JP2023065524A - 自律型監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】垂直農場のような限られた場所でも、植物／作物の健康状態や成長を容易に監視できる方法およびシステムを提供する。【解決手段】所定の空間における植物を監視するための監視システムは、、撮影手段と、照明手段と、撮影手段及び照明手段が移動するレールユニットと、を含み、前記所定の空間の照明状態が第１の照明状態である場合に、前記撮影手段が前記植物の撮影を行い、前記所定の空間の照明状態が、前記第１の照明状態とは異なる第２の照明状態である場合に、前記撮影手段が撮影を行わない。【選択図】図５

Description

本開示は、食物／作物の自律型監視に関する。

（関連出願へのクロスリファレンス）
本出願は、２０１８年８月３０日に出願された米国仮特許出願６２／７２５１３７７及び２０１９年３月１４日に出願された米国仮特許出願６２／８１８４３２の利益を主張するものであり、これらはいずれもその全体が参照により本明細書に組み込まれる。

世界の人口が増加し、耕作可能地が減少するにつれ、増え続ける食料需要を満たすことが難しくなっている。近年、耕作可能地が減少する中で十分な量の食料を生産するための解決策として提案されているのが「垂直農法」である。垂直農法とは、垂直方向に傾斜した面で食物を栽培／生産することである。つまり、畑や温室のような一面に野菜等を栽培／生産するのではなく、通常、輸送コンテナや倉庫等の収容エリア内に配置される、垂直方向に積み重ねられたレイヤ／ラックで野菜等を栽培／生産する（図１参照）。

他の農家と同様に、垂直農家も、害虫や病気、作物へのその他の環境上の脅威といった問題に対処しなければならない。植物／作物が病気や細菌、カビ、菌等に感染すると、これらの脅威はすぐに広がり得る。特に垂直農場のような密閉された環境では、拡散の速度は速くなる。高品質な作物を安定して大量に供給するためには、垂直農家は、植物／作物の健康状態を監視システムし、不要な廃棄を避ける必要がある。他の農家と同じように、垂直農家も作物の問題を早めに認識する必要がある。

垂直農家は、他の農家と同様に、作物の健康状態を監視するだけでなく、作物の最適な収穫時期を見極める必要がある。これは、一般的に、作物の成長（サイズ）を測定することで行われる。屋外の環境では、この大部分は容易にできるが、垂直農法の環境では、垂直農場の物理的な構造のために、植物／作物の成長を観察することは困難である。例えば、垂直農場の高さ、レベル間の距離等による。

垂直農場の照明は、白色光、青色光、赤色光等によって異なり得る。青色光や赤色光のような特定の照明状態下では、作物の病気や損傷の検査や判断が困難になることがある。

監視システムに求められることは、垂直農場のような限られた場所でも、植物／作物の健康状態や成長を容易に監視できることである。

所定の空間における植物を監視するためのシステムであって、撮影手段と、照明手段と、前記撮影手段及び前記照明手段が移動するレールユニットと、を含み、前記所定の空間の照明状態が第１の照明状態である場合に、前記撮影手段が前記植物の撮影を行い、前記所定の空間の照明状態が、前記第１の照明状態とは異なる第２の照明状態である場合に、前記撮影手段が撮影を行わない。

本開示の、この態様及び他の態様、特徴、及び利点は、添付の図面及び提供された特許請求の範囲と共に、以下の本開示の例示的な実施形態の詳細な説明を読むと明らかになるだろう。

図１は、従来の垂直農場のレイヤ／ラックの例示的な構造である。 図２は、キャリッジユニットを示すブロック図である。 図３は、監視システムの説明図である。 図４は、ホーム充電ステーションを探索するプロセスを示している。 図５は、監視システムの処理のフローチャートである。 図６は、植物／作物の画像を確認するためのコンピュータの構成を示している。 、 図７Ａ及び７Ｂは、植物／作物の画像の表示例を示している。 図８は、植物／作物を検査するための植物／作物の画像の表例を示している。 図９Ａは、２つの波形を示す線グラフの一例である。 図９Ｂは、バッテリ移動期間及び充電期間を示す線グラフの一例である。 図１０は、監視システムの処理の一般的な高レベルの例示的な描写である。 、 、 図１１、１２及び１３は、監視システムの処理のより詳細な例示的な描写である。

本開示の１つの態様は、垂直農業環境における植物／作物の状態を監視する監視システムを提供する。

以下、添付の図面を参照しながら、例示的な実施形態について詳細に説明する。以下の例示的な実施形態は例示にすぎず、個々の構造や適用可能な装置の諸条件に応じて適宜修正または変更することが可能である。故に、本開示は限定的なものとはみなされない。

図２は、例示的な実施形態に係る電子装置の一例である、キャリッジユニット１００の構成の一例を示すブロック図である。内部バス１５０には、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１０１、メモリ１０２、不揮発性メモリ１０３、画像処理部１０４、モータ１０５、ＮＦＣリーダ１０７、操作部材１０８、記録媒体インタフェース（Ｉ／Ｆ）１０９、通信Ｉ／Ｆ１１１、カメラユニット１１３、ワイヤレス充電器１１４、白色ＬＥＤユニット１１６、及びＵＶ ＬＥＤユニット１１７が接続されている。これらの構成要素のそれぞれは、内部バス１５０を介して互いにデータ交換及び／または通信可能である。

