JP6846782B2 - Analysis data pipeline system from environmental sensing data acquisition to advanced analysis - Google Patents
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Description
本発明は、農業予測、災害予測分野など屋外における環境センシングデータ取得から高度解析までの解析データパイプライン化システムに関する。 The present invention relates to an analysis data pipeline system from outdoor environmental sensing data acquisition to advanced analysis such as in the fields of agricultural prediction and disaster prediction.
我が国の農業分野においては、大規模経営体を中心に生産管理の効率化等の有力な手段として情報通信技術(IT:Information Technology)の利活用が進んでいる。特に、近年においては、あらゆるモノがインターネットにつながり社会の変革を促すIoT(Internet of Things)などの普及により農業環境データの量は成長しており、例えば農業分野にもビックデータ利活用が急激に進展し、農業IT産業が急速に広がりつつある。 In the agricultural field of Japan, the utilization of information and communication technology (IT: Information Technology) is advancing as a powerful means for improving the efficiency of production control, mainly for large-scale management bodies. In particular, in recent years, the amount of agricultural environment data has been growing due to the spread of IoT (Internet of Things), which connects all things to the Internet and promotes social change. For example, the utilization of big data is rapidly increasing in the agricultural field as well. With progress, the agricultural IT industry is expanding rapidly.
一方においては、我が国の農業尾担い手の高齢化が進む中で、人手不足が深刻になるなど、様々な課題に直面しており、ITや人工知能(AI)などを活用し、省力化、収量・品質の向上など生産性の飛躍的な向上、人材育成を図ることが重要となっている。 On the other hand, as Japan's agricultural tailors are aging, they are facing various issues such as a serious labor shortage, and they are facing various issues such as labor saving and yield by utilizing IT and artificial intelligence (AI).・ It is important to dramatically improve productivity such as quality improvement and to develop human resources.
従って、これらの変化に伴って、異なる農業IT システム間でデータを共有・比較するなど、いわゆる、農業情報の相互運用性・可搬性の確保に対するニーズが急速に高まっている。また、農業情報の相互運用性・可搬性が確保されれば、農業IT システムから得られた情報をビッグデータ解析することにより、新サービスや新事業の創出につながることも期待される。 Therefore, along with these changes, there is a rapidly increasing need for ensuring the interoperability and portability of so-called agricultural information, such as sharing and comparing data between different agricultural IT systems. In addition, if interoperability and portability of agricultural information are ensured, it is expected that big data analysis of information obtained from agricultural IT systems will lead to the creation of new services and new businesses.
このような状況下において、日本政府も農業ビックデータの利活用の枠組みをガイドラインとして整備し、併せて、海外からも注目が集まる我が国農業の優れたノウハウがビックデータとして活用される際の留意点を世界に先駆けて整備した(例えば、非特許文献1参照)。本ガイドラインは、農業情報の相互運用性・可搬性の確保を目的として標準化を行ったものあり、国内の農業IT システムとデータ交換を行うためのインタフェースについて、リファレンスモデルを提示することで、データ交換のプロセスの容易化を図るものである。これにより、システム間でのデータ連携の促進を通してデータの相互運用性・可搬性が確保され、農業以外の分野とのデータ連携が容易になると考えられる。また、研究開発から生産現場、さらには店頭までが同じガイドラインを基盤とすることで、産学官が連携した我が国農業IT産業の連携効果の促進、IT化された農業機材やソリューションを輸出する新たな農業ITビジネスの展開が期待できる。 Under these circumstances, the Government of Japan has also established a framework for the utilization of agricultural big data as a guideline, and at the same time, points to keep in mind when the excellent know-how of Japanese agriculture, which is attracting attention from overseas, is utilized as big data. Was established ahead of the rest of the world (see, for example, Non-Patent Document 1). This guideline has been standardized for the purpose of ensuring interoperability and portability of agricultural information, and data exchange is performed by presenting a reference model for the interface for exchanging data with domestic agricultural IT systems. This is to facilitate the process of. This will ensure data interoperability and portability through the promotion of data linkage between systems, and will facilitate data linkage with fields other than agriculture. In addition, by using the same guidelines from research and development to production sites and even in stores, we will promote the effects of collaboration between industry, academia and government in Japan's agricultural IT industry, and export IT-enabled agricultural equipment and solutions. Agricultural IT business can be expected to develop.
ところで、農業関連情報の利用に関しては、例えば、圃場におけるフィールドセンサなどの設置やデータ収集・公開までの複雑・煩雑な手間を必要としない観測システムや観測ステーションが開示されている(例えば、特許文献1参照) 。 By the way, regarding the use of agriculture-related information, for example, observation systems and observation stations that do not require complicated and complicated work such as installation of field sensors in the field and data collection / disclosure are disclosed (for example, patent documents). 1).
しかしながら、「農業情報の相互運用性・可搬性が確保して、農業IT システムから得られた情報をビッグデータ解析」と一口でいっても、実際にはこれは容易にできることではない。その理由を以下説明する。 However, even if it is said that "the interoperability and portability of agricultural information is ensured and the information obtained from the agricultural IT system is analyzed by big data", this is not easy to do in reality. The reason will be described below.
第一の理由として、農業IT システムから得られたビッグデータの解析、例えば、作物収量予測、気象予測などの予測解析は高いレベルで多様な農業関連専門性を要求する。 The first reason is that analysis of big data obtained from agricultural IT systems, such as predictive analytics such as crop yield prediction and weather prediction, requires a high level of diverse agricultural expertise.
従来より、農業従事者は、常に様々な農業環境に関連する予測情報を必要としている。例えば、気象変化に対応する最適の植え付け日はいつなのか、いつ植え付ければ最大の収量が予測されるのか、エルニーニョの影響はどれぐらいなのか、肥料の量を変更したら収量にどのように影響が出るのか、高額な高機能農業機械を用いて素早く植え付けるべきか、いつ花が開花するのか(それによって実が付く時期が予測できる、害虫、農薬対策など)、倉庫の管理会社はいつぐらいに農家からコメが集荷されるのか、などである。 Traditionally, farmers have always needed forecast information related to various agricultural environments. For example, when is the optimal planting date to respond to climate change, when to plant the maximum yield, what is the impact of El Nino, and how changing the amount of fertilizer will affect the yield. When will the flowers come out, when should they be planted quickly using expensive high-performance agricultural machinery, when the flowers will bloom (which can predict when they will bear fruit, pests, pesticide countermeasures, etc.), and when will the warehouse management company be? Is rice collected from farmers?
しかしながら、いくら農業環境に関連するビックデータがあるからといっても、高度な専門知識がないと正確な情報解析はできないのが実情である。特に、農業環境データ取得から解析までのデータ処理パイプライン化の構築は、分析の効率化を確保するために非常に重要になってきており、また、データの価値を高めることに繋がるが、これを構築することは容易なことではない。 However, no matter how much big data is related to the agricultural environment, the fact is that accurate information analysis cannot be performed without advanced expertise. In particular, the construction of a data processing pipeline from the acquisition of agricultural environment data to analysis has become extremely important to ensure the efficiency of analysis, and it will lead to an increase in the value of the data. Is not easy to build.
第二の理由としては、現状では各センサから提供される観測データに関しては、サーバ、アクセス手段、メタデータ、フォーマット、測定の単位、各名称などは全く統一されておらず、農業情報の相互運用性・可搬性が確保はできていない。 The second reason is that at present, regarding the observation data provided by each sensor, the server, access means, metadata, format, measurement unit, each name, etc. are not unified at all, and interoperability of agricultural information The property and portability have not been ensured.
例えば、図26に示すように、従来の農業データ解析システム100においては、複数のセンサーを備えた観測ステーション(フィールドセンサ101)が圃場に設置されてネットワークに接続されている。このフィールドセンサ101は、気温、湿度、雨量、日射量、風量などの気象データを収集する各種センサと、作物の生育状況などを観測するカメラセンサなどを備え、WWWプロトコルにより観測されたデータを公開している。これにより、Webブラウザを用いて、そのフィールドセンサの置かれた遠隔地の気象データを参照・収集することができるように想定されている。
For example, as shown in FIG. 26, in the conventional agricultural
しかしながら、実際問題として、各フィールドセンサ101のサーバ、アクセス手段、メタデータ、フォーマット、測定の単位、名称などのデータは全く統一されておらず、各センサや各社ごとにバラバラである。このため、端末装置102においてセンサ情報を取得するには、各センサ101に合わせたソフトウェアのインストール作業、センサ情報を読み込むためのフォーマット変換作業など必要となり、技術者は多大な手間を要している。このような状況下では農業環境データの相互運用性・可搬性の確保が難しく、ひいては、農業環境データの取得・解析が困難となっている。
However, as a practical matter, data such as the server, access means, metadata, format, unit of measurement, and name of each
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、従来はバラバラであった農業環境データの相互運用性を確保して統合すると共に、農業分野における環境センシングデータ取得から高度解析までの解析データパイプライン化システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and while ensuring and integrating interoperability of agricultural environment data, which has been disjointed in the past, analysis data from acquisition of environmental sensing data to advanced analysis in the agricultural field. The purpose is to provide a pipelined system.
