JP2022167693A - Feature quantity determination system, feature quantity determination method, and server - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特徴量決定システム、特徴量決定方法、及び、サーバに関する。 The present invention relates to a feature quantity determination system, a feature quantity determination method, and a server.
これまでに、農作物又は圃場等の管理を支援するための農業管理システムが知られている(例えば、特許文献1)。特許文献1に記載の農業管理システムは、圃場の環境情報を測定し、環境情報をサーバに送信し、過去に収穫された農作物の成果価値を示す評価値と、生育期間における環境情報とを関連付けて記憶し、現在の環境情報に基づいて、所定の評価値の農作物が収穫されるために必要な環境を示す環境適合情報を作成し、携帯端末に環境適合情報を送信するものである。 BACKGROUND ART Until now, an agricultural management system for assisting management of crops or fields has been known (for example, Patent Literature 1). The agricultural management system described in Patent Literature 1 measures the environmental information of a field, transmits the environmental information to a server, and associates an evaluation value indicating the performance value of crops harvested in the past with the environmental information during the growing period. Based on the current environment information, environment compatibility information indicating the environment necessary for harvesting crops with a predetermined evaluation value is created, and the environment compatibility information is transmitted to the mobile terminal.
しかしながら、従来の農業管理システムにおいては、複数の環境情報のうち、どの環境情報が農作物の収穫量等に寄与しているのかを決定することが難しいという問題があった。 However, in the conventional agricultural management system, there is a problem that it is difficult to determine which of the plurality of environmental information contributes to the yield of agricultural products.
本開示の一実施形態に係る特徴量決定システムは、センサにより得られる環境情報と収穫量等の収穫情報から、対象とする収穫情報に寄与する特徴量を決定することを目的とする。 A feature amount determination system according to an embodiment of the present disclosure aims to determine a feature amount that contributes to target harvest information from environmental information obtained by a sensor and harvest information such as a harvest amount.
本開示の一実施形態に係る特徴量決定システムは、センサ端末、サーバ、及び、端末装置が通信可能に接続された特徴量決定システムであって、センサ端末は、設置された圃場に関する複数の環境情報を測定するセンサと、圃場に関する圃場情報及び複数の環境情報を送信するセンサ端末送信部と、を有し、端末装置は、圃場毎の収穫量及び収穫物の品質に関する収穫情報を入力する入力部と、圃場毎の特徴量を受信する通信部と、特徴量を圃場毎に出力可能な出力部と、を有し、サーバは、圃場情報、複数の環境情報、及び、収穫情報を受信する受信部と、所定期間に渡る複数の環境情報及び収穫情報に基づいて、圃場毎に、収穫量及び収穫物の品質の少なくとも一方と相関を有する特徴量を決定する決定部と、圃場毎の特徴量を送信する送信部と、を有することを特徴とする。 A feature amount determination system according to an embodiment of the present disclosure is a feature amount determination system in which a sensor terminal, a server, and a terminal device are communicably connected, and the sensor terminal is installed in a plurality of environments related to a field. It has a sensor that measures information, and a sensor terminal transmission unit that transmits field information and a plurality of environmental information about the field, and the terminal device is an input for inputting harvest information regarding the harvest amount and the quality of the harvest for each field. a communication unit that receives the feature amount for each field; and an output unit that can output the feature amount for each field. The server receives field information, a plurality of environmental information, and harvest information. a receiving unit, a determining unit that determines a feature quantity correlated with at least one of a harvest amount and quality of a harvested product for each field based on a plurality of pieces of environmental information and harvest information over a predetermined period, and features of each field and a transmitting unit for transmitting the quantity.
本開示の一実施形態に係る特徴量決定システムにおいて、決定部は、複数の環境情報毎に収穫量及び収穫物の品質の少なくとも一方との相関係数を算出し、所定の閾値より高い相関係数を有する環境情報を特徴量として決定してよい。 In the feature quantity determination system according to an embodiment of the present disclosure, the determination unit calculates a correlation coefficient with at least one of the harvest amount and the quality of the harvest for each of the plurality of environmental information, and a correlation higher than a predetermined threshold Environmental information having a number may be determined as a feature amount.
本開示の一実施形態に係る特徴量決定システムにおいて、決定部は、所定の月数、所定の日数、又は、所定の時間帯を所定期間として定め、所定期間毎の環境情報の値に基づいて、相関係数を算出してよい。 In the feature amount determination system according to an embodiment of the present disclosure, the determination unit determines a predetermined number of months, a predetermined number of days, or a predetermined time period as a predetermined period, and based on the value of the environment information for each predetermined period , the correlation coefficient may be calculated.
本開示の一実施形態に係る特徴量決定システムにおいて、決定部は、所定期間中において、センサ端末が測定した環境情報の最高値、最低値、平均値、所定の閾値に基づくカウント数、差分パーセンタイル、又は、標準偏差を当該所定期間の環境情報の値として、相関係数を算出してよい。 In the feature value determination system according to an embodiment of the present disclosure, the determination unit includes, during a predetermined period, the highest value, the lowest value, the average value, the number of counts based on a predetermined threshold value, the difference percentile, the environmental information measured by the sensor terminal Alternatively, the correlation coefficient may be calculated using the standard deviation as the value of the environment information for the predetermined period.
本開示の一実施形態に係る特徴量決定システムにおいて、複数の環境情報は、温度、相対湿度、飽差、又は、CO2濃度、であってよい。 In the feature quantity determination system according to an embodiment of the present disclosure, the plurality of environmental information may be temperature, relative humidity, saturation difference, or CO 2 concentration.
