JP2018000015A - Automatic frost protection system using drone - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ドローンを用いた自動防霜システムに関する。 The present invention relates to an automatic defrosting system using a drone.
従来より、茶畑などの農作物に霜が降りることを防ぐために、農作物の上空の空気(大気)を撹拌させ、農作物の畑の地上と上空数m地点での気温差を無くす必要がある。例えば、特許文献1では、効率良く畑の防霜を行うシステムが開示されている。また、近年では、農薬などの散布や農作物の生育観察のため、無人ヘリコプタなどの無人航空機の農業への活用が行われている(例えば、特許文献2参照)。 Conventionally, in order to prevent frost from appearing on crops such as tea fields, it is necessary to stir the air (atmosphere) above the crops to eliminate the temperature difference between the ground of the crop field and a few meters above it. For example, Patent Document 1 discloses a system for efficiently defrosting a field. In recent years, unmanned aerial vehicles such as unmanned helicopters have been used for agriculture in order to spread agricultural chemicals and observe the growth of agricultural products (for example, see Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1に示す防霜システムにおいて、防霜用の装置を設置する場所が山間部である場合、防霜用の装置や電力ケーブルなどを設置する場所の確保が難しい。また、防霜用の装置は、畑の地上と上空数m地点での気温差を無くすことで防霜する。そのため、畑の端に設置されているため、畑の中央部など装置から遠い場所まで空気が行きわたらず、空気が均一に撹拌されず、防霜効果が得られない箇所が発生する恐れがある。 However, in the defrosting system shown in Patent Document 1, when the place for installing the defrosting device is a mountainous area, it is difficult to secure the place for installing the defrosting device or the power cable. In addition, the defrosting device prevents frost by eliminating the temperature difference between the ground level of the field and several meters above the field. Therefore, because it is installed at the edge of the field, there is a risk that the air will not reach a place far from the device, such as the center of the field, and the air will not be evenly stirred, resulting in a place where the defrosting effect cannot be obtained. .
また、現在の農業で利用されている特許文献2に示す無人ヘリコプタは、農薬散布用などで使用されるのであって、防霜用で使用されておらず、防霜用に適用が可能な飛行制御も開示されていない。なお、無人航空機としては、無人ヘリコプタのみならず、近年では、ドローンも活用されており、農薬散布やドローンに搭載されたカメラを用いて農作物の生育観察等に活用されている。しかしながら、防霜用の飛行制御等を行ってはいない。
Further, the unmanned helicopter shown in
本発明は、上記課題を鑑みて、ドローン等の無人航空機を用いて農作物全体を効率よく防霜を行う防霜システムを提供することを目的とする。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a defrosting system that efficiently defrosts an entire crop using an unmanned aerial vehicle such as a drone.
上記課題を解決するために、本発明の防霜システムは、無人航空機と、ネットワークを介して前記無人航空機の飛行を制御する管理サーバを含む防霜システムであって、前記管理サーバは、前記ネットワーク上で管理される第1の気象情報及び地図情報と、ユーザにより指定された位置情報と、 前記無人航空機で取得される第2の気象情報を受信する受信手段と、前記受信手段で受信した前記地図情報と、前記位置情報に基づいて前記無人航空機の飛行経路を算出する算出手段と、前記受信手段で受信した前記第1の気象情報と、前記第2の気象情報に基づいて前記無人航空機の飛行開始条件を満たすか否かを判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に従って、前記無人航空機が前記算出手段で算出した飛行経路を飛行するように制御する信号を送信する第1の制御手段と、を備え、前記無人航空機は、前記第2の気象情報を取得する取得手段と、前記取得手段で取得した第2の気象情報を前記管理サーバに送信する送信手段と、前記第1の制御手段から送信された信号に従って無人航空機の飛行を制御する第2の制御手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a defrosting system according to the present invention is a defrosting system including an unmanned aircraft and a management server that controls the flight of the unmanned aircraft via a network. The first weather information and map information managed above, the position information specified by the user, the receiving means for receiving the second weather information acquired by the unmanned aircraft, and the receiving means received by the receiving means Map information; calculation means for calculating a flight path of the unmanned aircraft based on the position information; the first weather information received by the receiving means; and the unmanned aircraft based on the second weather information. Control means for determining whether or not a flight start condition is satisfied, and according to the determination result of the determination means, the unmanned aircraft is controlled to fly along the flight path calculated by the calculation means A first control unit for transmitting a signal to be transmitted, wherein the unmanned aircraft transmits the second weather information acquired by the acquisition unit and the acquisition server for acquiring the second weather information to the management server. And a second control means for controlling the flight of the unmanned aerial vehicle according to the signal transmitted from the first control means.
本発明によれば、ドローン等の無人航空機を用いて農作物全体を効率よく防霜を行う防霜システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a defrosting system that efficiently defrosts an entire crop using an unmanned aerial vehicle such as a drone.
(第1実施形態)
まず、図1を参照して、本実施形態に係る無人航空機を用いた防霜システムの構成について説明する。図1に示す防霜システムは、ネットワークを介して相互に通信を行い、茶畑等の農作物の防霜飛行を実行する無人航空機(以下、ドローンとする)1と、ドローン1の飛行制御等を行う管理サーバ2とを含む。なお、本実施形態では、ドローンを動作させた際の気流を利用して、農作物の防霜を行い、特に茶畑における防霜を行うシステムについて説明する。また、本実施形態では、ドローン1と管理サーバ2は、ローカルなネットワークで接続され、管理サーバ2がドローン1の制御を行う。
(First embodiment)
First, the configuration of a defrosting system using an unmanned aerial vehicle according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The frost prevention system shown in FIG. 1 communicates with each other via a network, and performs flight control of the drone 1 and the unmanned aircraft (hereinafter referred to as a drone) 1 that performs frost prevention flight of crops such as tea plantations.