上記目的を達成するために本発明は、屋外の環境センシングデータ取得から高度解析までを行う解析データパイプライン化システムであって、当該解析データパイプライン化システムは、観測センサを用いて観測された環境センシングデータを配信する観測データ配信サーバと、リクエストがあった場合には、前記観測データ配信サーバから環境センシングデータを自動的に取得して、所定の解析を行う解析サーバと、所定のアプリケーションを実行すると共に、当該アプリケーションを用いてユーザから高度解析の要求があった場合に、前記解析サーバより解析結果を取得して、これを表示する端末装置と、を備え、前記観測データ配信サーバ、前記解析サーバ、及び前記端末装置はウェブネットワーク介して接続され、前記観測データ配信サーバ、前記解析サーバ、及び前記端末装置はAPI(Application Programming Interface)に基づいて連鎖することで、前記環境センシングデータ取得から高度解析までのパイプライン化処理を行い、前記観測データ配信サーバと前記観測センサとは、サーバ、アクセス手段、メタデータ、フォーマット、測定の単位、各名称のデータのうちの少なくとも1つは共通のAPIが定義されている、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention is an analysis data pipeline system that performs from outdoor environment sensing data acquisition to advanced analysis, and the analysis data pipeline system was observed using an observation sensor. An observation data distribution server that distributes environmental sensing data, an analysis server that automatically acquires environmental sensing data from the observation data distribution server when requested, and performs a predetermined analysis, and a predetermined application. The observation data distribution server includes a terminal device that acquires analysis results from the analysis server and displays the analysis results when a user requests advanced analysis using the application. The analysis server and the terminal device are connected via a web network, and the observation data distribution server, the analysis server, and the terminal device are chained based on an API (Application Programming Interface) to obtain the environment sensing data. There line pipelined processing up advanced analysis, the the observed data distribution server and the observation sensor, server, access means, metadata, format, units of measurement, at least one of the data of the name common The feature is that the API of is defined.
この解析データパイプライン化システムにおいて、前記観測データ配信サーバは、少なくとも前記観測センサによる観測データの計測結果を配信するサービスであるSOS(Sensor Observation Service)を提供する国際標準Web APIを用い、この観測データ配信サーバは、APIに基づく指令を作成して、当該指令を前記観測センサに送信し、前記観測センサは、当該指令を受けた場合に計測結果を前記観測データ配信サーバに返信することが好ましい。 In this analysis data pipeline system, the observation data distribution server uses at least an international standard Web API that provides SOS (Sensor Observation Service), which is a service for distributing the measurement results of observation data by the observation sensor. It is preferable that the data distribution server creates a command based on the API and transmits the command to the observation sensor, and the observation sensor returns the measurement result to the observation data distribution server when the command is received. ..
この解析データパイプライン化システムにおいて、前記解析サーバは、複数あり、前記端末装置、前記解析サーバ、及び前記観測データ配信サーバは、予め定義されたAPIを連鎖的に呼び出すことにより、パイプライン化処理をして、前記環境センシングデータ取得から高度解析までを行うことが好ましい。 In this analysis data pipelined system, there are a plurality of the analysis servers, and the terminal device, the analysis server, and the observation data distribution server call a predefined API in a chained manner to perform pipeline processing. It is preferable to perform the process from the acquisition of the environmental sensing data to the advanced analysis.
この解析データパイプライン化システムにおいて、前記屋外の環境センシングデータは農業に関するデータであって、前記解析サーバは、少なくとも、前記観測データ配信サーバから取得する過去の気象データの基づいて将来の気象シナリオを生成するためのAPIを提供する気象ジェネレータAPIサーバと、当該気象シナリオを基に将来の作物シナリオを作成するためのAPIを提供する作物モデルAPIサーバと、を備えることが好ましい。 In this analysis data pipeline system, the outdoor environment sensing data is data related to agriculture, and the analysis server calculates a future weather scenario based on at least the past weather data acquired from the observation data distribution server. It is preferable to provide a meteorological generator API server that provides an API for generating, and a crop model API server that provides an API for creating a future crop scenario based on the meteorological scenario.
この解析データパイプライン化システムにおいて、前記作物モデルAPIサーバは、APIを用いて気象ジェネレータAPIサーバと連鎖し、前記気象ジェネレータAPIサーバは、APIを用いて前記SOSを提供する国際標準Web APIたるSOS APIサーバと連鎖していることが好ましい。 In this analysis data pipeline system, the crop model API server is linked with the weather generator API server using API, and the weather generator API server is SOS, which is an international standard Web API that provides the SOS using API. It is preferable to chain with the API server.
この解析データパイプライン化システムにおいて、前記端末装置は、前記アプリケーションを用いてユーザから作物シナリオの要求がある場合には、前記作物モデルAPIサーバに対してAPIに基づく作物シナリオ作成指令を送信し、前記作物モデルAPIサーバは、当該作物シナリオ作成指令を受信した場合には、前記気象ジェネレータAPIサーバに対してAPIに基づく気象シナリオの作成指令をし、前記気象ジェネレータAPIサーバは、当該気象シナリオ作成指令を受信した場合には、前記観測データ配信サーバに対してAPIに基づく気象データの作成指令をし、前記観測データ配信サーバは、当該気象データの作成指令を受信した場合には、緯度経度情報に基づいて、前記気象ジェネレータAPIサーバに対して環境センシングデータを返信することが好ましい。 In this analysis data pipeline system, the terminal device transmits a crop scenario creation command based on the API to the crop model API server when a user requests a crop scenario using the application. When the crop model API server receives the crop scenario creation command, the crop model API server issues an API-based meteorological scenario creation command to the meteorological generator API server, and the meteorological generator API server issues the meteorological scenario creation command. Is received, the observation data distribution server is instructed to create meteorological data based on the API, and when the observation data distribution server receives the meteorological data creation command, the latitude and longitude information is used. Based on this, it is preferable to return the environment sensing data to the weather generator API server.
この解析データパイプライン化システムにおいて、前記気象ジェネレータAPIサーバは、当該気象データを受信した場合には、気象シナリオを作成して前記作物モデルAPIサーバに返信し、前記作物モデルAPIサーバは、当該気象シナリオを受信した場合には、この気象シナリオを用いて作物シナリオを作成して前記端末装置に返信し、前記端末装置は、前記作物シナリオを解析して結果をGUI(Graphical User Interface)表示することが好ましい。 In this analysis data pipeline system, when the meteorological generator API server receives the meteorological data, the meteorological generator API server creates a meteorological scenario and returns it to the crop model API server, and the crop model API server receives the meteorological data. When a scenario is received, a crop scenario is created using this meteorological scenario and returned to the terminal device, and the terminal device analyzes the crop scenario and displays the result as a GUI (Graphical User Interface). Is preferable.
この解析データパイプライン化システムにおいて、前記解析サーバは、さらに、病害虫に関する情報を生成するためのAPIを提供する病害虫情報サービスAPIサーバと、土壌に関する情報を生成するためのAPIを提供する土壌プロファイルサービスAPIサーバと、を備えることが好ましい。 In this analysis data pipelined system, the analysis server further includes a pest information service API server that provides an API for generating information about pests, and a soil profile service that provides an API for generating information about soil. It is preferable to have an API server.
この解析データパイプライン化システムにおいて、前記端末装置は、ユーザから入力を受け付ける入力部と、前記環境センシングデータに基づく解析を行うための前記アプリケーションを実行するアプリケーション実行部と、前記入力部を介してユーザから高度解析の要求がある場合には、前記解析サーバに対してのAPIに基づく解析リクエスト指令を生成するAPIリクエスト生成部と、前記リクエスト指令を前記解析サーバに送信する送受信部と、前記解析サーバから解析結果を取得した場合に、当該解析結果をウェブブラウザで表示する演算を行う演算部と、を備え、前記解析サーバは、前記解析リクエスト指令を受けた場合には、前記観測データ配信サーバに対してAPIに基づくデータリクエスト指令を生成するAPI処理部と、前記端末装置から前記解析リクエスト指令を受けると共に、前記データリクエスト指令を前記観測データ配信サーバに送信する送受信部と、前記観測データ配信サーバから環境センシングデータを取得した場合に、当該環境センシングデータを解析するプログラムを実行するプログラム実行部と、を備えることが好ましい。 In this analysis data pipeline system, the terminal device is via an input unit that receives input from a user, an application execution unit that executes the application for performing analysis based on the environment sensing data, and the input unit. When there is a request for advanced analysis from the user, an API request generation unit that generates an analysis request command based on the API for the analysis server, a transmission / reception unit that transmits the request command to the analysis server, and the analysis. The analysis server includes an arithmetic unit that performs an operation to display the analysis result on a web browser when the analysis result is acquired from the server, and the analysis server receives the analysis request command and receives the observation data distribution server. An API processing unit that generates a data request command based on the API, a transmission / reception unit that receives the analysis request command from the terminal device and transmits the data request command to the observation data distribution server, and the observation data distribution. It is preferable to include a program execution unit that executes a program that analyzes the environment sensing data when the environment sensing data is acquired from the server.