本開示の一実施形態に係る特徴量決定方法は、センサ端末、サーバ、及び、端末装置が通信可能に接続されたシステムにおける特徴量決定方法であって、センサ端末は、設置された圃場に関する複数の環境情報を測定し、端末装置は、圃場毎の収穫量及び収穫物の品質に関する収穫情報を入力し、サーバは、所定期間に渡る複数の環境情報及び収穫情報に基づいて、圃場毎に、収穫量及び収穫物の品質の少なくとも一方と相関を有する特徴量を決定し、端末装置は、圃場毎の特徴量を出力する、ことを特徴とする。 A feature amount determination method according to an embodiment of the present disclosure is a feature amount determination method in a system in which a sensor terminal, a server, and a terminal device are communicably connected, wherein the sensor terminal includes a plurality of The terminal device inputs harvest information regarding the yield and quality of harvested products for each field, and the server, based on a plurality of environmental information and harvest information over a predetermined period, for each field, A characteristic value having a correlation with at least one of the harvest amount and the quality of the harvested product is determined, and the terminal device outputs the characteristic value for each field.
本開示の一実施形態に係るサーバは、センサ端末及び端末装置と通信可能に接続されたサーバであって、センサ端末から、センサが設置された圃場に関する圃場情報及び複数の環境情報を受信し、端末装置から圃場毎の収穫量及び収穫物の品質に関する収穫情報を受信する受信部と、所定期間に渡る複数の環境情報及び収穫情報に基づいて、圃場毎に、収穫量及び収穫物の品質の少なくとも一方と相関を有する特徴量を決定する決定部と、圃場毎の特徴量を送信する送信部と、を有することを特徴とする。 A server according to an embodiment of the present disclosure is a server communicably connected to a sensor terminal and a terminal device, and receives field information about a field in which the sensor is installed and a plurality of environmental information from the sensor terminal, a receiving unit that receives harvest information on the yield and quality of harvest for each field from a terminal device; It is characterized by having a determination unit that determines a feature amount having a correlation with at least one, and a transmission unit that transmits the feature amount for each field.
本開示の一実施形態に係る特徴量決定システムによれば、センサにより得られる環境情報と収穫量等の収穫情報から、対象とする収穫情報に寄与する特徴量を決定することができる。 According to the feature amount determination system according to an embodiment of the present disclosure, it is possible to determine a feature amount that contributes to target harvest information from environmental information obtained by a sensor and harvest information such as a harvest amount.
以下、図面を参照して、本開示の一実施形態に係る特徴量決定システム、特徴量決定方法、及びサーバについて説明する。ただし、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。 A feature quantity determination system, a feature quantity determination method, and a server according to an embodiment of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. However, it should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to those embodiments, but extends to the invention described in the claims and equivalents thereof.
図1に本開示の一実施形態に係る特徴量決定システムの概略構成の一例を示す。特徴量決定システム100は、一または複数のセンサ端末10と、端末装置20と、サーバ30と、を有し、これらは、通信可能に接続されている。特徴量決定システム100は、さらに、一または複数のセンサ端末10から情報を受信する中継装置40を備え、端末装置20、サーバ30、及び中継装置40は、通信ネットワーク50によって接続されている。
FIG. 1 shows an example of a schematic configuration of a feature quantity determination system according to an embodiment of the present disclosure. The feature
特徴量決定システム100は、農作物が生育される圃場60を運営するユーザの要求に従って、圃場60の環境情報等の蓄積又は管理等を実行する。なお、環境情報は、測定された温度、相対湿度、飽差、又は、CO2濃度等の環境因子を示すデータである。
The feature
複数の圃場60毎に一または複数のセンサ端末10が設置され、各センサ端末10は、環境因子を測定するセンサ部を有する。圃場60において、対象とする農作物を生育させ収穫する。中継装置40は、一または複数のセンサ端末10から送信された環境情報を蓄積し、蓄積された環境情報をサーバ30に送信してよい。あるいは、センサ端末10から、直接、サーバ30に送信してもよい。
One or a plurality of
まず、センサ端末10に接続されたセンサ部は、温度、相対湿度、飽差、又は、CO2濃度等の環境因子を測定する。次に、センサ端末10は、センサ部が測定した圃場60の環境因子を示す環境情報を、センサ部から所定の測定周期で取得して蓄積する。所定の測定周期は例えば10分であるが、圃場60を運営するユーザ又は特徴量決定システム100の管理者等によって任意に設定されてよい。
First, the sensor unit connected to the
