JP2023527848A - 土壌センサを使用した農地の「オンザフライ」処置方法 - Google Patents

土壌センサを使用した農地の「オンザフライ」処置方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、農地の処置方法であって、1)処置デバイス(200)によって、農地管理システム(100)から、処置デバイス(200)を制御するためのパラメトリゼーション(10)を受信するステップ(S10)と、2)少なくとも1つの土壌センサ(400)から、農地における地理的位置G1の現実世界の状況におけるリアルタイム土壌情報を受信するステップ(S20)と、3)リアルタイム土壌情報を処理して処理された情報(30)を生成するステップ(S30)と、4)受信したパラメトリゼーション(10)と処理された情報(30)とに基づいて、処置デバイス(200)の処置配置部(270)を制御する制御信号(50)を決定するステップ(S40)と、5)農地(300)における地理的位置G2に対する処置を実行するステップ(S50)とを有し、処置は、リアルタイム土壌情報を受信した後、位置G1と位置G2の距離が100mを超えないように、制御信号(50)に基づいてリアルタイムに実行される。【選択図】図2

Description

本発明は、農地の処置方法及び処置デバイスに関する。
本発明の包括的な背景は、農地の処置(treatment)である。この処置は、播種、すなわち、栽培される作物の種子の散布、実際に栽培される作物の処置、農地での雑草の処置、農地での害虫又は害獣の処置、農地での病原菌の処置、農地の灌漑及び施肥などを含む。
スマートスプレー等の農業機械又は自動処置デバイスは、生態学的及び経済的なルールに基づいて、農地の雑草、害虫、及び/又は病原菌を処置する。
現代の農業機械は、多くのセンサを搭載し、農地の処置に関連する様々なパラメータを測定又は決定する。この文脈において重要なパラメータは、土壌状態(soil condition)と他の土壌関連パラメータ(soil-related parameters)である。例えば、水分と栄養素によって特徴付けられる土壌状態は、植物の成長と健康の鍵となり、処置パラメータ(例えば、処置の種類と肥料の施用量)に決定的な影響を与える。現在の技術では、土壌の状態は、データ収集と分析に時間とコストがかかる限られた数の点測定によって測定され、あるいは物理モデルに基づく推定、例えば、リモートセンシング情報に基づく推定によって決定される。いずれの方法も、デジタル農業アプリケーション(digital farming application)に必要な精度が不足している。従来のソリューションにおける他の方法は、リアルタイムの意思決定を行わないため、農地に複数回訪れる必要があり、時間がかかる。
土壌状態及び/又は他の土壌関連パラメータの高品質なリアルタイム測定及び決定を提供し、同時に、農地の処置に関するリアルタイムの決定及び/又は実行を提供する、農地の処置のための改善された方法が実現されれば有益である。更に、精度が高く、ゾーンに特化した、土壌パラメータに基づく農地の処置を可能にする改良された方法が実現されれば有益である。更に、土の中でセンサを引きずる必要がなく、精度が高く、ゾーンに特化した、土壌パラメータに基づくことを可能にするコスト効率の高い方法が実現されれば有益である。更に、土の中でセンサを引きずる必要がなく、土壌センサを処置デバイスに機械的に取り付ける必要がなく、精度が高く、ゾーンに特化した、土壌パラメータに基づくことを可能にするコスト効率の高い方法が実現されれば有益である。
本発明の目的は、独立請求項の主題によって解決され、更なる実施形態は、従属請求項に含まれる。なお、以下に説明する本発明の側面及び具体例は、方法のみでなく処置デバイスにも適用される。
上述した本発明の目的に鑑み、本発明は、農地(300)の処置方法に関し、この方法は、
1)処置デバイス(200)によって、農地管理システム(100)から、処置デバイス(200)を制御するためのパラメトリゼーション(10)を受信するステップ(S10)と、
2)少なくとも1つの土壌センサ(400)から、農地における地理的位置G1の現実世界の状況におけるリアルタイム土壌情報を受信するステップ(S20)と、
3)リアルタイム土壌情報を処理して処理された情報(30)を生成するステップ(S30)と、
4)受信したパラメトリゼーション(10)と処理された情報(30)とに基づいて、処置デバイス(200)の処置配置部(270)を制御する制御信号(50)を決定するステップ(S40)と、
5)農地における地理的位置G2に対する処置を実行するステップ(S50)とを有し、
処置は、リアルタイム土壌情報を受信した後、位置G1と位置G2の距離が100mを超えないように、制御信号(50)に基づいてリアルタイムに実行される。
上述した本発明の目的に鑑み、本発明は、農地(300)の処置方法に関し、この方法は、
1)処置デバイス(200)によって、農地管理システム(100)から、処置デバイス(200)を制御するためのパラメトリゼーション(10)を受信するステップ(S10)であって、パラメトリゼーション(10)は、農地(300)について予想される状態に関連するオフライン農地データ(Doff)に基づくステップと、
2)少なくとも1つの土壌センサ(400)から、農地における地理的位置G1の現実世界の状況におけるリアルタイム土壌情報を受信するステップ(S20)と、
3)リアルタイム土壌情報を処理して処理された情報(30)を生成するステップ(S30)と、
4)受信したパラメトリゼーション(10)と処理された情報(30)とに基づいて、処置デバイス(200)の処置配置部(270)を制御する制御信号(50)を決定するステップ(S40)と、
5)農地における地理的位置G2に対する処置を実行するステップ(S50)とを有し、
処置は、リアルタイム土壌情報を受信した後、位置G1と位置G2の距離が100mを超えないように、制御信号(50)に基づいてリアルタイムに実行される。
上述した本発明の目的に鑑み、本発明は、農地(300)を処置するための処置デバイス(200)に関し、この処置デバイスは、
土壌センサ(400)と、
土壌センサ(400)から受信した農地(300)における地理的位置G1の現実世界の状況におけるリアルタイム土壌情報を処理し、処理された情報(30)を生成するように構成された処理ユニット(500)と、
農地管理システム(100)からパラメトリゼーション(10)を受信するように構成されたパラメトリゼーションインタフェース(250)と、
制御信号(50)に基づいて農地(300)を処置するように構成され、且つリアルタイム土壌情報を受信した後、位置G1と位置G2の距離が100mを超えないように、農地(300)内の地理的位置G2に対する処置をリアルタイムで実行するように構成された処置配置部(270)と、
パラメトリゼーションインタフェース(250)から受信するパラメトリゼーション(10)と、処理された情報(30)とに基づいて、処置配置部(270)を制御する制御信号(50)を決定するよう構成された処置制御ユニット(210)とを備える。
この文脈において、処置デバイス(200)との関係で(土壌センサ、処理ユニット、パラメトリゼーションインタフェース、処置配置部、処置制御ユニットを)「備える(comprising)」とは、処置デバイス(200)が土壌センサ、処理ユニット、パラメトリゼーションインタフェース、処置配置部、又は処置制御ユニットに通信可能に接続されていることを意味する。すなわち、土壌センサ、処理ユニット、パラメトリゼーションインタフェース、処置配置部、又は処置制御ユニットは、処置デバイス(200)に機械的に取り付けられ又は機械的な一部である必要はない。「通信可能に接続(communicatively coupled)」とは、例えば、モバイルインターネット(2G/3G/4G/5G/6G)接続や無線インターネット接続(例えば、WiFi)等を介して、2つの部品、デバイス、又はハードウェアが相互に通信できるように接続されていることを意味する。
ここで使用する「処置(treatment)」又は「農地の処置(treatment of an agricultural field)」という用語は、好ましくは以下を含む。
・栽培されておらず且つ作物にとって有害であるおそれのある雑草を、特に除草剤を用いて除草すること、作物及び/又は雑草上の害虫又は害獣を、特に殺虫剤を用いて防除又は殺滅すること、及び作物の病原体及び/又は植物病害を、特に殺菌剤を用いて防除し又は破壊することにより、農地において栽培されている又は栽培される予定の作物又は植物を保護すること、及び又は
・農地における作物又は植物の成長を、特に植物成長調整剤を用いて調整すること、及び/又は
農地で栽培する作物又は植物の種子又は苗の播種、すなわち、散布又は植付を行うこと、及び/又は
・農地で栽培されている又は栽培される予定の作物又は植物に肥料又は栄養素を供給すること、及び/又は
・農地を灌漑すること
ここで使用する「オフライン農地データ(offline field data)」という用語は、パラメトリゼーションの決定前に生成、収集、集計又は処理されたデータを指す。オフライン農地データは、処置デバイスから外部的に収集してもよい。オフライン農地データは、処置デバイスが使用される前に収集されたデータであってもよい。オフライン農地データは、受信したパラメトリゼーションに基づいて、農地で処置が行われる前に収集されたデータであってもよい。例えば、オフライン農地データは、処置時の予想気象状態に関連する気象データ、処置時の予想土壌状態、例えば、栄養素含有量、土壌水分、及び/又は土壌組成等に関連する予想土壌データ、処置時の雑草や作物等の成長段階に関連する成長段階データ、及び/又は処置時の作物の病害段階に関連する病害データを含む。オフライン農地データは、処置デバイスが取り付けられている農業機械の静的データ(すなわち動的に変化しないデータ)も含むことがより好ましい。静的機械データとは、例えば、処置デバイスが搭載されている農業機械の機械仕様データ、機械寸法(例えば、機械の長さ、幅、高さ)、静的機械特性データ等である。