上記課題を解決するために、本発明は、屋外の環境センシングデータ取得から高度解析までを行う解析データパイプライン化システムに用いる解析プログラムであって、当該解析データパイプライン化システムは、観測センサを用いて観測された環境センシングデータを配信する観測データ配信サーバと、リクエストがあった場合には、前記観測データ配信サーバから環境センシングデータを自動的に取得して、所定の解析を行う解析サーバと、所定のアプリケーションを実行すると共に、当該アプリケーションを用いてユーザから高度解析の要求があった場合に、前記解析サーバより解析結果を取得して、これを表示する端末装置と、を備え、前記観測データ配信サーバ、前記解析サーバ、及び前記端末装置はウェブネットワーク介して接続され、前記観測データ配信サーバ、前記解析サーバ、及び前記端末装置はAPI(Application Programming Interface)に基づいて連鎖することで、前記環境センシングデータ取得から高度解析までのパイプライン化処理を行うステップを含み、前記観測データ配信サーバと前記観測センサとは、サーバ、アクセス手段、メタデータ、フォーマット、測定の単位、各名称のデータのうちの少なくとも1つは共通のAPIが定義されている、ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is an analysis program used for an analysis data pipeline system that performs from acquisition of outdoor environment sensing data to advanced analysis, and the analysis data pipeline system uses an observation sensor. An observation data distribution server that distributes the environment sensing data observed using it, and an analysis server that automatically acquires environment sensing data from the observation data distribution server and performs a predetermined analysis when requested. , The observation is provided with a terminal device that executes a predetermined application and acquires an analysis result from the analysis server and displays the analysis result when a user requests advanced analysis using the application. The data distribution server, the analysis server, and the terminal device are connected via a web network, and the observation data distribution server, the analysis server, and the terminal device are linked based on an API (Application Programming Interface). look including the step of performing a pipelined processing to advanced analysis environmental sensing data acquisition, the the observed data distribution server and the observation sensor, server, access means, metadata, format, units of measurement, data of the name At least one of them is characterized in that a common API is defined.
なお、本発明は、このような解析データパイプライン化システムとして実現することができるだけでなく、このような解析データパイプライン化システムを構成する装置が備える特徴的な手段をステップとする解析方法として実現したり、それらのステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現することができる。そして、そのようなプログラムは、USBなどの記録媒体やインターネット等の伝送媒体を介して配信することができるのは言うまでもない。 The present invention can be realized not only as such an analysis data pipeline system, but also as an analysis method using a characteristic means provided in the apparatus constituting such an analysis data pipeline system as a step. It can be realized or as a program that causes a computer to execute those steps. Needless to say, such a program can be distributed via a recording medium such as USB or a transmission medium such as the Internet.
本発明に係る解析データパイプラインシステムは、観測センサを用いて観測された環境センシングデータを配信するSOS APIサーバと、リクエストがあった場合には、SOS APIサーバから環境センシングデータを自動的に取得して、所定の解析を行う解析サーバである作物モデルAPIサーバ及び気象ジェネレータサーバと、所定のアプリケーションを実行すると共に、当該アプリケーションを用いてユーザから高度解析の要求があった場合に、解析サーバより解析結果を取得してこれを表示する端末装置とを備える。そして、これらのAPIを連鎖的に呼び出すことにより、農業分野における環境センシングデータ取得から高度解析までを実現できる。 The analysis data pipeline system according to the present invention automatically acquires environment sensing data from the SOS API server that distributes the environment sensing data observed using the observation sensor and the SOS API server when requested. Then, when a crop model API server and a weather generator server, which are analysis servers that perform a predetermined analysis, and a predetermined application are executed, and a user requests advanced analysis using the application, the analysis server sends the data. It is equipped with a terminal device that acquires analysis results and displays them. Then, by calling these APIs in a chain reaction, it is possible to realize from acquisition of environmental sensing data to advanced analysis in the agricultural field.
(実施の形態)
本発明の実施の形態に係る屋外の環境センシングデータ取得から高度解析までの解析データパイプライン化システム(以下、パイプライン化システムと記す)について図面を参照しながら説明する。本パイプライン化システムは、ウェブサーバとして、主として農業環境データの取得から解析までをパイプライン化したものである。(Embodiment)
An analysis data pipeline system (hereinafter referred to as a pipeline system) from the acquisition of outdoor environment sensing data to advanced analysis according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As a web server, this pipeline system mainly pipelines from acquisition to analysis of agricultural environment data.
<全体システム図>
本実施の形態に係るパイプライン化システム1は、図1に示すように、端末装置10、作物モデルAPI(Application Programming Interface)サーバ20、気象ジェネレータAPIサーバ30、SOS(Sensor Observation Service)APIサーバ40、及び気象センサ50がインターネットなどの広域ネットワークを介して接続されて構成されている。<Overall system diagram>
As shown in FIG. 1, the
なお、API(Application Programming Interface)とは、あるソフトウェアの機能、管理するデータなどを、他のソフトウェアから呼び出して利用するための手続のことである。APIには様々な種類があり、ITシステムを構築する際に必要不可欠なものであるが、ここでは、異なる農業ITシステム間のデータ連携を想定している。農業ITシステム間のデータ連携において、必ずしもオープンなAPIや決まった手続などが必要となるわけではないが、WEBサービスを介した複数の農業ITシステム間との連携を想定した場合には、事前に手続きが決められたAPIを開発しておく方が望ましい。 An API (Application Programming Interface) is a procedure for calling and using a function of a certain software, data to be managed, etc. from another software. There are various types of APIs, which are indispensable when building IT systems, but here we assume data linkage between different agricultural IT systems. Data linkage between agricultural IT systems does not necessarily require open APIs or fixed procedures, but when linking with multiple agricultural IT systems via WEB services is assumed, it is necessary in advance. It is desirable to develop an API with fixed procedures.
端末装置10は、パイプライン化システム1の利用契約者のパーソナルコンピュータ、スマートフォンなどの端末であり、専用のアプリケーションをインストールして実行し、その結果を画面に表示する。この専用のアプリケーションは、農業環境予測情報の可視化ウェブアプリであって、図2及び図3の画面2,4a〜4dに示すような、農家などアプリ契約者に対して農業環境予測情報(例えば、営農・気象シナリオなど)をウェブブラウザとしてGUI(Graphical User Interface)表示する。より具体的には、この専用のアプリケーションは、例えば端末装置10が作物モデルWeb APIサーバ20からネットワークを介して作物シナリオを取得し、この作物シナリオに基づいて、将来における作物予測情報を分かりやすいGUIで表示する。
The
端末装置10にインストールされる専用のアプリケーションプログラムは、例えば農協から依頼を受けたソフト開発会社などが作成したアプリであり、農業経営者、農業法人など契約者に提供される。本願発明においては、ソフト開発会社に作物モデルAPI、気象ジェネレータAPIを準備することで、従来はデータがバラバラに存在し、自社ではとても解析が困難であった農業環境情報をソフト開発会社が容易に得ることができる。従って、本実施の形態に係るWeb APIを利用することで、ソフト開発会社は、従来は不可能であった様々な農業環境予測用アプリケーションプログラムの作成を行うことができるようになる。
The dedicated application program installed on the
なお、GUIはパイプラインを利用するユーザ選択次第であり、GUIの設計は利用者に基本的に任されている。過去の気象データを表示したり、詳細な予測情報を独自の表示方法で表示する。本発明は、その表示の元となるデータをパイプライン化システム1を利用して容易に得られることが特徴である。
The GUI depends on the user's choice of using the pipeline, and the GUI design is basically left to the user. Display past weather data and display detailed forecast information in a unique display method. The present invention is characterized in that the data that is the basis of the display can be easily obtained by using the pipelined
作物モデルAPIサーバ(解析サーバ)20は、端末装置10からHttpのリクエスト形式で作物予測の作物シナリオ作成指令があった場合に、気象ジェネレータWeb APIサーバ30から気象シナリオを取得して、この気象シナリオを元に作物の成長をシミュレーション(Crop SIM)するためのAPIを提供する。典型的な、作物モデルAPIサーバ20において行うシミュレーションというのは、例えば100個の気象シナリオ、品種、位置情報に基づいて作付け日と収量予測との関係(作物シナリオ)を100個予測する。しかし、作物モデルAPIサーバ20は複数あってそれぞれ出力できるものは異なり、作物シナリオの他、葉面積指数(LAI, Leaf Area Index)、バイオマス、蒸発散量、窒素の動き、土壌水分などをDailyで計算・提供する。
When the crop model API server (analysis server) 20 receives a crop scenario creation command for crop prediction in the form of an Http request from the
なお、Web APIとは、コンピュータプログラムの提供する機能を外部の別のプログラムから呼び出して利用するための手順・規約(API)の類型の一つで、Http(Hypertext Transfer Protocol)などのwebの技術を用いて構築されたものである。Web APIで定義された所定機能を公開しているサーバに対して、他の端末装置からインターネットを介してHttpのリクエスト形式で依頼内容を送信すると、この処理結果がHttpのレスポンス形式で依頼元の端末装置へ返信されてくる。この送受信されるデータの形式はAPIによって様々だが、webでよく用いられるXML(Extensible Markup Language)やHTML(HyperText Markup Language)、JSON(JavaScript(登録商標) Object Notation)、各種の画像ファイル形式などが主に用いられる。このようなWeb APIを利用することで、様々な新サービスを提供できる可能性がある。 The Web API is one of the types of procedures and rules (API) for calling and using the functions provided by a computer program from another external program, and is a web technology such as Http (Hypertext Transfer Protocol). It was constructed using. When a request content is sent from another terminal device in the Http request format via the Internet to a server that publishes a predetermined function defined by the Web API, this processing result is the request source in the Http response format. It will be returned to the terminal device. The format of this transmitted / received data varies depending on the API, but XML (Extensible Markup Language), HTML (HyperText Markup Language), JSON (JavaScript (registered trademark) Object Notation), and various image file formats that are often used on the web are available. Mainly used. By using such a Web API, there is a possibility that various new services can be provided.
