JP6739385B2 - 農業機械の遠隔監視システム - Google Patents

Description

本発明は、農業機械の遠隔監視システムに関し、農業機械の稼働情報を用いて機体位置情報を補正する技術に関する。

特許文献１には、農業機械で作業を行った際の作業情報を圃場データとして収集する遠隔監視システムが開示されている。ここでは、農業機械から発信された位置情報に基づいて作業領域・作業内容を特定している。

特開２０１６−０７６１２３号公報

位置情報は、測位精度など様々な誤差要因によって数メートル程度の位置ずれが生じる場合がある。そして、位置情報をリアルタイムに計測して地図データ上に表示している際に上記のような位置ずれが生じると、圃場間を移動した後、すぐに元の圃場に戻るような表示になることがある。

農業機械を遠隔監視するシステムであって、前記農業機械は、機体の位置情報及び稼働情報を取得する手段と、取得した位置情報及び稼働情報を送信する手段とを備え、前記農業機械から送信された機体の位置情報を前記農業機械から送信された機体の稼働情報に基づいて補正する。

前記農業機械の稼働情報には、車速に関する情報が含まれ、前記位置情報に変化があり、かつ、前記取得された車速が０である場合、前記取得された位置情報に位置ずれが生じたと判定し、前記変化した位置情報を前記車速が０になる直前の値に補正する。

前記農業機械の稼働情報には、エンジンの回転数に関する情報が含まれ、前記取得された車速が０から無効値に変化した場合、かつ、前記取得されたエンジンの回転数が０若しくは所定の回転数以下である場合、前記車速を検出する手段にエラーが生じたと判断して、前記位置情報の位置ずれの有無を前記エンジンの回転数に基づいて判定し、前記位置情報に変化がある場合に前記エンジンの回転数が０若しくは所定の回転数以下であれば、前記変化した位置情報を直前の値に補正する。

前記農業機械の稼働情報には、作業機の昇降位置に関する情報が含まれ、前記位置情報に変化があり、かつ、前記取得された作業機の昇降位置が下降位置のままである場合、前記変化した位置情報を直前の値に補正し、前記位置情報に変化があり、かつ、前記取得された作業機の昇降位置が下降位置から上昇位置に変更された場合、前記変化した位置情報を採用する。

前記農業機械の稼働情報には、作業機クラッチの断接に関する情報が含まれ、前記位置情報に変化があり、かつ、前記取得された作業機クラッチが入りのままである場合、前記変化した位置情報を直前の値に補正し、前記位置情報に変化があり、かつ、前記取得された作業機クラッチが入りから切りに変更された場合、前記変化した位置情報を採用する。

本発明によれば、農業機械の稼働情報を用いて機体位置情報を補正することで、農業機械の実際の動きに則した精度の高い位置情報を取得できる。

遠隔監視システムの一実施形態を示す図。 車速を用いて農業機械の位置情報を補正する例を示す図。 車速及びエンジン回転数を用いて農業機械の位置情報を補正する例を示す図。 作業機の昇降位置に関する情報を用いて農業機械の位置情報を補正する例を示す図。 作業機の昇降位置に関する情報を用いて農業機械の位置情報を補正する例を示す図。 作業機クラッチの断接に関する情報を用いて農業機械の位置情報を補正する例を示す図。 作業機クラッチの断接に関する情報を用いて農業機械の位置情報を補正する例を示す図。

図１を参照して、農業機械の遠隔監視システムの一実施形態について説明する。遠隔監視システム１は、農業機械２から位置情報及び稼働情報を取得し、取得した位置情報及び稼働情報に基づいて農業機械２を遠隔監視するためのシステムである。農業機械２としては、トラクタ、コンバイン、田植機、播種機等、圃場で適宜の農作業を行う農作業機が挙げられる。

農業機械２は、ＧＮＳＳ衛星１０からの電波を受信し、本機の位置情報を取得するＧＮＳＳレシーバと、本機に搭載されるエンジンや作業機の稼働情報を取得する各種センサと、ＧＮＳＳレシーバ及び各種センサによって取得した位置情報及び稼働情報を、通信局１５を通じて管理サーバ２０に送信する送信機と、を備えている。なお、通信局１５と管理サーバ２０は同一の建物内に設けることも可能であり、これらの構成については限定されない。

農業機械２は、本機の位置情報及び稼働情報を所定の間隔（１秒毎、３０秒毎、１分毎等）で管理サーバ２０に送信する。管理サーバ２０は、受信した位置情報及び稼働情報を発報日時と一緒に記憶する。

