WO2022138537A1 - 環境情報取得装置 - Google Patents

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WO2022138537A1
WO2022138537A1 PCT/JP2021/046944 JP2021046944W WO2022138537A1 WO 2022138537 A1 WO2022138537 A1 WO 2022138537A1 JP 2021046944 W JP2021046944 W JP 2021046944W WO 2022138537 A1 WO2022138537 A1 WO 2022138537A1
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WO
WIPO (PCT)
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sensor
information
communication cable
plant
sensors
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/046944
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雄一 光藤
正悟 守行
蕊 王
洋太 篠原
真英 磯▲崎▼
泰永 岩▲崎▼
Original Assignee
国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 filed Critical 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構
Publication of WO2022138537A1 publication Critical patent/WO2022138537A1/ja

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00—Botany in general

Definitions

  • the present invention relates to an environmental information acquisition device.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2020-21498 filed in Japan on December 24, 2020, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • measurement can be performed at multiple points in the field, or a wireless connection can be made to the temperature sensor or humidity sensor, and the sensor detection results can be obtained by wireless communication.
  • the techniques to be acquired are known (see, for example, Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Documents 1 to 3).
  • the aspect of the present invention is made in consideration of such circumstances, and is to provide an environmental information acquisition device capable of more appropriately acquiring environmental information of plants.
  • the environmental information acquisition device has the following configuration.
  • the environmental information acquisition device includes a communication cable arranged along the main stem of the plant, information on the foliar environment of the plant, information on the environment in the vicinity of the plant, and the plant.
  • the communication cable comprises one or more sensors for acquiring at least one of the information about the fruit and a control device for collecting the information acquired from the one or more sensors, and the communication cable has a plurality of connection ports.
  • the one or more sensors and the control device are environmental information acquisition devices that can be attached to and detached from the connection port.
  • the environmental information acquisition device further includes a fixing portion for fixing at least a part of the communication cable to the main stem of the plant.
  • the environmental information acquisition device further includes a relay connector for connecting the communication cable to another communication cable.
  • the environmental information acquisition device is the result of the control device being detected by the supply control unit that controls the supply of power to the one or more sensors and the one or more sensors. It is provided with a storage control unit for storing the above in a storage unit and a communication control unit for transmitting the result detected by the one or more sensors to an external device.
  • the control device is further located at a position of a connection port to which the control device is connected and a connection port to which the one or more sensors are connected. Based on this, it is provided with a position estimation unit that estimates the position of each of the one or more sensors based on the installation position of the control device.
  • the environmental information acquisition device further comprises power to the one or more sensors when the supply control unit receives an instruction from the external device at a predetermined cycle or by the communication control unit. It is what we supply.
  • the communication control unit is further stored in the storage unit when an instruction from the external device is received by the communication control unit or a predetermined cycle.
  • the detection result of one or more sensors is transmitted to the external device.
  • environmental information of plants can be acquired more appropriately.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an environmental information acquisition system 1 including an environmental information acquisition device according to an embodiment.
  • the environment information acquisition system 1 includes, for example, an environment information acquisition device 100 and an information processing device 200.
  • the environment information acquisition device 100 and the information processing device 200 are connected to each other so as to be communicable via, for example, a network NW.
  • the network NW includes, for example, a Wi-Fi network, a cellular network, the Internet, a WAN (Wide Area Network), a LAN (Local Area Network), a provider device, a radio base station, and the like.
  • the environmental information acquisition system 1 may include one or more environmental information acquisition devices 100.
  • the environmental information acquisition device 100 is provided for each plant seedling (individual), for example. Further, the environmental information acquisition device 100 may be provided for each plant strain.
  • the information processing device 200 is an example of an “external device”.
  • the environmental information acquisition device 100 measures, for example, the environmental information of the target seedling, stores the measured information, and transmits the measured information to the information processing device 200 via the network NW at a predetermined timing.
  • the information processing device 200 acquires environmental information measured by one or more environmental information acquisition devices 100 via the network NW, analyzes or analyzes the acquired information in an integrated manner, and analyzes the growth status of each seedling. Or, analyze the environment of a predetermined area such as a field, estimate the harvest time, etc.
  • the information processing device 200 is, for example, a general-purpose PC (Personal Computer) or a server device. Further, the information processing device 200 may be a cloud computing system realized by a server device or a storage device. Further, the information processing device 200 may be a communication terminal such as a smartphone or a tablet terminal.
  • the environment information acquisition device 100 includes, for example, a communication cable 110, a foliar environment sensor 120, a neighborhood environment sensor 130, a fruit sensor 140, and a control device 150.
  • the foliar environment sensor 120, the neighborhood environment sensor 130, and the fruit sensor 140 are examples of "one or more sensors”.
  • the environment information acquisition device 100 may include at least one of the leaf surface environment sensor 120, the neighborhood environment sensor 130, and the fruit sensor 140.
  • the communication cable 110 is arranged, for example, along the main stem MS of the target plant PL.
  • the main stem MS includes the distance from the main stem MS within a predetermined distance.
  • the communication cable 110 is at least partially fixed to the main stem MS by the fixing portion 160.
  • the fixing portion 160 may be, for example, a clip-shaped one that collectively grips the main stem MS and the communication cable 110, or a ring-shaped one that accommodates and holds the communication cable 110 and the main stem MS within the diameter. ..
  • the communication cable 110 may be wound around the main stem MS so as to be along the main stem MS. In this way, by fixing at least a part of the communication cable 110 to the main stem MS by using the fixing portion 160, the position of the communication cable 110 can be moved as it grows.
  • the communication cable 110 may be bent at a portion other than the portion fixed by the fixing portion 160.
  • the growth point is, for example, near the tip of the main stem PL.
  • the communication cable 110 is detachably connected to the leaf surface environment sensor 120, the neighborhood environment sensor 130, the fruit sensor 140, and the control device 150, and a plurality of connection ports capable of transmitting / receiving signals and supplying electric power at the time of connection. 112 is provided.
  • one or more connection ports 112 are provided at predetermined intervals.
  • the connection port 112 has a shape defined by a communication standard or the like, and may be concave or convex, and may be provided with a connector or the like.
  • each of the connection ports 112 provided at different positions may face in the same direction or may face in different directions.
  • Each of the leaf surface environment sensor 120, the neighborhood environment sensor 130, and the fruit sensor 140 has, for example, a cord having a predetermined length, and the end thereof is connected to the connection port 112.
  • the communication cable 110 may be provided with a relay connector 114 for connecting to another communication cable.
  • the relay connector 114 has, for example, a shape defined by a communication standard or the like.
  • the relay connector 114 is provided, for example, at both ends or one end of the communication cable 110.
  • the communication cable 110 can be branched by making it possible to connect another communication cable by the relay connector 114. Therefore, when the stems are branched, the communication cable 110 can be arranged along each stem.
  • the relay connector 114 may be detachably connected to, for example, a leaf surface environment sensor 120, a neighborhood environment sensor 130, a fruit sensor 140, and a control device 150.
  • the leaf surface environment sensor 120 acquires environmental information on the leaf surface of the plant PL.
  • the leaf surface environment sensor 120 detects, for example, the illuminance on the front surface (or the daily illuminance), the temperature and humidity on the back surface (one or both of the temperature and humidity), the leaf color, the concentration of carbon dioxide emitted from the leaves, and the like. ..
  • the foliar environment sensor 120 is attached to one or more of the plurality of leaves grown from the branches of the plant PL.
  • the neighborhood environment sensor 130 acquires environmental information in the vicinity of the plant PL.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the neighborhood environment sensor 130.
  • the neighborhood environment sensor 130 includes, for example, a stem sensor 132 and a neighborhood sensor 134.
  • the stem sensor 132 is attached so as to be in contact with the main stem MS.
  • the stem sensor 132 detects, for example, the illuminance (or the daily illuminance), the temperature and humidity, the concentration of carbon dioxide, and the like at the attached position.
  • the stem sensor 132 may detect a commutation state (for example, a transport state of photosynthetic products and nutrient salts) in the main stem MS.