気象ジェネレータ(WEGN)APIサーバ(解析サーバ)30は、過去の気象データに基づいて将来の気象シナリオを作るためのAPIを提供する。 The meteorological generator (WEGN) API server (analysis server) 30 provides an API for creating a future meteorological scenario based on past meteorological data.
SOS(Sensor Observation Service) APIサーバ(観測データ配信サーバ)40は、国際標準Web APIであり、気象センサ50などによる観測データ(環境センシングデータ)に関し、気象センサ50の使用・設置状況のメタデータ及び計測結果を配信するサービスを提供するAPIである。ここで、SOSとは、センサーなどによる観測データに関し、センサーの仕様・設置状況のメタデータ及び計測結果を配信するサービスである。共通のデータフォーマット・APIが定義されているために、センサー間のデータ連携について相互運用性の確保が可能となっている。
The SOS (Sensor Observation Service) API server (observation data distribution server) 40 is an international standard Web API, and regarding observation data (environmental sensing data) by the
また、SOS APIサーバ40は、例えば、プラットフォームとしてCloudSense, NARO Agentなどを用いることで効率化を図る。本実施の形態では、主としてNARO1kmメッシュ、ローカルセンサーのSOS APIを用いた相互運用性を有し、気象ジェネレータAPIサーバ30から気象データのリクエスト要求が来た場合に、その緯度経度に対応した過去の気象データを与えるAPI となっている。
Further, the
気象センサ50は、例えば各種センサを備えたフィールドセンサーであり、SOSプロトコルを実装した小型で低消費電力のコンピュータを備えている。このSOSプロトコルは、センサーに係る構成やデータなどを送信するためのセンサ用通信プロトコルである。このSOSプロトコルに基づいて、SOS APIサーバ40と気象センサ50との通信セッションを確立して、観測データに関するセンサMLのファイルの送受信を行うことができる。
The
なお、SOS APIサーバ40に提供される各種従来の環境データベース(図4参照)は多岐に亘り、例えば、NARO作土層DB、Global HC27,WISE、NARO 1km Mesh、Meteo Crop DB、水位センサ、圃場バルブ、予察情報履歴などがある。また、例えば図5はNARO 1km Meshデータに関し、日本の地形の1kmメッシュの現在や過去の気象データを提供している。
The various conventional environmental databases (see FIG. 4) provided to the
気象センサー50は、例えば圃場において設置されたフィールドセンサーであり、このフィールドセンサーは、気温、湿度、雨量、日射量、風量などの気象データを収集する各種センサと、作物の生育状況などを観測するカメラセンサなどを備える。
The
すなわち、解析データパイプライン化システム1は、観測センサ(気象センサ50)を用いて観測された環境センシングデータを配信する観測データ配信サーバ(SOS APIサーバ40)と、リクエストがあった場合には、観測データ配信サーバから環境センシングデータを自動的に取得して、所定の解析を行う解析サーバ(作物モデルAPIサーバ20、及び気象ジェネレータAPIサーバ30)と、所定のアプリケーションを実行すると共に、当該アプリケーションを用いてユーザから高度解析の要求があった場合に、解析サーバより解析結果を取得して、これを表示する端末装置10と、を備える。そして、観測データ配信サーバ、解析サーバ、及び端末装置10はウェブネットワーク介して接続され、APIに基づいて連鎖することで、屋外の農業や災害に関する環境センシングデータ取得から高度解析までのパイプライン化処理を行うものである。
That is, the analysis
<SOS APIサーバ40が気象データを取得する手順>
ここで、SOS APIサーバ40が気象データを取得する手順に関して図6及び図7を参照しながら説明する。本実施の形態に係るパイプライン化システム1においては、特に屋外の気象センサ50などのデータを使って、従来はバラバラだった観測データを相互運用性(interoperability)、互換性を確保して、SOS APIサーバ40が環境データを取得することを可能としている。なお、ここでは、SOS APIサーバ40における3つのAPIを例示する。<Procedure for
Here, the procedure for the
SOS の環境情報のデータ連携に係るインタフェースには、「(1)サービス利用条件のメタ情報取得のためのAPI」、「(2)センサーの仕様及び計測条件のメタ情報を取得するためのAPI」及び「(3)計測結果のメタ情報及びトランザクションデータを取得するためのAPI」の3つのAPI が存在する。 The interface related to data linkage of SOS environment information includes "(1) API for acquiring meta information of service usage conditions" and "(2) API for acquiring meta information of sensor specifications and measurement conditions". There are three APIs, "(3) API for acquiring measurement result meta information and transaction data".
(1)サービス利用条件のメタ情報取得のためのAPI
SOS のAPI であるGetCapabilities を利用する。サービス利用条件のメタ情報の項目については、例えば、上述した政策会議における環境情報のデータ項目ガイドラインの「3.2.1 サービス利用条件」のとおりである。API であるGetCapabilities に対し、入力としてGetCapabilities フォーマットで作成されたxml を送信すると、出力としてCapabilities フォーマットで作成されたxml が得られる。気象ジェネレータAPIサーバ30がメタ情報を取得するAPI のイメージを図6に示す。(1) API for acquiring meta information of service usage conditions
Use GetCapabilities, the SOS API. The item of meta information of service usage conditions is, for example, as described in "3.2.1 Service usage conditions" of the data item guideline of environmental information at the policy meeting mentioned above. If you send the xml created in GetCapabilities format as input to the API GetCapabilities, you will get the xml created in Capabilities format as output. FIG. 6 shows an image of the API in which the weather
(2)センサーの仕様及び計測条件のメタ情報を取得するためのAPI
SOS のAPI であるDescribeSensor を利用する。センサーの仕様及び計測条件のメタ情報の項目については、例えば、上述した政策会議における環境情報のデータ項目ガイドラインの「3.2.2 センサーの仕様及び計測条件」に記載のとおりである。API であるDescribeSensor に対し、入力としてDescribeSensor フォーマットで作成されたxml を送信すると、出力としてSensor Model Language フォーマットで作成されたxml が得られる。SOS APIサーバ40がセンサーの仕様及び計測条件のメタ情報を取得するAPI のイメージを図7(a)に示す。(2) API for acquiring meta information of sensor specifications and measurement conditions
Use DescribeSensor, which is an API of SOS. The items of the meta information of the sensor specifications and the measurement conditions are as described in, for example, "3.2.2 Sensor specifications and measurement conditions" of the data item guideline of the environmental information at the policy meeting mentioned above. If you send the xml created in DescribeSensor format as input to the API DescribeSensor, you will get the xml created in Sensor Model Language format as output. FIG. 7A shows an image of an API in which the
(3)計測結果のメタ情報及びトランザクションデータを取得するためのAPI
SOS のAPI であるGetObservation を利用する。計測結果のメタ情報の項目については、上述した政策会議における環境情報のデータ項目ガイドラインの「3.2.3 計測結果」に記載のとおりである。API であるGetObservation に対し、入力としてGetObservation フォーマットで作成されたxml を送信すると、出力としてObservations & Measurements フォーマットで作成されたxml が得られる。SOS APIサーバ40が気象センサ50の計測結果のメタ情報及びトランザクションデータを取得するAPI のイメージを図7(b)に示す。(3) API for acquiring meta information and transaction data of measurement results
Use GetObservation, the API of SOS. The items of meta information of the measurement results are as described in "3.2.3 Measurement results" of the data item guideline of environmental information at the policy meeting mentioned above. If you send the xml created in the GetObservation format as input to the API GetObservation, you will get the xml created in the Observations & Measurements format as the output. FIG. 7 (b) shows an image of an API in which the
このように、これらのAPI(GetCapabilities、DescribeSensor、GetObservation)を用いることにより、SOS APIサーバ40は、気象ジェネレータAPIサーバ30側からの要求がある場合に、緯度経度や日時情報などに基づいて過去の計測気象データを即時に気象ジェネレータAPIサーバ30側に返答することができる。
In this way, by using these APIs (GetCapabilities, DescribeSensor, GetObservation), the
また、このように、SOS APIサーバ40と気象センサ50との間は、各センサーのサーバ、アクセス手段、メタデータ、フォーマット、測定の単位、各名称などのデータは上述したガイドラインに基づいて共通化され、共通のAPIが定義されている。このために、クライアントはデータの特質を正確に理解でき、センサー間のデータ連携について相互運用性の確保が可能となっている。
Further, in this way, between the
<機能ブロック図>
次に、本実施の形態に係るパイプラン化システム1の各処理部の機能ブロック図を図8を参照しながら説明する。<Functional block diagram>
Next, a functional block diagram of each processing unit of the pipelined
端末装置10は、上述のように、パーソナルコンピュータ等の端末であり、ユーザから入力を受け付けるキーボードなどの入力部11、例えば農業に関する環境センシングデータに基づく解析を行うための専用アプリケーションをWebブラウザで実行するアプリケーション実行部12、入力部11を介してユーザから環境データの解析要求がある場合には、作物モデルAPIサーバ20に対しての作物シナリオ生成指令を生成するAPIリクエスト生成部13、リクエスト指令(作物シナリオ生成指令)を作物モデルAPIサーバ20に送信する送受信部14、作物モデルAPIサーバ20から解析結果を取得した場合に当該解析結果に基づいてGUI表示処理を行う演算部15、及び記憶部16を備える。
As described above, the
より詳細には、アプリケーション実行部12は、アプリケーションによる実行結果を画面に表示するために使用するWebブラウザを実行する。APIリクエスト生成部13は、入力部11を介したユーザからの入力に応じて、作物モデルAPIサーバ20で動作するプログラムに対して、Httpプロトコル経由で処理要求(Httpリクエスト)を行う。送受信部12から送信されるHttpリクエストの際のデータ形式は、例えばXMLである。
More specifically, the application execution unit 12 executes a Web browser used to display the execution result of the application on the screen. The API request generation unit 13 makes a processing request (Http request) via the Http protocol to the program running on the crop
送受信部14は、リクエスト指令に基づく作物モデルAPIサーバ20での実行結果を作物モデルAPIサーバ20側から、応答(Httpレスポンス)として受け取る。演算部15は、作物モデルAPIサーバ20側から受け取ったXMLを解釈して、作物シナリオの結果を演算して、ユーザに分かりやすい形のGUIで液晶などの表示部に表示する処理を行う。
The transmission / reception unit 14 receives the execution result on the crop
記憶部16は、メモリであり、例えば、アプリケーションを実行するための利用契約者ID、パスワード、及びその利用者情報などが格納される。 The storage unit 16 is a memory, and stores, for example, a contractor ID for executing an application, a password, and user information thereof.