次に、図2を参照して、本実施形態に係るドローン1の構成について説明する。ドローン1は、全体を制御する制御部11と、カメラ12と、センサ13と、通信部14と、プロペラ16を駆動するための駆動部15と、位置情報を取得するGPS17とを備える。制御部11は、カメラ12やセンサ13、GPS17を制御して、画像やデータ(例えば、温度や湿度等の気象情報、位置情報)を取得し、取得した画像やデータに基づいて通信部(送信手段)14を介して管理サーバ2にデータ等を送信する。また、管理サーバ2から送信された制御信号に従って、駆動部15を介してプロペラ16の駆動を制御する。
Next, the configuration of the drone 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The drone 1 includes a
カメラ12は、飛行経路算出のための飛行範囲の撮影や農作物の生育状態の観察、作物の収穫時期の確認等のための画像取得に用いられる。センサ13は、温度や湿度等の気象情報(第2の気象情報)を取得するための赤外線センサ等のセンサであってよい。また、本実施形態では、センサ13は、温度と湿度を計測するための単体のセンサであるが、これに限定することなく、用途に合わせて様々な種類を複数備えていてもよい。通信部14は、管理サーバ2と通信を行い、各種データや信号の送受信を行う。駆動部15は、管理サーバ2から送信された制御信号に従ってプロペラ16の駆動を制御する。GPS17は、GPS受信機であり、管理サーバ2から送信された飛行制御信号に従って飛行経路通りに飛行を行うために使用される。また、制御部11がGPS17によりドローン1の飛行位置情報を取得する。例えば、ドローン1の現在位置情報や、管理サーバ2から送信された飛行経路に従って飛行した位置の情報(飛行位置情報)等を取得する。なお、カメラ12及びセンサ13は、取得手段として機能する。
The
なお、本実施形態では、ドローン1を1台で説明しているが、これに限定することなく、防霜が必要な範囲が所定よりも広い場合、複数台のドローンを用いてもよい。複数台のドローンを用いる場合、作業範囲における最適な飛行経路を算出することで、より効率よく空気の撹拌ができるため、防霜効率が上がる。また、ドローンを複数台用いることで、あるドローンに故障等(例えば、電池切れや機体異常等)が発生した場合であっても、他のドローンが代替飛行して防霜することができる。なお、この場合、例えば、故障等の異常を知らせる信号をドローン1から管理サーバ2に送信し、管理サーバ2が必要な代替台数および飛行経路を算出して、代替ドローンに飛行を開始させてよい。
In the present embodiment, the single drone 1 is described. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of drones may be used when the range requiring frost prevention is wider than a predetermined range. When using a plurality of drones, it is possible to more efficiently stir the air by calculating the optimum flight path in the work range, so that the defrosting efficiency is improved. In addition, by using a plurality of drones, even if a certain drone has a failure or the like (for example, battery exhaustion or airframe abnormality), another drone can substitute and fly to prevent frost. In this case, for example, a signal notifying abnormality such as a failure may be transmitted from the drone 1 to the
次に、図3を参照して、管理サーバ2の構成について説明する。管理サーバ2は、アプリケーション部20と、各構成要素を含む管理サーバ2の全体を制御する制御部(第1の制御手段)25と、ドローン1や、不図示のネットワーク上の他のサーバや外部装置と相互に通信を行い、各種データの送受信を行う通信部(受信手段)26と、ドローン1から送信されたドローン1の飛行情報(例えば、飛行回数や実際に飛行した飛行経路、カメラ12で撮影した画像、センサ13で取得した温度や湿度等)を記憶(保存)するDB27を含む。アプリケーション部20は、ドローン1の飛行経路を算出する経路算出部21と、ドローン1の動作条件を判定する動作条件判定部(第1の判定手段)22と、ドローン1の送風条件を判定する送風条件判定部(第2の判定手段)23と、ドローンの台数を算出する台数算出部24とを含む。
Next, the configuration of the
動作条件判定部22及び送風条件判定部23は、判定手段として機能し、経路算出部21及び台数算出部24は、算出手段として機能する。経路算出部21は、インターネット等のネットワークを介して、ドローン1のカメラ12やGPS17で取得した農作物の防霜するための飛行範囲の画像や、ユーザが指定した位置情報と、他のサーバ(クラウド)等から取得した地図情報等を用いて、防霜に最適な飛行経路を算出する。動作条件判定部22は、ドローン1の動作(飛行)を開始させるための条件(飛行開始条件)を判定し、所定の条件を満たす場合、動作開始(飛行開始)の信号を制御部25から通信部26を介してドローン1へ送信する。送風条件判定部23は、防霜のための空気撹拌をドローン1が行うための送風条件を判定する。台数算出部24は、経路算出部21で算出した経路に基づいてドローンの台数を算出する。
The operation
次に、図4を参照して、経路算出部21がドローン1の飛行経路を算出する方法について説明する。まず、図4(A)に示すように、ドローン1が防霜用の飛行作業を行う位置について、ユーザにより不図示の入力手段により入力(指定)された位置情報に基づいて管理サーバ2の経路算出部21が、通信部26を介して、インターネット等のネットワーク上(いわゆるクラウド上)の地図情報を取得する。次に、図4(B)の太枠で示す、取得した地図情報に基づいて防霜用の飛行経路を算出するための作業範囲(飛行範囲)を算出する。そして、図4(C)に示すように、算出した作業範囲から、防霜用の飛行経路(例えば、範囲内の最短の経路等)を算出する。なお、複数のドローンを用いて防霜作業を行う場合は、各ドローンが効率よく飛行できる最適な飛行経路を算出する。