ＣＰＵ１０１は、例えば、不揮発性メモリ１０３に格納されたプログラムまたは命令に基づき、メモリ１０２をワーキングメモリとして用いてキャリッジユニット１００を制御するプロセッサである。メモリ１０２は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であってよいが、ＲＡＭに限られるものではなく、本例示的な実施形態の実施を可能ならしめ得る任意のメモリが適用可能である。不揮発性メモリ１０３は、画像データ、音声データ、その他のデータ、及び、ＣＰＵ１０１が後述の種々の動作を行うまたは実行するために用いられるプログラムまたは命令を記憶する。不揮発性メモリ１０３は、例えば、ハードディスク（ＨＤ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、またはフラッシュメモリを含む。

画像処理部１０４は、ＣＰＵ１０１による制御に基づいて、不揮発性メモリ１０３及び記録媒体１１０に格納された画像データ、通信Ｉ／Ｆ１１１を介して取得された画像データに対して、各種の画像処理を行う。当該画像処理は、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換処理、デジタル・アナログ（Ｄ／Ａ）変換処理、画像データの符号化処理、圧縮処理、復号処理、拡大／縮小処理（リサイズ）、ノイズ除去処理、色変換処理を含む。画像処理部１０４は、特定の画像処理を行うための専用の回路ブロックであってもよい。別の実施形態では、画像処理の種類によっては、画像処理部１０４を用いずに、ＣＰＵ１０１がプログラムに基づいて当該画像処理を行うこともできる。

モータ１０５は、ＣＰＵ１０１により生成されたモータ制御信号に基づいて、タイヤ、ギア、ドライブシャフトを含むがこれに限定されるものではない駆動系１０６を駆動する。

近距離無線通信（ＮＦＣ）リーダ１０７は、ＮＦＣチップ２０６からの信号を読み取る。別の例示的な実施形態では、ＮＦＣリーダ／チップの代わりに、無線周波数ＩＤ（ＲＦＩＤ）リーダ／マーカを使用できる。別の例示的な実施形態では、ＮＦＣの使用した場合と同一の結果を得るために、メカニカルスイッチ、光学センシング、オーディオセンシング等を採用できる。

ホール効果磁気センサ（以下、「マグセンサ」として言及）１１８は、キャリッジユニット１００のホームステーションに配置された磁石１２０を検出する。マグセンサ１１８は、キャリッジユニット１００の停止及び充電を可能にする。磁気センサ１１８は、メカニカルスイッチ、光学センサ、またはその他のタイプの位置センサであってよい。

操作部材１０８は、ユーザ操作を受け付ける入力装置を含み得る。操作部材１０８は、ボタン、ダイアル、ジョイスティック等を含み得る。

記録媒体Ｉ／Ｆ１０９は、メモリカード、コンパクトディスク（ＣＤ）、及びデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）等の記録媒体１１０を装着できるように構成される。ＣＰＵ１０１は、記録媒体Ｉ／Ｆ１０９を制御して、装着された記録媒体１１０からのデータの読み出しと、記録媒体１１０へのデータの書き込みを行う。通信Ｉ／Ｆ１１１は、外部装置やインターネットやイントラネット１１２と通信して、ファイルやコマンドのような各種データを送受信するためのインタフェースである。

カメラユニット１１３は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含むレンズ群と、光学像を電気信号に変換するイメージセンサとを含む。イメージセンサは、電荷結合素子（ＣＣＤ）センサや相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサを含む。カメラユニット１１３は、オブジェクト画像データを生成できる。

ワイヤレス充電器１１４は、バッテリ１５に電力を供給する。バッテリ１１５は、内部バス１５０を介して、上述の各構成要素に駆動電力を供給する。バッテリ電流モニタ１１９は、バッテリ１１５の状態を監視する。

白色発光ダイオード（ＬＥＤ）ユニット１１６は、例えば、植物／作物等のオブジェクトを照明するものであり、照明される領域はカメラユニット１１３によって撮影される領域よりも大きい。

紫外線（ＵＶ）ＬＥＤユニット１１７は、例えば、植物／作物等のオブジェクトを照明するものであり、照明される領域はカメラユニット１１３によって撮影される領域よりも大きい。

図３は、本例示的な実施形態の監視システムの説明図である。キャリッジユニット１００は、例えば、高さ３ｃｍの薄いボディを含む。この高さは一例に過ぎず、限定的なものとはみなされない。レール２０１は、ラック２０３の上面とＬＥＤ２０２との間に設置され、キャリッジユニット１００は当該レールに接続される。別の例示的な実施形態では、レールはＬＥＤ２０２の下に設置されてもよい。

ラック２０３は、多層構造でも単層構造でもよい。多層構造では、各層にキャリッジユニット１００を設置したり、単一のキャリッジユニット１００が層間から移動したりできる。

ＬＥＤ２０２によって提供される垂直農業エリアの照明は、例えば、昼間のパターンを模倣するために、予め定められた間隔でオンとオフを繰り返すようにプログラムされるか、またはその他の方法で循環させることができる。また、植物／作物の成長やその他の望ましい結果を促進するために、照明を最適な間隔で制御することもできる。本例示的な実施形態では、垂直農法エリアの照明がオフの間、監視システムはアクティブである。

キャリッジユニット１００は、駆動システム１０６を介してレール２０１上を移動する。レール２０１の隣には、充電ステーション２０５が設置される。本例示的な実施形態では、充電ステーション２０５は、ワイヤレス充電システムである。ワイヤレス充電システムは、例えば、植栽床からの水の飛散により発生し得る、スパークや短絡の可能性から保護される。