次に、センサ端末10は、蓄積した環境情報を所定の送信周期で中継装置40に送信する。所定の送信周期は、測定周期と同じ周期、あるいは測定周期より長い周期であってよい。なお、センサ端末10は、環境情報を所定の周期でサーバ30に直接送信してもよい。
Next, the
次に、中継装置40は、一または複数のセンサ端末10から所定の送信周期で送信された環境情報を受信するとともに受信した環境情報を蓄積し、蓄積された各センサ端末10の環境情報を所定のサーバ送信周期でサーバ30に送信する。サーバ送信周期は、例えば1時間であるが、特徴量決定システム100の管理者等によって任意に設定されてよい。
Next, the
次に、サーバ30は、送信された圃場60の現在の環境情報を受信する。サーバ30は、複数の圃場60のそれぞれにおいて、各圃場60で収穫された農作物の収穫量及び収穫物の品質に関する収穫情報と、当該農作物が生育された生育期間における環境情報とを関連付けて記憶する。収穫情報は、収穫された農作物の収穫量に応じた複数の評価値及び収穫された農作物の品質に応じた複数の評価値の少なくとも一方を含んでよい。また、収穫量及び収穫物の品質に関する収穫情報は、農作物を収穫した農業従事者または特定の評価者等によって設定されてよい。農作物の品質は、農作物の形状、大きさ、糖度、各種ビタミンの含有量、各種ミネラルの含有量、味の評価値等を含んでよい。
Next, the
サーバ30は、所定期間に渡る複数の環境情報及び収穫情報に基づいて、圃場毎に、収穫量及び収穫物の品質の少なくとも一方と相関を有する特徴量を決定する。ここで、複数の環境情報毎に収穫量及び収穫物の品質の少なくとも一方との相関係数を算出し、所定の閾値より高い相関係数を有する環境情報を特徴量として決定してよい。
The
サーバ30は、圃場毎の特徴量を決定する。まず、サーバ30は、現在の環境情報と収穫量及び品質の少なくとも一方との関係から、環境情報に含まれる各種測定項目と収穫量との間の相関係数を算出する。そして、サーバ30は、現在の環境情報から、所定の収穫量との間の相関係数の絶対値が所定の閾値より大きい測定項目を抽出する。例えば、現在の環境情報が温度、相対湿度、飽差、又は、CO2濃度である場合は、これらの測定項目と収穫量との間の相関係数を算出し、相関係数の絶対値が大きい測定項目を決定する。同様に、農作物の品質についても、温度、相対湿度、飽差、又は、CO2濃度と品質の評価値との間の相関係数を算出し、相関係数の絶対値が大きい測定項目を決定する。
The
次に、サーバ30は、圃場60において、農作物の収穫量または品質と相関係数が大きい測定項目に関する情報を、圃場60を運営するユーザの端末装置20に送信する。そして、圃場60を運営するユーザは、表示された相関係数が大きい測定項目に従って圃場60を管理する。
Next, the
上述のとおり、特徴量決定システム100は、各圃場60に固有の環境因子に適した環境情報を管理することができるため、圃場60毎の農作物の生育に適した環境を管理することができる。
As described above, the feature
なお、圃場60はビニールハウスである場合について説明するが、このような例には限られず、環境を制御可能な工場等の施設であってもよい。また、図1には圃場60を3つ設ける例を示したが、このような例には限定されず、圃場60の数は、1つでもよいし、2つ、あるいは4つ以上であってもよい。
Although the case where the
次に、本開示の一実施形態に係る特徴量決定システム100に含まれるセンサ端末10について説明する。図2にセンサ端末10の概略構成の一例を示す。センサ端末10は、センサ部11と、センサ端末送信部12と、GPS部13と、センサ接続部14と、センサ端末制御部15と、センサ端末記憶部16と、を有し、これらはバス17により接続される。
Next, the
センサ部11は、設置された圃場60に関する複数の環境情報を測定する。複数の環境情報は、例えば、温度、相対湿度、飽差、又は、CO2濃度、である。ただし、このような例には限られず、他の測定情報を環境情報に含むようにしてもよい。
The
センサ部11は、温度を測定するための温度センサ、相対湿度を測定するための相対湿度センサ、飽差を測定するための飽差センサ、CO2濃度を測定するためのCO2濃度センサを有する。ただし、このような例には限られず、他のセンサを含んでよい。例えば、センサ部11は、土壌温度を測定するための土壌温度センサ、土壌水分量を測定するための土壌水分センサ、日射量を測定するための日射センサ、土壌電気伝導度を測定するための土壌EC(Electrical Conductivity)センサ、土壌pHを測定するための土壌pHセンサ、露点温度センサ、水位センサ、水温センサ、風向センサ、及び風速センサ等の少なくとも何れか1つを含んでよい。
The
温度は、センサ端末10が設置された圃場60における温度であり、単位は摂氏[℃]である。
The temperature is the temperature in the
相対湿度は、センサ端末10が設置された圃場60における、水蒸気量とそのときの温度における飽和水蒸気量との比を百分率で表したものである。
The relative humidity is the ratio of the amount of water vapor in the
飽差は、センサ端末10が設置された圃場60における、ある温度と湿度の空気に、あとどれだけ水蒸気の入る余地があるかを示す指標であり、空気1立法メートル当たりの水蒸気の空き容量をg数で表す。飽差センサは、環境情報に含まれる温度及び相対湿度を以下の式(1)~(3)に当てはめて飽差Dを算出することができる。式(1)~(3)において、温度Tの単位は摂氏[℃]、相対湿度Rの単位はパーセント[%]、飽差Dの単位はグラム/立方メートル[g/m3]である。
The saturation difference is an index indicating how much more water vapor can enter in the air of a certain temperature and humidity in the
水蒸気圧=6.1078×10^((7.5×T/(T+237.3))) (1)
飽和水蒸気量=217×水蒸気圧/(T+273.15) (2)
D=(100-R)×飽和水蒸気量/100 (3)
Water vapor pressure = 6.1078 x 10 ^ ((7.5 x T/(T + 237.3))) (1)
Saturated water vapor volume = 217 x water vapor pressure / (T + 273.15) (2)
D = (100-R) x Saturated water vapor volume/100 (3)
植物の水分状態は、相対湿度よりも飽差に強く影響を受けることが知られている。例えば、飽差が小さい場合は、湿度が高い状態であり、農作物の葉の気孔は開いたとしても、蒸散量は少ない状態となる。一方、飽差が適度である場合は、気孔が開き盛んに蒸散が行われる。さらに飽差が大きくなると、乾燥した状態となり気孔は閉じてしまう場合がある。 It is known that the water status of plants is more strongly affected by saturation than by relative humidity. For example, when the saturation difference is small, the humidity is high, and even if the stomata of the leaves of the crop are open, the amount of transpiration is small. On the other hand, when the saturation difference is moderate, the stomata open and transpiration occurs vigorously. If the saturation difference is further increased, it may become dry and the pores may close.