Next, a method by which the
なお、本実施形態では、ユーザによる防霜作業を行う位置の位置情報の指定により、管理サーバ2がネットワーク上の地図情報を取得し、取得した地図情報により飛行経路を算出する。しかしながら、これに限定することなく、例えば、ドローン1のGPS17で受信した位置情報から、管理サーバ2がネットワーク上の地図情報を取得して飛行経路を算出してもよい。また、取得した地図情報を基に算出した作業範囲をドローン1が飛行し、飛行中に撮影した作業範囲の画像から、画像解析により防霜用の飛行経路を算出してもよい。
In the present embodiment, the
次に、図5を参照して、図4で算出した経路において、ドローン1を飛行させる高度を算出する方法について説明する。本実施形態では、ドローン1を動作させる高度を、地上からαm、βm、γmの3箇所に設定する。従って、ドローン1は、図4で算出した経路を、図5に示す各高度(αm、βm、γm)にて飛行することで、空気を撹拌し、農作物に霜が降りることを防ぐ。本実施形態では、高度を3箇所に設定するが、これに限定することなく、例えば、2箇所や4箇所以上など、必要に応じて適宜変更してもよい。なお、本実施形態では、αm、βm、γmを、それぞれ7m、5m、3mとするが、これに限定することなく、農作物の株の高さ等に合わせて適宜変更してよい。 Next, a method for calculating the altitude at which the drone 1 flies on the route calculated in FIG. 4 will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the altitude at which the drone 1 is operated is set at three locations αm, βm, and γm from the ground. Therefore, the drone 1 stirs the air by flying the route calculated in FIG. 4 at each altitude (αm, βm, γm) shown in FIG. 5 and prevents the crops from becoming frosted. In the present embodiment, the altitude is set at three places, but the present invention is not limited to this, and may be appropriately changed as necessary, for example, two places, four places or more. In this embodiment, αm, βm, and γm are 7 m, 5 m, and 3 m, respectively. However, the present invention is not limited to this, and may be appropriately changed according to the height of the crop stock.
次に、図6を参照して、飛行経路算出について説明する。まず、ステップS601において、経路算出部21は、不図示の入力手段によりユーザが入力(指定)した位置情報に基づいて、ネットワーク上(クラウド上)で管理される地図情報を取得し、ドローン1を飛行させる作業範囲を選定する。次に、ステップS602において、台数算出部24は、ステップS601で選定した作業範囲に応じて、ドローンの必要台数を算出する。次に、ステップS603において、経路算出部21は、ステップS601で選定した作業範囲におけるドローン1の飛行経路(図5に示す飛行高度を含む)を算出する。
Next, flight path calculation will be described with reference to FIG. First, in step S601, the
次に、図7を参照して、図6のステップS603における飛行経路の算出についてカメラ12で画像を取得した画像解析して算出した場合の処理について説明する。まず、ステップS701において、管理サーバ2の制御部が、ステップS601で選定した作業範囲から、経路算出部21が算出した画像取得用の飛行経路にて飛行する制御信号をドローン1へ送信し、ドローン1の制御部11は、駆動部15に対して駆動を開始し、作業範囲を飛行させ、カメラ12を用いて作業範囲の画像を取得する。そして、経路算出部21は、図4(B)に示すように、ドローン1から送信された、カメラ12で取得した画像から農作物の位置を特定する。この時、特定する位置は、作業範囲の端部等の複数の位置であってよい。次に、ステップS702において、経路算出部21は、ステップS701で特定した位置から、ドローン1の飛行を開始する地点および終了する地点を特定し、図4(C)に示すように、開始地点と終了地点とを結ぶ最短の経路を算出する。次に、ステップS703において、経路算出部21は、図5に示すように、ドローン1を飛行させる高度(αm、βm、γm)を算出する。
Next, with reference to FIG. 7, a description will be given of processing in the case of calculating the flight path in step S603 of FIG. First, in step S701, the control unit of the
なお、図6及び図7に示す処理については、ドローン1を最初に動作させる際、または防霜対象の農作物の畑を変更した際に1回行われ、2回目以降の動作時には以下の図8、図9の動作が行われる。また、通常は、図6に示す処理のみで飛行経路を算出してよい。必要に応じて、図7に示す処理を用いて飛行経路を算出してもよい。 The processing shown in FIGS. 6 and 7 is performed once when the drone 1 is operated for the first time or when the field of the crop to be defrosted is changed, and the following FIG. 9 is performed. Normally, the flight path may be calculated only by the processing shown in FIG. If necessary, the flight path may be calculated using the processing shown in FIG.