作物モデルAPIサーバ20は、端末装置10からのHttpリクエストに従って、XMLを生成して返信する。また、指定されたWeb API(Crop Model API)を使ってデータを検索、演算、生成して、これをXMLなどのデータ形式にして端末装置10に返す処理を行う。具体的には、作物モデルAPIサーバ20は、例えば、サーバやワークステーション等のコンピュータであり、端末装置10から解析リクエスト指令を受けた場合には、気象ジェネレータAPIサーバ30に対してAPIに基づくリクエスト指令(気象シナリオ作成指令)を生成するAPI処理部21と、端末装置10からリクエスト指令を受けると共にデータリクエスト指令を気象ジェネレータAPIサーバ30に送信する送受信部22と、気象ジェネレータAPIサーバ30から気象シナリオを取得した場合に、作物シナリオ作成処理を実行するプログラム実行部23とを備える。
The crop
より具体的には、API処理部21は、独自に開発したAPIを設定し、APIを解釈して実行するための処理を行う。送受信部22は、Httpプロトコルに基づいて、端末装置10や気象ジェネレータAPIサーバ30との間でデータの送受信を行う。プログラム実行部23は、アプリケーションプログラムを実行する。ここでアプリケーションプログラムは、作業者が実施する対象である処理を実現するプログラム(Crop Model)である。
More specifically, the API processing unit 21 sets an API developed independently, and performs processing for interpreting and executing the API. The transmission / reception unit 22 transmits / receives data to / from the
なお、気象ジェネレータAPIサーバ30も、作物モデルAPIサーバ20と同様の機能を有するAPI処理部31、送受信部32、プログラム実行部33(気象シミュレーション)とを備える。
The weather
<全体シーケンス図>
次に、本実施の形態に係るパイプラン化システム1の全体のシーケンスを図9を参照しながら説明する。ここでは、端末装置10のアプリケーションの利用契約者から、ウェブブラウザを介して、コメなど所定の作物に関する作物シナリオ作成要求がある場合を想定する。<Overall sequence diagram>
Next, the entire sequence of the pipelined
最初に、農家など端末装置10のアプリケーションの利用契約者は、端末装置10の専用アプリを立ち上げる。具体的には、例えば、利用農家は、緯度経度と名称、ログイン情報を登録することでシステムにログインできる。ログインすると、過去の気象データ、短期予測データ、予め登録された農家の保有する圃場ごとの収穫量予測結果、実測値などが表示される。また、各圃場の詳細を開くと、収穫量、作付け日、収穫日の予測値の分布が表示される。登録したログイン情報の詳細(プロファイル)を開くと、気象情報予測データ、登録されている圃場の一覧の参照とその登録・削除ができるなどの機能がWebブラウザとしてユーザに提供される。ここでは、端末装置10のユーザは、特定の情報を指定して将来における作物シナリオ作成依頼をする(ステップS101)。
First, a contractor who uses the application of the
利用契約者は、図2や図3に示すようなGUIを用いて、自分の知りたいシナリオ、すなわち、位置情報、日時情報、品種情報、所望する作物シナリオ数などの情報を指定して入力して作物シナリオ作成ボタンなどを押す。すると、端末装置10のアプリは、HTTPリクエスト形式で、作物シナリオ作成指令を作物モデルAPIサーバ20側に送信する(作物モデルAPIを呼び出す)(ステップS102)。この作物シナリオ作成指令におけるデータ形式は、XMLなどの汎用言語で記載されている。
Using the GUI as shown in FIGS. 2 and 3, the contractor specifies and inputs information such as the scenario he / she wants to know, that is, location information, date / time information, variety information, and the desired number of crop scenarios. And press the crop scenario creation button. Then, the application of the
この際に、端末装置10から送信されるAPIの例を図10及び図11に示す。APIは一般にHTTP要求メッセージ群とXMLまたはJSON形式などのメッセージの構造定義で構成されている。図10(a)は各APIに対応するURI patternとHttp methodを示し、図10(b)は作物シナリオ作成指令を行う際のAPIの詳細となる。図11は、Crop SIM request(SIMRIM)における入力パラメータと出力形式を示している。生育モデルSIMRIMを提供するAPIを利用して、気象シナリオごとにシミレーションを実行して結果が得られる。
At this time, examples of the API transmitted from the
次に、この作物シナリオ作成指令を受け取った作物モデルAPIサーバ20では、連携するように、この作物シナリオ作成指令におけるAPIを解釈する。そして、作物モデルAPIサーバ20は、HTTPリクエスト形式で、緯度経度情報、日時、作物シナリオ数に合わせた気象シナリオ作成数などを指定した気象シナリオ作成指令を気象ジェネレータAPIサーバ30に送信する(WEGN APIを呼び出す)(ステップS103)。この気象シナリオ作成指令におけるデータ形式は、XMLなどの汎用言語で記載されている。このデータ形式の例を図12及び図13に示す。図12(a)は各APIに対応するURI patternとHttp methodを示し、図12(b)、図13は気象シナリオ作成指令を行う際のAPIの詳細となる。
Next, the crop
そして、この気象シナリオ作成指令を受け取った気象ジェネレータAPIサーバ30は、緯度経度に基づいて、過去の気象データを取得すべく、HTTPリクエスト形式で、気象データ要求指令(気象データ作成指令)をSOS APIサーバ40側に送信する(ステップS104)。この気象データ要求指令におけるデータ形式は、XMLなどの汎用言語で記載されている。このデータ形式の例を図14に示す。
Then, the meteorological
次に、SOS APIサーバ40は、指定された緯度経度情報に基づいて、1980年から蓄積されている過去1kmメッシュ(NARO 1kmメッシュ気象情報)やMeteoCropDBに基づく気象データ(日平均気温、日最高温度、日最低気温、日降水量など)、随時更新されている昨日までの気象センサ50からの最新の気象データなどを、HTTPレスポンスの形式、データ形式XMLで気象ジェネレータAPIサーバ30に返答する(ステップS105)。すると、気象ジェネレータAPIサーバ30は、SOS APIサーバ40から、気象データを記述したObservations & Measurements フォーマットで作成されたxml を得る。
Next, the
そして、気象ジェネレータAPIサーバ30は、SOS APIサーバ40から受信した気象データに基づいて、将来における気象シナリオを指定された数(例えば100通り)だけ生成する(ステップS106)。この際に、生成された気象シナリオ結果を図14に示す。また、生成された気象シナリオは、HTTPレスポンスの形式、データ形式XMLで作物モデルAPIサーバ20側に自動的に返答するようにプログラミングされている(ステップS107)。この際、必要であるならば、フォーマット変換処理やメモリ部に対するデータ蓄積処理を行う。
Then, the meteorological
このように、気象ジェネレータAPIサーバ30は、地域気象・フィールドセンサ(データの)取得をSOS APIサーバ40から行い、例えば、過去のデータに基づく平年値としての気象データ、及び当日までの本年のデータ傾向を元にして、気象ジェネレータのプログラムで気象シナリオを作成する。また、気象シナリオのリアルタイム更新なども行うことができる。
In this way, the meteorological
なお、本実施の形態の説明においては、気象ジェネレータAPIサーバ30における気象シナリオ作成においての詳細なアルゴリズムは説明しない。概要を述べると、気象ジェネレータAPIサーバ30で実行されるプログラムは、NAROの全国1kmメッシュ気象情報における短期予報を考慮した気象シナリオの生成、SOS APIサーバ40から得られた様々な気象データを組み合わせることにより、気象の不確実性を最大限に抑えた予測シナリオを生成する。また、気象庁が気象予想として中長期予想(季節予報:1か月予報、3ヵ月予報、暖候期予報、寒候期予報など)を提供しており、これらの季節予報を活用することで、気象シナリオの補正・調整が可能となり、より精度の高いシミュレーションが可能となる。
In the description of the present embodiment, the detailed algorithm for creating the weather scenario in the weather
次に、作物モデルAPIサーバ20は、気象ジェネレータAPIサーバ30から100通りの気象シナリオを取得して、100通りの作物シナリオの作成を行う(ステップS108)。このことで、作物モデルAPIサーバ20を利用して、作成された気象シナリオごとに作物シミレーションを実行して結果が得られる。また、別途用意した気象情報で実行することもできる。
Next, the crop
そして、作物モデルAPIサーバ20は、生成した作物シナリオを、HTTPレスポンスの形式、データ形式XMLで端末装置10に返答する(ステップS109)。この際、作物モデルAPIサーバ20は、必要であるならば、フォーマット変換処理やメモリ部に対するデータ蓄積処理を行う。
Then, the crop
このように、気象ジェネレータAPIサーバ30は、緯度経度などを与えると自動的にSOS APIサーバ40へアクセスして過去の気象データを取得、シナリオを指定数(たとえば100個)だけ生成する。また、別途用意した過去気象データを与える方法も用意されている。また、作物モデル(CropSIM)APIサーバ20は気象ジェネレータAPIサーバ30が用意した気象シナリオを与えるとシミュレーションを実行する。また、別途用意した気象で実行もできる。従って、これらのAPIを連鎖的に呼び出すことにより、環境センシングデータ取得から高度解析までの解析データパイプライン化システム1を構築できる。
In this way, the meteorological
なお、従来は、これらのプログラムは単独プログラムとして用意、実行する必要があった。しかしながら、本実施の形態では、気象ジェネレータAPIサーバ30からSOS APIサーバ40へのパイプラインはすでに用意されているほか、提供するAPIを2回よぶことで、CropSIM→WGEN→SOSも容易にパイプラインとして構築できる。
In the past, these programs had to be prepared and executed as independent programs. However, in this embodiment, the pipeline from the weather
また、従来の単独プログラムでは入力するデータのフォーマットもユーザーがいちいちチェック、変換する必要があったが、本願発明に係るAPIではデータフォーマットの変換作業は内部的なAPIで用意、実行されているので、大幅に作業を効率化できる。 In addition, in the conventional single program, the user had to check and convert the format of the input data one by one, but in the API according to the present invention, the data format conversion work is prepared and executed by the internal API. , Work efficiency can be greatly improved.