ここで使用する「空間分解された(spatially resolved)」という用語は、サブフィールドスケール(sub-field scale)のあらゆる情報を指す。このような分解は、農地内の2以上の位置座標、又はサブフィールドスケールのグリッド要素を有する農地の空間グリッドに関連付けることができる。特に、農地に関する情報は、農地内の2以上の場所又はグリッド要素に関連付けてもよい。サブフィールドスケールでのこのような空間分解によって、現状に応じた、対象を絞った農地の処置が可能になる。
「農地の状態」とは、農地の状態又は農地における環境の状態であって、農地の処置に影響を及ぼすものを指す。このような状態は、土壌や気象状態と関連していてもよい。土壌の状態は、土壌の現在の状態又は予想される状態に関連する土壌データによって特定できる。気象状態は、現在の気象状態又は予想される気象状態に関連する気象データに関連付けてもよい。成長状態は、例えば、作物や雑草の成長段階に関連付けてもよい。病害状態は、現在の病害状態又は予測される病害状態に関連する病害データと関連付けてもよい。
ここで使用する「処置デバイス(treatment device)」という用語は、制御技術とも呼ばれ、化学的制御技術、種子制御技術、又は灌漑制御技術を含むことができる。化学的制御技術は、処置製品(treatment products)、特に殺虫剤及び/又は除草剤及び/又は殺菌剤等の作物保護製品を適用するための少なくとも1つの手段を含むことが望ましい。このような手段には、農地を移動できる農業用機械、ドローン、又はロボットに配置された1つ以上のスプレーガン又はスプレーノズルの処置配置部が含まれる。種子制御技術は、全面播種(seed broadcasting)、種蒔用穴掘り(dibbing)、プラウの背後での種子の落下、ドリリング、株まき(hill dropping)、正条植え(check rowing)及び移植のための設備を含む、播種のための少なくとも1つの手段を含むことが望ましい。例えば、種子制御技術は、通常のドリルプランターを含んでいてもよく、ドリルプランターでは、例えば、特定の円形プレートによってホッパーから摘み取られた種子がシャンク内に放出され、重力によって畝間の底に届けられる。処置配置部(treatment arrangement)とは、実際に処置を実行する処置デバイスの部分又はセクションであり、例えば、処置配置部は、(スプレーの)ノズル配置部又は(播種装置の)円形プレートの配置部等である。処置配置部は、処置デバイスに機械的に取り付けられることが望ましい。また、処置配置部は、処置デバイスに機械的に取り付けられていなくてもよい。処置配置部は、処置デバイスに通信可能に接続されることが望ましい。
ここで使用する「パラメトリゼーション(parametrization)」という用語は、農地を処置する処置デバイスを制御するために処置デバイスに提供されるパラメータのセットに関連する。処置デバイスを制御するためのパラメトリゼーションは、農地に応じて少なくとも部分的に空間分解してもよく、特定の場所に応じて少なくとも部分的に分解してもよい。このような空間分解又は位置特異性は、空間分解されたオフライン農地データに基づいていてもよい。空間分解されたオフラインデータは、空間分解された農地の履歴データ又はモデリングデータを含んでもよい。これに代えて又はこれに加えて、空間分解されたオフラインデータは、農地の遠隔検知データ又は農地の限定された数の場所で検出された観測データに基づいていてもよい。このような観測データは、例えば、モバイルデバイスによって農地の特定の場所で撮影された画像や、画像分析によって得られた任意の結果を含むことができる。
パラメトリゼーションは、処置デバイスの設定ファイル(configuration file)に関連していてもよく、このファイルは、処置デバイスのメモリに格納され、処置デバイスのコントロールユニットがアクセスできる。換言すれば、パラメトリゼーションは、例えば、1つ以上の層からなるディシジョンツリーのようなロジックであってもよく、これは、例えば、撮影された画像及び/又はオンライン農地データ(online field data)等の測定可能な入力変数に基づいて処置デバイスを制御するための制御信号を決定するために使用される。パラメトリゼーションは、オン/オフの決定に関連する1つの層と、オプションとして、使用が予想される処置製品の組成に関連する第2の層と、更にオプションとして、使用が予想される処置製品の施用量に関連する第3の層とを含んでいてもよい。パラメトリゼーションのこれらの層から、オン/オフの決定、処置製品の組成、及び/又は処置製品の施用量は、空間分解してもよく、又は農地に応じて決定してもよい。このように、状況に応じたリアルタイムの処置決定は、リアルタイム処理された情報及び/又は処置デバイスが農地を通過しながら収集したオンライン農地データに基づいて行われる。処置の実行前にパラメトリゼーションを提供することによって、演算時間を短縮でき、同時に、処置のための制御信号の決定の信頼度を高めることができる。パラメトリゼーション又は設定ファイルは、場所に応じたパラメータを含んでいてもよく、これらは、処置デバイスに提供され、処置デバイスは、これを使用して制御信号を決定できる。
1つの層では、オン/オフ決定のためのパラメトリゼーションは、処理された情報から得られるパラメータに関連する閾値を含むことができる。このようなパラメータは、処理された情報(30)から導出され、処置の決定にとって決定的なパラメータであってもよい。好ましい実施形態では、処理された情報から得られるパラメータは、土壌の状態に関連する。更なるパラメータは、処置決定にとって決定的なオンライン農地データから導出されたものであってもよい。例えば、導出されたパラメータが閾値以下であれば、オフ又は処置なしが決定される。例えば、導出されたパラメータが閾値を超えていれば、オン又は処置ありが決定される。パラメトリゼーションは、空間分解された一連の閾値を含んでいてもよい。このようにして、パラメトリゼーションと処理された情報(30)に基づいて制御信号が決定される。
処置デバイスには、パラメトリゼーション又は設定ファイルが用意されており、処置デバイスは、これに基づいて処置配置部を制御することが望ましい。更なる実施形態では、設定ファイルの決定は、適用される処置製品の施用量レベル(dosage level)の決定を含む。パラメトリゼーションには、処置製品の施用量に関する更なる層を含ませてもよい。このような施用量は、処理された情報(30)から導出されたパラメータに関連するものであってもよい。オンライン農地データから更なるパラメータを導出してもよい。換言すれば、設定ファイルに基づいて処置デバイスを制御し、撮影された画像及び/又はオンライン農地データ等の農地のリアルタイムパラメータに基づいて、適用される処置製品の施用量を制御する。好ましい実施形態では、パラメトリゼーションは、処理された情報(30)から得られる1つ以上のパラメータに基づいて変化する又は漸増する施用量レベルを含む。更に好ましい実施形態では、処理された情報(30)に基づいて施用量レベルを決定する。パラメトリゼーションは、空間分解された一組の施用量レベルを含んでいてもよい。
パラメトリゼーションは、使用が予想される処置製品の組成に関する更なる層を含んでいてもよい。このような場合、パラメトリゼーションは、作物について予想される収穫量又は品質への顕著な影響、生態学的影響、及び/又は処置製品組成物のコストに応じて決定してもよい。したがって、効率や有効性に関して可能な限り最良の結果が得られるように、パラメトリゼーションに基づいて、ある農地を処置するか否か、及びどの処置製品組成物をどの施用量レベルで処置すべきかが決定される。パラメトリゼーションには、処置デバイスの処置製品タンクシステムのタンクレシピを含めることができる。換言すれば、処置製品組成物は、処置を行う前に処置デバイスの1つ以上のタンクに供給される処置製品の成分を意味してもよい。処置製品の決定された組成に応じて、処置製品を構成する1つ以上のタンクからの混合物をオンザフライ(on-the-fly)方式で制御してもよい。処理された情報(30)に基づいて処置製品組成物を決定してもよい。これに加えて又はこれに代えて、パラメトリゼーションは、空間分解された、使用が予想される一組の処置製品組成物を含んでいてもよい。
ここで使用する「施用量レベル(dosage level)」という用語は、好ましくは一定の区域内、例えば、1ヘクタールに施用される種子の量、肥料の量、水の量、及び/又は作物保護製品の量を指す。
好ましい実施形態では、処置デバイスは、1つ以上のスプレーガン、及び/又は円形プレート又は回転プレート(例えば、通常のドリルプランターの一部)、及び/又は関連する撮像デバイスを含む。撮像デバイスは、画像が1つ以上のスプレーガンによって処置される領域に関連付けられるように配置してもよい。撮像デバイスは、例えば、処置デバイスの進行方向において、各スプレーガンによって処置される領域をカバーするように撮像が行われるように取り付けられてもよい。各画像は、ある場所に関連付けてもよく、そのため、処置前の農地におけるリアルタイムの状況のスナップショットを提供する。したがって、処置デバイスが農地を横断しながら、撮像デバイスが農地の特定の場所の画像を撮影でき、処置される領域の撮影画像に基づいて、制御信号が適応される。すなわち、処置が行われる際に、農地の特定の場所において画像によって捕捉された状況に応じて制御信号を適応してもよい。
