得する。図２は、近傍環境センサ１３０について説明するための図である。近傍環境センサ１３０は、例えば、茎部センサ１３２と、近傍センサ１３４とを備える。茎部センサ１３２は、主茎ＭＳに接するように取り付けられる。茎部センサ１３２は、例えば、取り付けられた位置での照度（または日照度合）、温湿度、二酸化炭素の濃度等を検出する。また、茎部センサ１３２は、主茎ＭＳ内の転流状態（例えば、光光合成産物や栄養塩類の輸送状態）を検出してもよい。

近傍センサ１３４は、例えば、コードＣＤの長さを利用して主茎ＭＳの近傍に取り付けられる。近傍とは、例えば、主茎ＭＳからの距離Ｄ１が所定距離Ｄｔｈ以内の範囲である。また、近傍とは、植物ＰＬの頂芽等の所定位置からの距離が所定距離Ｄｔｈ以内の範囲であってもよい。なお、所定距離Ｄｔｈは、植物種に応じて変更してもよい。近傍センサ１３４は、例えば、センサ付近の照度（または日照度合）、温湿度、二酸化炭素の濃度等を検出する。また、近傍環境センサ１３０は、茎部センサ１３２または近傍センサ１３４の一方を備えていなくてもよい。

果実センサ１４０は、植物ＰＬに実った果実に関する情報を検出する。図３は、果実センサ１４０について説明するための図である。図３では、主茎ＭＳから伸びた枝ＢＬに３個のトマトＴＯ１～ＴＯ３が実った例を示している。トマトＴＯ１～ＴＯ３は果実の一例である。果実センサ１４０は、枝ＢＬにある全ての果実に取り付けられてもよく、大きさや色、位置に応じて一以上の果実に取り付けられてもよい。図３の例では、接続口１１２に接続されたコードＣＤを介してトマトＴＯ１～ＴＯ３のそれぞれに果実センサ１４０－１～１４０－３が取り付けられている。

図４は、果実センサ１４０の具体例について説明するための図である。なお、図４の例では、図３に示すトマトＴＯ１に取り付けられた果実センサ１４０－１を示しているが、他の果実センサの構成についても同様である。果実センサ１４０－１は、例えば、日照センサ１４１－１と、温湿度センサ１４２－１と、カラーセンサ１４３－１と、薄膜実温センサ１４４－１とを備える。果実センサ１４０－１は、例えば、架線部（コードＣＤ）等の応力、もしくは重力によってトマトＴＯ１に圧着させている。また、果実センサ１４０－１は、接着または取り付け部材等によって取り付けられていてもよい。

日照センサ１４１－１は、設置位置での照度（または日照度合）を取得する。温湿度センサ１４２－１は、果実の周囲の温度または湿度のうち一方または双方を取得する。カラーセンサ１４３－１は、例えば、トマトＴＯ１の表面（取り付けられた位置）の色の情報を取得する。薄膜実温センサ１４４－１は、トマトＴＯ１の内部の温度を取得する。

例えば、葉面環境センサ１２０、近傍環境センサ１３０、および果実センサ１４０は、それぞれ、植物ＰＬの高さの異なる位置に一以上設けられる。図１の例では、葉面環境センサ１２０Ａ～１２０Ｃ、近傍環境センサ１３０Ａ～１３０Ｂ、および果実センサ１４０が設けられている。上述したそれぞれのセンサは、制御装置１５０の制御によって動作し、センサによって取得（計測）された結果（センシングデータ）は、通信ケーブル１１０を介して制御装置１５０に出力される。

制御装置１５０は、葉面環境センサ１２０－１～１２０－３、近傍環境センサ１３０－１～１３０－２、および果実センサ１４０のうち、一以上のセンサから取得された情報を収集する。図５は、実施形態に係る制御装置１５０の構成図である。制御装置１５０は、例えば、接続部１５１と、通信装置１５２と、バッテリ１５３と、位置取得装置１５４と、通信制御部１５５と、記憶制御部１５６と、供給制御部１５７と、センサ位置推定部１５８と、記憶部１５９とを備える。通信制御部１５５、記憶制御部１５６、供給制御部１５７、およびセンサ位置推定部１５８のそれぞれは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予め制御装置１５０のＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ等の記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭ等の着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体（非一過性の記憶媒体）がドライブ装置に装着されることで制御装置１５０のＨＤＤやフラッシュメモリにインストールされてもよい。