最後に、端末装置10のアプリケーションは、受信した100の作物シナリオを分析して、例えば、図16(b)に示すように、植え付け日毎に100個の収量、Box Plt、一定収量以上・以下の確率提示、農家・農事法人へ分かりやすい操作、表示GUIで提供する(ステップS110)。端末装置10のGUIとして表示される作物シナリオの結果の一例を図15に示す。GUIを用いることで出穂・登熟時期、収量の分布を可視化できる。なお、図16(a)は、本パイプライン化システム1の全体の流れを示しており、これらをWeb APIを活用することにより実現可能としている。
Finally, the application of the
この結果、端末装置10のユーザは、出穂・登熟時期、収量の分布を可視化するツール(アプリケーション)のプロトタイプのGUI、気象の不確実性が収量に与える影響を数値化・可視化、いつ播種・移植すると高収量・安定(ゲイン)を期待でるのか、いつ播種・移植する低収量・不安定(リスク)の確立が高くなるのか、多圃場に急いで移植するべきか・時間をかけても良いのかなどの情報を可視化して取得できる。その結果、高収量と低リスク、作業日程のバランスを農家や農事法人が判断でき、設定シナリオ(品種、植え付け時期、施肥計画など)に基づいて、リスクを最大限に抑えた作付け計画を立てることが可能となる。なお、日本のコメ農家の1/3が導入とすると、3%の生産額向上となり約140億円の経済効果が想定される。
As a result, the user of the
言い換えると、端末装置10の利用契約者は、単にwebブラウザを開いて欲しい農業環境情報を検索するのみで、パイプライン化されたWeb APIを用いてより正確な気象情報、高度な専門プログラムに基づいた作物シミュレーション結果を得ることができる。そして、その情報を基に、播種、施肥、収穫などの農作業スケジュールの推奨を行い、夫々の収穫予測シミュレーションをたてることができる。すなわち、農業分野における作物予測をWeb APIに基づいてパイプライン化している。具体的には、本パイプライン化システム1において、作物モデルAPIサーバ20は、気象ジェネレータAPIサーバ30と連鎖しており、この気象ジェネレータAPIサーバ30も国際標準のSOS(Sensor Observation Service)APIサーバ40に連鎖している。
In other words, the contractor of the
このように、本実施の形態に係るパイプライン化システム1は、気象の不確実性を営農に反映させるための意思決定補助ツールの開発である。従来は、いつ植えるとどのぐらいの収穫量が期待できるか、いつ花が咲くのかなどの作物シミュレーション予測は、高度な専門性を要するために、農家が自分達で結果を出すことはほぼ無理だった。しなしながら、本実施の形態に係る解析データパイプライン化システム1を利用することで、農家は端末装置10でWebブラウザを立ち上げて検索するだけで極めて簡単に極めて高度な農業関連情報の予測を取得することが可能になる。
As described above, the
<SDK>
なお、APIはどの言語からも呼び出せるが、APIの呼び出しに上述の図10〜14に示すようなコードでもよく、また図17及び図18に示すようなSDK(Software Development Kit)を用意することでAPIの利用が容易になりプログラムの可読性も向上する。SDKは言語それぞれに用意する必要があるが、上記のコードを関数としてライブラリ化したもので、発明者が提供する。図18(b)に示すのはpythonでの例であり、SDKを使うとライブラリを1行でインポートしたあと( from agroapi_sdk import * ) 、1行でAPIを実行できる。ユーザが自分用に便利なSDKを自分で用意することもできる。図18(a)には作物シナリオなどを要求する際にSDKを利用する例を示している。<SDK>
The API can be called from any language, but the code shown in FIGS. 10 to 14 may be used to call the API, or by preparing an SDK (Software Development Kit) as shown in FIGS. 17 and 18. The API is easier to use and the readability of the program is improved. The SDK needs to be prepared for each language, but the above code is made into a library as a function and is provided by the inventor. Figure 18 (b) shows an example in python. Using the SDK, you can execute the API in one line after importing the library in one line (from agroapi_sdk import *). Users can also prepare their own convenient SDK for themselves. FIG. 18A shows an example of using the SDK when requesting a crop scenario or the like.