処置デバイスを制御するための制御信号は、受信したパラメトリゼーション、処理された情報(30)、及びオンライン農地データに基づいて決定することが好ましい。一実施形態では、オンライン農地データは、特に処置デバイスによってリアルタイムで収集される。オンライン農地データの収集は、特に、処置デバイスが農地を通過する際に、オンザフライ方式又はリアルタイムで、処置デバイスに取り付けられ又は農地に設置されたセンサ(カメラを含む)からセンサデータを収集することを含んでもよい。また、オンライン農地データの収集は、特に、農地内又はその付近に設置され、若しくは処置デバイスに取り付けられた気象センサを介して、現在の気象状態又はデータに関連付けられた気象データを収集することを含んでもよい。
「効率(efficiency)」という用語は、適用される処置製品の量と、農地で作物又は植物を効果的に処置するために必要な処置製品の量のバランスに関する用語である。処置がどの程度効率的に行われるかは、天候や土壌等の環境要因によって異なる。
「有効性(efficacy)」という用語は、処置製品の正の効果と負の効果のバランスに関連する。換言すれば、有効性は、特定の作物又は農地の植物を効果的に処置するために必要な処置製品の最適な施用量に関連する。施用量は、多すぎれば、処置製品が無駄に消費され、コストと環境への悪影響も増大するが、少なすぎれば、処置製品が効果的に処置されず、処置製品に対する作物又は植物の免疫化が生じる可能性もあるため、多すぎても少なすぎても好ましくない。処置製品の有効性は、天候や土壌等の環境要因にも依存する。
ここで使用する「処置製品(treatment product)」という用語は、(灌漑に使用される)水、除草剤、殺虫剤、殺菌剤、植物成長調整剤、栄養製品、及び/又はこれらの混合物等、農地の処置のための製品を指す。処置製品は、異なる成分を含んでいてもよく、これらの成分には、異なる有効成分、例えば、異なる除草剤、異なる殺菌剤、異なる殺虫剤、異なる栄養製品、異なる栄養素、並びに更なる成分、例えば、(特に除草剤と組み合わせて使用される)安全剤、アジュバント、肥料、共配合剤、安定剤、及び/又はこれらの混合物等を含むことができる。したがって、「処置製品組成物」という用語は、処置製品に含まれる異なる有効成分に関連しており、特に、処置製品組成物は、1つ又は2つ以上の処置製品を含む組成物である。したがって、それぞれ異なる有効成分に基づく、異なる種類の除草剤、殺虫剤、及び/又は殺菌剤がある。処置製品によって保護される植物は、好ましくは作物であるため、処置製品は、作物保護製品と呼ぶことができる。処置製品組成物は、処置製品に混合される追加の物質、例えば、水等の特に処置製品を希釈及び/又は薄くするための物質、及び/又は特に処置製品の有効性を高めるための栄養液を含んでいてもよい。好ましい栄養液は、窒素を含む溶液、例えば、液体尿素硝酸アンモニウム(urea ammonium nitrate:UAN)である。
「製品」又は「処置製品」という用語は、処置に有用な物質又は材料と理解される。本発明の文脈において、「製品」という用語は、以下に限定されるわけではないが、以下を含む。
・化学製品、例えば、殺菌剤、除草剤、殺虫剤、殺ダニ剤、軟体動物駆除剤、線虫駆除剤、殺鳥剤、殺魚剤、殺鼠剤、忌避剤、殺バクテリア剤、殺生剤、安全剤、植物成長調整剤、ウレアーゼ阻害剤、硝化阻害剤、脱窒素阻害剤、又はこれらの組み合わせ
・生物由来製品、例えば、殺菌剤(生物殺菌剤)、除草剤(生物除草剤)、殺虫剤(生物殺虫剤)、殺ダニ剤(生物殺ダニ剤)、軟体動物駆除剤(生物軟体動物駆除剤)、線虫駆除剤(生物線虫駆除剤)、殺鳥剤、殺魚剤、殺鼠剤、忌避剤、殺バクテリア剤、殺生物剤、安全剤、植物成長調整剤、ウレアーゼ阻害剤、硝化阻害剤、脱窒阻害剤又はこれらの組み合わせとして有用な微生物等
・肥料及び栄養素
・種子及び苗
・(畝内種子処置に用いる種子処置製品を含む)種子処置製品又は種皮製品
・水
・以上の任意の組み合わせ
ここで使用する「殺虫剤」という用語は、線虫駆除剤、殺ダニ剤、及び軟体動物駆除剤も含む。
ここで使用する「栄養製品」という用語は、以下に限定されるわけではないが、肥料、主要栄養素、及び微量栄養素を含む、植物の栄養及び/又は植物の健康に有益なあらゆる製品を指す。
「決定する」という用語は、「決定を開始する」又は「決定を引き起こす」の意味も含む。
事前に決定されたパラメトリゼーションを処置デバイス制御に含めることにより、意思決定が改善され、したがって、処置の効率及び/又は処置製品の有効性が向上する。事前に決定されたパラメトリゼーションによって、特に、場所固有の画像又はオンライン農地データをより効率的に処置できる。また、(少なくとも部分的に)空間分解されたパラメトリゼーションによって、処置の間、処置デバイスの制御をオンザフライ方式で更に改善できる。このように、本発明は、投資の経済的リターンを向上させ、生態系への影響を向上させる、改善された農地の処置方法を提供する。
本発明の好ましい実施形態によれば、リアルタイム土壌情報を受信した後、制御信号(50)に基づいてリアルタイムで処置が実行され、この処置は、位置G1と位置G2との間の距離が、100メートルを超えない、好ましくは80メートルを超えない、より好ましくは60メートルを超えない、最も好ましくは50メートルを超えない、特に好ましくは40メートルを超えない、特により好ましくは30メートルを超えない、特に最も好ましくは25メートルを超えない、特に20メートルを超えない、例えば好ましくは15メートルを超えない、例えばより好ましくは10メートルを超えない、例えば最も好ましくは8メートルを超えない、例えば6メートルを超えない、具体例として好ましくは5メートルを超えない、具体例としてより好ましくは4メートルを超えない、具体例として最も好ましくは3メートルを超えない、具体例として2メートルを超えない、特に1.5メートルを超えない、特に好ましくは1メートルを超えないように実行されることが望ましい。本発明の好ましい実施形態によれば、リアルタイム土壌情報を受信した後、制御信号(50)に基づいてリアルタイムで処置が実行され、この処置は、位置G1と位置G2の間の距離が、少なくとも0.01メートル、好ましくは少なくとも0.05メートル、より好ましくは少なくとも0.1メートル、最も好ましくは少なくとも0.3メートル、特に好ましくは少なくとも0.5メートル、特により好ましくは少なくとも0.7メートル、特に最も好ましくは少なくとも0.9メートル、特に少なくとも1メートル、例えば好ましくは少なくとも1.2メートル、例えばより好ましくは少なくとも1.4メートル、例えば最も好ましくは少なくとも1.5メートルとなるように実行される。包括的に言えば、この距離は、処置デバイスに依存してもよく、農地を通過しながら処置デバイスを運搬又は輸送するキャリアに依存してもよく、ここで言うキャリアとは、農業機械、ドローン、ロボット等であってもよい。更に、この距離は、処置デバイスを運搬又は輸送するキャリアが農地を横断する速度にも依存してもよい。
本発明の好ましい実施形態によれば、ステップ2)において土壌センサによって受信されるリアルタイム土壌情報は、以下のいずれかを含む。
・土壌の微生物活動に関する情報等の生物学的情報、及び/又は
・土壌の質感、土壌の導電性、土壌水分、土壌密度、及び/又は土壌温度に関する情報等の物理的情報、及び/又は
・土壌の養分含有量土壌の腐植含有量、土壌の炭酸塩含有量、乾物含有量、全炭素含有量、有機炭素含有量、ホウ素含有量、リン含有量、カリウム含有量、窒素含有量、硫黄含有量、カルシウム含有量、鉄含有量、アルミニウム含有量、塩素含有量、モリブデン含有量、マグネシウム含有量、ニッケル含有量、銅含有量、亜鉛含有量、及び/又はマンガン含有量、土壌の化学組成、土壌の塩分、及び/又は土壌のpH値等の化学的情報
本発明の好ましい実施形態によれば、ステップ2)において土壌センサによって受信されるリアルタイム土壌情報は、土壌の微生物活動に関する情報等の生物学的情報を含む。
本発明の好ましい実施形態によれば、ステップ2)において土壌センサによって受信されるリアルタイム土壌情報は、土壌組織、土壌導電性、土壌水分、土壌密度、及び/又は土壌温度に関する情報等の物理的情報を含む。
本発明の好ましい実施形態によれば、ステップ2)において土壌センサが受信するリアルタイム土壌情報は、土壌の養分含有量、土壌の腐植含有量、土壌の炭酸塩含有量、乾物含有量、全炭素含有量、有機炭素含有量、ホウ素含有量、リン含有量、カリウム含有量、窒素含有量、硫黄含有量、カルシウム含有量、鉄含有量、アルミニウム含有量、塩素含有量、モリブデン含有量、マグネシウム含有量、ニッケル含有量、銅含有量、亜鉛含有量、及び/又は土壌のマンガン含有量、土壌の化学組成、土壌塩分、及び/又は土壌のpH値等の化学情報を含む。
本発明の好ましい実施形態によれば、制御信号(50)は、ステップ2)でリアルタイム土壌情報を受信してから、100秒以内、より好ましくは50秒以内、最も好ましくは30秒以内、特に好ましくは20秒以内、特により好ましくは15秒以内、特に最も好ましくは10秒以内、特に7秒以内、例えば好ましくは5秒以内、例えばより好ましくは3秒以内、例えば最も好ましくは2秒以内、例えば1秒以内、具体例として500ミリ秒以内、具体例として好ましくは100ミリ秒以内に決定される。
本発明の好ましい実施形態によれば、農地における地理的位置G2での処置の実行(S50)(ステップ5)は、ステップ2)でリアルタイム土壌情報を受信してから、100秒以内、より好ましくは50秒以内、最も好ましくは30秒以内、特に好ましくは20秒以内、特により好ましくは15秒以内、特に最も好ましくは10秒以内、特に、7秒以内、例えば好ましくは5秒以内、例えばより好ましくは3秒以内、例えば最も好ましくは2秒以内、例えば1秒以内、具体例として500ミリ秒以内、具体例として好ましくは100ミリ秒以内に実行される。
本発明の好ましい実施形態(実施形態2)によれば、本発明による方法は、以下の更なるステップを含む。
・農地管理システム(100)によってオフライン農地データ(Doff)を受信するステップ
・オフライン農地データ(Doff)に基づいて処置デバイス(200)のパラメトリゼーション(10)を決定し、施用量レベル(40)又は少なくとも1つの処置製品の種類(41)を決定するステップ