  • a commutation state for example, a transport state of photosynthetic products and nutrient salts
  • the proximity sensor 134 is attached in the vicinity of the main stem MS by using, for example, the length of the cord CD.
  • the neighborhood is, for example, a range in which the distance D1 from the main stem MS is within a predetermined distance Dth. Further, the neighborhood may be a range in which the distance from the predetermined position such as the apical bud of the plant PL is within the predetermined distance Dth.
  • the predetermined distance Dth may be changed according to the plant species.
  • the proximity sensor 134 detects, for example, the illuminance (or the daily illuminance), the temperature and humidity, the concentration of carbon dioxide, and the like in the vicinity of the sensor. Further, the neighborhood environment sensor 130 may not include either the stem sensor 132 or the neighborhood sensor 134.
  • the fruit sensor 140 detects information about the fruit that has grown on the plant PL.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the fruit sensor 140.
  • FIG. 3 shows an example in which three tomatoes TO1 to TO3 are grown on a branch BL extending from the main stem MS. Tomatoes TO1 to TO3 are examples of fruits.
  • the fruit sensor 140 may be attached to all fruits on the branch BL, or may be attached to one or more fruits depending on the size, color and position.
  • fruit sensors 140-1 to 140-3 are attached to each of the tomatoes TO1 to TO3 via the cord CD connected to the connection port 112.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a specific example of the fruit sensor 140.
  • the fruit sensor 140-1 includes, for example, a sunshine sensor 141-1, a temperature / humidity sensor 142-1, a color sensor 143-1 and a thin film actual temperature sensor 144-1.
  • the fruit sensor 140-1 is crimped to the tomato TO1 by, for example, stress or gravity of the overhead wire portion (code CD) or the like. Further, the fruit sensor 140-1 may be attached by adhesive or by an attachment member or the like.
  • the sunshine sensor 141-1 acquires the illuminance (or the illuminance combined) at the installation position.
  • the temperature / humidity sensor 142-1 acquires one or both of the temperature and humidity around the fruit.
  • the color sensor 143-1 acquires, for example, color information on the surface (attached position) of the tomato TO1.
  • the thin film actual temperature sensor 144-1 acquires the temperature inside the tomato TO1.
  • one or more leaf surface environment sensor 120, neighborhood environment sensor 130, and fruit sensor 140 are provided at different positions of the plant PL.
  • a leaf surface environment sensor 120A to 120C, a neighborhood environment sensor 130A to 130B, and a fruit sensor 140 are provided.
  • Each of the above-mentioned sensors operates under the control of the control device 150, and the result (sensing data) acquired (measured) by the sensor is output to the control device 150 via the communication cable 110.
  • the control device 150 collects information acquired from one or more of the leaf surface environment sensors 120-1 to 120-3, the neighborhood environment sensors 130-1 to 130-2, and the fruit sensor 140.
  • FIG. 5 is a block diagram of the control device 150 according to the embodiment.
  • the control device 150 includes, for example, a connection unit 151, a communication device 152, a battery 153, a position acquisition device 154, a communication control unit 155, a storage control unit 156, a supply control unit 157, and a sensor position estimation unit 158. And a storage unit 159.
  • Each of the communication control unit 155, the storage control unit 156, the supply control unit 157, and the sensor position estimation unit 158 is realized by, for example, a hardware processor such as a CPU (Central Processing Unit) executing a program (software). To. In addition, some or all of these components are hardware (circuits) such as LSI (Large Scale Integration), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field-Programmable Gate Array), and GPU (Graphics Processing Unit). It may be realized by the part; including circuitry), or it may be realized by the cooperation of software and hardware.
  • LSI Large Scale Integration
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • FPGA Field-Programmable Gate Array
  • GPU Graphics Processing Unit
  • the program may be stored in advance in a storage device (a storage device including a non-transient storage medium) such as an HDD (Hard Disk Drive) of the control device 150 or a flash memory, or may be stored in a storage device such as a DVD or a CD-ROM. It is stored in a removable storage medium, and may be installed in the HDD or flash memory of the control device 150 by mounting the storage medium (non-transient storage medium) in the drive device.
  • a storage device a storage device including a non-transient storage medium
  • a storage device such as an HDD (Hard Disk Drive) of the control device 150 or a flash memory
  • HDD Hard Disk Drive
  • the storage unit 159 may be realized by the above-mentioned various storage devices, SSD (Solid State Drive), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), or the like. ..
  • the storage unit 159 stores, for example, sensor acquisition information 159A, a program, various other information, and the like.
  • the sensor acquisition information 159A stores, for example, the result measured by a sensor group connected to a communication cable 110 such as a leaf surface environment sensor 120, a neighborhood environment sensor 130, and a fruit sensor 140. The details of the sensor acquisition information 159A will be described later.
  • the connection unit 151 is a connection terminal that connects to the connection port 112 of the communication cable 110 and the relay connector 114 for communication.
  • the connection terminal has a shape that can be attached to and detached from the connection port 112 and the relay connector 114. Further, the connection unit 151 acquires information detected by one or more sensors (leaf surface environment sensor 120, neighborhood environment sensor 130, fruit sensor 140) connected to the communication cable 110.
  • the communication device 152 communicates with the information processing device 200 or other devices via the network NW.
  • the battery 153 is an energy source, and is a battery that can be repeatedly charged and discharged, such as a nickel / hydrogen battery, a lithium ion secondary battery, and a sodium ion battery.
  • the battery 153 includes a battery sensor that detects the current value, voltage value, and temperature of the battery 153. Further, the battery 153 may be connected to, for example, an external charging facility to charge the electric power supplied from the charging / discharging device. Further, in the embodiment, an energy source such as a dry cell or a solar cell may be used instead of the battery 153.
  • the position acquisition device 154 acquires the position of the control device 150.
  • the position acquisition device 154 acquires the position information of the control device 150 by using, for example, a GPS (Global Positioning System) device built in the control device 150. Further, the position acquisition device 154 may acquire the position information of the control device 150 by using the GNSS (Global Navigation Satellite System) receiver contained in the control device 150.
  • the position information may include, for example, height (altitude) information in addition to latitude / longitude information.
  • the communication control unit 155 performs communication control in the communication device 152 (for example, transmission of information to the information processing device 200 and reception of information from the information processing device 200). For example, the communication control unit 155 causes the information processing device 200 to transmit the sensor acquisition information 159A stored in the storage unit 159 based on a predetermined cycle or an instruction from the information processing device 200. Further, the communication control unit 155 outputs the control information from the information processing device 200 received by the communication device 152 to the supply control unit 157 and the like.
  • the storage control unit 156 stores information from one or more sensors connected to the communication cable 110 acquired by the connection unit 151 in the sensor acquisition information 159A in association with time information (for example, measurement time or acquisition time). ..
  • the supply control unit 157 is stored in the battery 153 in the leaf surface environment sensor 120, the proximity environment sensor 130, and the fruit sensor 140 (hereinafter, may be simply referred to as “one or more sensors”) connected to the communication cable 110. Supply the supplied power. For example, the supply control unit 157 may switch on / off the power supply to the sensor connected to the connection port 112 based on a predetermined cycle or an instruction from the information processing apparatus 200. Further, the supply control unit 157 may control the on / off of the power supply for each sensor. While the power is being supplied, one or more sensors measure the above-mentioned items at a predetermined cycle, and output the measurement result to the control device 150 via the communication cable 110.
  • the supply control unit 157 derives the SOC (State Of Charge; battery charge rate) of the battery 153 based on the output of the battery sensor included in the battery 153, and when the derived SOC is less than a predetermined value, the battery Control may be performed to transmit information indicating that the SOC of the 153 is low or that charging is necessary to the information processing apparatus 200 or the like.
  • SOC State Of Charge
  • the sensor position estimation unit 158 acquires the position information (estimated position information) of the sensor attached to one or more connection ports 112 of the communication cable 110. For example, when the connection ports 112 are provided on the communication cable 110 at predetermined intervals, the sensor position estimation unit 158 uses the position information of the control device 150 provided on the communication cable 110 and the connection to which the control device 150 is attached. The position of the sensor is estimated based on the position of the port 112 and the position of the connection port 112 to which the sensor is attached. For example, when the control device 150 is attached to the connection port A and the sensor is connected to the connection port B existing at a predetermined distance (for example, X [cm]) below the connection port A, the sensor position estimation unit 158.