レール２０１の横には、近距離無線通信（ＮＦＣ）チップ２０６が設置される。ＮＦＣチップ２０６は、ＮＦＣリーダ１０７と通信する。ＮＦＣチップ２０６は、レール２０１に沿った複数の場所に設置される。当該場所は、ラック２０３上のすべての植物／作物を撮影可能に選択される。

図４は、充電場所を見つけるプロセスを示す。マグセンサ１１８は、ワイヤレス充電器１１４が、ワイヤレス送信機１２１と整列することを可能にする位置で、レール２０１上の磁石１２０の存在を感知するために用いられる。換言すれば、磁石１２０とワイヤレス送信機１２１は、充電ステーション２０５に配置される。

キャリッジユニット１００がレール２０１上を移動する際、ＣＰＵ１０１は、マグセンサ１１８を継続的に監視する。マグセンサ１１８は、磁石１２０の磁界に近づくとＣＰＵ１０１に割り込みを送信し、その結果、ＣＰＵ１０１はモータ１０５に駆動系１０６を停止させるコマンドを発行する。これにより、キャリッジユニット１００は充電ステーション１０５で正確に停止することができ、ワイヤレス送信機１２１とワイヤレス受信機１１４との間で最大電流の授受が可能となる。

磁石１２０、マグセンサ１１８、ワイヤレス充電、及びＮＦＣロケータを使用することで、キャリッジユニット１００は、密閉され、露出された接点や機械的な接点を要しないため、垂直農業環境によく見られる湿気や飛沫に対する保護を提供する。

バッテリ電流モニタ１１９は、バッテリ１１５の継続的な状態読み取りをＣＰＵ１０１に提供する。バッテリ電流モニタ１１９は、バッテリ１１５の充電時に正の読み取り値を提供する。これにより、ワイヤレス充電器１１４が正常に機能していることが確認できる。キャリッジユニット１００が動いている場合、バッテリ電流モニタ１１９は負の読み取り値を示し、これはバッテリ１１５が放電していることを示す。キャリッジユニット１００がスタックする等の機械的な障害が発生した場合には、バッテリ電流モニタ１１９は高い負の読み取り値を示し、ＣＰＵ１０１はユーザにエラー状態を通知することができる。

図５は、本例示的な実施形態に係る監視システムの処理のフローチャートである。当該処理は、ＣＰＵ１０１が不揮発性メモリ１０３に格納されたプログラムを抽出し、メモリ１０２に格納し、実行することで実現される。図１０は、図５に示された処理の一般的な高レベルの例示的な描写である。図１１、１２及び１３は、図５に示された処理のより詳細な例示的な描写である。

図５に注目すると、Ｓ１で、ＣＰＵ１０１は、予め定められた時刻、例えば午前１２時に、レール２０１上を走行開始するようにキャリッジユニット１００を制御する。このとき、ＬＥＤ２０２による照明は消灯される。１つの例示的な実施形態では、ＣＰＵ１０１は、ＬＥＤ２０２だけでなく、白色ＬＥＤライトユニット１１６とＵＶ ＬＥＤライトユニット１１７の両方を制御できる。別の例示的な実施形態では、ＬＥＤ２０２によって提供される照明が消灯されると、光センサ（不図示）は照明が消灯されたことを検出し、その後、ＣＰＵ１０１は、走行を開始するようキャリッジユニット１００を制御する。

Ｓ２で、ＮＦＣリーダ１０７がＮＦＣチップ２０６を検出したか否かが判断される。ＮＦＣリーダ１０７がＮＦＣチップ２０６の信号を検出した場合、処理はＳ３に進む。ＮＦＣチップ２０６が検出されていない場合、Ｓ２の判定処理は繰り返す。

Ｓ３で、キャリッジユニット１００は走行を停止する。そしてＳ４で、白色ＬＥＤユニット１１６が点灯される。次に、Ｓ５で、カメラユニット１１３は、植物／作物の画像を撮影する。当該画像は、植物／作物の色がはっきりと見えるように、白色ＬＥＤを用いて撮影される。撮影された画像が解析される、または植物／作物の状態を確認するために表示される場合、同様の照明色条件で解析を行うため、光の影響が低減される。撮影された画像は、植物／作物の状態を判断するための既知の方法で分析される。

垂直農場の照明は、白色光、または青色及び赤色光の混合等の他の色の間で変更可能であり、照明の種類は、植物／作物の種類または使用される技術の種類に依存する。白色光を除いた照明の下で、植物／作物の色の変化である病気や損傷を判断することは非常に困難であり得る。植物／作物の病気や、植物／作物に付着した菌は、植物／作物の白い斑点や黒い斑点等で認識できる。従って、本来の色を有する画像は、病気等の正しい診断を実現するために有用である。キャリッジユニット１００によって撮影されたすべての画像は、毎回同一の照明状態下で、すべての垂直農場環境で取得される。このように、環境によって異なるスペクトルの光が使用されるため、白色光でさえも色は関係ない。

Ｓ６で、白色ＬＥＤユニット１１６がＯＦＦにされる。Ｓ７で、撮影された画像は、ＮＦＣ ＩＤとともにリモートサーバ（不図示）に送信される。ＮＦＣ ＩＤは、場所を特定するために使用される固有のＮＦＣシリアル番号、及び該画像が取得された際のタイムスタンプである。Ｓ８で、ＵＶ ＬＥＤ１１７ユニットがＯＮにされる。