<各処理部のフロー>
図19は、端末装置10における動作手順を示すフローチャートである。最初に、端末装置10のアプリケーション実行部12は、ユーザからの起動処理があるか否かを判定し(S201)、ある場合(S201でYes)には専用アプリケーションを起動して画面表示する(S202)。そして、ユーザから作物シナリオの作成要求がある場合には(S203でYes)、Httpリクエストの形式、XMLファイルのデータ形式で、作物モデルAPIサーバ20に対してリクエスト作成指令を送信する(S204)。次に、作物モデルAPIサーバ20から作物シナリオを受信した場合には(S205でYes)、演算部15において計算処理、グラフィック処理を行ってユーザフレンドリーなGUIとして表示する(S206)。<Flow of each processing unit>
FIG. 19 is a flowchart showing an operation procedure in the
図20は、作物モデルAPIサーバ20における動作手順を示すフローチャートである。最初に、作物モデルAPIサーバ20のAPI処理部21は、作物シナリオの作成指令があるか否かを判断し、ある場合には(S301でYes)、Httpリクエストの形式、XMLファイルのデータ形式で、気象ジェネレータAPIサーバ30に対して気象シナリオ作成指令を送信する(S302)。次に、気象ジェネレータAPIサーバ30から気象シナリオを受信した場合には(S303でYes)、プログラム実行部22において作物シナリオを作成し(S304)、フォーマット変換が必要な場合には(S305でYes)フォーマット変換をした後に、Httpレスポンスの形式、XMLファイルのデータ形式で、端末装置10に作物シナリオを送信する(S307)。一方、フォーマット変換が不要な場合には(S305でNo)フォーマット変換をせずに、Httpレスポンスの形式、XMLファイルのデータ形式で、端末装置10に作物シナリオを送信する(S306)。
FIG. 20 is a flowchart showing an operation procedure in the crop
図21は、本実施の形態に係る気象ジェネレータAPIサーバ30における動作手順を示すフローチャートである。最初に、気象ジェネレータAPIサーバ30のAPI処理部31は、気象シナリオの作成指令があるか否かを判断し、ある場合には(S401でYes)、Httpリクエストの形式、XMLファイルのデータ形式で、SOS APIサーバ40に対して気象データ要求指令を送信する(S402)。次に、SOS APIサーバ40から気象データを受信した場合には(S403でYes)、プログラム実行部32において気象シナリオを作成し(S404)、フォーマット変換が必要な場合には(S405でYes)フォーマット変換をした後に、Httpレスポンスの形式、XMLファイルのデータ形式で、作物モデルAPIサーバ20に気象シナリオを送信する(S407)。一方、フォーマット変換が不要な場合には(S305でNo)フォーマット変換をせずに、Httpレスポンスの形式、XMLファイルのデータ形式で、作物モデルAPIサーバ20に気象シナリオを送信する(S406)。
FIG. 21 is a flowchart showing an operation procedure in the weather
図22は、本実施の形態に係るSOS APIサーバ40における動作手順を示すフローチャートである。最初に、SOS APIサーバ40は、ループ処理として(S501)、予め定期的に気象センサ50からの観測データを得るためのAPIに基づくget observationを気象センサ50側に送信し(S501)、観測データを取得し蓄積して(S502)ループ処理を終了する(S504)。また、SOS APIサーバ40は、気象データ要求指令があるか否かを判断し、ある場合には(S505でYes)、Httpリクエストの形式、XMLファイルのデータ形式で、気象ジェネレータAPIサーバ30に対して気象データを送信する(S506)。
FIG. 22 is a flowchart showing an operation procedure in the
<効果>
以上の説明のように、本実施の形態に係る環境センシングデータ取得から高度解析までの解析データパイプライン化システム1においては、標準AIP、センサ観測サービス(SOS)を通した農業環境データに寄与するクラウドセンス情報プラットフォームを使って互換性・相互運用性(interoperability)を確保している。すなわち、端末装置10のクライアントは、端末装置10からの単一のAPIを用いてメタデータ、混成のセンサシステムのデータにアクセスすることができる。気象センサ50における情報は、上述のガイドラインに基づき、農業情報の互換性・相互運用性を確保し、その結果、クライアントはデータの特質を正確に理解できるようになっている。<Effect>
As described above, the analysis
また、気象分析や作物シミュレーションなどの解析を実行する作物モデルAPIサーバ20、気象ジェネレータAPIサーバ30で用いられるAPIは、SOS APIサーバ40によりデータを得て、環境センシングデータの解析結果を端末装置10のユーザに提供することができる。そして、端末装置10のユーザは、専用アプリを起動することでAPIがそのプロセシングパイプラインを構築するのを呼び出すスクリプト(検索情報)を記述・指定することができる。このように、端末装置10のアプリケーションのユーザは、要求された解析を実現するための複数のAPIに対して、滝のように落ちる単一のAPIを選択して、プロセシングの連鎖(チェーン)を実行できる。
In addition, the API used in the crop
この結果、パイプライン化システム1は、互換性のある農業環境データプラットフォーム、及び解析のための複数のAPI、且つ簡易でフレキシブルなプロセシングパイプラインをサポートすることができる。この結果、科学者や技術者を、従来の退屈なフォーマット変換作用、複雑なプログラムのインストールなどから解放し、また、農業環境情報の解析結果の運用に貢献することができる。
As a result, the pipelined
言い換えるならば、本実施の形態に係るパイプライン化システム1は、(1)特に屋外の環境センサのデータを使って、従来はバラバラだった農業環境データ(agro-environmental data)を相互運用性、互換性(interoperability)を確保して、環境データを取得可能とする、(2)高度気象解析、高度作物予測システムなどをWeb APIとして実装、(3)この結果、ネット上でのデータパイプラインを容易に構築し、農業情報の高度予測解析プログラムの作成を強力にサポートすることができるものである。
In other words, the
その結果、本実施の形態に係るパイプライン化システム1は、従来はバラバラであった農業環境データの相互運用性(interoperability)を確保して、当該農業環境データを統合・分析する。また、アプリケーションの利用契約者などに対して、ウェブサーバとして環境センシングデータ取得から高度作物・気象解析までを提供できる。
As a result, the
(変形例1)
本実施の形態の変形例1について図23及び図24を参照して説明する。なお、上記実施の形態に係るパイプライン化システム1と同様の構成には同符号を付し、その詳細な説明は省略する。(Modification example 1)
A modified example 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 23 and 24. The same components as those of the pipelined
本変形例1に係るパイプライン化システム1では、APIとして、上述の実施の形態のAPIに加えて、病害虫に関する情報を生成するためのAPIを提供する病害虫情報サービスAPI(Pest and Disease API)サーバ60、土壌に関する情報を生成するためのAPIを提供する土壌プロファイルサービスAPI(Soil Profile API)サーバ70が加わっている。この構成においては、上記実施の形態と同様の作用効果を奏することができると共に、より多様なAPIを用いて、より多様な農業環境情報・予測を端末装置10のアプリケーションの契約者に提供できる。
In the pipelined
(変形例2)
本実施の形態の変形例2について図25を参照して説明する。本変形例2に係るパイプライン化システム1では、端末装置10のアプリケーション契約ユーザは、将来の気象予測のみを知りたいケースである。(Modification 2)
A modified example 2 of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the
最初に、端末装置10の利用契約者は、GUIを用いて、自分の知りたいシナリオ、すなわち、位置情報、日時情報、気象シナリオ数などの情報を指定して入力して気象シナリオ作成ボタンなどを押す(ステップS601)。すると、端末装置10のアプリは、HTTPリクエスト形式で、気象シナリオ作成指令を気象ジェネレータAPIサーバ30に送信する(WEGN APIを呼び出す)(ステップS602)。
First, the contractor of the
そして、この気象シナリオ作成指令を受け取った気象ジェネレータAPIサーバ30は、緯度経度に基づいて、過去の気象データを取得すべく、HTTPリクエスト形式で、気象データ要求指令をSOS APIサーバ40側に送信する(ステップS603)。
Then, the weather
次に、SOS APIサーバ40は、指定された緯度経度情報に基づいて、気象データを、HTTPレスポンスの形式、データ形式XMLで気象ジェネレータAPIサーバ30に返答する(ステップS604)。すると、気象ジェネレータAPIサーバ30は、SOS APIサーバ40から、気象データを記述したObservations & Measurements フォーマットで作成されたxml を得る。
Next, the
そして、気象ジェネレータAPIサーバ30は、SOS APIサーバ40から受信したこの気象データに基づいて、将来における気象シナリオを指定された数だけ生成する(ステップS605)。また、生成された気象シナリオは、HTTPレスポンスの形式、データ形式XMLで端末装置10に自動的に返答される(ステップS606)。この際、必要であるならば、フォーマット変換処理やメモリ部に対するデータ蓄積処理を行う。最後に、端末装置10のアプリケーションは、受信した100の気象シナリオを分析して、結果をユーザへ分かりやすいGUIで提供する(ステップS607)。この結果、端末装置10のユーザは、予測される気象シナリオに基づいて最適の作業スケジュールなどを組み立てることができる。このように、Web APIを利用することで、端末装置10のユーザはウェブブラウザに検索条件を入力するのみで、アプリケーションが所望のAPIを選択して農業環境に関する情報を取得・解析・結果表示を行うことができる。
Then, the meteorological
なお、本発明は、上記各実施の形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。上述ではパイプライン化処理を説明したが、それぞれAPIは個別にもネットワークを介して呼び出せるようになっており、また、上記実施の形態のAPIの呼出し手順は例示であって固定的なものではない。さらに、農業環境情報以外の分野、例えば豪雨や台風などの災害情報に関するAPIのモデルもその他多数あり、その入れ替えを行って高度予測解析が行えることは言うまでもない。 The present invention is not limited to the configuration of each of the above embodiments, and various modifications can be made without changing the gist of the invention. Although the pipeline processing has been described above, each API can be individually called via the network, and the API calling procedure of the above embodiment is an example and is not fixed. .. Furthermore, it goes without saying that there are many other API models for disaster information such as heavy rains and typhoons in fields other than agricultural environment information, and advanced predictive analysis can be performed by replacing them.
1 解析データパイプライン化システム
10 端末装置
11 入力部
12 アプリケーション実行部
13 APIリクエスト生成部
14 送受信部
15 演算部
16 記憶部
20 作物モデルAPIサーバ(解析サーバ)
21 API処理部
22 プログラム実行部
23 送受信部
30 気象ジェネレータAPIサーバ(解析サーバ)
40 SOS APIサーバ(観測データ配信サーバ)
50 気象センサ(観測センサ)
60 病害虫情報サービスAPIサーバ
70 土壌プロファイルサービスAPIサーバ1 Analysis
21 API processing unit 22 Program execution unit 23 Transmission /
40 SOS API server (observation data distribution server)
50 Meteorological sensor (observation sensor)
60 Pest Information
Claims (10)
当該解析データパイプライン化システムは、
観測センサを用いて観測された環境センシングデータを配信する観測データ配信サーバと、
リクエストがあった場合には、前記観測データ配信サーバから環境センシングデータを自動的に取得して、所定の解析を行う解析サーバと、
所定のアプリケーションを実行すると共に、当該アプリケーションを用いてユーザから高度解析の要求があった場合に、前記解析サーバより解析結果を取得して、これを表示する端末装置と、を備え、
前記観測データ配信サーバ、前記解析サーバ、及び前記端末装置はウェブネットワーク介して接続され、
前記観測データ配信サーバ、前記解析サーバ、及び前記端末装置はAPI(Application Programming Interface)に基づいて連鎖することで、前記環境センシングデータ取得から高度解析までのパイプライン化処理を行い、
前記観測データ配信サーバと前記観測センサとは、サーバ、アクセス手段、メタデータ、フォーマット、測定の単位、各名称のデータのうちの少なくとも1つは共通のAPIが定義されている、ことを特徴とする解析データパイプライン化システム。 An analysis data pipeline system that performs everything from outdoor environment sensing data acquisition to advanced analysis.