  • a predetermined distance for example, X [cm]
  • the sensor position estimation unit 158 can estimate the position of the sensor based on the position information of the control device 150 and the positional relationship of each connection port. Further, the sensor position estimation unit 158 may allocate sensor identification information depending on which connection port 112 is connected to, and estimate the position information of each sensor.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a communication cable 110A including an address line.
  • the communication cable 110A includes relay connectors 114A-1 and 114A-2 provided at both ends of the cable, and two connection ports 112A-1 and 112A-2.
  • the power supply line VDD, the address line ADDR, the ground line GND, the signal line SDA, and the clock line SCL are shown.
  • the power supply line VDD is, for example, a line for supplying the power from the battery 153 to the sensor connected to the connection port.
  • the signal line SDA is a line for transmitting a detection signal (detection information) from one or more sensors to the control device 150 and a control signal from the control device 150 to the sensor.
  • the clock line SCL is a line for transmitting a clock signal for synchronizing the processing of the sensor connected to the communication cable 110A from the control device 150 to the sensor.
  • the address line ADDR in the communication cable 110A is connected to the power supply line VDD near the top of the cable (near the relay connector 114A-1) shown in FIG. 6 and near the bottom (near the relay connector 114A-2). It is connected to the ground line GND. Further, the address line ADDR is provided with resistances Ra and Rb for each of the connectors of the connection ports 112A-1 and 112A-2. Here, the voltage of the address line is divided by a plurality of resistors and differs for each connector of the connection port 112.
  • the sensor position estimation unit 158 measures the voltages Va and Vb of the address line ADDR with respect to the voltage of the power supply VDD, and compares the measured voltages Va and Vb with the power supply VDD to relay connectors 114A-1 and 114A.
  • the position information from -2 to the connection port can be estimated. Therefore, if the control device 150 is attached to one of the relay connectors 114A-1 and 114A-2, the position information of the sensor connected to the connection port 112 is estimated based on the position of the attached control device 150. be able to.
  • the sensor position estimation unit 158 obtains the height information and the sensor's unique address (identification information) in association with each other by setting an address (identification information) proportional to the resistance values of the resistances Ra and Rb, for example. can do.
  • the sensor position estimation unit 158 can estimate the height of the sensor connected to which connection port of which communication cable, for example, by setting the identification information in the communication cable 110.
  • the sensor position estimation unit 158 may add a predetermined adjustment amount to the distance between the connection ports 112 to correct the height information between the connection ports. Further, the sensor position estimation unit 158 may correct the position of latitude and longitude in addition to the height information. Further, since the communication cable 110 is more likely to bend as the distance from the fixed portion 160 increases, the correction amount may be adjusted according to the distance from the fixed portion 160.
  • the sensor position estimation unit 158 by estimating the positions of one or more sensors by the sensor position estimation unit 158, for example, when the plant PL grows and the main stem MS grows, or when the main stem MS grows due to the influence of wind or the like, the main stem MS becomes Even when it is bent, the position of each sensor can be changed to a more accurate position in real time according to the position of the control device 150.
  • the memory control unit 156 stores the information obtained from each of the one or more sensors and the information estimated by the sensor position estimation unit 158 in the sensor acquisition information 159A in association with the time information.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the contents of the sensor acquisition information 159A.
  • the position information, the date and time information, and the sensor information are associated with the sensor ID, which is the identification information for identifying the sensor.
  • the sensor ID is identification information set by the sensor position estimation unit 158 based on the position of the connection port 112 of the communication cable 110 to which the sensor is connected.
  • the sensor acquisition information 159A is estimated position information estimated by the sensor position estimation unit 158.
  • the date and time information is the date and time information measured by the sensor or the date and time information obtained by the control device 150.
  • the sensor information is information (measurement result) acquired by the sensor.
  • the sensor acquisition information 159A may be stored for each cable ID, which is identification information for identifying the communication cable 110, for example. In this way, it is possible to acquire measurement results of a plurality of items for the same seedling or a plurality of points in the vicinity thereof with the communication cable 110 as a reference. Therefore, more appropriate environmental information of plants can be obtained.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the installation of the communication cable and the sensor according to the growth of the plant.
  • the example of FIG. 8 shows the installation of a communication cable and a sensor with the growth of the plant PL1 over time.
  • the time T1 is the earliest and the time T2 and T3 are delayed in this order.
  • the communication cable and the sensor group are arranged by an operator or the like.
  • the communication cable 110B is attached along the main stem of the plant PL1 in accordance with the growth of the plant PL1.
  • the communication cable 110B is attached, for example, when the plant PL1 satisfies a predetermined growth condition.
  • the predetermined growth condition is, for example, a case where it is estimated that the plant PL1 has grown to a extent that it can withstand the load of the environmental information acquisition device 100, and specifically, the height of the plant PL is set to a predetermined height. This is the case when the diameter of the main stem exceeds a predetermined value.
  • the communication cable 110B is fixed to the main stem of the plant PL1 by the fixing portion 160B.
  • Relay connectors 114B-1 and 114B-2 are provided at both ends of the communication cable 110B, and a control device 150 is connected to the relay connector 114B-1.
  • each sensor is attached with this as one stage (one set), and the communication cable is added by the relay connector 114 every few stages.
  • the three leaves come out in different directions so as not to overlap each other, so that the space on the opposite side of the leaves becomes empty. Therefore, the worker places the neighborhood environment sensor in the space.
  • the leaf surface environment sensors 120B-1 to 120B-2 and the neighborhood environment sensors 130B-1 to 130B-2 are connected to the communication cables 110B at each connection port.
  • the control device 150 has position information for each sensor based on the position of the connection port in which the control device 150 is installed, the position information estimated by the sensor position estimation unit 158, and the position of the connection port to which each sensor is connected. And collect the detection results of each sensor.
  • the scene where the plant PL has grown further is shown.
  • the operator attaches the fruit sensor 140B-1 to the communication cable 110B in addition to the configuration at time T1, and attaches another communication cable 110C to the relay connector 114B.
  • the communication cable 110C is fixed to the main stem of the plant PL1 by the fixing portion 160C.
  • Relay connectors 114C-1 and 114C-2 are provided at both ends of the communication cable 110-C, and the relay connectors 114B-1 and 114C-2 are connected to each other.
  • the leaf surface environment sensors 120C-1 to 120C-3, the neighborhood environment sensors 130C-1 to 130C-2, and the control device 150 are connected to the communication cable 110C to the connection port.
  • the top sensor 145 is an example of a near environment sensor, and detects illuminance (or daily illuminance), temperature / humidity, carbon dioxide concentration, etc. near the top of the plant PL.
  • the control device 150 estimates the position information of not only the sensor connected to the communication cable 110C but also the sensor connected to the communication cable 110B connected via the relay connector 114C-2, and acquires the measurement result of each sensor. do. In this way, even when a plurality of communication cables are connected, the position of each sensor can be estimated based on the position information of the control device 150 in the same manner.
  • a plurality of control devices 150 may be connected according to the number of sensors connected to the communication cable. In this case, each control device 150 controls the peripheral sensors.
  • a control device master controller
  • a control device that serves as a reference for position information is set among the plurality of control devices 150, and other control devices are set based on the position information of the set control device. And the position of each sensor may be inferred.
  • the control device 150 continuously performs only the measurement based on the sensor connected to the communication cable 110C.
  • the communication cable and the sensor can be attached and detached according to the growth of the plant PL1, so that the communication cable and the sensor are not wasted and the cost is lower. Environmental measurement can be performed efficiently.
  • the information processing device 200 acquires the sensor acquisition information 159A from the control device 150 based on a predetermined cycle or the timing at which the transmission instruction of the sensor acquisition information is transmitted to the control device 150.