Ｓ９で、カメラユニット１１３は、ＵＶ ＬＥＤユニット１１７によって照明された植物／作物の画像を撮影する。暗闇において植物／作物にＵＶ光を照射することで、ＵＶ光に対する自家蛍光反応により、植物／作物に存在する菌及び／またはカビの、より簡単な認識が可能になる。また、ＵＶ光を照射したことにより生じる散乱光によって、菌及び／またはカビを認識することもできる。カメラユニット１１３は、蛍光及び／または散乱光を検出することができる。

Ｓ１０で、ＵＶ ＬＥＤユニット１１６がＯＦＦにされる。Ｓ１１で、撮影された画像は、ＮＦＣ ＩＤ及びタイムスタンプとともにリモートサーバ（不図示）に送信される。

Ｓ１２で、ＮＦＣリーダ１０７がＮＦＣチップ２０６からの「ＥＮＤ」信号を検出したか否かの判断がなされる。当該信号が検出された場合、処理は終了する。当該信号が検出されていない場合、処理はＳ２に戻る。

Ｓ１３で、磁気センサ１１８が磁石１２０を検出しているか否かの判定がなされる。磁石１０２が検出された場合、処理はＳ１４に進む。磁石１０２が検出されていない場合、処理はＳ１５に進む。

Ｓ１４で、キャリッジユニット１００は、充電ステーション２０５に移動するか、充電ステーション２０５で走行を停止する。そして、ワイヤレス充電器１１４により、バッテリ１１５は充電される。バッテリ１１５の充電が完了すると、処理はＳ１に戻る。

Ｓ１４の処理と並行して、Ｓ１６で、ＣＰＵ１０１は、バッテリ電流モニタ１１９からの出力値を確認する。正常な状態では、バッテリ１１５が充電されると、バッテリ電流モニタ１１９は正の値を出力する。バッテリ１１５の充電時にバッテリ電流モニタ１１９が負の値を出力した場合、ＣＰＵ１０１はエラーが発生したと判断する。ＣＰＵ１０１は、現在の動作を停止し、エラーの通知をユーザに提供する。換言すれば、マグセンサ１１８が磁石１２０を検出すること、及びバッテリ１１５が充電された場合にバッテリ電流モニタ１１９が正の値を出力すること、の２つの条件が満たされたときに、バッテリ１１５は充電され続けることができる。

Ｓ１５で、キャリッジユニット１００は、次のＮＦＣ２０６の位置に移動される。その後、処理はＳ２に戻る。

１つの例示的な実施形態では、Ｓ７及びＳ１１で送信される画像、ＮＦＣ ＩＤ及びタイムスタンプは、キャリッジユニット１００がレール２０１に沿って走行している間に送信されるものであってよい。別の例示的な実施形態では、キャリッジユニット１００が充電ステーション２０５にいる間に、画像、ＮＦＣ ＩＤ及びタイムスタンプが送信されるものであってよい。さらに別の例示的な実施形態では、撮影された画像、ＮＦＣ ＩＤ及びタイムスタンプが不揮発性メモリ１０３に格納され、キャリッジユニット１００が充電ステーション２０５に到達したときに、当該格納された画像、ＮＦＣ ＩＤ及びタイムスタンプをリモートサーバが送信され、不揮発性メモリ１０３から削除されるものであってよい。

植物／作物を監視するために、カメラはおそらく最良の解決策を提供するが、垂直農場環境における各棚の一般的な高さ（例えば６０ｃｍ）に起因して、鮮明な画像を撮影するにはカメラのレンズと植物／作物との距離が近すぎる可能性がある。そのため、植物／作物の「上面」画像を取得するために、広角レンズカメラを使用することで、より使いやすい画像を得ることができます。

１つの例示的な実施形態では、ＬＥＤ２０２が再度ＯＮにされる前に、各ＮＦＣチップ２０６の位置で２つの画像が撮影される。ＬＥＤ２０２は午前１２時にＯＦＦにされるものとして上述しているが、この時間は限定的なものとみなされず、ＬＥＤ２０２はいつでも消灯されるものであってよい。ＬＥＤ２０２がＯＦＦの時間の長さは、自動的に制御されるものであってもよいし、ユーザにより制御されるものであってもよい。

上記のＳ１の説明では、キャリッジユニット１００は、ＬＥＤ２０２がＯＦＦのときに移動を開始した。別の例示的な実施形態では、キャリッジユニット１００の移動を開始するために、ＬＥＤ２０２を完全にＯＦＦにする必要はない。また、照明状態が通常よりも暗かったり、低かったりする場合には、撮影された画像に含まれる赤色光、青色光、白色蛍光灯が少なくなるため、効果を得ることができる。

上記のＳ３及びＳ１３の説明では、キャリッジユニット１００は走行を停止した。別の例示的な実施形態では、ＣＰＵ１０１は、モータ１０５を停止する代わりに、モータ１０５の速度を減速させることができ、キャリッジユニット１００は、停止することなく、減速して移動を続けることができる。カメラユニット１１３は、キャリッジユニット１００が非常に遅い速度で移動する際に、植物／作物の画像を撮影できる。

上記のＳ１６の説明では、ＣＰＵ１０１は、バッテリ１１５が充電されている場合に、バッテリ電流モニタ１１９からの出力値を確認する。別の例示的な実施形態では、ＣＰＵ１０１は、バッテリ１１５が放電されている場合に、出力値を確認できる。通常の状態では、バッテリ１１５が放電されると、電池電流モニタ１１９は負の値を出力する。バッテリ１１５が放電しているときに、バッテリ電流モニタ１１９が正の値を出力する場合、ＣＰＵ１０１はエラーが発生したと判断する。ＣＰＵ１０１は、動作を停止し、ユーザにエラーの通知を行う。なお、ＣＰＵ１０１は、モータ１０５の回転状態を検出するためのセンサ（不図示）を用いて、バッテリ１１５が放電されている期間を判定できる。