・決定されたパラメトリゼーション(10)及び決定された施用量レベル(40)又は決定された処置製品の種類(41)を処置デバイス(200)に提供するステップ
本発明の好ましい実施形態(実施形態3)によれば、土壌センサと土壌との物理的距離は、農地における現実世界の状況におけるリアルタイム土壌情報を取得する時点で、400km未満、より好ましくは100km未満、最も好ましくは10km未満、特に好ましくは1km未満、特により好ましくは300m未満、特に最も好ましくは100m未満、更に特に好ましくは30m未満、更に特により好ましくは10m未満、更に特に最も好ましくは3m未満、更に特に1m未満、具体例として好ましくは60cm未満、具体例としてより好ましくは30cm未満、具体例として最も好ましくは10cm未満、具体例として3cm未満、例えば好ましくは1cm未満、例えばより好ましくは5mm未満、例えば1mm未満である。本発明の好ましい実施形態によれば、土壌センサは、例えば、航空機、無人航空機、又は衛星の一部であるか若しくはこれらに搭載されているリモートセンサであり、農地における現実世界の状況におけるリアルタイム土壌情報を取得する時点で、土壌センサと土壌の間の距離は、少なくとも1mであることがより好ましい。本発明の好ましい実施形態によれば、土壌センサは、近位センサであり、農地における現実世界の状況におけるリアルタイム土壌情報を取得する時点で、土壌センサと土壌との距離は、1m以下であることがより好ましい。
本発明の好ましい実施形態(実施形態4)によれば、土壌センサは、非光学分光計、光学分光計、赤外分光計、導電率センサ、磁化率(magnetic susceptibility:EM)センサ、ガンマ線センサ、ライダー(LiDAR)センサ、近赤外センサ、又は光導電層を含む光センサである。本発明の別の好ましい実施形態によれば、土壌センサは、赤外分光計、又は光導電層を含む光センサである。
好ましくは光導電層を含む光センサは、国際特許出願WO2018/019921に記載されているセンサである。より好ましくは光導電層を含む光センサは、少なくとも1つの光導電性材料の層、光導電性材料の層に接触する少なくとも2つの個別の電気接点、及び光導電性材料の上に成膜されたカバー層から構成される光センサであり、カバー層は、少なくとも1つの金属含有化合物を含む非晶質層である。最も好ましくは光導電層を含む光センサは、少なくとも1つの光導電性材料の層、光導電性材料の層に接触する少なくとも2つの個別の電気接点、及び光導電性材料の上に成膜されたカバー層を含む光センサであり、カバー層は、少なくとも1つの金属含有化合物を含む非晶質層であり、少なくとも1つの金属含有化合物は、Al、Ti、Ta、Mn、Mo、Zr、Hf、及びWからなるグループから選択される金属を含む。更により好ましくは光導電層を含む光センサは、光導電性材料の少なくとも1つの層、光導電性材料の層に接触する少なくとも2つの個別の電気接点、及び光導電性材料の上に成膜されたカバー層を含む光センサであり、カバー層は、少なくとも1つの金属含有化合物を含む非晶質層であり、光導電性材料は、少なくとも1つのカルコゲナイドを含み、カルコゲナイドは、硫化鉛(PbS)、硫化銅インジウム(CIS)、セレン化銅インジウムガリウム(CIGS)、硫化銅亜鉛スズ(CZTS)、セレン化鉛(PbSe)、セレン化銅亜鉛スズ(CZTSe)、テルル化カドミウム(CdTe)、テルル化水銀カドミウム(HgCdTe)、テルル化水銀亜鉛(HgZnTe)、スルホセレナイド鉛(PbSSe)、銅-亜鉛-スズ硫黄-セレンカルコゲナイド(CZTSSe)、及びこれらの固溶体及び/又はドープされたバリアント(doped variant)からなるグループから選択される。光導電層を含む光センサは、好ましくはコンパクトな設計と、高い波長分解能(例えば50nm以下、好ましくは30nm以下、より好ましくは20nm以下)を有し、動作波長範囲は、1~3μmが好ましく、1.2~2.6μmがより好ましい。
本発明の好ましい実施形態(実施形態5)によれば、土壌センサは、赤外線分光計であり、オプションとして、非光学分光計、光学分光計、導電率センサ、ガンマ線センサ、磁化率(EM)センサから選択されるセンサの1つによって補助され、及び/又はオプションとしてカメラによって補助される。
本発明の好ましい実施形態(実施形態6)によれば、土壌センサは、光導電層を含む光センサであり、オプションとして非光分光計、光分光計、導電率センサ、ガンマ線センサ、磁化率(EM)センサから選択されるセンサの1つによって補助され、及び/又はオプションとしてカメラによって補助される。
本発明の好ましい実施形態(実施形態7)によれば、土壌センサ(400)は、処置デバイス(200)に機械的に取り付けられる。土壌センサは、好ましくは処置デバイスの任意の機械部分、又は処置デバイスが取り付けられている農業機械の任意の機械部分に取り付けられる。より好ましくは土壌センサ(400)は、処置デバイスの機械部分、又は処置デバイスが取り付けられている農業機械の機械部分に取り付けられ、機械部分は、土の中で引きずられ又は土と直接接触する。
本発明の好ましい実施形態(実施形態8)によれば、土壌センサ(400)は、処置デバイス(200)に機械的に取り付けられておらず、処置デバイス(200)に直接又は間接的に通信可能に接続されており、より好ましくはこのような土壌センサ(400)は、例えば、以下のセンサである。
・処置デバイス(200)に機械的に取り付けられていないが、農地の特定の場所に固定された土壌センサ(404)、例えば土壌に固定された土壌水分センサ、又は
・処置デバイス(200)に機械的に取り付けられていないが、処置デバイスの動きに応じて動き又は移動可能な土壌センサ、例えば、航空機、無人航空機、ドローン、又はロボットの一部であり又はこれらに搭載されている土壌センサ(406)、又は
・処置デバイス(200)に機械的に取り付けられていないが、処置デバイスの動きから独立して動き又は移動可能な土壌センサ、例えば、航空機、無人航空機、又は衛星の一部であり又はこれらに搭載されている土壌センサ(408)
本発明の好ましい実施形態(実施形態9)によれば、処置デバイス(200)は、スマート「播種機(seed applicator)」として設計され、処置配置部(270)は、播種配置部である。
本発明の好ましい実施形態(実施形態10)によれば、処置デバイス(200)は、スマート「施肥機(fertilizer applicator)」として設計され、処置配置部(270)は、施肥配置部である。
本発明の好ましい実施形態(実施形態11)によれば、処置デバイス(200)は、スマートスプレー機(smart sprayer)として設計されており、処置配置部(270)は、ノズル配置部である。
本発明の好ましい実施形態(実施形態12)によれば、処置デバイス(200)は、スマート「灌漑機(irrigation applicator)」として設計されており、処置配置部(270)は、灌漑配置部である。
本発明の好ましい実施形態(実施形態13)によれば、オフライン農地データ(Doff)は、以下のデータタイプのうちの少なくとも1つのタイプを含む。
・局部的収量期待値データ
・処置製品に対する栽培物の耐性の可能性に関する耐性データ
・予想される気象状態データ
・予想される栽培物成長データ
・農地の異なるゾーンに関連するゾーン情報データ、
・予想される土壌データ
・法的制約データ、特に規制データ
・処置時に予想される気象状態に関連する気象データ
・処置時に予想される土壌状態、養分含有量、又は土壌水分に関連する予想土壌データ
・処置時の土壌組成
・処置時の雑草又は作物の成長段階に関連する成長段階データ
・処置時の作物の病害段階に関連する病害データ、及び/又は
・作物の種類、作物の種、種子の品種、地理的位置、作物の需要、土壌の水の利用可能性、土壌の深さ、浸出の可能性、流出リスク、侵食リスクに関するデータを含む、処置に影響を与える更なるデータ
本発明の好ましい実施形態(実施形態14)によれば、本発明の方法は、
処置デバイス(200)によって、農地(300)の現在の状態に関するオンライン農地データ(online field data:Don)を受信するステップと、
決定されたパラメトリゼーション(10)、処理された情報(30)、及び決定されたオンライン農地データ(Don)に基づいて制御信号(50)を決定するステップとを含む。
本発明の好ましい実施形態によれば、本発明の方法は、
処置デバイス(200)によって、農地(300)の現在の状態に関するオンライン農地データ(Don)を受信するステップと、
決定されたパラメトリゼーション(10)、選択された施用量レベル(40)又は選択された処置製品の種類(41)、処理された情報(30)、及び決定されたオンライン農地データ(Don)に基づいて制御信号(50)を決定するステップとを含む。
本発明の好ましい実施形態(実施形態15)によれば、オンライン農地データ(Don)は、現在の機械データ、現在の気象状態データ、及び現在の栽培物成長データに関連する。現在の機械データは、処置デバイスが搭載されている農業機械の動的に変化するデータである。例えば、現在の機械データは、処置デバイスが搭載されている農業機械の現在の速度データ、現在の地理的位置データ、現在の運転方向データ、現在の標高データ等である。
本発明の好ましい実施形態(実施形態17)によれば、本発明の方法は、
機械学習アルゴリズムを使用して、パラメトリゼーション(10)及び/又は施用量レベル(40)又は少なくとも1つの処置製品の種類(41)を調整するステップを有する。
本発明の好ましい実施形態(実施形態18)によれば、本発明の方法は、
機械学習アルゴリズムを用いてリアルタイム土壌情報を処理して処理された情報(30)を生成するステップ(S30)を有する。