  • the information processing device 200 comprehensively analyzes or analyzes based on the sensor acquisition information 159A acquired from one or more control devices 150 to analyze the growth status of each seedling, or to analyze the growth status of each seedling, or to analyze the environment of a predetermined area such as a field. Perform analysis, estimation of harvest time, etc.
  • the information processing apparatus 200 can analyze the temperature distribution, the humidity distribution, and the like of the entire field based on the measurement results of the temperature and humidity at each position obtained from one or more sensors.
  • the information processing apparatus 200 analyzes, for example, the amount of absorbed light (absorption coefficient) of the plant by comparing the amount of sunshine in the lower part and the upper part of the seedling based on the illuminance and the position information obtained from one or more sensors. Can be estimated).
  • the information processing apparatus 200 identifies a sensor affected by radiation based on the illuminance, and corrects or eliminates the temperature measurement result of the sensor to avoid the influence of radiation in a pseudo manner. Temperature and humidity can be analyzed. Further, the information processing apparatus 200 can predict the harvest time and the yield based on the above-mentioned analysis result. For example, the yield prediction is mainly derived from the amount and rate at which the light energy absorbed by the plant (absorbed light amount) is converted into fruits, so these two positions (horizontal and vertical directions). Accurate acquisition for each field can increase the accuracy of the expected yield for the entire field.
  • the analysis content of the information processing apparatus 200 is not limited to this.
  • tomato is used as an example of the plant, but instead of tomato, a plant such as eggplant, paprika, pepper, bitter gourd, or cucumber whose main stem extends in the height direction from the ground may be used. Further, the plant may be a plant such as an apple or a persimmon whose trunk extends in the height direction from the ground.
  • the communication cable may be arranged along the trunk, and the communication cable may be branched at a branch and arranged along the branch.
  • the present embodiment may be applied to plants extending in the horizontal direction such as grapes and watermelons.
  • the function of the sensor position estimation unit 158 of the control device 150 may be provided on the information processing device 200 side.
  • the position of the sensor is estimated based on the position information of the control device 150, but instead of the control device 150, the position information of the communication cable (which communication cable is arranged at which position) is shown. Information) is registered in the information processing device 200 in advance for each cable ID, and each sensor on the information processing device 200 side is based on the sensor information acquired for each cable ID and the position of the connection port to which the sensor is connected. The position of may be estimated.
  • the communication cable 110 arranged along the main stem of the plant, the information on the foliar environment of the plant, the information on the environment in the vicinity of the plant, and the fruit of the plant are related. It comprises one or more sensors for acquiring at least one piece of information and a control device 150 for collecting information acquired from one or more sensors, and the communication cable 110 has a plurality of connection ports and one or more. The sensor and the control device 150 of the above can be attached to and detached from the connection port, so that the environmental information of the plant can be acquired more appropriately.
  • the communication cable by arranging the communication cable along the main stem of the plant, it is possible to construct a communication / power supply path along the main stem of the plant.
  • it is equipped with multiple connection ports (mounters) that can connect sensors (measuring instruments) to the arranged communication cable, and by connecting sensors to them and acquiring measurement results, a large number of seedlings and strains can be obtained.