記憶部１５９は、上記の各種記憶装置、或いはＳＳＤ（Solid State Drive）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、またはＲＡＭ（Random Access Memory）等により実現されてもよい。記憶部１５９には、例えば、センサ取得情報１５９Ａ、プログラム、その他の各種情報等が格納される。センサ取得情報１５９Ａには、例えば、葉面環境センサ１２０、近傍環境センサ１３０、および果実センサ１４０等の通信ケーブル１１０に接続されたセンサ群により計測された結果が格納される。センサ取得情報１５９Ａの詳細については、後述する。

接続部１５１は、通信ケーブル１１０の接続口１１２や中継コネクタ１１４と接続して通信を行う接続端子である。接続端子は、接続口１１２や中継コネクタ１１４と着脱可能な形状である。また、接続部１５１は、通信ケーブル１１０に接続された一以上のセンサ（葉面環境センサ１２０、近傍環境センサ１３０、果実センサ１４０）により検出された情報を取得する。

通信装置１５２は、ネットワークＮＷを介して情報処理装置２００またはその他の装置と通信を行う。

バッテリ１５３は、エネルギー源であり、例えば、ニッケル・水素電池、リチウムイオン二次電池、ナトリウムイオン電池等のような充電と放電とを繰り返すことができる電池である。なお、バッテリ１５３は、バッテリ１５３の電流値、電圧値、温度を検出するバッテリセンサを備えている。また、バッテリ１５３は、例えば外部の充電設備と接続して充放電装置から供給される電力を充電するようにしてもよい。また、実施形態では、バッテリ１５３に代えて、乾電池や太陽電池等のエネルギー源が用いられてもよい。

位置取得装置１５４は、制御装置１５０の位置を取得する。位置取得装置１５４は、例えば、制御装置１５０に内蔵されたＧＰＳ（Global Positioning System）装置を用いて、制御装置１５０の位置情報を取得する。また、位置取得装置１５４は、制御装置１５０に内容されたＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機を用いて制御装置１５０の位置情報を取得してもよい。位置情報には、例えば、緯度経度情報の他、高さ（高度）情報が含まれていてもよい。

通信制御部１５５は、通信装置１５２における通信制御（例えば、情報処理装置２００への情報の送信、および情報処理装置２００からの情報の受信）等を行う。例えば、通信制御部１５５は、所定周期または情報処理装置２００からの指示に基づいて、記憶部１５９に記憶されたセンサ取得情報１５９Ａを情報処理装置２００に送信させる。また、通信制御部１５５は、通信装置１５２が受信した情報処理装置２００からの制御情報を供給制御部１５７等に出力する。

記憶制御部１５６は、接続部１５１により取得した通信ケーブル１１０に接続された一以上のセンサからの情報を、時間情報（例えば、計測時間や取得時間）と対応付けてセンサ取得情報１５９Ａに格納させる。

供給制御部１５７は、通信ケーブル１１０に接続された葉面環境センサ１２０、近傍環境センサ１３０、および果実センサ１４０（以下、単に「一以上のセンサ」と称する場合がある）に、バッテリ１５３に蓄積された電力を供給する。例えば、供給制御部１５７は、所定周期または情報処理装置２００からの指示に基づいて、接続口１１２に接続されたセンサへの電力供給のオンオフを切り替えてもよい。また、供給制御部１５７は、センサごとに電力供給のオンオフを制御してもよい。一以上のセンサは、電力が供給されている間、所定周期で上述した項目の計測を行い、通信ケーブル１１０を介して制御装置１５０に計測結果を出力する。

また、供給制御部１５７は、バッテリ１５３が備えるバッテリセンサの出力に基づいて、バッテリ１５３のＳＯＣ（State Of Charge；バッテリ充電率）を導出し、導出したＳＯＣが所定値未満である場合に、バッテリ１５３のＳＯＣが少ないことや充電が必要であることを示す情報を情報処理装置２００等に送信するための制御を行ってもよい。

センサ位置推定部１５８は、通信ケーブル１１０の一以上の接続口１１２に取り付けられたセンサの位置情報（推定位置情報）を取得する。例えば、接続口１１２が通信ケーブル１１０に所定の間隔で設けられている場合、センサ位置推定部１５８は、通信ケーブル１１０に設けられた制御装置１５０の位置情報と、制御装置１５０が取り付けられた接続口１１２の位置と、センサが取り付けられた接続口１１２との位置に基づいて、センサの位置を推定する。例えば、接続口Ａに制御装置１５０が取り付けられており、センサが接続口Ａから所定距離（例えば、Ｘ［ｃｍ］）下方に存在する接続口Ｂに接続されている場合、センサ位置推定部１５８は、接続口Ａの位置を位置取得装置１５４で取得した位置とし、接続口Ｂに接続されたセンサの位置を、接続口Ａの位置から、高さをＸ［ｃｍ］下げた位置として推定する。このように、センサ位置推定部１５８は、制御装置１５０の位置情報と、各接続口の位置関係とに基づいて、センサの位置を推定することができる。また、センサ位置推定部１５８は、どの接続口１１２に接続されているかによって、センサの識別情報を割り当てて、各センサの位置情報を推定してもよい。