次に、図8を参照して、ドローン1の飛行開始処理について説明する。まず、ステップS801において、動作条件判定部22は、通信部26を介してネットワーク上の所定のサーバ(例えば、クラウド上)から天気予報情報(天候、風速、予想気温を含む)等の気象情報(第1の気象情報)を取得する。次に、ステップS802において、動作条件判定部22は、取得した気象情報から、降霜条件(第1の飛行開始条件)を満たすか否かを判定する。ここで、本処理における降霜条件とは、天候、風速、気温であって、例えば、晴天、無風(風速1m/s未満)、かつ予想最低気温が5℃未満であるとするが、これに限定することなく、他の値であってもよい。
Next, the flight start process of the drone 1 will be described with reference to FIG. First, in step S801, the operation
ステップS802で降霜条件を満たさない場合(No)、空気撹拌のためのドローン1の飛行を行わず処理を終了する。一方、ステップS802で降霜条件を満たす場合(Yes)、ステップS803に進み、動作条件判定部22は、現在時刻が日の出時刻の2時間前であるか否かを判定する。なお、本実施形態では、例えば、国立天文台による各地の日の出時刻に基づいて、現在時刻が日の出時刻の2時間前であるか否かを判定する。
If the frost condition is not satisfied in step S802 (No), the process is terminated without flying the drone 1 for air agitation. On the other hand, when the frost condition is satisfied in step S802 (Yes), the process proceeds to step S803, and the operation
日の出時刻の2時間前でない場合(No)、日の出時刻の2時間前になるまで、処理を繰り返す。そして、日の出時刻の2時間前になった場合(Yes)、ステップS804に進み、ドローン1で温度と湿度を測定するための飛行のために、管理サーバ2の制御部25から制御信号(第1の信号)をドローン1に送信する。この時、ドローン1の飛行経路は、ステップS603で経路算出部21が算出した飛行経路とは異なる他の飛行経路であってよく、該他の飛行経路に含まれる飛行高度は、例えば、農作物の株面高度(例えば、地上から約1.5m付近)と、ステップS603で算出した高度の最大値(本実施形態では、α=7m)であってよい。そして、該他の飛行経路における各高度で飛行する際にセンサ13を用いてドローン1が温度と湿度を検出し、その情報を管理サーバ2に送信する。なお、本実施形態では、農作物の畑として茶畑の株面高度として地上から約1.5m付近を飛行しているが、これに限定することなく、農作物の株面高度については、農作物の株面の高さに合わせて適宜変更してよい。
If it is not two hours before the sunrise time (No), the process is repeated until two hours before the sunrise time. If it is two hours before the sunrise time (Yes), the process proceeds to step S804, and a control signal (first signal) is sent from the
次に、ステップS805において、送風条件判定部23は、ドローン1のセンサ13がステップS804で取得した温度について、送風条件(第2の飛行開始条件)を満たすか否かを判定する。具体的には、ドローン1が飛行した、地上から1.5m付近の温度が所定温度(例えば、4℃)未満、かつ地上から1.5m付近と7m付近における温度差が所定の温度(例えば、1℃)以上であるか否かを判定する。
Next, in step S805, the blowing
ステップS805で送風条件を満たさない場合(No)、空気撹拌のためのドローンの飛行を行わず処理を終了する。一方、ステップS805で送風条件を満たす場合(Yes)、ステップS806に進み、管理サーバ2の制御部25は、ドローン1に対して、ドローン1の飛行による送風(空気の撹拌)を日の出時刻まで行うために制御信号(第2の信号)を送信する。次に、ステップS807において、送風条件判定部23は、ステップS806のドローン1の飛行による送風開始後、所定のタイミングで、農作物の株面高度(本実施形態では、地上から約1.5m付近)の飛行範囲の全体の温度についてドローン1のセンサ13が取得して、管理サーバ2に送信した温度が、所定温度(例えば、4℃)以上であるか否かを判定する。
If the air blowing condition is not satisfied in step S805 (No), the process is terminated without flying the drone for air agitation. On the other hand, when the air blowing condition is satisfied in step S805 (Yes), the process proceeds to step S806, and the
所定のタイミングで取得した温度が所定温度以上である場合(Yes)、霜が降りる恐れが無いと判断し、空気撹拌のためのドローンの飛行を終了するために、管理サーバ2から制御信号をドローン1に送信する。一方、所定のタイミングで取得した温度が所定温度以上でない場合(No)、ステップS808に進み、経路算出部21は、受信したドローン1のセンサ13が取得した温度分布に基づいて、所定温度未満の箇所のみを送風(飛行)する飛行経路を算出し、管理サーバ2がドローン1に対して空気撹拌のための飛行を再度行わせる制御信号をドローン1に送信する。そして、再度所定のタイミングで、農作物の高度の飛行範囲の全体の温度についてドローン1のセンサ13が取得した温度が、所定温度(例えば、4℃)以上であるか否かを判定する。なお、送風を開始してから、リアルタイムでセンサ13の取得した情報(温度等)を、管理サーバ2が受信し分析することで、送風(空気の撹拌)が必要な範囲を重点的により効率よくドローン1に飛行させることができる。また、本実施形態では、ドローン1のセンサ13が取得した温度に基づいて送風条件を決定しているが、これに限定することなく、例えば、温度と湿度の両方を分析して送風条件を決定してもよい。なお、本実施形態では、降霜条件(第1の飛行開始条件)と送風条件(第2の飛行開始条件)に基づいてドローン1の飛行開始を判定しているが、これに限定することなく、降霜条件と送風条件に相当する条件を含めば、他の条件を加えてもよい。
When the temperature acquired at the predetermined timing is equal to or higher than the predetermined temperature (Yes), it is determined that there is no risk of frost formation, and the control signal is drone from the