処理された情報(30)を生成するリアルタイム土壌情報の処理(S30)のための機械学習アルゴリズムについては、履歴データデータセットを使用し、例えば、土壌反射率データと窒素含有量データの履歴データセットを入力とし、「土壌反射率対窒素含有量」の相関曲線又はグラフを出力する。
本発明の好ましい実施形態によれば、リアルタイム土壌情報の処理(S30)は、以下を含む。
・土壌センサが出力するスペクトルの分析
・土壌センサが出力する生データの較正及び/又は調整
・特定の土壌パラメータデータの導出及び/又は出力、又は
・決定ロジックを含む農業モデルを使用したデータ処理。決定ロジックは、例えば、土壌の窒素含有量が所定の閾値を下回った場合に、ステップ5で一定量の窒素含有肥料を施用するといったロジックで構成される。
本発明の好ましい実施形態によれば、リアルタイム土壌情報の処理(S30)は、プロキシパラメータ、すなわち、土壌センサによって測定される土壌又は土壌部分の反射率等、制御信号(50)を決定するために直接有用でないパラメータを、データ変換によって反射率データから得られる土壌中の窒素量等の有用なパラメータに変換することを含む。
本発明の好ましい実施形態によれば、リアルタイム土壌情報(20)の処理(S30)では、特に、オフライン農地データ及びオンライン農地データに基づいて、処理された情報(30)の検証、較正、及び調整を行ってもよい。本発明の好ましい実施形態によれば、リアルタイム土壌情報の処理(S30)では、特に、オンライン農地データに基づいて、処理された情報(30)の検証、較正、及び調整を行ってもよい。例えば、リアルタイム土壌情報が土壌水分であり、オンライン農地データが過去数日間の降水量に関する情報を含む場合、処理ステップ(S30)中に、オンライン農地データに基づいて、土壌水分に関するリアルタイム土壌情報を検証、較正、又は調整できる。この例では、リアルタイム土壌情報において、(例えば、土壌センサが正常に動作していないため)土壌水分が約0と示され、前日までにオンライン農地データに非常に激しい降雨があったことが示されている場合、処理ステップ(S30)では、例えば、降水量と土壌水分を相関させるモデルに従って、土壌水分をより高い値に調整してもよい。
機械学習アルゴリズムは、決定木、ナイーブベイズ分類、最近傍法、ニューラルネットワーク、畳み込みニューラルネットワーク(CNN)又はリカレントニューラルネットワーク、敵対的生成ネットワーク、サポートベクターマシン、線形回帰、ロジスティック回帰、ランダムフォレスト、ResNet、及び/又は勾配ブースティングアルゴリズムを含むことができる。
本発明の好ましい実施形態(実施形態19)によれば、パラメトリゼーション(10)を決定することは、処置デバイス(200)の処置製品タンクのタンクレシピを決定することを含む。
本発明の好ましい実施形態(実施形態21)によれば、処置デバイス(200)は、
農地(300)の現在の状態に関連するオンライン農地データ(Don)を受信するように構成されたオンライン農地データインタフェース(240)を更に備え、
処置制御ユニット(210)は、受信したパラメトリゼーション(10)及び処理された情報(30)及び/又はオンライン農地データ(Don)に基づいて処置配置部(270)を制御するための制御信号(50)を決定するように構成されている。
本発明の好ましい実施形態(実施形態22)によれば、処置デバイス(200)は、スマート播種機として設計されており、処置配置部(270)は、播種配置部である。
本発明の好ましい実施形態(実施形態23)によれば、処置デバイス(200)は、スマートスプレー機として設計されており、処置配置部(270)は、ノズル配置部である。
本出願では、以下の参照符号を用いる。
10 パラメトリゼーション
20 リアルタイム土壌情報
30 処理された情報
40 施用量レベル
41 処置製品の種類
50 制御信号
100 農地管理システム
200 処置デバイス
210 処置制御ユニット
240 オンライン農地データインタフェース
250 パラメトリゼーションインタフェース
270 処置配置部
300 農地
400 土壌センサ
402 処置デバイスに機械的に取り付けられた土壌センサ
404 処置デバイスに機械的に取り付けられていないが、処置デバイスに通信可能に接続され、農地の特定の場所に固定されている土壌センサ
406 処置デバイスに機械的に取り付けられていないが、処置デバイスに通信可能に接続され、処置デバイスの動きに応じて動き又は移動可能である土壌センサ
408 処置デバイスに機械的に取り付けられていないが、処置デバイスに通信可能に接続され、処置デバイスの動きから独立して動き又は移動可能である土壌センサ
500 処理ユニット
G1 少なくとも1つの土壌センサから現実世界の状況におけるリアルタイム土壌情報を受信する地理的位置
G2 処置が実行される地理的位置
本発明の上述及び他の側面は、以下の図面を参照する、以下に例示的に説明する実施形態によってより明らかとなる。
4つの異なるタイプの土壌センサのうちの1つで構成される処置デバイスの一例を示す図である。 機械的に取り付けられた土壌センサを含む処置デバイスにより実行される処置の一例を示す図である。 機械的に取り付けられていないが、処置デバイスに通信可能に接続され、処置デバイスの動きに応じて移動する移動式土壌センサを含む処置デバイスにより実行される処置の一例を示す図である。 本発明の方法の動作を示すフローチャートである。 上述の様々な実施形態の実装に適した、例示的なコンピューティングアーキテクチャ700の実施形態を示す図である。 上述の様々な実施形態の実装に適した、例示的な通信アーキテクチャ800を示すブロック図である。
なお、図は、純粋に模式的なものであり、必ずしも実際の縮尺を反映していない。図中、既に説明した要素に対応する要素については、同一の参照番号を付している。具体例、実施形態、又は任意の特徴は、非限定的に示されているか否かにかかわらず、特許請求の範囲を限定するものとして解釈されることはない。
図面の詳細な説明
図1は、4つの異なるタイプの土壌センサのいずれかを備える処置デバイス(200)の一例を示している。処置デバイス(200)は、処置デバイスに機械的に取り付けられた処置配置部(270)を備える。処置デバイスは、以下のいずれかを備える。
・処置デバイス(200)に機械的に取り付けられた土壌センサ(400/402)
・例えば、土壌に固定された土壌水分センサのように、機械的に取り付けられていないが、処置デバイス(200)に通信可能に接続されており、農地の特定の場所に固定された土壌センサ(400/404)、又は
・機械的に取り付けられていないが、処置デバイス(200)に通信可能に接続されており、処置デバイスの動きに応じて動き又は移動可能な土壌センサ、例えば、航空機、無人航空機、ドローン、又はロボットの一部であり又はこれらに搭載されている土壌センサ(400/406)
・機械的に取り付けられていないが、処置デバイス(200)に通信可能に接続されており、処置デバイスの動きから独立して動き又は移動可能な土壌センサ、例えば、航空機、無人航空機、又は衛星の一部であり又はこれらに搭載されている土壌センサ(400/408)
図2は、機械的に取り付けられた土壌センサを含む処置デバイスにより実行される処置の一例を示している。
図2の上段は、以下のプロセスを示している。処理ユニット(500)は、土壌センサ(400/402)に機械的に取り付けてもよく、処置デバイス(200)に機械的に取り付けてもよく、土壌センサ(400/402)に通信可能に接続された別の演算リソースに配設してもよく、土壌センサ(400/402)から農地の地理的位置G1の現実世界の状況におけるリアルタイム土壌情報(20)、例えば、土壌反射率データを受信し、この情報を処理して、処理された情報(30)、例えば、土壌の窒素含有量を取得し、処置制御ユニット(210)に提供する。農地管理システム(100)からパラメトリゼーション(10)を受け取るパラメトリゼーションインタフェース(240)は、処置制御ユニット(210)にパラメトリゼーション(10)を提供する。処置制御ユニット(210)は、処置デバイス(200)に機械的に取り付けられ、若しくは処置配置部(270)に機械的に取り付けられ又は通信可能に接続される。パラメトリゼーション(10)及び処理された情報(30)が処置制御ユニット(210)に提供された後、処置制御ユニット(210)は、処置配置部(270)を制御する制御信号(50)を決定する。この制御信号(50)は、処置配置部(270)に提供される。
図2の中段は、図2の上段について説明した処置の間に、処置デバイス(200)が農地を更に移動し、処置配置部(270)が農地の地理的位置G2上で、制御信号(50)に基づく処置を実行するようになったことを示している。
図2の下段は、地理的位置G1とG2の間の距離が100メートルを超えないことを示している。
図3は、機械的に取り付けられていないが、処置デバイスに通信可能に接続され、処置デバイスの動きに応じて移動する移動式土壌センサを含む処置デバイスにより実行される処置の一例を示している。
図3の上段は、以下の処理を示している。処理ユニット(500)は、土壌センサ(400/404)に機械的に取り付けてもよく、処置デバイス(200)に機械的に取り付けてもよく、土壌センサ(400/404)に通信可能に接続された別の演算リソースに配設してもよく、土壌センサ(400/404)から農地の地理的位置G1の現実世界の状況におけるリアルタイム土壌情報(20)、例えば、土壌反射率データを受信し、この情報を処理して、処理された情報(30)、例えば、土壌の窒素含有量を取得し、処置制御ユニット(210)に提供する。農地管理システム(100)からパラメトリゼーション(10)を受け取るパラメトリゼーションインタフェース(240)は、処置制御ユニット(210)にパラメトリゼーション(10)を提供する。処置制御ユニット(210)は、処置デバイス(200)に機械的に取り付けられ、若しくは処置配置部(270)に機械的に取り付けられ又は通信可能に接続される。パラメトリゼーション(10)と処理された情報(30)が処置制御ユニット(210)に提供された後、処置制御ユニット(210)は、処置配置部(270)を制御する制御信号(50)を決定する。この制御信号(50)は、処置配置部(270)に提供される。