また、センサ位置推定部１５８は、通信ケーブル１１０にアドレス線（ＡＤＤＲ）を備える場合には、アドレス線からの情報を用いて位置情報を取得してもよい。図６は、アドレス線を備える通信ケーブル１１０Ａの概略構成の一例を示す図である。通信ケーブル１１０Ａには、ケーブルの両端に設けられた中継コネクタ１１４Ａ－１、１１４Ａ―２と、２つの接続口１１２Ａ－１、１１２Ａ－２とを備えている。また、図６の例では、電源供給線ＶＤＤと、アドレス線ＡＤＤＲ、グランド線ＧＮＤ、信号線ＳＤＡ、クロック線ＳＣＬが示されている。電源供給線ＶＤＤは、例えば、バッテリ１５３からの電力を接続口に接続されたセンサに供給するための線である。信号線ＳＤＡは、一以上のセンサからの検出信号（検出情報）を制御装置１５０に送信したり、制御装置１５０からの制御信号をセンサに送信するための線である。クロック線ＳＣＬは、通信ケーブル１１０Ａに接続されたセンサの処理を同期させるためのクロック信号を制御装置１５０からセンサに送信するための線である。

図６において、通信ケーブル１１０Ａ内のアドレス線ＡＤＤＲは、図６に示すケーブル最頂部付近（中継コネクタ１１４Ａ－１付近）で電源供給線ＶＤＤに接続され、最下部付近（中継コネクタ１１４Ａ－２付近）でグランド線ＧＮＤに接続されている。また、アドレス線ＡＤＤＲには、接続口１１２Ａ－１、１１２Ａ－２のコネクタごとに抵抗Ｒａ、Ｒｂが設けられている。ここで、アドレス線の電圧は、複数の抵抗で分圧され、接続口１１２のコネクタごとに異なる。したがって、センサ位置推定部１５８は、電源ＶＤＤの電圧に対するアドレス線ＡＤＤＲの電圧Ｖａ、Ｖｂを計測し、計測された電圧Ｖａ、Ｖｂと電源ＶＤＤとを比較することで、中継コネクタ１１４Ａ－１、１１４Ａ－２から接続口までの位置情報を推定することができる。したがって、仮に中継コネクタ１１４Ａ－１、１１４Ａ―２の一方に制御装置１５０が取り付けた場合には、取り付けた制御装置１５０の位置を基準に、接続口１１２に接続されたセンサの位置情報を推定することができる。

また、センサ位置推定部１５８は、例えば、抵抗Ｒａ、Ｒｂの抵抗値に比例したアドレス（識別情報）を設定することで、高さ情報とセンサの固有アドレス（識別情報）とを対応付けて取得することができる。センサ位置推定部１５８は、例えば、通信ケーブル１１０に識別情報を設定することで、どの通信ケーブルの何番目の接続口に接続されたセンサの高さを推定することができる。

なお、通信ケーブル１１０（以下、通信ケーブル１１０Ａも含む）２は、主茎ＭＳに沿って配置されるが、部分的に通信ケーブルが撓む場所もあり得る。したがって、センサ位置推定部１５８は、接続口１１２の間隔に所定の調整量を付加して、接続口間の高さ情報を補正してもよい。また、センサ位置推定部１５８は、高さ情報に加えて緯度経度の位置を補正してもよい。また、通信ケーブル１１０は、固定部１６０からの距離が遠いほど撓む可能性が高いため、固定部１６０からの距離に応じて補正量を調整してもよい。

上述したように、センサ位置推定部１５８によって、一以上のセンサの位置を推定することで、例えば、植物ＰＬが成長して主茎ＭＳが伸びた場合や、風等の影響で主茎ＭＳが曲がった場合であっても、制御装置１５０の位置に応じてリアルタイムに各センサの位置を、より正確な位置に変更することができる。