次に、図9を参照して、ステップ806のドローン1の送風(飛行)処理について説明する。本実施形態では、ステップS901〜ステップS905の処理を、日の出時刻を過ぎ、かつ所定の飛行範囲内の株面高度(本実施形態では、地上から約1.5m付近)でドローン1のセンサ13が取得した温度が所定温度(本実施形態では、4℃)以上になるまで実施する。なお、本処理は、予め決められていてもよく、所定の条件に応じて変更してもよい。まず、ステップS902において、管理サーバ2から送信された制御信号(第2の信号)に従って、ドローン1は、飛行高度をαm(株面との距離は、約α−1m)まで上げて、空気撹拌のための飛行を開始する。なお、本実施形態では、α=7m(株面との距離は、約6m)であるものとする。次に、ステップS903において、ドローン1は、ステップS902の高度にて、ステップS603で算出した飛行経路に沿って、飛行を行う。この時、飛行高度は、株面との距離を一定に保ちながら飛行を行う。
Next, with reference to FIG. 9, the air blow (flight) process of the drone 1 in step 806 will be described. In the present embodiment, the process of step S901 to step S905 is performed by the
次に、ステップS904において、管理サーバ2から送信された制御信号(第2の信号)に従って、ドローン1は、飛行高度をβm(株面との距離は、約β−1m)まで下げて、空気撹拌のための飛行を開始する。なお、本実施形態では、β=5m(株面との距離は、約4m)であるものとする。この時も、ステップS603で算出した飛行経路に沿って飛行を行い、飛行高度は、株面との距離を一定に保ちながら飛行を行う。次に、ステップS905において、管理サーバ2から送信された制御信号(第2の信号)に従って、ドローン1は、飛行高度をγm(株面との距離は、約γ−1m)まで下げて、空気撹拌のための飛行を開始する。なお、本実施形態では、γ=3m(株面との距離は、約2m)であるものとする。この時も、ステップS603で算出した飛行経路に沿って飛行を行い、飛行高度は、株面との距離を一定に保ちながら飛行を行う。以上の処理を、日の出時刻を過ぎ、かつ所定の飛行範囲内の株面高度の温度が所定温度以上になるまで実施する。
Next, in step S904, according to the control signal (second signal) transmitted from the
次に、図10を参照して、作業中のドローンに異常(故障や、電池切れ等)が発生し、飛行(送風)が困難になった場合であって、他のドローンが途中で飛行を引き継ぐ際の送風処理について説明する。まず、ステップS1001において、作業中のドローンから異常が発生した旨を知らせる異常信号が管理サーバ2に送信され、管理サーバ2のDB27へ、ドローン1の飛行情報が登録(保存)される。この時、異常が発生した旨を知らせる信号と共に、飛行情報として、GPS17で取得した飛行位置情報から飛行済み(作業済)の飛行経路、センサ13で取得した温度・湿度情報、カメラ12で取得した画像等、異常が発生するまでに取得した情報が管理サーバ2に送信され、DB27に登録される。次に、ステップS1002において、ステップS1001でDB27に登録した飛行情報を基に、経路算出部21は、未実施の飛行経路(作業範囲)に基づいて飛行経路を算出し、算出した飛行経路の開始地点まで、ドローン1の飛行を開始させるための制御信号を管理サーバ2から、作業を引き継ぐ他のドローンへ送信する。次に、ステップS1003において、作業を引き継ぐ他のドローンは、送信された制御信号に従って、開始地点から未実施範囲の飛行を開始する。なお、この飛行については、図9に示すフローチャートに従って行われる。
Next, referring to FIG. 10, when a drone that is working is abnormal (failure, dead battery, etc.) and it becomes difficult to fly (fan), other drones fly in the middle. The blow process at the time of taking over is demonstrated. First, in step S1001, an abnormality signal notifying that an abnormality has occurred from the drone in operation is transmitted to the
以上、本実施形態によれば、ドローン等の無人航空機を用いて農作物全体を効率よく防霜を行うことができる防霜システムを提供することができる。なお、ユーザがリモコン等の遠隔操作装置(コントローラ)にてドローンの飛行を制御する際には、コントローラに表示部を設け、飛行経路、飛行高度、ドローンが検出した温度等を表示するための信号を、管理サーバ2から受信して、該表示部に適宜表示させてもよい。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a defrosting system that can efficiently defrost an entire crop using an unmanned aerial vehicle such as a drone. When the user controls the flight of the drone with a remote control device (controller) such as a remote controller, a signal is provided to display the flight path, flight altitude, temperature detected by the drone, etc., provided on the controller. May be received from the
また、本実施形態では、飛行高度を変えることで、空気を撹拌し、防霜しているが、これに限定することなく、例えば、ドローンに空気撹拌用のプロペラを搭載し、該空気撹拌用のプロペラの回転数を変更させながら一定の高度にて、ドローンを飛行させることで、空気を撹拌してもよい。さらに、ドローンに熱源を設けることで、より速く気温を上昇させることができ、より効果的に防霜が可能となる。 In this embodiment, air is stirred and defrosted by changing the flight altitude. However, the present invention is not limited to this. For example, a drone is equipped with a propeller for air stirring, and the air stirring The air may be agitated by flying the drone at a constant altitude while changing the rotation speed of the propeller. Furthermore, by providing a heat source in the drone, the temperature can be increased more quickly, and frost prevention can be more effectively performed.