図3の中段は、図3の上段について説明した処置の間に、処置デバイス(200)が農地を更に移動し、処置配置部(270)が農地の地理的位置G2上で、制御信号(50)に基づく処置を実行するようになったことを示している。
図3の下段は、地理的位置G1とG2の間の距離が100mを超えないことを示している。
図4は、本発明の方法の動作を示すフローチャートである。ステップ(S10)では、処置デバイス(200)によって、農地管理システム(100)から、処置デバイス(200)を制御するためのパラメトリゼーション(10)を受信する。ステップ(S20)では、土壌センサから、農地における地理的位置G1の現実世界の状況におけるリアルタイム土壌情報を受信する。ステップ(S30)では、農地における地理的位置G1の現実世界の状況におけるリアルタイム土壌情報(20)、例えば、土壌反射率データを土壌センサから受信する。ステップ(S40)では、この情報を処理して、土壌の窒素含有量等の処理された情報(30)を取得する。ステップ(S50)では、例えば、特定の施用量の処置品を農地に適用する等して、農地(300)の地理的位置G2に対する処置を実行する。
上記の方法は、コンピュータ可読媒体上の命令として、又はコンピューティングアーキテクチャの一部として、特に図5に示すようなコンピューティングアーキテクチャ700の一部として実現してもよい。土壌センサ400、処理ユニット500、農地管理システム100、処置デバイス200、処置制御ユニット210、オンライン農地データインタフェース240、パラメトリゼーションインタフェース250、又は処置配置部270は、図5に示すように、コンピューティングアーキテクチャの一部、特にコンピューティングアーキテクチャ700の一部として実現してもよい。
図5は、上述の様々な実施形態の実装に適した、例示的なコンピューティングアーキテクチャ700の実施形態を示している。一実施形態では、コンピューティングアーキテクチャ700は、コンピュータ701等の電子デバイスの一部として構成又は実装してもよい。各実施形態は、この文脈に限定されない。
ここで使用する「システム」及び「コンポーネント」という用語は、コンピュータ関連の実体、実行中のハードウェア、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせ、ソフトウェア、又はソフトウェアを指すことを意図しており、その例は、例示的なコンピューティングアーキテクチャ700によって提供される。例えば、コンポーネントは、以下に限定されるわけではないが、プロセッサ、ハードディスクドライブ、(光学記憶媒体及び/又は磁気記憶媒体の)複数の記憶装置、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、プログラム、及び/又はコンピュータ上で実行される処理であってもよい。例として、サーバ上で動作するアプリケーションとサーバの両方をコンポーネントとみなすことができる。プロセスや実行スレッド内に1つ以上のコンポーネントを設けてもよく、コンポーネントは、1台のコンピュータにローカライズしてもよく、2台以上のコンピュータに分散させてもよい。更に、コンポーネントは、様々な種類の通信媒体によって相互に通信可能に接続され、連携して動作してもよい。この連携には、単方向又は双方向の情報交換が含まれる。例えば、コンポーネントは、通信媒体を介して通信される信号の形式で情報を通信してもよい。この情報は、様々な信号線に割り当てられた信号として実現してもよい。このような割り当てでは、各メッセージは、信号である。なお、これに代えて、更なる実施形態では、データメッセージを採用してもよい。このようなデータメッセージは、様々な接続を介して送信してもよい。接続の例としては、パラレルインタフェース、シリアルインタフェース、バスインタフェース等がある。
コンピューティングアーキテクチャ700は、1又は複数のプロセッサ、マルチコアプロセッサ、コプロセッサ、メモリユニット、チップセット、コントローラ、周辺機器、インタフェース、オシレータ、タイミングデバイス、ビデオカード、オーディオカード、マルチメディア入出力(I/O)コンポーネント、電源等、様々な一般的なコンピューティング要素を含む。ただし、実施形態は、コンピューティングアーキテクチャ700による実装に限定されない。
図5に示すように、コンピューティングアーキテクチャ700は、コンピュータ処理ユニット702、システムメモリ704、及びシステムバス706を備える。コンピュータ処理ユニット702は、以下に限定されるわけではないが、AMD(商標)、Athlon(商標)、Duron(商標)、及びOpteron(商標)プロセッサ、ARM(商標)アプリケーション、組み込み及びセキュアプロセッサ、IBM(商標)及びMotorola(商標)DragonBall(商標)、及びPowerPC(商標)プロセッサ、IBM及びSony(商標)Cellプロセッサ、Intel(商標)Celeron(商標)、Core(2)Duo(商標)、Itanium(商標)、Pentium(商標)、Xeon(商標)、及びXScale(商標)プロセッサ、及びこれらに類するプロセッサを含む様々な市販のプロセッサのいずれであってもよい。コンピュータ処理ユニット702として、デュアルマイクロプロセッサ、マルチコアプロセッサ、その他のマルチプロセッサアーキテクチャを採用してもよい。
システムバス706は、システムメモリ704を含むシステムコンポーネントのインタフェースをコンピュータ処理ユニット702に提供する。システムバス706は、市販されている様々なバスアーキテクチャのいずれかを使用して、(メモリコントローラの有無にかかわらず)メモリバス、周辺バス、及びローカルバスに更に相互接続できる幾つかのタイプのバス構造のいずれかであってもよい。スロットアーキテクチャを介してインタフェースアダプタをシステムバス706に接続してもよい。スロットアーキテクチャの例としては、以下に限定されるわけではないが、アクセラレーテッドグラフィックスポート(Accelerated Graphics Port:AGP)、カードバス、(拡張)インダストリースタンダードアーキテクチャ((E)ISA)、マイクロチャネルアーキテクチャ(Micro Channel Architecture:MCA)、NuBus、周辺機器相互接続(拡張)(Peripheral Component Interconnect:PCI(X))、PCIExpress、パーソナルコンピュータメモリカード国際協会(Personal Computer Memory Card International Association:PCMCIA)等を含むことができる。
コンピューティングアーキテクチャ700は、様々な製造物を含み又は実装できる。製造物は、ロジックを格納するコンピュータ可読記憶媒体を含むことができる。コンピュータ可読記憶媒体の例としては、揮発性メモリ又は不揮発性メモリ、リムーバブルメモリ又は非リムーバブルメモリ、消去可能又は非消去可能メモリ、書込可能又は再書込可能メモリ等、電子データを格納できる任意の有形媒体が挙げられる。ロジックの例としては、ソースコード、コンパイルコード、インタプリタコード、実行可能コード、静的コード、動的コード、オブジェクト指向コード、ビジュアルコード等、任意の適切な種類のコードを使用して実装された実行可能なコンピュータプログラム命令が挙げられる。また、実施形態は、少なくとも部分的に、非一時的なコンピュータ可読媒体に含まれる命令として実装することもでき、この命令は、1つ以上のプロセッサによって読み取られ、実行されて、ここに記載した動作の実行を可能にする。
システムメモリ704は、1つ以上の高速メモリユニットの形式で、様々なタイプのコンピュータ可読記憶メディアを含むことができ、例えば、リードオンリーメモリ(read-only memory:ROM)、ランダムアクセスメモリ(random-access memory:RAM)、ダイナミックRAM(dynamic RAM:DRAM)、ダブルデータレートDRAM(Double-Data-Rate DRAM:DDRAM)、同期DRAM(synchronous DRAM:SDRAM)、スタティックRAM(static RAM:SRAM)、プログラマブルROM(programmable ROM:PROM)、消去可能プログラマブルROM(erasable programmable ROM:EPROM)、電気的に消去可能なプログラマブルROM(electrically erasable programmable ROM:EEPROM)、フラッシュメモリ、強誘電体ポリマーメモリ等のポリマーメモリ、オボニックメモリ、相変化又は強誘電体メモリシリコン-酸化物-窒化物-酸化物-シリコン(silicon-oxide-nitride-oxide-silicon:SONOS)メモリ、磁気カード又は光学カード、RAID(Redundant Array of Independent Disks)ドライブ等のデバイスのアレイ、ソリッドステートメモリデバイス(例えば、USBメモリ、ソリッドステートドライブ(solid state drive:SSD))、及び情報を格納するのに適したその他のタイプの記憶メディアを含む。図5に示す例示的な実施形態では、システムメモリ704は、不揮発性メモリ708及び/又は揮発性メモリ710を含むことができる。基本入出力システム(basic input/output system:BIOS)は、不揮発性メモリ708に格納できる。