上述の例示的な実施形態における処理は、ＣＰＵ１０１により行われるものとして説明したが、別の例示的な実施形態では、処理は、複数の処理ユニットによって分担して行われるものであってもよい。

上述の例示的な実施形態では、カメラを使用する場合について説明したが、本開示はこの例に限定されない。本開示の実施を可能にせしめる任意の撮像装置が適用可能である。

図６は、キャリッジユニット１００により撮影された植物／作物の画像の確認をユーザに可能ならしめる、コンピュータ３００の構成を示している。コンピュータ３００は、ＣＰＵ１０１、ＲＡＭ３０２、ＲＯＭ３０３、入力部３０４、外部インタフェース３０５、及び出力部３０６を含む。

ＣＰＵ３０１は、ＲＡＭ３０２またはＲＯＭ３０３に格納されたコンピュータプログラム及びデータを介して、コンピュータ３００を制御する。コンピュータ３００は、１以上の専用ハードウェア部品や、ＣＰＵ１０１とは異なるグラフィックスプロセシングユニット（ＧＰＵ）を含むことができ、ＧＰＵや専用ハードウェア部品は、ＣＰＵ３０１により実行される処理の一部または全部を実行することができる。専用ハードウェアの例には、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）等が含まれる。ＲＡＭ３０２は、ＲＯＭ３０３から読み出されたコンピュータプログラムやデータ、外部インタフェース３０５を介してコンピュータ３００から外部に供給されたデータを一時的に格納する。ＲＯＭ３０３は、変更を必要としないコンピュータプログラムやデータを格納する。

入力部３０４は、例えば、ジョイスティック、ジョグダイヤル、タッチパネル、キーボード、マウス等であってよく、ユーザ操作を受け付け、ＣＰＵ３０１に各種の指示を提供する。外部インタフェース３０５は、サーバ等の外部機器と通信する。外部インタフェース３０５は、キャリッジユニット１００と直接通信可能である。外部機器との通信は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）ケーブル、シグナルデジタルインタフェース（ＳＤＩ）ケーブル等を用いた有線インタフェースを介して行われるものであってもよいし、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）接続のような無線インタフェースであってもよい。出力部３０６は、例えば、ディスプレイ等の表示部３０６ａ、及びスピーカ等の音声出力部３０６ｂであってよく、ユーザがコンピュータ３００を操作可能なようにグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）の表示、及びガイド音の出力を行う。

図７Ａ及び７Ｂは、表示部３０６ａに表示される画像の例を示している。図７Ａ及び７Ｂは、表示部３０６ａに表示された植物の画像をユーザが選択可能な選択画面４００を示している。図７Ａでは、選択画面４００は、レール画像４０１、「レールを選択」ドロップダウンリスト４０２、及び「画像を選択」ドロップダウンリスト４０３を含む。説明のために、本例では、１本のレール２０１に対して１つのキャリッジユニット１００のみが存在する。ユーザは、ドロップダウンリスト４０２から１本のレール２０１を選択できる。

図７Ｂでは、ユーザがドロップダウンリスト４０２から「第１レール」を選択した場合、レール画像４０１上に矩形４０４が表示される。レール画像４０１上には、５つの矩形４０４が表示されている。矩形４０４の位置は、各レール２０１に異なっていてもよい。矩形４０４はＮＦＣチップ２０６に対応しているため、「第１レール」には、キャリッジユニット１００が植物／作物の画像を撮影する場所が５か所存在している。ユーザは、５つの矩形４０４のうちから１つの矩形４０４を選択できる。換言すれば、ユーザは、５か所の撮影場所のうちから１つの撮影場所を選択できる。ユーザは、ドロップダウンリスト４０３から植物／作物の画像を１枚選択できる。ドロップダウンリスト４０３は、選択された撮影場所でキャリッジユニット１００が撮影した複数の植物／作物の画像を含んでいる。複数の植物／作物の画像は、撮影のタイミングで異なっている。

１つの例示的な実施形態によれば、植物／作物の画像は、以下の手順で表示される：
（ａ）ユーザがドロップダウンリスト４０２から１つのレール２０１を選択すると、レール画像４０１に矩形４０４が表示される。

（ｂ）ユーザが、２以上の矩形４０４の中から１つの矩形４０４を選択する。

（ｃ）ユーザがドロップダウンリスト４０３から１つの植物／作物の画像を選択すると、選択された植物／作物の画像が表示される。

上述の手順は、１つの例示的な実施形態に係る植物／作物の画像の表示方法を提供するものである。なお、この手順は限定的なものとはみなされるものでなく、植物／作物の画像の表示を可能ならしめる手順のバリエーションが適用可能である。

図８は、表示部３０６ａへの植物／作物の画像の表示例である。より詳しくは、図８は、植物／作物の画像の検査をユーザに可能ならしめるチェック画面５００を示している。チェック画面５００は、ユーザが選択画面４００において植物／作物の画像を選択した際に表示される。チェック画面５００は、メイン部５０１、棒グラフ部５０２、線グラフ部５０３、環境情報部５０４、ＩＤ情報部５０５、周期情報部５０６、及びログ情報部５０７を含む。