  • the measurement result can be obtained from the measurement point.
  • the communication cable and the sensor by connecting a new communication cable via the relay connector of the communication cable, the communication cable and the sensor can be adjusted to the shape of the plant such as the branch stem, the leaf, and the fruit branched from the main stem. Can be placed. This makes it possible to obtain high-density and multi-item environmental information in the vicinity of plants.
  • the embodiment by obtaining the environmental information in the vicinity of the plant, it is possible to grasp the growth information of the plant in detail and improve the prediction accuracy of the growth and the yield. Further, according to the embodiment, in facility cultivation, by grasping the spatial distribution of environmental information, it is possible to control the air conditioning in the facility such as a field to a higher degree.
  • this embodiment can be used, for example, in the field of facility horticulture and can be applied to greenhouse environment control system makers, ICT (Information and Communication Technology) system makers, and the like. Further, this embodiment can be applied not only to the field of facility horticulture but also to orchards, tea gardens, open field fields, livestock and pastoralism. Further, the present embodiment can be widely applied to the fields of health management / medical care, entertainment, etc. other than the field of agriculture.

Landscapes

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Abstract

実施形態の環境情報取得装置は、植物の主茎に沿って配置される通信ケーブルと、前記植物の葉面環境の情報、前記植物の近傍環境の情報、および前記植物の果実に関する情報のうち少なくとも一つを取得するための一以上のセンサと、前記一以上のセンサから取得された情報を収集する制御装置と、を備え、前記通信ケーブルは複数の接続口を備え、前記一以上のセンサおよび前記制御装置は、前記接続口に着脱自在である。

Description

環境情報取得装置
　本発明は、環境情報取得装置に関する。
　本願は、２０２０年１２月２４日に、日本に出願された特願２０２０－２１４８９８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来より、育成対象の植物の周辺温度や湿度等の環境を取得する技術として、圃場内の多点で計測したり、温度センサや湿度センサに無線を接続してセンサの検出結果を無線通信によって取得する技術が知られている（例えば、特許文献１～２、非特許文献１～３参照）。
特開２０２０－４６３８６号公報 特開２０１９－１１８２８２号公報
高倉直、「温室・ハウスで何のために何をどのように計測するのか」、農業および園芸、Ｖｏｌ．９１、Ｎｏ．８、Ｐａｇｅ．７８９－７９４（２０１６．０８．０１） 杉原敏昭ほか、「施設園芸における熱および湿度分布に関する計測ケーススタディ　－多点計測手法の提案と実施－」、計測自動制御学会論文集、２０１６年５２巻３号、ｐ．１９５－２０４ 増井崇裕ほか、「高密度無線センサネットワークを利用した農業技術の形式知化に関する検討」、情報処理学会シンポジウム論文集１１，９５－１００，２０１０
　しかしながら、同じ苗やその近傍の多点について、複数項目の計測結果を取得することについては考慮されていなかった。したがって、適切な植物の環境情報が取得できない場合があった。
　本発明の態様は、このような事情を考慮してなされたものであり、植物の環境情報を、より適切に取得することができる環境情報取得装置を提供することである。
　この発明に係る環境情報取得装置は、以下の構成を採用した。
　本発明の第１の態様である環境情報取得装置は、植物の主茎に沿って配置される通信ケーブルと、前記植物の葉面環境の情報、前記植物の近傍環境の情報、および前記植物の果実に関する情報のうち少なくとも一つを取得するための一以上のセンサと、前記一以上のセンサから取得された情報を収集する制御装置と、を備え、前記通信ケーブルは複数の接続口を備え、前記一以上のセンサおよび前記制御装置は、前記接続口に着脱自在である環境情報取得装置である。
　本発明の第２の態様の環境情報取得装置は、更に、前記通信ケーブルの少なくとも一部を前記植物の主茎に固定させる固定部を備えるものである。
　本発明の第３の態様である環境情報取得装置は、更に、前記通信ケーブルを他の通信ケーブルと接続させる中継コネクタを更に備えるものである。
　本発明の第４の態様である環境情報取得装置は、更に、前記制御装置は、前記一以上のセンサへの電力の供給を制御する供給制御部と、前記一以上のセンサにより検出された結果を記憶部に記憶させる記憶制御部と、前記一以上のセンサにより検出された結果を外部装置に送信させる通信制御部とを備えるものである。
　本発明の第５の態様である環境情報取得装置は、更に、前記制御装置は、前記制御装置が接続された接続口の位置と、前記一以上のセンサが接続された接続口との位置に基づいて、前記制御装置の設置位置を基準とした前記一以上のセンサのそれぞれの位置を推定する位置推定部を備えるものである。
　本発明の第６の態様である環境情報取得装置は、更に、前記供給制御部は、所定周期または前記通信制御部により前記外部装置からの指示を受信した場合に前記一以上のセンサに電力を供給するものである。
　本発明の第７の態様である環境情報取得装置は、更に、前記通信制御部は、所定周期または前記通信制御部により前記外部装置からの指示を受信した場合に前記記憶部に記憶された前記一以上のセンサの検出結果を前記外部装置に送信するものである。
　本発明の態様によれば、植物の環境情報を、より適切に取得することができる。
実施形態に係る環境情報取得装置を含む環境情報取得システムの構成図である。 近傍環境センサについて説明するための図である。 果実センサについて説明するための図である。 果実センサの具体例について説明するための図である。 実施形態に係る制御装置の構成図である。 アドレス線を備える通信ケーブルの概略構成の一例を示す図である。 センサ取得情報の内容について説明するための図である。 植物の生長に応じた通信ケーブルおよびセンサの設置について説明するための図である。
　以下、図面を参照し、本発明の環境情報取得装置の実施形態について説明する。
　［全体構成］
　図１は、実施形態に係る環境情報取得装置を含む環境情報取得システム１の構成図である。環境情報取得システム１は、例えば、環境情報取得装置１００と、情報処理装置２００とを備える。環境情報取得装置１００と、情報処理装置２００とは、例えば、ネットワークＮＷを介して通信可能に接続されている。ネットワークＮＷは、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ網、セルラー網、インターネット、ＷＡＮ（Wide Area Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）、プロバイダ装置、無線基地局等を含む。環境情報取得システム１には、環境情報取得装置１００が一以上含まれてよい。環境情報取得装置１００は、例えば、植物の苗（個体）ごとに設けられる。また、環境情報取得装置１００は、植物の株ごとに設けられていてもよい。情報処理装置２００は、「外部装置」の一例である。