コンピューティングアーキテクチャ700は、1つ以上の低速メモリユニットの形式で、様々なタイプのコンピュータ可読記憶媒体を含むことができ、例えば、内部(又は外部)ハードディスクドライブ(HDD)712、リムーバブル磁気ディスク716に対して読み取り又は書き込みを行う磁気フロッピーディスクドライブ(FDD)714、及びリムーバブル光学ディスク720(例:CD-ROMやDVD)に対して読み取り又は書き込みを行う光ディスクドライブ718を含む。HDD712、FDD714、光ディスク720は、それぞれHDDインタフェース722、FDDインタフェース724、光学ドライブインタフェース726によってシステムバス706に接続できる。外部ドライブ実装用のHDDインタフェース722には、ユニバーサルシリアルバス(Universal Serial Bus:USB)及びIEEE694インタフェース技術の少なくとも一方又は両方を含めることができる。
ドライブ及び関連するコンピュータ可読媒体は、データ、データ構造、コンピュータ実行可能命令等の揮発性及び/又は不揮発性のストレージを提供する。例えば、オペレーティングシステム728、1つ以上のアプリケーションプログラム730、他のプログラムモジュール732、及びプログラムデータ734を含む多数のプログラムモジュールをドライブ及びメモリユニット708、712に格納できる。一実施形態では、1つ以上のアプリケーションプログラム730、他のプログラムモジュール732、及びプログラムデータ734は、例えば、土壌センサ400、処理ユニット500、農地管理システム100、処置デバイス200、処置制御ユニット210、オンライン農地データインタフェース240、パラメトリゼーションインタフェース250、又は処置配置部270の様々なアプリケーション及び/又はコンポーネントを含むことができる。
ユーザは、例えばキーボード736及びマウス738等のポインティングデバイス等の1つ以上の有線/無線入力デバイスを介してコンピュータ701にコマンド及び情報を入力できる。その他の入力デバイスは、マイク、赤外線(infra-red:IR)リモコン、無線周波数(radio-frequency:RF)リモコン、ゲームパッド、スタイラスペン、カードリーダー、ドングル、指紋リーダー、グローブ、グラフィックスタブレット、ジョイスティック、キーボード、網膜リーダー、(例えば、容量性又は抵抗性)タッチスクリーン、トラックボール、トラックパッド、センサ、スタイラス等を含むことができる。これらの及びこの他の入力デバイスは、多くの場合、システムバス706に接続された入力デバイスインタフェース740を介してコンピュータ処理ユニット702に接続されるが、パラレルポート、IEEE694シリアルポート、ゲームポート、USBポート、IRインタフェース等の他のインタフェースによって接続してもよい。
モニタ742又は他のタイプのディスプレイデバイスも、ビデオアダプタ等のインタフェースを介してシステムバス706に接続されている。モニタ742は、コンピュータ701の内部にあっても外部にあってもよい。モニタ742に加えて、コンピュータは、通常、スピーカ、プリンタ等の他の周辺出力デバイスを含む。
コンピュータ701は、リモートコンピュータ744のような1つ以上のリモートコンピュータへの有線及び/又は無線通信による論理接続を使用して、ネットワーク化された環境で動作できる。リモートコンピュータ744は、ワークステーション、サーバコンピュータ、ルータ、パーソナルコンピュータ、ポータブルコンピュータ、マイクロプロセッサベースのエンタテインメント機器、ピアデバイス、又はその他の一般的なネットワークノードであってもよく、通常は、コンピュータ701に関連して記述した要素の多く又は全てを含むが、説明を簡潔にするために、ここでは、メモリ/記憶装置746のみを例示する。図示されている論理接続は、ローカルエリアネットワーク(LAN)748、及び/又はより大きなネットワーク、例えば、ワイドエリアネットワーク(WAN)750等への有線/無線接続を含む。このようなLAN及びWANネットワーク環境は、オフィスや企業で一般的であり、イントラネット等の企業全体のコンピュータネットワークを実現し、これらは、全てインターネット等のグローバルな通信ネットワークに接続してもよい。
LANネットワーク環境で使用する場合、コンピュータ701は、有線及び/又は無線通信ネットワークインタフェース又はアダプタ752を介して、LAN748に接続される。アダプタ752は、LAN748への有線及び/又は無線通信を実現し、LAN748上には、アダプタ752の無線機能と通信するための無線アクセスポイントを設けてもよい。
WANネットワーク環境で使用される場合、コンピュータ701は、モデム754を含むことができ、又はWAN750上の通信サーバに接続され、又はインターネット経由等、WAN750上で通信を確立するための他の手段を備える。モデム754は、内蔵であっても又は外付けであってもよく、有線及び/又は無線デバイスを使用でき、入力デバイスインタフェース740を介してシステムバス706に接続する。ネットワーク環境では、コンピュータ701に対して相対的に描かれているプログラムモジュール、又はその一部を、リモートメモリ/記憶装置746に格納できる。なお、図示されているネットワーク接続は、例示的なものであり、コンピュータ間の通信リンクを確立する他の手段を使用してもよいことは明らかである。
コンピュータ701は、無線通信で動作可能に配置された無線デバイス(例えば、IEEE802.13無線変調技術)等、IEEE802ファミリの規格を使用して、有線及び無線デバイス又はエンティティと通信するように動作可能である。この通信は、少なくともWi-Fi(Wireless Fidelity)、WiMax、及びBluetooth(商標)無線技術等を含む。したがって、通信は、従来のネットワークのように事前に定義された構造で行ってもよく、少なくとも2つのデバイス間の単純なアドホック通信であってもよい。Wi-Fiネットワークは、IEEE802.13x(a,b,g,n等)と呼ばれる無線技術を使用して、安全で信頼性の高い高速な無線接続を提供する。Wi-Fiネットワークを使用して、コンピュータ同士を接続し、インターネットに接続し、有線ネットワーク(IEEE802.3関連のメディアや機能を使用)に接続することができる。
図6は、上述の様々な実施形態の実装に適した、例示的な通信アーキテクチャ800を示すブロック図である。通信アーキテクチャ800には、送信機、受信機、トランシーバ、無線、ネットワークインタフェース、ベースバンドプロセッサ、アンテナ、増幅器、フィルタ、電源等、様々な一般的な通信要素が含まれている。ただし、これらの実施形態は、通信アーキテクチャ800による実装に限定されるものではない。
図6に示すように、通信アーキテクチャ800は、1つ以上のクライアント802とサーバ804を含む。クライアント802及びサーバ804は、1つ以上のそれぞれのクライアントデータストア806及びサーバデータストア808に動作可能に接続され、これらは、クッキー及び/又は関連するコンテキスト情報等、それぞれのクライアント802及びサーバ804にローカルな情報を格納するために使用できる。
クライアント802及びサーバ804は、通信フレームワーク810を使用して相互に情報を通信できる。通信フレームワーク810は、任意の既知の通信技術及びプロトコルを実装できる。通信フレームワーク810は、パケット交換ネットワーク(例えば、インターネット等のパブリックネットワーク、企業イントラネット等のプライベートネットワーク)、回線交換ネットワーク(例えば、公衆交換電話網)、又は(適切なゲートウェイとトランスレータを使用して)パケット交換ネットワークと回線交換ネットワークの組み合わせとして実装できる。
通信フレームワーク810は、通信ネットワークを受け入れ、通信し、接続するように配置された様々なネットワークインタフェースを実装できる。ネットワークインタフェースは、入出力インタフェースの特殊な形式と見なすことができる。ネットワークインタフェースは、以下に限定されるわけではないが、直接接続、イーサネット(例えば、太ケーブル、細ケーブル、ツイステッドペア10/100/1000BaseT等)、トークンリング、ワイヤレスネットワークインタフェース、セルラーネットワークインタフェース、IEEE802.8a-xネットワークインタフェース、IEEE802.16ネットワークインタフェース、IEEE802.20ネットワークインタフェース等を含む接続プロトコルを採用できる。更に、複数のネットワークインタフェースを使用して、様々な種類の通信ネットワークと連携してもよい。例えば、複数のネットワークインタフェースを使用して、ブロードキャスト、マルチキャスト、及びユニキャストネットワークを介した通信を行うことができる。処理要件がより高い速度及び大きな容量を必要とする場合、分散型ネットワークコントローラアーキテクチャを同様に採用して、クライアント802とサーバ804が必要とする通信帯域幅をプールし、負荷のバランスを取り、増加させることができる。通信ネットワークは、以下に限定されるわけではないが、直接相互接続、セキュリティ保護されたカスタム接続、プライベートネットワーク(例えば、企業イントラネット)、パブリックネットワーク(例えば、インターネット)、パーソナルエリアネットワーク(Personal Area Network:PAN)、ローカルエリアネットワーク(Local Area Network:LAN)、メトロポリタンエリアネットワーク(Metropolitan Area Network:MAN)、インターネット上のノードとしての運用ミッション(Operating Missions as Nodes on the Internet:OMNI)、ワイドエリアネットワーク(Wide Area Network:WAN)、無線ネットワーク、セルラーネットワーク、及びその他の通信ネットワークを有線及び/又は無線ネットワークの任意の組み合わせであってもよい。