記憶制御部１５６は、一以上のセンサのそれぞれから得られた情報およびセンサ位置推定部１５８により推定された情報を時間情報に対応付けてセンサ取得情報１５９Ａに格納する。図７は、センサ取得情報１５９Ａの内容について説明するための図である。センサ取得情報１５９Ａは、センサを識別するための識別情報であるセンサＩＤに、位置情報と、日時情報と、センサ情報とが対応付けられている。センサＩＤは、センサが接続した通信ケーブル１１０の接続口１１２の位置に基づいて、センサ位置推定部１５８により設定される識別情報である。センサ取得情報１５９Ａは、センサ位置推定部１５８により推定される推定位置情報である。日時情報は、センサが計測した日時情報または制御装置１５０が計測結果を取得した日時情報である。センサ情報は、センサによって取得される情報（計測結果）である。センサ取得情報１５９Ａは、例えば、通信ケーブル１１０を識別する識別情報であるケーブルＩＤごとに格納されてよい。このように、通信ケーブル１１０を基準に、同じ苗やその近傍の多点について、複数項目の計測結果を取得することができる。したがって、植物のより適切な環境情報を取得することができる。

［植物の成長に応じた通信ケーブルの配置］
次に、本実施形態の環境情報取得装置１００において、植物の成長に応じた通信ケーブルの配置の具体例について説明する。図８は、植物の生長に応じた通信ケーブルおよびセンサの設置について説明するための図である。図８の例では、時間の経過による植物ＰＬ１の成長に伴う通信ケーブルおよびセンサの設置の様子を示している。図８の例では、時刻Ｔ１が最も早く、時刻Ｔ２、Ｔ３の順に遅くなっているものとする。なお、通信ケーブルやセンサ群の配置は、作業者等によって行われる。

時刻Ｔ１では、植物ＰＬ１の成長に合わせて通信ケーブル１１０Ｂが植物ＰＬ１の主茎に沿って取り付けられている。通信ケーブル１１０Ｂは、例えば、植物ＰＬ１が所定の成長条件を満たす場合に取り付けられる。所定の成長条件とは、例えば、植物ＰＬ１が環境情報取得装置１００の荷重に耐えられる程度まで成長したと推定される場合であり、具体的には、植物ＰＬの高さが所定の高さになった場合、または主茎の径が所定値以上になった場合等である。

時刻Ｔ１において、通信ケーブル１１０Ｂは、固定部１６０Ｂで植物ＰＬ１の主茎に固定されている。通信ケーブル１１０Ｂの両端には、中継コネクタ１１４Ｂ－１、１１４Ｂ－２が設けられおり、中継コネクタ１１４Ｂ－１には、制御装置１５０が接続されている。例えば、トマトの場合には、ほぼ３葉ごとに１花房のパターンで生長してゆく。したがって、これを１段（１セット）として各センサを取り付け、数段ごとに中継コネクタ１１４で通信ケーブルを継ぎ足すようにする。また、トマトの場合、３葉は互いに重ならないように別の方向に出るため、葉の反対側の空間が空く。したがって、作業員は、その空間に近傍環境センサを配置する。時刻Ｔ１において、通信ケーブル１１０Ｂには、葉面環境センサ１２０Ｂ－１～１２０Ｂ－２、および近傍環境センサ１３０Ｂ－１～１３０Ｂ－２が各接続口に接続されている。制御装置１５０は、自己が設置された接続口の位置と、センサ位置推定部１５８により推定された位置情報と、それぞれのセンサが接続される接続口の位置とに基づいて、センサごとの位置情報を推定すると共に、各センサの検出結果を収集する。

時刻Ｔ２では、更に植物ＰＬが成長した場面を示している。この場合、作業者は、通信ケーブル１１０Ｂに、時刻Ｔ１での構成に加えて果実センサ１４０Ｂ－１を取り付けると共に、中継コネクタ１１４Ｂに他の通信ケーブル１１０Ｃを取り付ける。通信ケーブル１１０Ｃは、固定部１６０Ｃで植物ＰＬ１の主茎に固定されている。通信ケーブル１１０－Ｃの両端には、中継コネクタ１１４Ｃ－１、１１４Ｃ－２が設けられおり、中継コネクタ１１４Ｂ－１と１１４Ｃ－２とが接続される。通信ケーブル１１０Ｃには、葉面環境センサ１２０Ｃ－１～１２０Ｃ－３と、近傍環境センサ１３０Ｃ－１～１３０Ｃ－２と、制御装置１５０が接続口に接続されている。また、時刻Ｔ２において、作業者は、中継コネクタ１１４Ｃ－１に頂部センサ１４５を取り付けている。頂部センサ１４５は、近傍環境センサの一例であり、植物ＰＬの頂部付近の照度（または日照度合）、温湿度、二酸化炭素濃度等が検出される。