さらに、本実施形態では、降霜条件(第1の飛行開始条件)を満たすかを判定してからドローン1を飛行させ、飛行中にドローン1が取得した温度に基づいて、さらに送風条件(第2の飛行開始条件)を満たすかを判定している。しかしながら、これに限定することなく、例えば、降霜条件を満たすかを判定する前にドローン1を飛行させ、飛行中に取得した温度に基づいて、降霜条件及び送風条件の両方を含む条件(飛行開始条件)を満たすか否かを判定してもよい。この場合、図8の処理は、ステップS801の次にステップS804の処理が行われ、その次にステップS802以降の処理が行われる。 Furthermore, in this embodiment, after determining whether the frost condition (first flight start condition) is satisfied, the drone 1 is caused to fly, and further based on the temperature acquired by the drone 1 during the flight, the blowing condition (second The flight start condition) is satisfied. However, without being limited thereto, for example, the drone 1 is made to fly before determining whether the frost condition is satisfied, and the condition including both the frost condition and the air blowing condition (start of flight) based on the temperature acquired during the flight. It may be determined whether or not (condition) is satisfied. In this case, in the process of FIG. 8, the process of step S804 is performed after step S801, and the process after step S802 is performed next.
(第2実施形態)
第1実施形態では、管理サーバ2がドローン1やネットワーク上(クラウド上)から取得した情報に基づいてドローン1の飛行を制御しているが、本実施形態では、ドローン1の制御部11が図3に示す各構成要素を有することで、ドローン1単体で防霜のための飛行を行う。従って、第1実施形態では、図6〜9に示す処理については、管理サーバ2で行っていたが、本実施形態では、ドローン1の制御部11が各構成要素を制御することで実行する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the
具体的には、図6の処理について、ユーザが指定した位置情報から、ドローン1がネットワーク上(クラウド上)で管理される地図情報を取得し(ステップS601)、必要台数を算出し(ステップS602)、飛行経路を算出する。図7の処理については、必要に応じて、ドローン1が作業範囲(飛行範囲)を飛行して画像解析にて飛行経路を算出する。また、図8の処理については、ドローン1が、ネットワーク上(クラウド上)で管理される気温等(第1の気象情報)から、降霜条件(第1の飛行開始条件)を満たすか否かを判定し(ステップS801〜S802)、日の出時刻の2時間前であるか否かを判定し(ステップS803)、それらを満たす場合に、飛行を開始して温度を取得する(ステップS804)。次に、送風条件(第2の飛行開始条件)を満たすか否かを判定して(ステップS805)、満たす場合に、ドローン1が防霜用の飛行(送風)を開始する(ステップS806)。そして、飛行中の所定のタイミングで温度を取得し、取得した温度に基づいて、所定温度未満の範囲をドローン1が解析し(ステップS807)、その範囲を重点的に送風(飛行)する(ステップS808)。 Specifically, for the process of FIG. 6, map information managed by the drone 1 on the network (on the cloud) is acquired from the location information specified by the user (step S601), and the required number is calculated (step S602). ) Calculate the flight path. Regarding the processing of FIG. 7, the drone 1 flies over the work range (flight range) and calculates the flight path by image analysis as necessary. In addition, regarding the process of FIG. 8, whether or not the drone 1 satisfies the frost condition (first flight start condition) based on the temperature (first weather information) managed on the network (on the cloud) or the like. It is determined (steps S801 to S802), it is determined whether it is two hours before the sunrise time (step S803), and when these are satisfied, the flight is started and the temperature is acquired (step S804). Next, it is determined whether or not the air blowing condition (second flight start condition) is satisfied (step S805). If the air condition is satisfied, the drone 1 starts the defrosting flight (air blowing) (step S806). Then, the temperature is acquired at a predetermined timing during the flight, and the drone 1 analyzes the range below the predetermined temperature based on the acquired temperature (step S807), and the range is preferentially blown (flighted) (step) S808).