メイン部５０１は、キャリッジユニット１００により撮影された植物／作物の画像を表示する。棒グラフ部５０２は７つの棒グラフを含み、線グラフ部５０３は７つの線グラフを含む。棒グラフと線グラフの１つのセットは、１つのキャリッジユニット１００のバッテリ１１５に対応する。棒グラフは、対応するバッテリ１１５の残率（残量）及び状態を示す。線グラフは、対応するバッテリ１１５の残率履歴を示す。棒グラフ部５０２及び線グラフ部５０３については後述する。

環境情報部５０４は、温度、湿度及びチップ温度を示す。温度及び湿度は、植物／作物の周辺環境をユーザに把握可能ならしめるための情報である。温度及び湿度は、例えば、垂直農場やレール２０１に設置されたセンサにより検出される。チップ温度は、チップの過熱を防ぐための情報である。チップはキャリッジユニット１００に搭載される。ＩＤ情報部５０５は、各キャリッジユニット１００のＩＤの一覧を示すものである。選択されたキャリッジユニット１００のＩＤはハイライト表示される。周期情報部５０６は、キャリッジユニット１００からの情報が更新される周期を示す。ログ情報部５０７は、コンピュータ３００がキャリッジユニット１００から受信した過去の情報を示す。

次に、棒グラフ部５０２について説明する。棒グラフの各々は、左部５０２ａと右部５０２ｂの２つの棒パーツからなる。左部５０２ａの長さは、現在のバッテリパーセンテージを示す。左部５０２ａの長さは、バッテリ１１５の電圧値または電流値を示すことができる。右部５０２ｂの色やパターンは、バッテリ１１５の現在の状態を示す。本例では、右部５０２ｂの色は、緑色、赤色、または黄色になり得る。色が緑色の場合、キャリッジユニット１００が充電ステーション２０５に停止し、バッテリ１１５が充電され、バッテリパーセンテージが上昇中である状態を示している。色が赤色の場合、キャリッジユニット１００が移動し、バッテリパーセンテージが減少中の状態を示している。色が黄色の場合、バッテリ１１５が以前に充電された、またはキャリッジユニット１００と充電ステーション２０５との接触不良が発生している状態であり、バッテリパーセンテージが変化していない状態を示している。

次に、線グラフ部５０３について説明する。各線グラフの横軸は時間軸であり、該時間軸は左から右に時間が経過することを示している。各線グラフの縦軸は、バッテリパーセンテージである。当該線グラフにより、ユーザは、充電ステーション２０５においてバッテリ１１５が適切に充電されているか否かを確認することができる。当該線グラフにより、ユーザは、バッテリ１１５の状態を確認することができる。これらの確認により、ユーザは、バッテリ１１５が劣化しているか否かを判断することができる。

図８の線グラフは１つの波形を示しているが、線グラフは２つ以上の波形を示すものであってもよい。図９Ａは、線グラフが２つの波形を示している例である。実際の波形６００と理想波形６０１がある。実際の波形６００は、バッテリ１１５の実際のパーセンテージ履歴を示している。理想波形６０１は、比較用の理想（仮想）のパーセンテージ履歴を示している。「理想」とは、バッテリ１１５が適切に充電され、バッテリ１１５が劣化していないことを意味する。ユーザは、実際の波形６００と理想波形６０１とを比較することで、バッテリ１１５に関するエラーを容易に確認することができる。換言すれば、理想波形６０１は基準として機能する。

一般に、バッテリ１１５が充電される充電期間は、バッテリ１１５が動作する動作期間よりも短いことが多い。故に、線グラフは、充電期間が省略された波形を示すものであってもよい。図９Ｂは、動作期間部６０２と充電期間部６０３を含む線グラフの一例である。このような表示を用いることで、必要な情報を強調表示することができる。

上述したチェック画面５００は、ユーザが選択画面４００において植物／作物の画像を選択したときに表示される。しかしながら、このような構成は限定的なものとはみなされない。別の例示的な実施形態では、チェック画面５００は、ユーザがすべての画像を見ることが可能なよう、すべての場所からの特定の日のスライドショーのような画像のセットを、自動的に表示できる。選択画面４００がツール画面であるのに対し、チェック画面５００はメイン画面である。チェック画面５００は、ユーザが植物／作物及びバッテリ状態を確認できるように、常に表示されるものであってもよい。選択画面４００は、ユーザがツールバーを用いて特定のエリアにある植物／作物を確認する場合にのみ表示される。

次に、警告システムについて説明する。警告システムは、表示部３０６ａへの画像やメッセージの表示、音声出力部３０６ｂからの音声出力、または画像／メッセージの表示及び音声出力により、ユーザにバッテリ１１５のエラーを通知する。本例示的な実施形態では、以下の条件に基づいて警告を出力する：

本例示的な実施形態では、４つの警告レベルが存在している。レベル１の場合、対応する棒グラフと線グラフのセットの背景色がオレンジ色になる。背景の色やパターンは変更可能である。レベル２の場合、表示部３０６ａがエラー画像やエラーメッセージを表示する、または音声出力部３０６ｂがアラーム音を発する。レベル３の場合、表示部３０６ａがエラー画像やエラーメッセージを表示し、音声出力部３０６ｂがアラーム音を発する。レベル４の場合、ユーザが許可しない限り、キャリッジユニット１００は充電ステーション２０５から移動しない。しかしながら、キャリッジユニット１００は、バッテリパーセンテージが２０％以下になった際でも、次の移動タイミングまでの時間が長い場合には、警告を出力せずに移動を続けることができる。