上記のデバイスのコンポーネント及び機能は、ディスクリート回路、特定用途向け集積回路(application specific integrated circuit:ASIC)、論理ゲート及び/又はシングルチップアーキテクチャの任意の組み合わせを使用して実装してもよい。更に、デバイスの機能は、マイクロコントローラ、プログラマブルロジックアレイ及び/又はマイクロプロセッサ、又は適切な場合には、上記の任意の組み合わせを使用して実装できる。なお、ここでは、ハードウェア、ファームウェア及び/又はソフトウェア要素を総称して又は個別に「ロジック」又は「回路」と呼ぶことがある。
上述したブロック図に示されている例示的なデバイスは、多くの潜在的な実装のうち、1つの機能的に記述的な例を表しているにすぎないことは明らかである。したがって、添付の図面に示されているブロック機能の分割、省略、又は包含は、これらの機能を実装するためのハードウェアコンポーネント、回路、ソフトウェア及び/又は要素が、現実の実施形態において、必ずしも分割、省略、又は包含されることを意図するものではない。
少なくとも1つのコンピュータ可読記憶媒体は、実行されると、ここに記述した方法又はコンピュータで実装された方法のいずれかをシステムに実行させる命令を含むことができる。

Claims (20)

  1. 農地(300)の処置方法であって、
    1)処置デバイス(200)によって、農地管理システム(100)から、処置デバイス(200)を制御するためのパラメトリゼーション(10)を受信するステップ(S10)と、
    2)少なくとも1つの土壌センサ(400)から、前記農地(300)における地理的位置G1の現実世界の状況におけるリアルタイム土壌情報を受信するステップ(S20)と、
    3)前記リアルタイム土壌情報を処理して処理された情報(30)を生成するステップ(S30)と、
    4)前記受信したパラメトリゼーション(10)と前記処理された情報(30)とに基づいて、前記処置デバイス(200)の処置配置部(270)を制御する制御信号(50)を決定するステップ(S40)と、
    5)前記農地(300)における地理的位置G2に対する処置を実行するステップ(S50)とを有し、
    前記処置は、前記リアルタイム土壌情報を受信した後、位置G1と位置G2の距離が100mを超えないように、前記制御信号(50)に基づいてリアルタイムに実行される方法。
  2. 請求項1に記載の方法において、前記パラメトリゼーション(10)は、前記農地(300)について予想される状態に関連するオフライン農地データ(Doff)に基づく方法。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の方法において、更に、
    前記農地管理システム(100)によって前記オフライン農地データ(Doff)を受信するステップと、
    前記オフライン農地データ(Doff)に基づいて前記処置デバイス(200)のパラメトリゼーション(10)を決定し、施用量レベル(40)又は少なくとも1つの処置製品の種類(41)を決定するステップと、
    前記決定されたパラメトリゼーション(10)及び前記決定された施用量レベル(40)又は前記決定された処置製品の種類(41)を前記処置デバイス(200)に提供するステップとを有する方法。
  4. 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の方法において、前記土壌センサ(400)と前記土壌との物理的距離は、前記農地(300)における前記現実世界の状況におけるリアルタイム土壌情報を取得する時点で100cm未満である方法。
  5. 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の方法において、前記土壌センサ(400)は、非光学分光計、光学分光計、赤外分光計、導電率センサ、磁化率(EM)センサ、ガンマ線センサ、ライダーセンサ、近赤外センサ、又は光導電層を含む光センサである方法。
  6. 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の方法において、前記土壌センサ(400)は、赤外分光計であり、オプションとして非光学分光計、光学分光計、導電率センサ、ガンマ線センサ、磁化率(EM)センサから選択されるいずれかのセンサによって補助され、及び/又はオプションとしてカメラによって補助される方法。
  7. 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の方法において、前記土壌センサ(400)は、光導電層を含む光センサであり、オプションとして非光学分光計、光学分光計、導電率センサ、ガンマ線センサ、磁化率(EM)センサから選択されるいずれかのセンサによって補助され、及び/又はオプションとしてカメラによって補助される方法。
  8. 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の方法において、前記土壌センサ(400)は、前記処置デバイス(200)に機械的に取り付けられている方法。
  9. 請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の方法において、前記土壌センサ(400)は、前記処置デバイス(200)に機械的に取り付けられていないが、前記処置デバイス(200)に直接的又は間接的に通信可能に接続されている方法。
  10. 請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の方法において、前記処置デバイス(200)は、スマート播種機として設計されており、前記処置配置部(270)は、播種配置部である方法。
  11. 請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の方法において、前記処置デバイス(200)は、スマート施肥機として設計されており、前記処置配置部(270)は、施肥配置部である方法。
  12. 請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の方法において、前記処置デバイス(200)は、スマートスプレーとして設計されており、前記処置配置部(270)は、ノズル配置部である方法。
  13. 請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の方法において、前記処置デバイス(200)は、スマート灌漑機として設計されており、前記処置配置部(270)は、灌漑配置部である方法。
  14. 請求項1から請求項13のいずれか一項に記載の方法において、更に、
    前記処置デバイス(200)によって、前記農地(300)の現在の状態に関するオンライン農地データ(Don)を受信するステップと、
    前記決定されたパラメトリゼーション(10)、前記処理された情報(30)、及び前記決定されたオンライン農地データ(Don)に基づいて前記制御信号(50)を決定するステップとを有する方法。
  15. 請求項14に記載の方法において、前記オンライン農地データ(Don)は、現在の機械データ、気象状態データ、及び現在の栽培物成長データに関連する方法。
  16. 請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の方法において、更に、
    機械学習アルゴリズムを使用して、前記パラメトリゼーション(10)及び/又は前記施用量レベル(40)又は前記少なくとも1つの処置製品の種類(41)を調整するステップを有する方法。
  17. 請求項1から請求項16のいずれか一項に記載の方法において、更に、
    機械学習アルゴリズムを用いて前記リアルタイム土壌情報を処理し、処理された情報(30)を生成するステップ(S30)を有する方法。
  18. 請求項1から請求項17のいずれか一項に記載の方法において、
    前記パラメトリゼーション(10)の決定は、前記処置デバイス(200)の処置製品タンクのタンクレシピを決定することを含む方法。
  19. 農地(300)を処置するための処置デバイス(200)であって、
    土壌センサ(400)と、
    前記土壌センサ(400)から受信した前記農地(300)における前記地理的位置G1の前記現実世界の状況における前記リアルタイム土壌情報を処理し、前記処理された情報(30)を生成するように構成された処理ユニット(500)と、
    農地管理システム(100)からパラメトリゼーション(10)を受信するように構成されたパラメトリゼーションインタフェース(250)と、
    前記制御信号(50)に基づいて前記農地(300)を処置するように構成され、且つ前記リアルタイム土壌情報を受信した後、位置G1と位置G2の距離が100mを超えないように、前記農地(300)内の前記地理的位置G2に対する処置をリアルタイムで実行するように構成された処置配置部(270)と、
    前記パラメトリゼーションインタフェース(240)から受信するパラメトリゼーション(10)と、前記処理された情報(30)とに基づいて、処置配置部(270)を制御する制御信号(50)を決定するよう構成された処置制御ユニット(210)とを備える処置デバイス。
  20. 請求項19に記載の処置デバイスにおいて、
    前記農地(300)の現在の状態に関連するオンライン農地データ(Don)を受信するように構成されたオンライン農地データインタフェース(240)を更に備え、
    前記処置制御ユニット(210)は、前記受信したパラメトリゼーション(10)及び前記処理された情報(30)及び/又は前記オンライン農地データ(Don)に基づいて処置配置部(270)を制御する制御信号(50)を決定するように構成されている処置デバイス。
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