CO2濃度は、センサ端末10が設置された圃場60における二酸化炭素(CO2)の濃度である。CO2濃度センサは、CO2吸収波長を検出することによりCO2の濃度を測定することができる。一般的に、CO2濃度が増加すると農作物の収穫量が増加することが知られている。
The CO 2 concentration is the concentration of carbon dioxide (CO 2 ) in
センサ端末送信部12は、圃場60に関する圃場情報及び複数の環境情報を送信する。圃場情報は、圃場の識別情報、圃場の面積に関する情報、圃場の位置に関する情報の少なくとも1つを含んでよい。センサ端末送信部12は、主に920[MHz]帯を感受帯域とするアンテナを含む通信インターフェース回路を有し、センサ端末10を中継装置40に接続する。センサ端末送信部12は、特定のチャネルを用いて、中継装置40との間で特定小電力無線方式等に基づいて無線通信を行う。なお、センサ端末送信部12が中継装置40との間で行う無線通信の周波数帯域は、上記した周波数帯域に限定されない。センサ端末送信部12は、センサ部11から供給された環境情報を中継装置40に送信する。
The sensor terminal transmission unit 12 transmits agricultural field information and a plurality of environmental information regarding the
センサ端末記憶部16は、例えば、半導体メモリを有する。センサ端末記憶部16は、センサ端末制御部15での処理に用いられるドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、データ等を記憶する。例えば、センサ端末記憶部16は、ドライバプログラムとして、センサ端末送信部12を制御する無線通信デバイスドライバプログラム、GPS部13を制御するGPSドライバプログラム、センサ部11を制御するセンサドライバプログラム等を記憶する。また、センサ端末記憶部16は、オペレーティングシステムプログラムとして、特定小電力無線方式等を実行する無線制御プログラム等を記憶する。また、センサ端末記憶部16は、データとして、センサ部11によって測定された環境因子を示す環境情報を記憶する。
The sensor
GPS部13は、主に1.5[GHz]帯を感受帯域とするアンテナを含むGPS回路を有し、GPS衛星からGPS信号を受信する。GPS部13は、GPS信号をデコードし、時刻情報等を取得する。次に、GPS部13は、時刻情報等に基づいてGPS衛星からセンサ端末10までの擬似距離を計算し、その擬似距離を代入して得られる連立方程式を解くことにより、センサ端末10が存在する位置(緯度、経度、高度等)を検出する。そして、GPS部13は、検出した位置を示す位置情報と取得した時刻情報とを関連付けて定期的にセンサ端末制御部15に出力する。
The
センサ接続部14は、センサ部11と接続するセンサ端子を含み、一または複数の種類の環境因子を測定するためのセンサ部11と接続する。
The
センサ部11は、温度、相対湿度、飽差、CO2濃度等の環境因子を測定するための各種センサを含む。ただし、このような例には限られず、センサ部11は、土壌温度、土壌水分量、日射量、土壌電気伝導度、土壌pH、風向及び風速、露点温度、水位、水温等の環境因子を測定するための各種センサを含んでよい。例えば、センサ部11は、温度を測定するための温度センサ、相対湿度を測定するための湿度センサ、飽差を測定するための飽差センサ、CO2濃度を測定するためのCO2センサの少なくとも何れか1つを含む。ただし、このような例には限られず、センサ部11は、土壌温度を測定するための土壌温度センサ、土壌水分量を測定するための土壌水分センサ、日射量を測定するための日射センサ、土壌電気伝導度を測定するための土壌ECセンサ、土壌pHを測定するための土壌pHセンサ、風向センサ及び風速センサ、露点温度センサ、水位センサ、水温センサ等の少なくとも何れか1つを含んでよい。
The
センサ端末制御部15は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。センサ端末制御部15は、センサ端末10の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えば、CPUである。センサ端末制御部15は、センサ端末10の各種処理がセンサ端末記憶部16に記憶されているプログラム等に応じて適切な手順で実行されるように、センサ部11、センサ端末送信部12、GPS部13等の動作を制御する。センサ端末制御部15は、センサ端末記憶部16に記憶されているプログラム(ドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム等)に基づいて処理を実行する。
The sensor
次に、本開示の一実施形態に係る特徴量決定システム100に含まれる端末装置20について説明する。図3に端末装置20の概略構成の一例を示す。端末装置20は、入力部21と、通信部22と、出力部23と、端末制御部24と、端末記憶部25と、を有し、これらはバス26により接続される。
Next, the
入力部21は、圃場毎の収穫量及び収穫物の品質に関する収穫情報を入力する。入力部21は、端末装置20へのデータの入力操作が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、キーパッド等であってよい。端末装置20の操作者は、これらのデバイスを用いて、文字や数字等の情報を入力することができる。入力部21は、操作者により入力操作されると、その入力操作に対応する信号を発生する。発生した信号は、操作者の指示として、端末制御部24に入力される。
The
通信部22は、サーバ30から圃場毎の特徴量を受信する。通信部22は、通信インターフェース回路を有し、端末装置20を通信ネットワーク50(図1参照)に接続する。通信部22は、サーバ30から受信したデータを端末制御部24に供給する。
The
出力部23は、特徴量を圃場毎に出力する。出力部23は、動画像、静止画像等の出力が可能であればどのようなデバイスでもよい。出力部23は、例えば、タッチパネル式の表示装置、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等であってよい。出力部23は、端末制御部24から供給される動画像データに応じた動画像、静止画像データに応じた静止画像等を表示してよい。
The
端末制御部24は、一または複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。端末制御部24は、端末装置20の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えば、CPUである。端末制御部24は、端末装置20の各種処理が端末記憶部25に記憶されているプログラム及び入力部21への操作に応じて適切な手順で実行されるように、通信部22、出力部23等の動作を制御する。端末制御部24は、端末記憶部25に記憶されているプログラム(ドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム等)に基づいて処理を実行する。また、端末制御部24は、複数のプログラム(アプリケーションプログラム等)を並列に実行することができる。
The
端末記憶部25は、例えば、半導体メモリを有する。端末記憶部25は、端末制御部24での処理に用いられるドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム、データ等を記憶する。例えば、端末記憶部25は、ドライバプログラムとして、通信部22を制御する通信デバイスドライバプログラム、入力部21を制御する入力デバイスドライバプログラム、出力部23を制御する出力デバイスドライバプログラム等を記憶する。また、端末記憶部25は、オペレーティングシステムプログラムとして、接続制御プログラム等を記憶する。また、端末記憶部25は、アプリケーションプログラムとして、ウェブページの取得及び表示を行うウェブブラウザプログラム、電子メールの送信及び受信を行う電子メールプログラム等を記憶する。コンピュータプログラムは、例えばCD-ROM、DVD-ROM等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて端末記憶部25にインストールされてよい。