制御装置１５０は、通信ケーブル１１０Ｃに接続されたセンサだけでなく、中継コネクタ１１４Ｃ－２を介して連結された通信ケーブル１１０Ｂに接続されたセンサの位置情報を推定し、各センサの計測結果を取得する。このように、複数の通信ケーブルを連結した場合であっても、同様に制御装置１５０の位置情報に基づいて、各センサの位置を推定することができる。なお、実施形態では、通信ケーブルに接続されるセンサの数に応じて複数の制御装置１５０を接続してもよい。この場合、それぞれの制御装置１５０は、周辺のセンサに対する制御を行う。また、複数の制御装置１５０を備える場合には、複数の制御装置１５０のうち位置情報の基準となる制御装置（マスタコントローラ）を設定し、設定した制御装置の位置情報に基づいて他の制御装置および各センサの位置を推測してもよい。

時刻Ｔ３では、植物ＰＬ１の下方の実が収穫され、葉も落ちている、そのため、作業者は、通信ケーブル１１０Ｂを通信ケーブル１１０Ｃから取り外す。これにより、制御装置１５０は、通信ケーブル１１０Ｃに接続されたセンサに基づく計測のみを継続して行う。

このように、本実施形態の環境情報取得装置１００によれば、植物ＰＬ１の成長に応じて通信ケーブルやセンサを着脱させることができるため、通信ケーブルやセンサの無駄をなくして、より低コストで効率的に環境計測を行うことができる。

［情報処理装置の処理］
情報処理装置２００は、所定周期、またはセンサ取得情報の送信指示を制御装置１５０に送信したタイミングに基づいて、センサ取得情報１５９Ａを制御装置１５０から取得する。情報処理装置２００は、一以上の制御装置１５０から取得したセンサ取得情報１５９Ａに基づいて、統合的に分析または解析して、苗ごとの成長状況を分析したり、圃場等の所定領域の環境の分析、収穫時期の推定等を行う。例えば、情報処理装置２００は、一以上のセンサから得られる各位置での温湿度の計測結果に基づいて圃場全体の温度分布や湿度分布等を分析することができる。また、情報処理装置２００は、例えば、一以上のセンサから得られる照度と位置情報に基づいて、苗の下部と上部の日照量を比較して、植物の吸収光量（吸光係数）等を分析（推定）することができる。

また、情報処理装置２００は、例えば、照度に基づいて輻射の影響を受けているセンサを特定し、そのセンサの温度の計測結果を補正または排除することで、疑似的に輻射の影響を避けた温湿度を分析することができる。また、情報処理装置２００は、上述した分析結果に基づいて、収穫時期や収量予測を行うことができる。例えば、収量予測は、主に植物が吸収した光エネルギー（吸収光量）が、どの程度の量および速度で果実に変換されるかで導出されるため、この２つを位置（水平・垂直方向）ごとに正確に取得することで、圃場全体の予想収量の確度を上げることができる。なお、情報処理装置２００における分析内容についてはこれに限定されるものではない。

［変形例]
上述した実施形態では、植物の一例としてトマトを用いたが、トマトに代えて、ナスやパプリカ、ピーマン、ゴーヤ、キュウリ等の主茎が地面から高さ方向に延伸する植物であってもよい。また、植物は、リンゴや柿等の幹が地面から高さ方向に延伸する植物であってもよい。この場合、通信ケーブルは、幹に沿って配置されると共に、枝で通信ケーブルを分岐させ、枝に沿って配置してもよい。また、本実施形態は、ブドウやスイカ等の水平方向に延びる植物に適用させてもよい。

また、実施形態において、制御装置１５０のセンサ位置推定部１５８の機能は、情報処理装置２００側に設けられていてもよい。また、上述の実施形態では、制御装置１５０の位置情報に基づいてセンサの位置を推定したが、制御装置１５０に代えて、通信ケーブルの位置情報（どの通信ケーブルがどの位置に配置したかを示す情報）をケーブルＩＤごとに予め情報処理装置２００に登録させておき、ケーブルＩＤごとに取得されるセンサ情報および、センサが接続される接続口の位置に基づいて、情報処理装置２００側でセンサごとの位置を推定してもよい。