上述した例示的な実施形態に加えて、別の例示的な実施形態では、周期情報部５０６において定義されたタイミングでコンピュータ３００がキャリッジユニット１００から情報を受信しない場合、対応する棒グラフと線グラフのセットの背景色が黄色になる。キャリッジユニット１００がネットワーク経由で応答していない場合、対応する棒グラフと線グラフのセットの背景色が赤色になる。警告は、温度や湿度等、バッテリパーセンテージ以外の情報に基づいて出力されるものであってもよい。

以上説明した例示的な実施形態は、垂直農法環境が暗く、植物／作物が白色ＬＥＤライトで照明されている状態でも動作可能な垂直農法環境の監視システムを提供し、これにより同様の照明状態下での画像の撮影を可能にせしめる。また、ＵＶ光を用いて植物／作物が照明されることで、菌やカビ等の検出も可能である。

以上説明した例示的な実施形態は、磁気センサを使用し、ワイヤレス受信機を備えたキャリッジがワイヤレス送信機と完全に整列しラインナップし、当該キャリッジのバッテリに最適な充電電流を供給可能にせしめるワイヤレス給電システムを提供する。また、電流モニタによりバッテリの監視が可能になり、キャリッジが充電場所を確認し、当該キャリッジが最大充電電流に最適な場所に在ることを確認できる。

Claims (24)