The
次に、本開示の一実施形態に係る特徴量決定システム100に含まれるサーバ30について説明する。図4にサーバ30の概略構成の一例を示す。サーバ30は、受信部31と、決定部32と、送信部33と、サーバ制御部34と、サーバ記憶部35と、を有し、これらはバス36により接続される。
Next, the
受信部31は、圃場情報、複数の環境情報、及び、収穫情報を受信する。受信部31は、サーバ30を通信ネットワーク50に接続するための通信インターフェース回路を有する。受信部31は、中継装置40から送信されたセンサ端末10からのデータ、及び、端末装置20から送信されたデータを受信し、受信された各データをサーバ制御部34に供給する。
The receiving
決定部32は、所定期間に渡る複数の環境情報及び収穫情報に基づいて、圃場毎に、収穫量及び収穫物の品質の少なくとも一方と相関を有する特徴量を決定する。特徴量とは、所定の測定期間においてセンサ端末10が測定した環境情報であって、収穫量及び収穫物の品質の少なくとも一方と相関を有する情報である。
The
決定部32は、複数の環境情報毎に収穫量及び収穫物の品質の少なくとも一方との相関係数を算出し、絶対値が所定の閾値より高い相関係数を有する環境情報を特徴量として決定してよい。特徴量が収穫情報と相関を有するか否かは、相関係数の大きさを算出し、算出した相関係数の絶対値が所定の閾値より大きいか否かにより判断してよい。
The
決定部32は、所定の月数、所定の日数、又は、所定の時間帯を所定期間として定め、所定期間毎の環境情報の値に基づいて、相関係数を算出してよい。例えば、冬季に生育される農作物であれば、環境情報を取得する期間を11月から翌年の2月の4か月としてよい。また、環境情報の平均値を算出するための所定の日数を月間の日数としてもよいし、週間の日数としてもよい。また、環境情報を取得する時間帯を1日24時間としてもよいし、1日の内の所定の時間帯としてもよい。
The
決定部32は、所定期間中において、センサ端末10が測定した環境情報の最高値、最低値、平均値、所定の閾値に基づくカウント数、差分パーセンタイル、又は、標準偏差を当該所定期間の環境情報の値として、相関係数を算出してよい。相関係数の具体的な算出方法については後述する。
The
送信部33は、圃場毎の特徴量を端末装置20に送信する。送信部33は、サーバ30を通信ネットワーク50に接続するための通信インターフェース回路を有する。送信部33は、特徴量に関するデータを、通信ネットワーク50を介して端末装置20に送信してよい。
The
サーバ制御部34は、一または複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。サーバ制御部34は、サーバ30の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えば、CPUである。サーバ制御部34は、サーバ30の各種処理がサーバ記憶部35に記憶されているプログラム等に応じて適切な手順で実行されるように、受信部31、決定部32、送信部33の動作を制御する。サーバ制御部34は、サーバ記憶部35に記憶されているプログラム(ドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム等)に基づいて処理を実行する。また、サーバ制御部34は、複数のプログラム(アプリケーションプログラム等)を並列に実行できる。
The
次に、本開示の一実施形態に係る特徴量決定システム100の動作シーケンスについて説明する。図5に本開示の一実施形態に係る特徴量決定システム100の動作シーケンスの一例を示す。
Next, an operation sequence of the feature
まず、センサ端末10が、設置された圃場60に関する複数の環境情報を測定する(S101)。ここでは、環境情報として、所定の期間においてセンサ部11が測定した、温度、相対湿度、飽差、又は、CO2濃度を例に挙げて説明する。ただし、環境情報は、これらの情報には限られない。
First, the
次に、センサ端末10が、圃場60に関する圃場情報及び複数の環境情報をサーバ30に送信する(S102)。
Next, the
次に、端末装置20が、圃場毎の収穫量及び収穫物の品質に関する収穫情報を入力する(S103)。入力された収穫情報は、端末装置20の通信部22により、サーバ30に送信される。
Next, the
次に、サーバ30が、圃場情報、複数の環境情報、及び、収穫情報を受信する(S104)。
Next, the
次に、サーバ30が、所定期間に渡る複数の環境情報及び収穫情報に基づいて、圃場毎に、収穫量及び収穫物の品質の少なくとも一方と相関を有する特徴量を決定する(S105)。サーバ30は、圃場毎の特徴量を端末装置20に送信する。
Next, the
次に、端末装置20が、サーバ30から圃場毎の特徴量を受信する(S106)。
Next, the
次に、端末装置20が、特徴量を圃場毎に出力する(S107)。
Next, the
以上のようにして、端末装置20には、所定期間に渡る複数の環境情報及び収穫情報に基づいて、圃場毎に、収穫量及び収穫物の品質の少なくとも一方と相関を有する特徴量が出力される。端末装置20に出力された特徴量に従って、農作物の育成条件を設定することができる。
As described above, based on a plurality of pieces of environmental information and harvest information over a predetermined period, the
次に、本開示の一実施形態に係る特徴量決定システム100の動作手順について説明する。図6に本開示の一実施形態に係る特徴量決定システム100の動作手順を説明するためのフローチャートの一例を示す。
Next, operation procedures of the feature
まず、ステップS201において、センサ端末10が圃場60に関する複数の環境情報を測定する。具体的には、圃場60に設置されたセンサ端末10のセンサ部11が、温度、相対湿度、飽差、又は、CO2濃度を所定の期間において測定する。例えば、所定の期間を、24時間を通して測定する「全日」、1日のうちの所定の期間、例えば10時から14時において測定する「日中」としてよい。環境情報は、1つの圃場に関する複数年に渡るデータであってもよいし、複数の圃場に関する複数年に渡るデータであってもよい。あるいは、環境情報は、複数の圃場に関する単年度のデータであってもよい。
First, in step S<b>201 , the
次に、ステップS202において、端末装置20が圃場60毎の収穫量及び収穫物の品質に関する収穫情報を入力する。
Next, in step S<b>202 , the
収穫量に関する収穫情報として、「反収」を用いてよい。反収は圃場1反(約10アール)当たりの農作物の収穫量である。反収の代わりに単位面積あたりの収穫量のデータを用いてよい。 As the harvest information related to the amount of harvest, "yield" may be used. Yield is the amount of crops harvested per 1 acre (about 10 ares) of field. Data on yield per unit area may be used instead of yield per area.