ここで、農業機械２の位置情報とは、主にＧＮＳＳ衛星１０から受信する農業機械２の緯度及び経度に関する情報である。また、位置情報として、農業機械２の方位に関する情報や地図データ上における現在位置が含まれる圃場の情報（現在位置の圃場ＩＤ）を含めても良い。農業機械２の方位は、ＧＮＳＳレシーバによって取得したり、別途ヘディングセンサを設けることで取得したりすることができる。地図データ上での圃場情報は、予め地図データ内の圃場にＩＤを持たせて、農業機械２の緯度・経度の情報に基づいて現在位置の圃場ＩＤを付与することで生成される。

農業機械２の稼働情報とは、農業機械２に搭載された各種センサによって検出される検出値であり、代表的にはエンジンの回転数や車速に関する情報であり、トラクタの場合には作業機の昇降装置の位置、作業機のクラッチの断接等に関する情報である。農業機械２の稼働情報としては、これらの他に、農業機械２を用いて適宜の農作業を行う際に駆動部にかかる負荷や各部の運転状況、エンジン冷却水の温度等を含めても良い。

次に、図２から図７を参照して、管理サーバ２０における農業機械２の位置情報の取り扱いについて説明する。本実施形態は、農業機械２の位置情報を農業機械２の稼働情報に基づいて補正することで、農業機械２の実際の動きに則した精度の高い位置情報を取得するものである。以下、農業機械２としてトラクタを例に挙げて説明する。

図２は、農業機械２の車速を用いて、位置情報の経度を補正する例を示す。ここでは、農業機械２が停止し、車速が０となった後の位置情報の取り扱いについて説明する。すなわち、車速が０であることが検出されたときに、位置情報の経度の測定誤差（位置ずれ）が生じた場合に、車速が０となったときの経度を、車速が０になる直前の経度に書き換えることで経度を補正している。

図２に示すように、車速が０となり停止しているにも関わらず、位置情報が変化して移動していると検出された場合（発報日時：２０１７／１／１ ８：５０：１７以降）に、車速が０であることを条件として、位置情報にずれが生じたと判定し、変化する直前の値（発報日時：２０１７／１／１ ８：５０：１６のデータ）に上置きすることで、位置情報を正確な値に補正するものである。

以上のように、農業機械２が実際には移動していない状況で、データ上での移動を検出した場合に、農業機械２の稼働情報の一つである車速を用いて位置情報を補正することで、位置情報の検出・収集の精度を向上することができる。

図３は、農業機械２の車速とエンジン回転数を用いて、位置情報の経度を補正する例を示す。ここでは、農業機械２が停止し、車速が０となった後に、車速センサが無効値を出力した場合の、エンジン回転数と車速の相関を考慮した位置情報の取り扱いについて説明する。

図３に示すように、車速が０であることが検出された後（発報日時：２０１７／１／１ ８：５０：１７以降）に、位置情報の変化を検出した場合に、経度の値を車速が０になる直前の値に補正する（発報日時：２０１７／１／１ ８：５０：１６のデータに上置きする）が、車速センサが故障等により無効値（６５５３６）の出力を行ったとき（発報日時：２０１７／１／１ ８：５０：１９）に、エンジン回転数の値が０若しくは所定の回転数以下（例えばアイドリング回転数：１３００以下）であることを条件として、車速が無効値となったと判断し、車速の検出値をキャンセルする。このような状況で、エンジン回転数に基づいて車速の検出値をキャンセルすることで、車速は０のまま維持され、農業機械２が停止しているということを確認することが可能である。そして、位置情報に変化がなかった、つまり位置情報の変化は位置ずれによるものであり、停止している状態が維持されていると判定している。このように、車速とエンジン回転数の両方の値を考慮して位置情報を補正することで、より正確な位置情報を検出するものである。

以上のように、農業機械２が実際には移動していない状況で、データ上での移動を検出した場合に、農業機械２の稼働情報の一つである車速を用いて位置情報を補正するとともに、同じく農業機械２の稼働情報の一つであるエンジン回転数を用いて車速の値（無効値）を無視することで、位置情報の検出・収集の精度を向上することができる。また、エンジン回転数と車速との関係性から、車速を検出するセンサに異常が生じたことを認識することもできる。例えば、車速が一時的に無効値を出力するのではなく、継続的に無効値を出力している場合は、センサに異常が生じたと判断し、車速センサの点検・交換等を促すことが可能となる。

図４は、農業機械２の作業機の昇降位置に関する情報を用いて、位置情報に含まれる圃場ＩＤを補正する例を示す。「圃場ＩＤ」は、緯度経度の情報を含んだ地図データ上で、どの圃場の領域内に位置しているか、ということを判断して決定される位置情報の一つである。圃場ＩＤを位置情報に含めることで、いつ、どの圃場で、どのような作業を行ったか、ということを見える化できる。ここでは、農業機械２が圃場Ａ１で作業機を下降位置にセットして作業している状況において、圃場ＩＤが変化した場合の圃場ＩＤの取り扱いについて説明する。