　環境情報取得装置１００は、例えば、対象の苗の環境情報を計測し、計測した情報を記憶したり、所定のタイミングでネットワークＮＷを介して情報処理装置２００に送信する。情報処理装置２００は、ネットワークＮＷを介して一以上の環境情報取得装置１００によって計測された環境情報を取得し、取得した情報を統合的に分析または解析して、苗ごとの成長状況を分析したり、圃場等の所定領域の環境の分析、収穫時期の推定等を行う。情報処理装置２００は、例えば、汎用のＰＣ（Personal Computer）やサーバ装置である。また、情報処理装置２００は、サーバ装置や記憶装置によって実現されるクラウドコンピューティングシステムでもよい。また、情報処理装置２００は、スマートフォンやタブレット端末等の通信端末でもよい。
　［環境情報取得装置］
　次に、環境情報取得装置１００について具体的に説明する。環境情報取得装置１００は、例えば、通信ケーブル１１０と、葉面環境センサ１２０と、近傍環境センサ１３０と、果実センサ１４０と、制御装置１５０とを備える。葉面環境センサ１２０、近傍環境センサ１３０、および果実センサ１４０は、「一以上のセンサ」の一例である。なお、環境情報取得装置１００は、葉面環境センサ１２０、近傍環境センサ１３０、および果実センサ１４０のうち少なくとも一つを一以上含んでいればよい。
　通信ケーブル１１０は、例えば、対象の植物ＰＬの主茎ＭＳに沿って配置される。主茎ＭＳに沿うとは、主茎ＭＳからの距離が所定距離以内を含む。例えば、通信ケーブル１１０は、固定部１６０によって、少なくとも一部が主茎ＭＳに固定される。固定部１６０は、例えば、主茎ＭＳと通信ケーブル１１０とをまとめて把持するクリップ状のものでもよく、通信ケーブル１１０と主茎ＭＳとを径内に収容させて保持するリング状のものでもよい。また、通信ケーブル１１０は、主茎ＭＳに巻き付けることで主茎ＭＳに沿わせてもよい。このように、固定部１６０を用いて通信ケーブル１１０の少なくとも一部を主茎ＭＳに固定することで、通信ケーブル１１０の位置を成長に伴って移動させることができる。なお、通信ケーブル１１０は、固定部１６０によって固定された部分以外の部分を撓ませておいてもよい。この場合、固定部１６０によって固定される位置が、成長点に近いほど撓ませる量を大きくしてもよい。成長点とは、例えば、主茎ＰＬの先端付近である。
　また、通信ケーブル１１０は、葉面環境センサ１２０、近傍環境センサ１３０、果実センサ１４０、および制御装置１５０と着脱可能に接続し、接続時に信号の送受信や電力の供給等が可能な複数の接続口１１２を備える。接続口１１２は、例えば、所定間隔ごとに一以上が設けられている。また、接続口１１２は、通信規格等によって定められた形状であり、凹型でも凸型でもよく、コネクタ等を備えていてもよい。また、異なる位置に設けられた接続口１１２のそれぞれは、同一方向を向いていてもよく、異なる方向を向いていてもよい。葉面環境センサ１２０、近傍環境センサ１３０、および果実センサ１４０のそれぞれは、例えば、所定長のコードを有し、その端部が接続口１１２に接続される。
　また、通信ケーブル１１０には、他の通信ケーブルと接続させる中継コネクタ１１４が設けられていてもよい。中継コネクタ１１４は、例えば、通信規格等によって定められた形状である。中継コネクタ１１４は、例えば、通信ケーブル１１０の両端または一端に設けられる。また、中継コネクタ１１４により他の通信ケーブルを接続可能とすることで、通信ケーブル１１０を分岐させることができる。したがって、茎が分岐する場合に、それぞれの茎に沿って通信ケーブル１１０を配置させることができる。中継コネクタ１１４は、例えば、葉面環境センサ１２０、近傍環境センサ１３０、果実センサ１４０、および制御装置１５０が着脱可能に接続されてよい。
　葉面環境センサ１２０は、植物ＰＬの葉面の環境情報を取得する。葉面環境センサ１２０は、例えば、葉の表面の照度（または日照度合）や裏面の温湿度（温度または湿度のうち一方または双方）、葉色、葉から排出される二酸化炭素の濃度等を検出する。葉面環境センサ１２０は、植物ＰＬの枝から生えた複数の葉のうち一以上の葉に取り付けられる。
　近傍環境センサ１３０は、植物ＰＬの近傍の環境情報を取得する。図２は、近傍環境センサ１３０について説明するための図である。近傍環境センサ１３０は、例えば、茎部センサ１３２と、近傍センサ１３４とを備える。茎部センサ１３２は、主茎ＭＳに接するように取り付けられる。茎部センサ１３２は、例えば、取り付けられた位置での照度（または日照度合）、温湿度、二酸化炭素の濃度等を検出する。また、茎部センサ１３２は、主茎ＭＳ内の転流状態（例えば、光光合成産物や栄養塩類の輸送状態）を検出してもよい。
　近傍センサ１３４は、例えば、コードＣＤの長さを利用して主茎ＭＳの近傍に取り付けられる。近傍とは、例えば、主茎ＭＳからの距離Ｄ１が所定距離Ｄｔｈ以内の範囲である。また、近傍とは、植物ＰＬの頂芽等の所定位置からの距離が所定距離Ｄｔｈ以内の範囲であってもよい。なお、所定距離Ｄｔｈは、植物種に応じて変更してもよい。近傍センサ１３４は、例えば、センサ付近の照度（または日照度合）、温湿度、二酸化炭素の濃度等を検出する。また、近傍環境センサ１３０は、茎部センサ１３２または近傍センサ１３４の一方を備えていなくてもよい。
　果実センサ１４０は、植物ＰＬに実った果実に関する情報を検出する。図３は、果実センサ１４０について説明するための図である。図３では、主茎ＭＳから伸びた枝ＢＬに３個のトマトＴＯ１～ＴＯ３が実った例を示している。トマトＴＯ１～ＴＯ３は果実の一例である。果実センサ１４０は、枝ＢＬにある全ての果実に取り付けられてもよく、大きさや色、位置に応じて一以上の果実に取り付けられてもよい。図３の例では、接続口１１２に接続されたコードＣＤを介してトマトＴＯ１～ＴＯ３のそれぞれに果実センサ１４０－１～１４０－３が取り付けられている。
　図４は、果実センサ１４０の具体例について説明するための図である。なお、図４の例では、図３に示すトマトＴＯ１に取り付けられた果実センサ１４０－１を示しているが、他の果実センサの構成についても同様である。果実センサ１４０－１は、例えば、日照センサ１４１－１と、温湿度センサ１４２－１と、カラーセンサ１４３－１と、薄膜実温センサ１４４－１とを備える。果実センサ１４０－１は、例えば、架線部（コードＣＤ）等の応力、もしくは重力によってトマトＴＯ１に圧着させている。また、果実センサ１４０－１は、接着または取り付け部材等によって取り付けられていてもよい。
　日照センサ１４１－１は、設置位置での照度（または日照度合）を取得する。温湿度センサ１４２－１は、果実の周囲の温度または湿度のうち一方または双方を取得する。カラーセンサ１４３－１は、例えば、トマトＴＯ１の表面（取り付けられた位置）の色の情報を取得する。薄膜実温センサ１４４－１は、トマトＴＯ１の内部の温度を取得する。
　例えば、葉面環境センサ１２０、近傍環境センサ１３０、および果実センサ１４０は、それぞれ、植物ＰＬの高さの異なる位置に一以上設けられる。図１の例では、葉面環境センサ１２０Ａ～１２０Ｃ、近傍環境センサ１３０Ａ～１３０Ｂ、および果実センサ１４０が設けられている。上述したそれぞれのセンサは、制御装置１５０の制御によって動作し、センサによって取得（計測）された結果（センシングデータ）は、通信ケーブル１１０を介して制御装置１５０に出力される。
　制御装置１５０は、葉面環境センサ１２０－１～１２０－３、近傍環境センサ１３０－１～１３０－２、および果実センサ１４０のうち、一以上のセンサから取得された情報を収集する。図５は、実施形態に係る制御装置１５０の構成図である。制御装置１５０は、例えば、接続部１５１と、通信装置１５２と、バッテリ１５３と、位置取得装置１５４と、通信制御部１５５と、記憶制御部１５６と、供給制御部１５７と、センサ位置推定部１５８と、記憶部１５９とを備える。通信制御部１５５、記憶制御部１５６、供給制御部１５７、およびセンサ位置推定部１５８のそれぞれは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予め制御装置１５０のＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ等の記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭ等の着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体（非一過性の記憶媒体）がドライブ装置に装着されることで制御装置１５０のＨＤＤやフラッシュメモリにインストールされてもよい。
　記憶部１５９は、上記の各種記憶装置、或いはＳＳＤ（Solid State Drive）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、またはＲＡＭ（Random Access Memory）等により実現されてもよい。記憶部１５９には、例えば、センサ取得情報１５９Ａ、プログラム、その他の各種情報等が格納される。センサ取得情報１５９Ａには、例えば、葉面環境センサ１２０、近傍環境センサ１３０、および果実センサ１４０等の通信ケーブル１１０に接続されたセンサ群により計測された結果が格納される。センサ取得情報１５９Ａの詳細については、後述する。
　接続部１５１は、通信ケーブル１１０の接続口１１２や中継コネクタ１１４と接続して通信を行う接続端子である。接続端子は、接続口１１２や中継コネクタ１１４と着脱可能な形状である。また、接続部１５１は、通信ケーブル１１０に接続された一以上のセンサ（葉面環境センサ１２０、近傍環境センサ１３０、果実センサ１４０）により検出された情報を取得する。
　通信装置１５２は、ネットワークＮＷを介して情報処理装置２００またはその他の装置と通信を行う。
　バッテリ１５３は、エネルギー源であり、例えば、ニッケル・水素電池、リチウムイオン二次電池、ナトリウムイオン電池等のような充電と放電とを繰り返すことができる電池である。なお、バッテリ１５３は、バッテリ１５３の電流値、電圧値、温度を検出するバッテリセンサを備えている。また、バッテリ１５３は、例えば外部の充電設備と接続して充放電装置から供給される電力を充電するようにしてもよい。また、実施形態では、バッテリ１５３に代えて、乾電池や太陽電池等のエネルギー源が用いられてもよい。