農作物の品質に関する収穫情報は、形状や色等の「外観」、味や香り、食感等の「食味」、ミネラルやビタミン等の「栄養性」、食物繊維や色素等の「機能性」等に関する情報であってよい。ただし、これらの情報には限定されず、他の情報を品質に関する収穫情報に含めてよい。 Harvest information related to the quality of agricultural products includes "appearance" such as shape and color, "taste" such as taste, aroma and texture, "nutrition" such as minerals and vitamins, and "functionality" such as dietary fiber and pigments. may be information about However, it is not limited to these information, and other information may be included in the harvest information regarding quality.
次に、ステップS203において、サーバ30が、所定期間に渡る複数の環境情報及び収穫情報に基づいて、圃場60毎に、収穫量及び収穫物の品質の少なくとも一方と相関を有する特徴量を決定する。
Next, in step S203, the
図7に、全日におけるCO2濃度の最高値の月間の平均値と、対象収穫物の反収との関係の一例を表すグラフ301を示す。グラフ301において、横軸は全日におけるCO2濃度の最高値の月間の平均値である「日最大CO2濃度(平均)」であり、縦軸は「反収」である。
FIG. 7 shows a
グラフ301には、複数の圃場における複数年に渡るデータがプロットされている。グラフ301から、反収は日最大CO2濃度(平均)と正の相関があることが分かる。
ここで、日最大CO2濃度(平均)をxi、反収をyiとし、xi及びyiの平均値をX及びYとすると、相関係数Rxyは、以下の式(4)で求められる。なお、nは、日最大CO2濃度(平均)のデータ数である。 Here, if the daily maximum CO 2 concentration (average) is xi , the yield is yi , and the average values of xi and yi are X and Y, the correlation coefficient Rxy is given by the following equation (4): Desired. Note that n is the number of data on the daily maximum CO 2 concentration (average).
また、回帰直線yは、最小二乗法により、以下の式(5)で求められる。 Moreover, the regression line y is calculated|required by the following formulas (5) by the least-squares method.
この場合、a及びbは、それぞれ以下の式(6)及び(7)で表される。 In this case, a and b are represented by the following formulas (6) and (7), respectively.
図7に示した回帰直線から、所定の反収Ythを得るためには、日最大CO2濃度(平均)の値をCave以上とする必要があることがわかる。 From the regression line shown in FIG. 7, it can be seen that the value of the daily maximum CO 2 concentration (average) must be greater than or equal to Cave in order to obtain a predetermined surface yield Yth.
また、反収の標準偏差Seは、以下の式(8)で表される。 Moreover, the standard deviation S e of the yield is represented by the following equation (8).
サーバ30の決定部32は、ステップS203において、収穫情報と環境情報との間の正または負の相関関係を示す回帰直線を算出し、算出された回帰直線に係る相関係数Rxyの絶対値が所定の閾値以上の場合、収穫情報と環境情報との間に特定の相関関係があると判定する。
In step S203, the determining
次に、ステップS204において、端末装置20が圃場60毎の特徴量を出力する。
Next, in step S<b>204 , the
以上のようにして、日最大CO2濃度(平均)と反収との間の相関係数を算出することができる。同様に、CO2濃度の全日及び日中のそれぞれにおける最高値、及び平均値を複数の月ごとに算出した結果について説明する。 As described above, the correlation coefficient between the daily maximum CO 2 concentration (average) and the yield can be calculated. Similarly, the results of calculating the maximum value and average value of CO 2 concentration for all days and daytime for a plurality of months will be described.
図8に、各月におけるCO2濃度と、反収に対する相関係数との関係の一例を表す表401を示す。カウント数は、測定値が所定の閾値を超えた回数、あるいは下回った回数である。 FIG. 8 shows a table 401 representing an example of the relationship between the CO 2 concentration in each month and the correlation coefficient for the yield. The count number is the number of times the measured value exceeds or falls below a predetermined threshold.
図8において、相関係数が所定の第1の閾値以上となった環境情報を濃い網掛け部分4011で示し、相関係数が第1の閾値より小さいが所定の第2の閾値以上である環境情報を薄い網掛け部分4012で示す。図8に示した例から、全日におけるCO2濃度の最高値が反収に寄与していることが分かる。この結果から、圃場60の管理者は、所定の期間(例えば、11月~2月)に渡って、CO2濃度の管理が重要であることを認識することができる。また、図7に示した回帰直線より、所定の反収を得るために設定すべきCO2濃度の値を算出することができる。
In FIG. 8, environment information with a correlation coefficient equal to or greater than a predetermined first threshold is indicated by a dark shaded
次に、環境情報として飽差に着目した場合における収穫情報と環境情報との相関関係について説明する。図9に、日中における飽差の最高値と、対象収穫物の反収との関係の一例を表すグラフ302を示す。グラフ302において、横軸は日中における飽差の月間の最高値である「日最大飽差(日中)」であり、縦軸は「反収」である。
Next, the correlation between the harvest information and the environmental information will be described when attention is focused on saturation as the environmental information. FIG. 9 shows a
グラフ302には、複数の圃場における複数年に渡るデータがプロットされている。グラフ302から、反収は日最大飽差(日中)と負の相関があることが分かる。また、グラフ302から、所定の反収Ythを得るためには、日最大飽差(日中)を所定の値Smax以下に設定すべきであることが分かる。
図10に、各月における飽差と、反収に対する相関係数との関係の一例を表す表402を示す。差分パーセンタイルは、所定の期間において所定の量だけ変化した場合の時間的変化の割合を示す値である。一般的には、例えば、農作物にストレスを与えるため、急激な温度の変化は好ましくないとされている。 FIG. 10 shows a table 402 representing an example of the relationship between the saturation in each month and the correlation coefficient with respect to the yield. A difference percentile is a value that indicates the rate of change over time when a change is made by a given amount in a given period of time. In general, for example, rapid temperature changes are considered undesirable because they stress crops.