なお、図6のステップS602における台数の算出については、例えば、主体となる1台が算出してもよく、ドローン本体ではなく、管理サーバ2で算出してもよい。また、ドローンを複数台用いて防霜を行う場合、各ドローンが行った処理について、各ドローンがリアルタイム(または所定のタイミング)で管理サーバ2に情報を送信することで、管理サーバ2が各ドローンの動作を管理することが可能である。また、ドローン同士が相互に通信を行うことで、お互いの飛行位置やセンサ13で取得した温度等により、より効率よく防霜のための飛行を行うことができる。つまり、作業範囲にてドローンが取得した温度において所定の温度未満の箇所がある場合には、その情報を1台のドローンから他のドローンへ送信し、他のドローンと共に所定の温度以上になるように作業を行うことができる。また、作業中のドローンに異常(故障や、電池切れ等)が発生し、飛行(送風)が困難になった場合でも、他のドローンに異常信号及び飛行情報を送信することで、異常信号を受信した他のドローンが作業の引き継ぎをする。以上、本実施形態によれば、管理サーバを介すことなく、ドローン等の無人航空機単体で農作物全体を効率よく防霜を行うことができる。
Note that the number of units in step S602 in FIG. 6 may be calculated by, for example, one main unit, or may be calculated by the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
1 ドローン
2 管理サーバ
11 制御部
13 センサ
14 通信部
21 経路算出部
22 動作条件判定部
23 送風条件判定部
25 制御部
26 通信部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (14)
前記管理サーバは、
前記ネットワーク上で管理される第1の気象情報及び地図情報と、ユーザにより指定された位置情報と、前記無人航空機で取得される第2の気象情報を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した前記地図情報と、前記位置情報に基づいて前記無人航空機の飛行経路を算出する算出手段と、
前記受信手段で受信した前記第1の気象情報と、前記第2の気象情報に基づいて前記無人航空機の飛行開始条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に従って、前記無人航空機が前記算出手段で算出した飛行経路を飛行するように制御する信号を送信する第1の制御手段と、
を備え、
前記無人航空機は、
前記第2の気象情報を取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した第2の気象情報を前記管理サーバに送信する送信手段と、
前記第1の制御手段から送信された信号に従って無人航空機の飛行を制御する第2の制御手段と、
を備えることを特徴とする防霜システム。 A defrosting system including an unmanned aerial vehicle and a management server that controls the flight of the unmanned aerial vehicle via a network,
The management server
Receiving means for receiving first weather information and map information managed on the network, position information designated by a user, and second weather information acquired by the unmanned aircraft;
Calculation means for calculating a flight route of the unmanned aircraft based on the map information received by the receiving means and the position information;
Determining means for determining whether or not a flight start condition of the unmanned aircraft is satisfied based on the first weather information received by the receiving means and the second weather information;
First control means for transmitting a signal for controlling the unmanned aircraft to fly along the flight path calculated by the calculation means according to the determination result of the determination means;
With
The unmanned aircraft
Obtaining means for obtaining the second weather information;
Transmitting means for transmitting the second weather information acquired by the acquiring means to the management server;
Second control means for controlling the flight of the unmanned aerial vehicle according to the signal transmitted from the first control means;
A defrosting system comprising:
前記判定手段は、前記第1の飛行開始条件を満たすか否かを判定する第1の判定手段と、前記第2の飛行開始条件を満たすか否かを判定する第2の判定手段を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の防霜システム。 The flight start condition is based on the first flight start condition for determining whether or not frost is generated in the flight range of the unmanned aircraft based on the first weather information, and on the basis of the second weather information. Including a second flight start condition for determining whether to start
The determination means includes first determination means for determining whether or not the first flight start condition is satisfied, and second determination means for determining whether or not the second flight start condition is satisfied. The frost prevention system according to claim 1, wherein:
前記第1の制御手段は、前記第1の判定手段が前記第1の飛行開始条件を満たすと判定した場合、前記他の飛行経路を飛行するための第1の信号を送信し、
前記第2の制御手段が前記第1の信号に従って前記他の飛行経路を飛行した際の前記第2の気象情報に基づいて、前記第2の判定手段が前記第2の飛行開始条件を満たすと判定した場合、前記第1の制御手段は、前記飛行経路を飛行するための第2の信号を送信する
ことを特徴とする請求項2に記載の防霜システム。 The calculating means further calculates another flight path different from the flight path;
When the first control means determines that the first determination means satisfies the first flight start condition, the first control means transmits a first signal for flying on the other flight path;
When the second determination means satisfies the second flight start condition based on the second weather information when the second control means flies on the other flight path according to the first signal. 3. The defrosting system according to claim 2, wherein, when determined, the first control unit transmits a second signal for flying the flight path.
前記第1の制御手段は、前記第1の判定手段が前記第1の飛行開始条件を満たし、かつ前記日の出時刻の2時間前であると判定した場合、前記第1の信号を送信する
ことを特徴とする請求項3に記載の防霜システム。 The first determination means further determines whether or not the current time is two hours before the sunrise time,
The first control means transmits the first signal when it is determined that the first determination means satisfies the first flight start condition and is two hours before the sunrise time. The frost prevention system according to claim 3, wherein
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の防霜システム。 The first weather information includes weather, wind speed, and predicted temperature managed on the network, and the second weather information includes temperature and humidity acquired by the acquisition unit. The defrost system of any one of 1-4.
前記第2の判定手段は、前記取得手段が取得した温度と、前記他の飛行経路の飛行高度における温度差に基づいて、前記第2の飛行開始条件を満たすか否かを判定する
ことを特徴とする請求項5に記載の防霜システム。 The first determination means determines whether or not the first flight start condition is satisfied based on the weather, the wind speed, and the predicted temperature,
The second determination unit determines whether or not the second flight start condition is satisfied based on a temperature difference between the temperature acquired by the acquisition unit and a flight altitude of the other flight path. The frost prevention system according to claim 5.
前記第1の制御手段は、前記所定の温度未満の範囲における飛行経路を飛行するように制御する信号を送信する
ことを特徴とする請求項5または6に記載の防霜システム。 The calculation means further calculates a flight path in a range less than the predetermined temperature when the temperature acquired by the acquisition means during the flight along the flight path is lower than a predetermined temperature,
The defrosting system according to claim 5 or 6, wherein the first control means transmits a signal for controlling the flight path in a range below the predetermined temperature to fly.
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の防霜システム。 The calculation means further calculates a flight range in which the unmanned aircraft is caused to fly from the map information and the position information when calculating the flight route, and determines the flight range according to a signal transmitted by the first control means. The frost prevention system according to any one of claims 1 to 7, wherein the flight path is calculated based on an image of the flight range acquired by the acquisition unit during flight.