　位置取得装置１５４は、制御装置１５０の位置を取得する。位置取得装置１５４は、例えば、制御装置１５０に内蔵されたＧＰＳ（Global Positioning System）装置を用いて、制御装置１５０の位置情報を取得する。また、位置取得装置１５４は、制御装置１５０に内容されたＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機を用いて制御装置１５０の位置情報を取得してもよい。位置情報には、例えば、緯度経度情報の他、高さ（高度）情報が含まれていてもよい。
　通信制御部１５５は、通信装置１５２における通信制御（例えば、情報処理装置２００への情報の送信、および情報処理装置２００からの情報の受信）等を行う。例えば、通信制御部１５５は、所定周期または情報処理装置２００からの指示に基づいて、記憶部１５９に記憶されたセンサ取得情報１５９Ａを情報処理装置２００に送信させる。また、通信制御部１５５は、通信装置１５２が受信した情報処理装置２００からの制御情報を供給制御部１５７等に出力する。
　記憶制御部１５６は、接続部１５１により取得した通信ケーブル１１０に接続された一以上のセンサからの情報を、時間情報（例えば、計測時間や取得時間）と対応付けてセンサ取得情報１５９Ａに格納させる。
　供給制御部１５７は、通信ケーブル１１０に接続された葉面環境センサ１２０、近傍環境センサ１３０、および果実センサ１４０（以下、単に「一以上のセンサ」と称する場合がある）に、バッテリ１５３に蓄積された電力を供給する。例えば、供給制御部１５７は、所定周期または情報処理装置２００からの指示に基づいて、接続口１１２に接続されたセンサへの電力供給のオンオフを切り替えてもよい。また、供給制御部１５７は、センサごとに電力供給のオンオフを制御してもよい。一以上のセンサは、電力が供給されている間、所定周期で上述した項目の計測を行い、通信ケーブル１１０を介して制御装置１５０に計測結果を出力する。
　また、供給制御部１５７は、バッテリ１５３が備えるバッテリセンサの出力に基づいて、バッテリ１５３のＳＯＣ（State Of Charge；バッテリ充電率）を導出し、導出したＳＯＣが所定値未満である場合に、バッテリ１５３のＳＯＣが少ないことや充電が必要であることを示す情報を情報処理装置２００等に送信するための制御を行ってもよい。
　センサ位置推定部１５８は、通信ケーブル１１０の一以上の接続口１１２に取り付けられたセンサの位置情報（推定位置情報）を取得する。例えば、接続口１１２が通信ケーブル１１０に所定の間隔で設けられている場合、センサ位置推定部１５８は、通信ケーブル１１０に設けられた制御装置１５０の位置情報と、制御装置１５０が取り付けられた接続口１１２の位置と、センサが取り付けられた接続口１１２との位置に基づいて、センサの位置を推定する。例えば、接続口Ａに制御装置１５０が取り付けられており、センサが接続口Ａから所定距離（例えば、Ｘ［ｃｍ］）下方に存在する接続口Ｂに接続されている場合、センサ位置推定部１５８は、接続口Ａの位置を位置取得装置１５４で取得した位置とし、接続口Ｂに接続されたセンサの位置を、接続口Ａの位置から、高さをＸ［ｃｍ］下げた位置として推定する。このように、センサ位置推定部１５８は、制御装置１５０の位置情報と、各接続口の位置関係とに基づいて、センサの位置を推定することができる。また、センサ位置推定部１５８は、どの接続口１１２に接続されているかによって、センサの識別情報を割り当てて、各センサの位置情報を推定してもよい。
　また、センサ位置推定部１５８は、通信ケーブル１１０にアドレス線（ＡＤＤＲ）を備える場合には、アドレス線からの情報を用いて位置情報を取得してもよい。図６は、アドレス線を備える通信ケーブル１１０Ａの概略構成の一例を示す図である。通信ケーブル１１０Ａには、ケーブルの両端に設けられた中継コネクタ１１４Ａ－１、１１４Ａ―２と、２つの接続口１１２Ａ－１、１１２Ａ－２とを備えている。また、図６の例では、電源供給線ＶＤＤと、アドレス線ＡＤＤＲ、グランド線ＧＮＤ、信号線ＳＤＡ、クロック線ＳＣＬが示されている。電源供給線ＶＤＤは、例えば、バッテリ１５３からの電力を接続口に接続されたセンサに供給するための線である。信号線ＳＤＡは、一以上のセンサからの検出信号（検出情報）を制御装置１５０に送信したり、制御装置１５０からの制御信号をセンサに送信するための線である。クロック線ＳＣＬは、通信ケーブル１１０Ａに接続されたセンサの処理を同期させるためのクロック信号を制御装置１５０からセンサに送信するための線である。
　図６において、通信ケーブル１１０Ａ内のアドレス線ＡＤＤＲは、図６に示すケーブル最頂部付近（中継コネクタ１１４Ａ－１付近）で電源供給線ＶＤＤに接続され、最下部付近（中継コネクタ１１４Ａ－２付近）でグランド線ＧＮＤに接続されている。また、アドレス線ＡＤＤＲには、接続口１１２Ａ－１、１１２Ａ－２のコネクタごとに抵抗Ｒａ、Ｒｂが設けられている。ここで、アドレス線の電圧は、複数の抵抗で分圧され、接続口１１２のコネクタごとに異なる。したがって、センサ位置推定部１５８は、電源ＶＤＤの電圧に対するアドレス線ＡＤＤＲの電圧Ｖａ、Ｖｂを計測し、計測された電圧Ｖａ、Ｖｂと電源ＶＤＤとを比較することで、中継コネクタ１１４Ａ－１、１１４Ａ－２から接続口までの位置情報を推定することができる。したがって、仮に中継コネクタ１１４Ａ－１、１１４Ａ―２の一方に制御装置１５０が取り付けた場合には、取り付けた制御装置１５０の位置を基準に、接続口１１２に接続されたセンサの位置情報を推定することができる。
　また、センサ位置推定部１５８は、例えば、抵抗Ｒａ、Ｒｂの抵抗値に比例したアドレス（識別情報）を設定することで、高さ情報とセンサの固有アドレス（識別情報）とを対応付けて取得することができる。センサ位置推定部１５８は、例えば、通信ケーブル１１０に識別情報を設定することで、どの通信ケーブルの何番目の接続口に接続されたセンサの高さを推定することができる。
　なお、通信ケーブル１１０（以下、通信ケーブル１１０Ａも含む）２は、主茎ＭＳに沿って配置されるが、部分的に通信ケーブルが撓む場所もあり得る。したがって、センサ位置推定部１５８は、接続口１１２の間隔に所定の調整量を付加して、接続口間の高さ情報を補正してもよい。また、センサ位置推定部１５８は、高さ情報に加えて緯度経度の位置を補正してもよい。また、通信ケーブル１１０は、固定部１６０からの距離が遠いほど撓む可能性が高いため、固定部１６０からの距離に応じて補正量を調整してもよい。
　上述したように、センサ位置推定部１５８によって、一以上のセンサの位置を推定することで、例えば、植物ＰＬが成長して主茎ＭＳが伸びた場合や、風等の影響で主茎ＭＳが曲がった場合であっても、制御装置１５０の位置に応じてリアルタイムに各センサの位置を、より正確な位置に変更することができる。
　記憶制御部１５６は、一以上のセンサのそれぞれから得られた情報およびセンサ位置推定部１５８により推定された情報を時間情報に対応付けてセンサ取得情報１５９Ａに格納する。図７は、センサ取得情報１５９Ａの内容について説明するための図である。センサ取得情報１５９Ａは、センサを識別するための識別情報であるセンサＩＤに、位置情報と、日時情報と、センサ情報とが対応付けられている。センサＩＤは、センサが接続した通信ケーブル１１０の接続口１１２の位置に基づいて、センサ位置推定部１５８により設定される識別情報である。センサ取得情報１５９Ａは、センサ位置推定部１５８により推定される推定位置情報である。日時情報は、センサが計測した日時情報または制御装置１５０が計測結果を取得した日時情報である。センサ情報は、センサによって取得される情報（計測結果）である。センサ取得情報１５９Ａは、例えば、通信ケーブル１１０を識別する識別情報であるケーブルＩＤごとに格納されてよい。このように、通信ケーブル１１０を基準に、同じ苗やその近傍の多点について、複数項目の計測結果を取得することができる。したがって、植物のより適切な環境情報を取得することができる。
　［植物の成長に応じた通信ケーブルの配置］
　次に、本実施形態の環境情報取得装置１００において、植物の成長に応じた通信ケーブルの配置の具体例について説明する。図８は、植物の生長に応じた通信ケーブルおよびセンサの設置について説明するための図である。図８の例では、時間の経過による植物ＰＬ１の成長に伴う通信ケーブルおよびセンサの設置の様子を示している。図８の例では、時刻Ｔ１が最も早く、時刻Ｔ２、Ｔ３の順に遅くなっているものとする。なお、通信ケーブルやセンサ群の配置は、作業者等によって行われる。
　時刻Ｔ１では、植物ＰＬ１の成長に合わせて通信ケーブル１１０Ｂが植物ＰＬ１の主茎に沿って取り付けられている。通信ケーブル１１０Ｂは、例えば、植物ＰＬ１が所定の成長条件を満たす場合に取り付けられる。所定の成長条件とは、例えば、植物ＰＬ１が環境情報取得装置１００の荷重に耐えられる程度まで成長したと推定される場合であり、具体的には、植物ＰＬの高さが所定の高さになった場合、または主茎の径が所定値以上になった場合等である。
　時刻Ｔ１において、通信ケーブル１１０Ｂは、固定部１６０Ｂで植物ＰＬ１の主茎に固定されている。通信ケーブル１１０Ｂの両端には、中継コネクタ１１４Ｂ－１、１１４Ｂ－２が設けられおり、中継コネクタ１１４Ｂ－１には、制御装置１５０が接続されている。例えば、トマトの場合には、ほぼ３葉ごとに１花房のパターンで生長してゆく。したがって、これを１段（１セット）として各センサを取り付け、数段ごとに中継コネクタ１１４で通信ケーブルを継ぎ足すようにする。また、トマトの場合、３葉は互いに重ならないように別の方向に出るため、葉の反対側の空間が空く。したがって、作業員は、その空間に近傍環境センサを配置する。時刻Ｔ１において、通信ケーブル１１０Ｂには、葉面環境センサ１２０Ｂ－１～１２０Ｂ－２、および近傍環境センサ１３０Ｂ－１～１３０Ｂ－２が各接続口に接続されている。制御装置１５０は、自己が設置された接続口の位置と、センサ位置推定部１５８により推定された位置情報と、それぞれのセンサが接続される接続口の位置とに基づいて、センサごとの位置情報を推定すると共に、各センサの検出結果を収集する。