図10において、相関係数が所定の第1の閾値以上となった環境情報を濃い網掛け部分4021で示し、相関係数が第1の閾値より小さいが所定の第2の閾値以上である環境情報を薄い網掛け部分4022で示す。図10に示した例から、11月における飽差の値が反収に寄与していることが分かる。この結果から、圃場60の管理者は、11月において飽差の管理が重要であることを認識することができる。また、図9に示した回帰直線より、所定の反収を得るために設定すべき飽差の値を算出することができる。
In FIG. 10, the environment information whose correlation coefficient is greater than or equal to the predetermined first threshold is indicated by a dark shaded
次に、環境情報として相対湿度に着目した場合における収穫情報と環境情報との相関関係について説明する。図11に、各月における相対湿度と、反収に対する相関係数との関係の一例を表す表403を示す。 Next, the correlation between the harvest information and the environmental information when focusing on the relative humidity as the environmental information will be described. FIG. 11 shows a table 403 representing an example of the relationship between the relative humidity in each month and the correlation coefficient with respect to the yield.
図11において、相関係数が所定の第1の閾値以上となった環境情報を濃い網掛け部分4031で示し、相関係数が第1の閾値より小さいが所定の第2の閾値以上である環境情報を薄い網掛け部分4032で示す。図11に示した例から、11月及び12月における相対湿度の最低値が反収に寄与していることが分かる。この結果から、圃場60の管理者は、11月及び12月において相対湿度の最低値の管理が重要であることを認識することができる。
In FIG. 11, the environment information whose correlation coefficient is equal to or greater than the predetermined first threshold is indicated by a dark shaded
次に、環境情報として温度に着目した場合における収穫情報と環境情報との相関関係について説明する。図12に、各月における温度と、反収に対する相関係数との関係の一例を表す表404を示す。 Next, the correlation between the harvest information and the environmental information will be described when attention is paid to the temperature as the environmental information. FIG. 12 shows a table 404 showing an example of the relationship between the temperature in each month and the correlation coefficient with respect to the yield.
図12において、相関係数が所定の第1の閾値以上となった環境情報を濃い網掛け部分4041で示し、相関係数が第1の閾値より小さいが所定の第2の閾値以上である環境情報を薄い網掛け部分4042で示す。図12に示した例から、11月における温度の最高値及び平均値が反収に寄与していることが分かる。この結果から、圃場60の管理者は、11月において温度の最高値及び平均値の管理が重要であることを認識することができる。
In FIG. 12, the environment information whose correlation coefficient is greater than or equal to the predetermined first threshold is indicated by a dark shaded
次に、環境情報の所定期間における変動が収穫物の反収や品質等の収穫情報に与える影響について説明する。図13に、各月におけるCO2濃度、飽差、相対湿度、及び温度の各標準偏差と、反収に対する相関係数との関係の一例を表す表405を示す。ここで、標準偏差は、所定の月内の環境情報のばらつきを示す指標である。 Next, a description will be given of the effects of changes in environmental information over a predetermined period on harvest information such as yield and quality of harvested products. FIG. 13 shows a table 405 showing an example of the relationship between standard deviations of CO 2 concentration, saturation, relative humidity, and temperature in each month and correlation coefficients with respect to yield. Here, the standard deviation is an index that indicates variations in environmental information within a given month.
図13において、相関係数が所定の第1の閾値以上となった環境情報を濃い網掛け部分4051で示し、相関係数が第1の閾値より小さいが所定の第2の閾値以上である環境情報を薄い網掛け部分4052で示す。図13に示した例から、11月における飽差の標準偏差の最高値及び平均値、温度の標準偏差の最高値、並びに、12月におけるCO2濃度の標準偏差の最高値が反収に寄与していることが分かる。この結果から、圃場60の管理者は、11月における飽差及び温度の変動、並びに12月におけるCO2濃度の変動の管理が重要であることを認識することができる。
In FIG. 13, the environment information whose correlation coefficient is equal to or greater than the predetermined first threshold is indicated by a dark shaded
以上のとおり、複数の環境情報が反収に寄与することがわかる。しかしながら、管理すべき環境情報が多すぎると、最も重要な環境に関する管理が不十分となる恐れもある。そこで、複数の環境情報における相関係数の最高値を測定項目ごとに表示することが好ましい。図14に、各月におけるCO2濃度、飽差、相対湿度、及び温度と、反収に対する相関係数の最高値との関係の一例を表す表406を示す。 As described above, it can be seen that multiple pieces of environmental information contribute to yield. However, if there is too much environmental information to be managed, there is a risk that the most important environment will be insufficiently managed. Therefore, it is preferable to display the maximum value of the correlation coefficients in the plurality of environmental information for each measurement item. FIG. 14 shows a table 406 showing an example of the relationship between the CO 2 concentration, saturation, relative humidity, and temperature in each month and the maximum value of the correlation coefficient for yield.