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の防霜システム。 The said calculating means calculates the number of the said unmanned aircraft required based on the said map information and the said positional information, when the said unmanned aircraft is plurality. Defrosting system as described in.
前記算出手段は、前記受信手段が前記異常信号を受信した場合、前記無人航空機に前記異常が発生するまでの飛行していた飛行情報に基づいて、他の無人航空機が飛行するための飛行経路を算出し、
前記第1の制御手段は、前記他の無人航空機に対して前記飛行経路を飛行するように制御する信号を送信する
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の防霜システム。 When the abnormality occurs in the unmanned aircraft, the transmission means transmits an abnormality signal to the management server,
When the receiving unit receives the abnormal signal, the calculating unit calculates a flight path for another unmanned aircraft to fly based on flight information that was flying until the abnormality occurred in the unmanned aircraft. Calculate
10. The defrosting according to claim 1, wherein the first control unit transmits a signal for controlling the other unmanned aircraft to fly along the flight path. system.
前記管理サーバの判定手段による飛行開始条件の判定で用いられる、前記ネットワーク上で管理される第1の気象情報と異なる第2の気象情報を取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した第2の気象情報を前記管理サーバに送信する送信手段と、
前記管理サーバの第1の制御手段から送信された、前記判定手段の判定結果に従って前記飛行経路を飛行するように制御する信号に従って、前記無人航空機の飛行を制御する第2の制御手段と、
を備える
ことを特徴とする防霜用無人航空機。 A frost-proof unmanned aerial vehicle that communicates with a management server via a network,
Obtaining means for obtaining second weather information different from the first weather information managed on the network, which is used in the determination of the flight start condition by the determination means of the management server;
Transmitting means for transmitting the second weather information acquired by the acquiring means to the management server;
Second control means for controlling the flight of the unmanned aerial vehicle according to a signal transmitted from the first control means of the management server to control to fly the flight path according to the determination result of the determination means;
A frost-proof unmanned aerial vehicle characterized by comprising:
第2の気象情報を取得する取得手段と、
前記受信手段で受信した前記地図情報と、前記位置情報に基づいて飛行経路を算出する算出手段と、
前記受信手段で受信した前記第1の気象情報と、前記取得手段で取得した前記第2の気象情報に基づいて、飛行開始条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に従って、前記算出手段で算出した飛行経路を飛行するように制御する制御手段と、
を備える
ことを特徴とする防霜用無人航空機。 Receiving means for receiving first weather information and map information managed on the network, and position information designated by a user;
Acquisition means for acquiring second weather information;
Calculation means for calculating a flight route based on the map information received by the receiving means and the position information;
Determining means for determining whether or not a flight start condition is satisfied based on the first weather information received by the receiving means and the second weather information acquired by the acquiring means;
Control means for controlling the flight route calculated by the calculating means to fly according to the determination result of the determining means;
A frost-proof unmanned aerial vehicle characterized by comprising:
前記ネットワーク上で管理される第1の気象情報及び地図情報と、ユーザにより指定された位置情報と、前記無人航空機で取得される第2の気象情報を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信した前記地図情報と、前記位置情報に基づいて前記無人航空機の飛行経路を算出する算出手段と、
前記受信手段で受信した前記第1の気象情報と、前記第2の気象情報に基づいて前記無人航空機の飛行開始条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に従って、前記無人航空機が前記算出手段で算出した飛行経路を飛行するように制御する信号を送信する第1の制御手段と、
を備える
ことを特徴とする管理サーバ。 A management server that controls the flight of a frost-proof unmanned aerial vehicle via a network,
Receiving means for receiving first weather information and map information managed on the network, position information designated by a user, and second weather information acquired by the unmanned aircraft;
Calculation means for calculating a flight route of the unmanned aircraft based on the map information received by the receiving means and the position information;
Determining means for determining whether or not a flight start condition of the unmanned aircraft is satisfied based on the first weather information received by the receiving means and the second weather information;
First control means for transmitting a signal for controlling the unmanned aircraft to fly along the flight path calculated by the calculation means according to the determination result of the determination means;
A management server comprising:
前記ネットワーク上で管理される第1の気象情報及び地図情報と、ユーザにより指定された位置情報と、前記無人航空機で取得され、該無人航空機から送信された第2の気象情報を受信する受信工程と、
前記受信工程で受信した前記地図情報と、前記位置情報に基づいて前記無人航空機の飛行経路を算出する算出工程と、
前記受信工程で受信した前記第1の気象情報と、前記第2の気象情報に基づいて前記無人航空機の飛行開始条件を満たすか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程の判定結果に従って、前記無人航空機が前記算出工程で算出した飛行経路を飛行するように制御する信号を前記無人航空機に送信する制御工程と、
を有する
ことを特徴とする防霜方法。
A defrosting method in which a management server controls the flight of an unmanned aircraft via a network,
A reception step of receiving first weather information and map information managed on the network, position information specified by a user, and second weather information acquired by the unmanned aircraft and transmitted from the unmanned aircraft. When,
A calculation step of calculating a flight route of the unmanned aircraft based on the map information received in the reception step and the position information;
A determination step of determining whether or not a flight start condition of the unmanned aircraft is satisfied based on the first weather information received in the reception step and the second weather information;
In accordance with the determination result of the determination step, a control step of transmitting a signal for controlling the unmanned aircraft to fly the flight path calculated in the calculation step to the unmanned aircraft;
A defrosting method characterized by comprising:
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