　時刻Ｔ２では、更に植物ＰＬが成長した場面を示している。この場合、作業者は、通信ケーブル１１０Ｂに、時刻Ｔ１での構成に加えて果実センサ１４０Ｂ－１を取り付けると共に、中継コネクタ１１４Ｂに他の通信ケーブル１１０Ｃを取り付ける。通信ケーブル１１０Ｃは、固定部１６０Ｃで植物ＰＬ１の主茎に固定されている。通信ケーブル１１０－Ｃの両端には、中継コネクタ１１４Ｃ－１、１１４Ｃ－２が設けられおり、中継コネクタ１１４Ｂ－１と１１４Ｃ－２とが接続される。通信ケーブル１１０Ｃには、葉面環境センサ１２０Ｃ－１～１２０Ｃ－３と、近傍環境センサ１３０Ｃ－１～１３０Ｃ－２と、制御装置１５０が接続口に接続されている。また、時刻Ｔ２において、作業者は、中継コネクタ１１４Ｃ－１に頂部センサ１４５を取り付けている。頂部センサ１４５は、近傍環境センサの一例であり、植物ＰＬの頂部付近の照度（または日照度合）、温湿度、二酸化炭素濃度等が検出される。
　制御装置１５０は、通信ケーブル１１０Ｃに接続されたセンサだけでなく、中継コネクタ１１４Ｃ－２を介して連結された通信ケーブル１１０Ｂに接続されたセンサの位置情報を推定し、各センサの計測結果を取得する。このように、複数の通信ケーブルを連結した場合であっても、同様に制御装置１５０の位置情報に基づいて、各センサの位置を推定することができる。なお、実施形態では、通信ケーブルに接続されるセンサの数に応じて複数の制御装置１５０を接続してもよい。この場合、それぞれの制御装置１５０は、周辺のセンサに対する制御を行う。また、複数の制御装置１５０を備える場合には、複数の制御装置１５０のうち位置情報の基準となる制御装置（マスタコントローラ）を設定し、設定した制御装置の位置情報に基づいて他の制御装置および各センサの位置を推測してもよい。
　時刻Ｔ３では、植物ＰＬ１の下方の実が収穫され、葉も落ちている、そのため、作業者は、通信ケーブル１１０Ｂを通信ケーブル１１０Ｃから取り外す。これにより、制御装置１５０は、通信ケーブル１１０Ｃに接続されたセンサに基づく計測のみを継続して行う。
　このように、本実施形態の環境情報取得装置１００によれば、植物ＰＬ１の成長に応じて通信ケーブルやセンサを着脱させることができるため、通信ケーブルやセンサの無駄をなくして、より低コストで効率的に環境計測を行うことができる。
　［情報処理装置の処理］
　情報処理装置２００は、所定周期、またはセンサ取得情報の送信指示を制御装置１５０に送信したタイミングに基づいて、センサ取得情報１５９Ａを制御装置１５０から取得する。情報処理装置２００は、一以上の制御装置１５０から取得したセンサ取得情報１５９Ａに基づいて、統合的に分析または解析して、苗ごとの成長状況を分析したり、圃場等の所定領域の環境の分析、収穫時期の推定等を行う。例えば、情報処理装置２００は、一以上のセンサから得られる各位置での温湿度の計測結果に基づいて圃場全体の温度分布や湿度分布等を分析することができる。また、情報処理装置２００は、例えば、一以上のセンサから得られる照度と位置情報に基づいて、苗の下部と上部の日照量を比較して、植物の吸収光量（吸光係数）等を分析（推定）することができる。
　また、情報処理装置２００は、例えば、照度に基づいて輻射の影響を受けているセンサを特定し、そのセンサの温度の計測結果を補正または排除することで、疑似的に輻射の影響を避けた温湿度を分析することができる。また、情報処理装置２００は、上述した分析結果に基づいて、収穫時期や収量予測を行うことができる。例えば、収量予測は、主に植物が吸収した光エネルギー（吸収光量）が、どの程度の量および速度で果実に変換されるかで導出されるため、この２つを位置（水平・垂直方向）ごとに正確に取得することで、圃場全体の予想収量の確度を上げることができる。なお、情報処理装置２００における分析内容についてはこれに限定されるものではない。
　［変形例]
　上述した実施形態では、植物の一例としてトマトを用いたが、トマトに代えて、ナスやパプリカ、ピーマン、ゴーヤ、キュウリ等の主茎が地面から高さ方向に延伸する植物であってもよい。また、植物は、リンゴや柿等の幹が地面から高さ方向に延伸する植物であってもよい。この場合、通信ケーブルは、幹に沿って配置されると共に、枝で通信ケーブルを分岐させ、枝に沿って配置してもよい。また、本実施形態は、ブドウやスイカ等の水平方向に延びる植物に適用させてもよい。
　また、実施形態において、制御装置１５０のセンサ位置推定部１５８の機能は、情報処理装置２００側に設けられていてもよい。また、上述の実施形態では、制御装置１５０の位置情報に基づいてセンサの位置を推定したが、制御装置１５０に代えて、通信ケーブルの位置情報（どの通信ケーブルがどの位置に配置したかを示す情報）をケーブルＩＤごとに予め情報処理装置２００に登録させておき、ケーブルＩＤごとに取得されるセンサ情報および、センサが接続される接続口の位置に基づいて、情報処理装置２００側でセンサごとの位置を推定してもよい。
　上述した実施形態によれば、環境情報取得装置１００において、植物の主茎に沿って配置される通信ケーブル１１０と、植物の葉面環境の情報、植物の近傍環境の情報、および植物の果実に関する情報のうち少なくとも一つを取得するための一以上のセンサと、一以上のセンサから取得された情報を収集する制御装置１５０と、を備え、通信ケーブル１１０は複数の接続口を備え、一以上のセンサおよび制御装置１５０は、接続口に着脱自在であることにより、植物の環境情報を、より適切に取得することができる。
　具体的には、上述した実施形態によれば、植物の主茎に沿うように通信ケーブルを配置することで、植物の主茎に沿って通信・電力供給路を構築することができる。また、配置された通信ケーブルにセンサ（計測器）を接続可能な複数の接続口（取付器）を備え、そこにセンサを接続して計測結果を取得することで、苗や株ごとに多数の計測点から測定結果を取得することができる。また、実施形態によれば、通信ケーブルの中継コネクタを介して新たな通信ケーブルを接続することで、主茎から分岐した支茎や葉、実等、植物の形状にあわせて通信ケーブルやセンサを配置することができる。これにより、植物の近傍の環境情報を高密度かつ多項目で取得することができる。
　また、実施形態によれば、植物の近傍の環境情報を得ることで、植物の生育情報を詳細に把握したり、生育や収量の予測精度を向上させることができる。また、実施形態によれば、施設栽培において、環境情報の空間分布を把握することで、圃場等の施設内の空調をより高度に制御できる。
　また、実施形態によれば、例えば、農業分野において、稠密かつ多項目な環境情報あるいは生育情報を取得することができる。なお、本実施形態は、例えば、施設園芸分野で利用可能で温室環境制御システムメーカー、ＩＣＴ（Information and Communication Technology）システムメーカー等において適用可能である。また、本実施形態は、施設園芸分野以外でも果樹園、茶園、露地圃場、畜産・牧畜等でも適用可能である。また、本実施形態は、農業分野の以外の健康管理・医療、あるいはエンターテイメント分野等にも広く適用することができる。
　以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

Claims (7)

  1. 　植物の主茎に沿って配置される通信ケーブルと、
    　前記植物の葉面環境の情報、前記植物の近傍環境の情報、および前記植物の果実に関する情報のうち少なくとも一つを取得するための一以上のセンサと、
    　前記一以上のセンサから取得された情報を収集する制御装置と、を備え、
    　前記通信ケーブルは複数の接続口を備え、
    　前記一以上のセンサおよび前記制御装置は、前記接続口に着脱自在である、
    　環境情報取得装置。
  2. 　前記通信ケーブルの少なくとも一部を前記植物の主茎に固定させる固定部を更に備える、
    　請求項１に記載の環境情報取得装置。
  3. 　前記通信ケーブルを、他の通信ケーブルと接続させる中継コネクタを更に備える、
    　請求項１に記載の環境情報取得装置。
  4. 　前記制御装置は、前記一以上のセンサへの電力の供給を制御する供給制御部と、前記一以上のセンサにより検出された結果を記憶部に記憶させる記憶制御部と、前記一以上のセンサにより検出された結果を外部装置に送信させる通信制御部とを備える、
    　請求項１に記載の環境情報取得装置。
  5. 　前記制御装置は、前記制御装置が接続された接続口の位置と、前記一以上のセンサが接続された接続口との位置に基づいて、前記制御装置の設置位置を基準とした前記一以上のセンサのそれぞれの位置を推定する位置推定部を更に備える、
    　請求項４に記載の環境情報取得装置。
  6. 　前記供給制御部は、所定周期または前記通信制御部により前記外部装置からの指示を受信した場合に前記一以上のセンサに電力を供給する、
    　請求項４に記載の環境情報取得装置。
  7. 　前記通信制御部は、所定周期または前記通信制御部により前記外部装置からの指示を受信した場合に前記記憶部に記憶された前記一以上のセンサの検出結果を前記外部装置に送信する、
    　請求項４に記載の環境情報取得装置。
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