1. 所定の空間における植物を監視するためのシステムであって、
   撮影手段と、
   照明手段と、
   前記撮影手段及び前記照明手段が移動するレールユニットと、
   を有し、
   前記所定の空間の照明状態が第１の照明状態である場合、及び前記所定の空間の照明状態が、前記第１の照明状態とは異なる第２の照明状態である場合に、前記撮影手段が撮影を行わないことを特徴とするシステム。
2. 前記撮影は、前記レールユニットに沿った複数の場所において、前記照明手段からの照明を用いて実行されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記所定の空間の照明状態は、前記照明手段の光とは異なる光であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
4. 前記第１の照明状態は、前記第２の照明状態よりも暗いことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
5. 前記照明手段は、白色光またはＵＶ光を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
6. 前記白色光または前記ＵＶ光のいずれかが、前記撮影中に点灯される請求項５に記載のシステム。
7. 画像を撮影するシステムであって、
   撮影手段と、
   前記撮影手段が移動するレールユニットと、
   タグを読み取る読取手段と、
   を有し、
   前記撮影手段は、前記読取手段がタグを読み取った場合に、当該読み取られたタグの位置と対応する位置で画像を撮影することを特徴とするシステム。
8. 画像を撮影するシステムであって、
   撮影手段と、
   照明手段と、
   前記撮影手段及び前記照明手段が移動するレールユニットと、
   タグを読み取る読取手段と、
   を有し、
   前記撮影手段は、前記読取手段が所定のタグを読み取った場合に、当該読み取られたタグの位置と対応する位置で画像を撮影し、
   前記撮影手段は、照明状態が第１の照明状態である場合に画像を撮影し、
   前記撮影手段は、照明状態が前記第１の照明状態とは異なる第２の照明状態である場合に画像を撮影しないことを特徴とするシステム。
9. 前記撮影は、前記レールユニットに沿った複数の場所において、前記照明手段からの照明を用いて実行されることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
10. 前記撮影された画像は、前記読み取られたタグの情報と関連付けて格納されることを特徴とする請求項８に記載のシステム。
11. 所定の空間における植物を監視するための方法であって、
    レールユニットに沿って撮影手段及び照明手段を移動し、
    前記所定の空間の照明状態が第１の照明状態である場合に、前記植物の画像を撮影するよう前記撮影手段を制御し、
    前記所定の空間の照明状態が、前記第１の照明状態とは異なる第２の照明状態である場合に、撮影を行わないよう制御することを特徴とする方法。
12. 前記撮影は、前記レールユニットに沿った複数の場所において、前記照明手段からの照明を用いて実行されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 画像を撮影する方法であって、
    レールユニットに沿って撮影手段及び照明手段を移動し、
    タグを読み取り、
    前記タグが読み取られた場合に、当該タグが読み取られた位置と対応する位置において画像を撮影するよう前記撮影手段を制御することを特徴とする方法。
14. 垂直農場の内容を監視するための方法であって、
    前記垂直農場の内容を照明する環境照明を検出し、
    前記環境照明がオフであることが検出されたことに応じて、前記垂直農場の内容の画像を撮影する撮影処理を開始し、
    前記処理は、
    第１の光で前記垂直農場の内容を照明し、
    前記第１の光で照明された前記内容の画像を撮影し、
    第２の光で前記垂直農場の内容を照明し、
    前記第２の光で照明された前記内容の画像を撮影し、
    前記撮影された前記第１の光により照明された前記内容の画像と、前記撮影された前記第２の光により照明された前記内容の画像とを送信し、
    前記撮影された前記第１の光により照明された前記内容の画像と、前記撮影された前記第２の光により照明された前記内容の画像とを解析し、
    前記撮影された前記第１の光により照明された前記内容の画像と、前記撮影された前記第２の光により照明された前記内容の画像の解析に基づいて、前記垂直農場の内容の状態を判断すること
    を含むことを特徴とする方法。
15. 撮影システムであって、
    レールと、
    前記レール上に配置された少なくとも１つのＲＦチップと、
    前記レール上に配置された少なくとも１つの磁石と、
    前記レールに沿って移動可能に構成されたキャリッジユニットと、
    前記キャリッジユニット内のバッテリを充電する充電手段と、
    を有し、
    前記キャリッジユニットは、
    少なくとも１つの画像を撮影する撮影手段と、
    前記少なくとも１つのＲＦチップからの信号を読み取るＲＦリーダと、
    前記少なくとも１つの磁石を検出する磁気センサと、
    前記キャリッジユニットを駆動するモータと、
    前記撮影手段及び前記モータを制御する制御手段と、
    を有し、
    前記モータが前記キャリッジユニットを前記レールに沿って移動するよう駆動している間に、前記ＲＦリーダが前記少なくとも１つのＲＦチップからの信号を読み取った場合に、前記制御手段は、前記モータを停止し、前記少なくとも１つの画像を撮影するよう前記撮影手段を制御し、
    前記モータが前記キャリッジユニットを前記レールに沿って移動するよう駆動している間に、前記磁気センサが前記少なくとも１つの磁石を検出した場合に、前記制御手段は前記モータを停止し、前記充電手段は前記バッテリを充電することを特徴とする撮影システム。
16. 前記撮影手段により撮影された前記少なくとも１つの画像を表示する表示手段をさらに有することを特徴とする請求項１５に記載の撮影システム。
17. 前記表示手段は、前記撮影手段のバッテリに関連する情報を表示することを特徴とする請求項１６に記載の撮影システム。
18. 前記表示手段は、前記バッテリの残量及び前記バッテリの状態を示す棒グラフを表示し、
    前記棒グラフは、第１の棒と第２の棒を含み、
    前記第１の棒部の長さが、前記バッテリの残量を示し、前記第２の棒部の色またはパターンが、前記バッテリの状態を示すことを特徴とする請求項１７に記載の撮影システム。
19. 撮影システムであって、
    レールと、
    前記レール上に配置された少なくとも１つのＲＦチップと、
    前記レール上に配置された少なくとも１つの磁石と、
    前記レールに沿って移動可能に構成されたキャリッジユニットと、
    前記キャリッジユニット内のバッテリを充電する充電手段と、を有し、
    前記キャリッジユニットは、
    画像を撮影する撮影手段と、
    前記少なくとも１つのＲＦチップからの信号を読み取るＲＦリーダと、
    前記少なくとも１つの磁石を検出する磁気センサと、
    前記撮影手段を制御する制御手段と、
    を有し、
    前記キャリッジユニットが前記レールに沿って移動している間に、前記ＲＦリーダが前記少なくとも１つのＲＦチップからの信号を読み取った場合に、前記制御手段は、少なくとも１つの画像を撮影するよう前記撮影手段を制御し、
    前記キャリッジユニットが前記レールに沿って移動している間に、前記磁気センサが前記少なくとも１つの磁石を検出した場合に、前記キャリッジユニットは停止し、前記充電手段は前記バッテリを充電することを特徴とする撮影システム。
20. 撮影システムであって、
    レールと、
    前記レール上に配置された少なくとも１つの磁石と、
    前記レールに沿って移動可能に構成されたキャリッジユニットと、
    前記キャリッジユニット内のバッテリを充電する充電手段と、
    を有し、
    前記キャリッジユニットは、
    少なくとも１つの画像を撮影する撮影手段と、
    前記少なくとも１つの磁石を検出する磁気センサと、
    を有し、
    前記キャリッジユニットが前記レールに沿って移動している間に、前記磁気センサが前記少なくとも１つの磁石を検出した場合に、前記キャリッジユニットは停止し、前記充電手段は前記バッテリを充電することを特徴とする撮影システム。
21. 撮影システムであって、
    レールと、
    前記レール上に配置された少なくとも１つの磁石と、
    前記レールに沿って移動可能に構成されたキャリッジユニットと、
    前記キャリッジユニット内のバッテリを充電する充電手段と、
    を有し、
    前記キャリッジユニットは、
    少なくとも１つの画像を撮影する撮影手段と、
    前記少なくとも１つの磁石を検出する磁気センサと、
    前記バッテリが充電されている場合に正の値を出力し、前記バッテリが充電されていない場合に負の値を出力するバッテリモニタと、
    前記充電手段が前記バッテリを充電しているにもかかわらず、前記バッテリモニタが負の値を出力する場合に、エラー通知を行う制御手段と、
    を有し、
    前記キャリッジユニットが前記レールに沿って移動している間に、前記磁気センサが前記少なくとも１つの磁石を検出した場合に、前記キャリッジユニットは停止し、前記充電手段は前記バッテリを充電することを特徴とする撮影システム。
22. 所定の空間における植物を監視するためのシステムであって、
    撮影手段と、
    照明手段と、
    前記撮影手段及び前記照明手段が移動するレールユニットと、
    を有し、
    前記撮影手段は、前記所定の空間の照明状態が第１の照明状態である場合に、前記レールに沿った複数の場所で、前記照明手段による照明を用いて画像を撮影する処理を実行し、
    前記撮影手段は、前記所定の空間の照明状態が前記第１の照明状態とは異なる第２の照明状態である場合に、前記処理を実行しないことを特徴とするシステム。
23. 前記植物の表示または解析のために、前記撮影された画像を送信する送信手段をさらに有することを特徴とする請求項２２に記載のシステム。
24. 所定の空間における植物を監視するためのシステムであって、
    第１のモードにおいて、前記所定の空間を第１の光強度で照明し、第２のモードにおいて、前記所定の空間を前記第１の光強度よりも弱い第２の光強度で照明する第１の照明手段と、
    カメラと、
    前記カメラに取り付けられた第２の照明手段と、
    前記カメラ及び前記第２の照明手段が沿って移動するレールと、
    前記レールに沿った複数の場所で、前記第２の照明手段による照明を用いて、前記植物の画像を撮影する処理を実行する制御手段と、
    を有することを特徴とするシステム。

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