The analysis data pipeline system is
An observation data distribution server that distributes environmental sensing data observed using observation sensors,
When there is a request, an analysis server that automatically acquires environmental sensing data from the observation data distribution server and performs a predetermined analysis, and
It is provided with a terminal device that executes a predetermined application and acquires an analysis result from the analysis server and displays the analysis result when a user requests advanced analysis using the application.
The observation data distribution server, the analysis server, and the terminal device are connected via a web network.
By chaining the observation data distribution server, the analysis server, and the terminal device based on an API (Application Programming Interface), the pipeline processing from the acquisition of the environment sensing data to the advanced analysis is performed.
The observation data distribution server and the observation sensor are characterized in that at least one of a server, an access means, metadata, a format, a unit of measurement, and data of each name has a common API defined. Analysis data pipeline system.
この観測データ配信サーバは、APIに基づく指令を作成して、当該指令を前記観測センサに送信し、
前記観測センサは、当該指令を受けた場合に計測結果を前記観測データ配信サーバに返信する、ことを特徴とする請求項1記載の解析データパイプライン化システム。 The observation data distribution server uses at least an international standard Web API that provides SOS (Sensor Observation Service), which is a service that distributes the measurement results of observation data by the observation sensor.
This observation data distribution server creates a command based on the API and sends the command to the observation sensor.
The analysis data pipeline system according to claim 1, wherein the observation sensor returns a measurement result to the observation data distribution server when the command is received.
前記端末装置、前記解析サーバ、及び前記観測データ配信サーバは、予め定義されたAPIを連鎖的に呼び出すことにより、パイプライン化処理をして、前記環境センシングデータ取得から高度解析までを行う、ことを特徴とする請求項2に記載の解析データパイプライン化システム。 There are a plurality of the analysis servers.
The terminal device, the analysis server, and the observation data distribution server perform pipeline processing by calling a predefined API in a chained manner, and perform from the acquisition of the environment sensing data to the advanced analysis. 2. The analysis data pipeline system according to claim 2.
前記解析サーバは、少なくとも、前記観測データ配信サーバから取得する過去の気象データの基づいて将来の気象シナリオを生成するためのAPIを提供する気象ジェネレータAPIサーバと、当該気象シナリオを基に将来の作物シナリオを作成するためのAPIを提供する作物モデルAPIサーバと、を備える、ことを特徴とする請求項2又は3に記載の解析データパイプライン化システム。 The outdoor environment sensing data is data related to agriculture, and is
The analysis server includes at least a meteorological generator API server that provides an API for generating a future meteorological scenario based on past meteorological data acquired from the observation data distribution server, and future crops based on the meteorological scenario. The analysis data pipeline system according to claim 2 or 3, further comprising a crop model API server that provides an API for creating a scenario.
前記気象ジェネレータAPIサーバは、APIを用いて前記SOSを提供する国際標準Web APIたるSOS APIサーバと連鎖している、ことを特徴とする請求項4に記載の解析データパイプライン化システム。 The crop model API server is linked with the weather generator API server using the API.
The analysis data pipeline system according to claim 4, wherein the weather generator API server is linked to an SOS API server, which is an international standard Web API that provides the SOS using an API.
前記作物モデルAPIサーバは、当該作物シナリオ作成指令を受信した場合には、前記気象ジェネレータAPIサーバに対してAPIに基づく気象シナリオの作成指令をし、
前記気象ジェネレータAPIサーバは、当該気象シナリオ作成指令を受信した場合には、前記観測データ配信サーバに対してAPIに基づく気象データの作成指令をし、
前記観測データ配信サーバは、当該気象データの作成指令を受信した場合には、緯度経度情報に基づいて、前記気象ジェネレータAPIサーバに対して環境センシングデータを返信する、ことを特徴とする請求項5記載の解析データパイプライン化システム。 When the user requests a crop scenario using the application, the terminal device transmits a crop scenario creation command based on the API to the crop model API server.
When the crop model API server receives the crop scenario creation command, the crop model API server issues a weather scenario creation command based on the API to the weather generator API server.
When the meteorological generator API server receives the meteorological scenario creation command, the meteorological generator API server issues a meteorological data creation command based on the API to the observation data distribution server.
5. The observation data distribution server is characterized in that when it receives a command to create the meteorological data, it returns environmental sensing data to the meteorological generator API server based on the latitude / longitude information. Described analysis data pipeline system.
前記作物モデルAPIサーバは、当該気象シナリオを受信した場合には、この気象シナリオを用いて作物シナリオを作成して前記端末装置に返信し、
前記端末装置は、前記作物シナリオを解析して結果をGUI(Graphical User Interface)表示する、ことを特徴とする請求項6記載の解析データパイプライン化システム。 When the weather generator API server receives the weather data, it creates a weather scenario and returns it to the crop model API server.
When the crop model API server receives the weather scenario, it creates a crop scenario using this weather scenario and returns it to the terminal device.
The analysis data pipeline system according to claim 6, wherein the terminal device analyzes the crop scenario and displays the result in a GUI (Graphical User Interface).
ユーザから入力を受け付ける入力部と、
前記環境センシングデータに基づく解析を行うための前記アプリケーションを実行するアプリケーション実行部と、
前記入力部を介してユーザから高度解析の要求がある場合には、前記解析サーバに対してのAPIに基づく解析リクエスト指令を生成するAPIリクエスト生成部と、
前記リクエスト指令を前記解析サーバに送信する送受信部と、
前記解析サーバから解析結果を取得した場合に、当該解析結果をウェブブラウザで表示する演算を行う演算部と、を備え、
前記解析サーバは、
前記解析リクエスト指令を受けた場合には、前記観測データ配信サーバに対してAPIに基づくデータリクエスト指令を生成するAPI処理部と、
前記端末装置から前記解析リクエスト指令を受けると共に、前記データリクエスト指令を前記観測データ配信サーバに送信する送受信部と、
前記観測データ配信サーバから環境センシングデータを取得した場合に、当該環境センシングデータを解析するプログラムを実行するプログラム実行部と、を備える、ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の解析データパイプライン化システム。 The terminal device is
An input unit that accepts input from the user,
An application execution unit that executes the application for performing analysis based on the environment sensing data, and an application execution unit.
When there is a request for advanced analysis from the user via the input unit, an API request generation unit that generates an analysis request command based on the API for the analysis server, and an API request generation unit.
A transmission / reception unit that transmits the request command to the analysis server, and
It is provided with an arithmetic unit that performs an operation to display the analysis result on a web browser when the analysis result is acquired from the analysis server.
The analysis server
When the analysis request command is received, the API processing unit that generates the data request command based on the API to the observation data distribution server, and
A transmission / reception unit that receives the analysis request command from the terminal device and transmits the data request command to the observation data distribution server.
Any one of claims 1 to 3, further comprising a program execution unit that executes a program that analyzes the environment sensing data when the environment sensing data is acquired from the observation data distribution server. The analysis data pipeline system described in Section.
当該解析データパイプライン化システムは、
観測センサを用いて観測された環境センシングデータを配信する観測データ配信サーバと、
リクエストがあった場合には、前記観測データ配信サーバから環境センシングデータを自動的に取得して、所定の解析を行う解析サーバと、
所定のアプリケーションを実行すると共に、当該アプリケーションを用いてユーザから高度解析の要求があった場合に、前記解析サーバより解析結果を取得して、これを表示する端末装置と、を備え、
前記観測データ配信サーバ、前記解析サーバ、及び前記端末装置はウェブネットワーク介して接続され、
前記観測データ配信サーバ、前記解析サーバ、及び前記端末装置はAPI(Application Programming Interface)に基づいて連鎖することで、前記環境センシングデータ取得から高度解析までのパイプライン化処理を行うステップを含み、
前記観測データ配信サーバと前記観測センサとは、サーバ、アクセス手段、メタデータ、フォーマット、測定の単位、各名称のデータのうちの少なくとも1つは共通のAPIが定義されている、ことを特徴とする解析データパイプライン化システムに用いる解析プログラム。 An analysis program used in an analysis data pipeline system that performs everything from outdoor environment sensing data acquisition to advanced analysis.
The analysis data pipeline system is
An observation data distribution server that distributes environmental sensing data observed using observation sensors,
When there is a request, an analysis server that automatically acquires environmental sensing data from the observation data distribution server and performs a predetermined analysis, and
It is provided with a terminal device that executes a predetermined application and acquires an analysis result from the analysis server and displays the analysis result when a user requests advanced analysis using the application.
The observation data distribution server, the analysis server, and the terminal device are connected via a web network.
The observation data distribution server, the analysis server, and the terminal device are linked based on an API (Application Programming Interface) to include a step of performing a pipeline process from the acquisition of the environment sensing data to the advanced analysis.
The observation data distribution server and the observation sensor are characterized in that at least one of a server, an access means, metadata, a format, a unit of measurement, and data of each name has a common API defined. Analysis program to be used in the data pipeline system.
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