図４に示すように、農業機械２の作業機の昇降位置が下降位置のままであることが検出されているときに、位置ずれが生じて圃場ＩＤが変化した（発報日時：２０１７／１／１ ８：５４において、圃場ＩＤが圃場Ｂ１に変化した）場合は、直前の圃場ＩＤに補正する（発報日時：２０１７／１／１ ８：５４におおける、圃場ＩＤを圃場Ａ１に補正する）。つまり、作業機を下降位置にセットしたまま圃場間の移動は行わないということから、農業機械２は、実際は特定の圃場内で作業機を降ろして農作業を行っている途中であり、圃場間の移動はなかったという判定を行っている。

図５は、同様に、農業機械２の作業機の昇降位置に関する情報を用いて、位置情報に含まれる圃場ＩＤを補正する例を示す。ここでは、圃場Ａ１での作業を終えて、農作業機２の作業機を上昇位置にセットし（発報日時：２０１７／１／１ ８：５２）、圃場Ａ１から圃場Ｂ１に移動し（発報日時：２０１７／１／１ ８：５３）、圃場Ｂ１での作業を開始する（発報日時：２０１７／１／１ ８：５４以降）という状況において、圃場ＩＤが変化した場合の取り扱いについて説明する。

図５に示すように、作業機の昇降位置が下降位置から上昇位置に変更された（発報日時：２０１７／１／１ ８：５２）ときに、位置情報が変化して圃場ＩＤが変更された場合（発報日時：２０１７／１／１ ８：５３）は、変更された圃場ＩＤを採用している。つまり、農業機械２は、実際に作業機を上げて圃場間の移動を行った（圃場Ａ１から圃場Ｂ１に移動した）という判定を行っている。これは、作業機を下降位置から上昇位置にセットするという状況が、圃場間の移動の準備や作業の終了等、特定の圃場での作業を終了するということを示唆するものであるということに起因する。

そして、圃場間の移動があったと判定した後に、緯度・経度の位置ずれが生じて元の圃場に戻ったと判定される場合（発報日時：２０１７／１／１ ８：５６のデータにおいて、圃場ＩＤが元の圃場Ａ１となった場合）は、図４で示した例のように圃場ＩＤを補正する（発報日時：２０１７／１／１ ８：５６における圃場ＩＤを圃場Ｂ１に補正する）。

このように、実際には圃場間の移動がない状況で、データ上での移動を検出した場合に、農業機械２の稼働情報の一つである作業機の昇降位置に関する情報を用いて位置情報（圃場ＩＤ）を補正することで、位置情報の検出・収集の精度を向上することができる。他方、農業機械２が実際に圃場間の移動をした場合は、農業機械２の作業機の昇降位置に関する情報を用いて圃場ＩＤの変更を確実に検出することで、位置情報の検出・収集の精度を向上することができる。従って、該当する圃場での農作業を正確に記録することができる。

図６は、農業機械２の作業機クラッチの断接に関する情報を用いて、位置情報に含まれる圃場ＩＤを補正する例を示す。ここでは、農業機械２が圃場Ａ１で作業機のクラッチを入りにセットして作業している状況において、圃場ＩＤが変化した場合の圃場ＩＤの取り扱いについて説明する。

図６に示すように、農業機械２の作業機クラッチが入りのままであることが検出されているときに、位置ずれが生じて位置情報が変更されて圃場ＩＤが変化した（発報日時：２０１７／１／１ ８：５４において、圃場ＩＤが圃場Ｂ１に変化した）場合は、直前の圃場ＩＤに補正する（発報日時：２０１７／１／１ ８：５４におおける、圃場ＩＤを圃場Ａ１に補正する）。つまり、作業機のクラッチを入りにセットしたまま圃場間の移動は行わないということから、農業機械２は実際は特定の圃場内で作業機を作動させて農作業を行っている途中であり、圃場間の移動はなかったという判定を行っている。

図７は、農業機械２の作業機クラッチの断接に関する情報を用いて、位置情報に含まれる圃場ＩＤを補正する例を示す。ここでは、圃場Ａ１での作業を終えて、農作業機２の作業機のクラッチを切りにセットし（発報日時：２０１７／１／１ ８：５２）、圃場Ａ１から圃場Ｂ１に移動し（発報日時：２０１７／１／１ ８：５３）、圃場Ｂ１での作業を開始する（発報日時：２０１７／１／１ ８：５４以降）という状況において、圃場ＩＤが変化した場合の取り扱いについて説明する。