上述した実施形態によれば、環境情報取得装置１００において、植物の主茎に沿って配置される通信ケーブル１１０と、植物の葉面環境の情報、植物の近傍環境の情報、および植物の果実に関する情報のうち少なくとも一つを取得するための一以上のセンサと、一以上のセンサから取得された情報を収集する制御装置１５０と、を備え、通信ケーブル１１０は複数の接続口を備え、一以上のセンサおよび制御装置１５０は、接続口に着脱自在であることにより、植物の環境情報を、より適切に取得することができる。

具体的には、上述した実施形態によれば、植物の主茎に沿うように通信ケーブルを配置することで、植物の主茎に沿って通信・電力供給路を構築することができる。また、配置された通信ケーブルにセンサ（計測器）を接続可能な複数の接続口（取付器）を備え、そこにセンサを接続して計測結果を取得することで、苗や株ごとに多数の計測点から測定結果を取得することができる。また、実施形態によれば、通信ケーブルの中継コネクタを介して新たな通信ケーブルを接続することで、主茎から分岐した支茎や葉、実等、植物の形状にあわせて通信ケーブルやセンサを配置することができる。これにより、植物の近傍の環境情報を高密度かつ多項目で取得することができる。

また、実施形態によれば、植物の近傍の環境情報を得ることで、植物の生育情報を詳細に把握したり、生育や収量の予測精度を向上させることができる。また、実施形態によれば、施設栽培において、環境情報の空間分布を把握することで、圃場等の施設内の空調をより高度に制御できる。

また、実施形態によれば、例えば、農業分野において、稠密かつ多項目な環境情報あるいは生育情報を取得することができる。なお、本実施形態は、例えば、施設園芸分野で利用可能で温室環境制御システムメーカー、ＩＣＴ（Information and Communication Technology）システムメーカー等において適用可能である。また、本実施形態は、施設園芸分野以外でも果樹園、茶園、露地圃場、畜産・牧畜等でも適用可能である。また、本実施形態は、農業分野の以外の健康管理・医療、あるいはエンターテイメント分野等にも広く適用することができる。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等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の変形及び置換を加えることができる。

１…環境情報取得システム、１００…環境情報取得装置、１１０…通信ケーブル、１２０…葉面環境センサ、１３０…近傍環境センサ、１４０…果実センサ、１５０…制御装置、１５１…接続部、１５２…通信装置、１５３…バッテリ、１５４…位置取得装置、１５５…通信制御部、１５６…記憶制御部、１５７…供給制御部、１５８…センサ位置推定部、１５９…記憶部、２００…情報処理装置

Claims (7)

1. 植物の主茎に沿って配置される通信ケーブルと、
   前記植物の葉面環境の情報、前記植物の近傍環境の情報、および前記植物の果実に関する情報のうち少なくとも一つを取得するための一以上のセンサと、
   前記一以上のセンサから取得された情報を収集する制御装置と、を備え、
   前記通信ケーブルは複数の接続口を備え、
   前記一以上のセンサおよび前記制御装置は、前記接続口に着脱自在である、
   環境情報取得装置。
2. 前記通信ケーブルの少なくとも一部を前記植物の主茎に固定させる固定部を更に備える、
   請求項１に記載の環境情報取得装置。
3. 前記通信ケーブルを、他の通信ケーブルと接続させる中継コネクタを更に備える、
   請求項１または２に記載の環境情報取得装置。
4. 前記制御装置は、前記一以上のセンサへの電力の供給を制御する供給制御部と、前記一以上のセンサにより検出された結果を記憶部に記憶させる記憶制御部と、前記一以上のセンサにより検出された結果を外部装置に送信させる通信制御部とを備える、
   請求項１から３のうち何れか１項に記載の環境情報取得装置。
5. 前記制御装置は、前記制御装置が接続された接続口の位置と、前記一以上のセンサが接続された接続口との位置に基づいて、前記制御装置の設置位置を基準とした前記一以上のセンサのそれぞれの位置を推定する位置推定部を更に備える、
   請求項４に記載の環境情報取得装置。
6. 前記供給制御部は、所定周期または前記通信制御部により前記外部装置からの指示を受信した場合に前記一以上のセンサに電力を供給する、
   請求項４または５に記載の環境情報取得装置。
7. 前記通信制御部は、所定周期または前記通信制御部により前記外部装置からの指示を受信した場合に前記記憶部に記憶された前記一以上のセンサの検出結果を前記外部装置に送信する、
   請求項４または５に記載の環境情報取得装置。

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