図14において、相関係数が所定の第1の閾値以上となった環境情報を濃い網掛け部分4061で示し、相関係数が第1の閾値より小さいが所定の第2の閾値以上である環境情報を薄い網掛け部分4062で示す。図14に示した例から、4つの環境情報の中で、CO2濃度が12月~2月に渡って反収に大きく寄与しており、次に飽差が11月~2月に渡って反収に大きく寄与していることが分かる。この結果から、圃場60の管理者は、12月~2月におけるCO2濃度の管理が最も重要であり、次に11月~2月における飽差の管理が重要であることを認識することができる。
In FIG. 14, the environment information whose correlation coefficient is greater than or equal to the predetermined first threshold is indicated by a dark shaded
以上のようにして、本開示の一実施形態に係る特徴量決定システムによれば、圃場に設置したセンサからの環境情報と、農作物の収穫量や品質等の成果のデータから、対象とする成果に寄与する環境要因を特定することができる。 As described above, according to the feature amount determination system according to the embodiment of the present disclosure, the environmental information from the sensor installed in the field and the data of the results such as the yield and quality of the agricultural products are used to determine the target results identify environmental factors that contribute to
以上の説明においては、成果に関する指標を農作物の収穫量とした例について説明したが、成果に関する指標を農作物の品質とした場合であっても、同様に適用することができる。さらに、成果に関する指標を農作物の収穫量と品質とを総合的に評価した指標とした場合であっても、本開示の一実施形態に係る特徴量決定システムを適用することができる。 In the above explanation, an example was explained in which the yield of agricultural products was used as the index related to results. Furthermore, even in the case where the index related to results is an index that comprehensively evaluates the yield and quality of agricultural products, the feature amount determination system according to the embodiment of the present disclosure can be applied.
10 センサ端末
11 センサ部
12 センサ端末送信部
13 GPS部
14 センサ接続部
15 センサ端末制御部
16 センサ端末記憶部
20 端末装置
21 入力部
22 通信部
23 出力部
24 端末制御部
25 端末記憶部
30 サーバ
31 受信部
32 決定部
33 送信部
34 サーバ制御部
35 サーバ記憶部
40 中継装置
50 通信ネットワーク
60 圃場
100 特徴量決定システム
10
Claims (7)
前記センサ端末は、
設置された圃場に関する複数の環境情報を測定するセンサと、
圃場に関する圃場情報及び前記複数の環境情報を送信するセンサ端末送信部と、を有し、
前記端末装置は、
圃場毎の収穫量及び収穫物の品質に関する収穫情報を入力する入力部と、
圃場毎の特徴量を受信する通信部と、
前記特徴量を圃場毎に出力可能な出力部と、を有し、
前記サーバは、
前記圃場情報、前記複数の環境情報、及び、前記収穫情報を受信する受信部と、
所定期間に渡る前記複数の環境情報及び前記収穫情報に基づいて、圃場毎に、前記収穫量及び前記収穫物の品質の少なくとも一方と相関を有する前記特徴量を決定する決定部と、
圃場毎の前記特徴量を送信する送信部と、を有する、
ことを特徴とする特徴量決定システム。 A feature amount determination system in which a sensor terminal, a server, and a terminal device are communicably connected,
The sensor terminal is
a sensor that measures a plurality of environmental information about the installed field;
a sensor terminal transmission unit that transmits field information about the field and the plurality of environmental information;
The terminal device
an input unit for inputting harvest information regarding the harvest amount and the quality of harvested products for each field;
a communication unit that receives the feature amount for each field;
an output unit capable of outputting the feature amount for each field,
The server is
a receiving unit that receives the field information, the plurality of environmental information, and the harvest information;
a determination unit that determines the feature amount correlated with at least one of the harvest amount and the quality of the harvested product for each field based on the plurality of environmental information and the harvest information over a predetermined period;
A transmitting unit that transmits the feature amount for each field,
A feature quantity determination system characterized by:
前記センサ端末は、設置された圃場に関する複数の環境情報を測定し、
前記端末装置は、圃場毎の収穫量及び収穫物の品質に関する収穫情報を入力し、
前記サーバは、所定期間に渡る前記複数の環境情報及び前記収穫情報に基づいて、圃場毎に、前記収穫量及び前記収穫物の品質の少なくとも一方と相関を有する特徴量を決定し、
前記端末装置は、圃場毎の前記特徴量を出力する、
ことを特徴とする特徴量決定方法。 A feature amount determination method in a system in which a sensor terminal, a server, and a terminal device are communicably connected,
The sensor terminal measures a plurality of environmental information related to the installed field,
The terminal device inputs harvest information regarding the harvest amount and the quality of the harvest for each field,
The server determines a feature quantity correlated with at least one of the yield and the quality of the harvested product for each field based on the plurality of environmental information and the harvested information over a predetermined period of time;
The terminal device outputs the feature amount for each field,
A feature amount determination method characterized by:
前記センサ端末から、センサが設置された圃場に関する圃場情報及び複数の環境情報を受信し、前記端末装置から圃場毎の収穫量及び収穫物の品質に関する収穫情報を受信する受信部と、
所定期間に渡る前記複数の環境情報及び前記収穫情報に基づいて、圃場毎に、前記収穫量及び前記収穫物の品質の少なくとも一方と相関を有する特徴量を決定する決定部と、
圃場毎の前記特徴量を送信する送信部と、を有する、
ことを特徴とするサーバ。 A server communicably connected to a sensor terminal and a terminal device,
a receiving unit that receives from the sensor terminal field information about the field where the sensor is installed and a plurality of environmental information, and receives harvest information about the harvest amount and the quality of the harvest for each field from the terminal device;
a determination unit that determines a feature value correlated with at least one of the harvest amount and the quality of the harvested product for each field based on the plurality of environmental information and the harvest information over a predetermined period;
A transmitting unit that transmits the feature amount for each field,
A server characterized by:
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