図７に示すように、作業機のクラッチが入りから切りに変更された（発報日時：２０１７／１／１ ８：５２）ときに、位置情報が変化して圃場ＩＤが変更された場合（発報日時：２０１７／１／１ ８：５３）は、変更された圃場ＩＤを採用している。つまり、農業機械２は、実際に作業機のクラッチを切った状態で圃場間の移動を行った（圃場Ａ１から圃場Ｂ１に移動した）という判定を行っている。これは、作業機のクラッチを入りから切りにセットするという状況が、圃場間の移動の準備や作業の終了等、特定の圃場での作業を終了するということを示唆するものであるということに起因する。

このように、実際には圃場間の移動がない状況で、データ上での移動を検出した場合に、農業機械２の稼働情報の一つである作業機クラッチの断接に関する情報を用いて位置情報（圃場ＩＤ）を補正することで、位置情報の検出・収集の精度を向上することができる。他方、農業機械２が実際に圃場間の移動をした場合は、農業機械２の作業機クラッチの断接に関する情報を用いて圃場ＩＤの変更を確実に検出することで、位置情報の検出・収集の精度を向上することができる。従って、該当する圃場での農作業を正確に記録することができる。

なお、農業機械２の作業機の昇降位置に関する情報を用いて圃場ＩＤを補正する例と作業機のクラッチの断接に関する情報を用いて圃場ＩＤを補正する例を別々に説明しているが、作業機の昇降位置と作業機クラッチの断接は密接に関連していることから、これらの情報を両方活用して、圃場ＩＤを補正することも可能である。すなわち、作業機を用いて作業する場合は、作業機を下降位置にセットし、かつ、作業機クラッチを入りにセットするが、圃場間を移動する場合は、作業機を上昇位置にセットし、作業機クラッチを切りにセットした状態で、圃場を跨ぐこととなる。このことから、農業機械２の稼働情報として、作業機の昇降位置に関する情報と、作業機クラッチの断接に関する情報の両方を考慮することで、圃場内で作業を行っているか、圃場間を移動したか、ということをより正確に判断することが可能となり、正確な作業情報を取得することが可能となる。

１：農業機械の遠隔監視システム、２：農業機械

Claims (5)

1. 農業機械を遠隔監視するシステムであって、
   前記農業機械は、機体の位置情報及び稼働情報を取得する手段と、取得した位置情報及び稼働情報を送信する手段とを備え、
   前記農業機械から送信された機体の位置情報を前記農業機械から送信された機体の稼働情報に基づいて補正する
   ことを特徴とする農業機械の遠隔監視システム。
2. 前記農業機械の稼働情報には、車速に関する情報が含まれ、
   前記位置情報に変化があり、かつ、前記取得された車速が０である場合、
   前記取得された位置情報に位置ずれが生じたと判定し、前記変化した位置情報を前記車速が０になる直前の値に補正する
   請求項１に記載の農業機械の遠隔監視システム。
3. 前記農業機械の稼働情報には、エンジンの回転数に関する情報が含まれ、
   前記取得された車速が０から無効値に変化した場合、かつ、前記取得されたエンジンの回転数が０若しくは所定の回転数以下である場合、
   前記車速を検出する手段にエラーが生じたと判断して、前記位置情報の位置ずれの有無を前記エンジンの回転数に基づいて判定し、前記位置情報に変化がある場合に前記エンジンの回転数が０若しくは所定の回転数以下であれば、前記変化した位置情報を直前の値に補正する
   請求項１または２に記載の農業機械の遠隔監視システム。
4. 前記農業機械の稼働情報には、作業機の昇降位置に関する情報が含まれ、
   前記位置情報に変化があり、かつ、前記取得された作業機の昇降位置が下降位置のままである場合、前記変化した位置情報を直前の値に補正し、
   前記位置情報に変化があり、かつ、前記取得された作業機の昇降位置が下降位置から上昇位置に変更された場合、前記変化した位置情報を採用する
   請求項１から３の何れか一項に記載の農業機械の遠隔監視システム。
5. 前記農業機械の稼働情報には、作業機クラッチの断接に関する情報が含まれ、
   前記位置情報に変化があり、かつ、前記取得された作業機クラッチが入りのままである場合、前記変化した位置情報を直前の値に補正し、
   前記位置情報に変化があり、かつ、前記取得された作業機クラッチが入りから切りに変更された場合、前記変化した位置情報を採用する
   請求項１から３の何れか一項に記載の農業機械の遠隔監視システム。

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