JP2018151265A - 環境データ取得システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、移動体の動きを検出し、有用な環境データを取得する環境データ取得システムを提供する。【解決手段】作業者４の異なる高さ位置に複数個設けられ、環境データを検出する環境データ検出手段８と、時刻データを取得する時刻データ取得手段９と、作業者４に取り付けられ、作業者４の位置データを検出する位置検出手段１０と、時刻データおよび位置データに対応する時刻および位置での環境データを、時刻データおよび位置データと関連付けて記憶するセンシングデータ記憶部１４と、作業者４が移動状態か否かを判定する判定手段と、を備え、移動状態と判定された場合の環境データをセンシングデータ記憶部１４に記憶することを特徴とする環境データ取得システム１。【選択図】図２

Description

本発明は、環境データ取得システムに関する。詳しくは、移動体に取り付けられる環境センサによって環境データを取得する環境データ取得システムに関する。

従来、農業施設の施設内の環境（温度、湿度、二酸化炭素、日照量等）には三次元的な分布が存在するが、温度管理、湿度制御、二酸化炭素施肥、日照管理等がその分布に対して、最適化されているとはいえない。その結果、育成状況にむらが発生し効率的な栽培ができていない。そこで、植物を育成するハウス内の温度等の環境データを取得する農業用ハウスが知られている。例えば特許文献１に記載の如くである。また、移動体に環境データを検出する環境センサを設け、環境データを取得するデータ配信システムが知られている。例えば特許文献２に記載の如くである。

特許文献１に記載の農業用ハウスは、異なる高さ位置に設けた環境センサから植物の周囲温度を含む環境データを取得する。そして、農業用ハウスは、植物の育成に適した温度および湿度が得られるように、環境データに応じて定まる撒水期間に水供給装置を駆動して撒水を行う。特許文献２に記載のデータ配信システムは、移動体に環境センサおよび位置センサを設け、環境データおよび位置データをデータ配信サーバに送信する。そして、データ配信サーバは、送信された環境データを保持し、位置データに基づいて典型的な環境データを選択し、選択された典型的な環境データを移動体に送信する。しかし、移動体が停止状態で同じ場所に長時間滞在する場合、同じ場所での環境データを刻々と取得し続け、取得する必要のないデータ取得が行われる。

特開２０１４−５７５７０号公報 特開２０１２−２２１２９１号公報

本発明の目的は、移動体の動きを検出し、有用な環境データを取得する環境データ取得システムの提供を目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、環境データ取得システムは、移動体の異なる高さ位置に複数個設けられ、環境データを検出する環境データ検出手段と、時刻データを取得する時刻データ取得手段と、移動体に取り付けられ、移動体の位置データを検出する位置検出手段と、時刻データおよび位置データに対応する時刻および位置での環境データを、時刻データおよび位置データと関連付けて記憶する記憶手段と、移動体が移動状態か否かを判定する判定手段と、を備え、移動状態と判定された場合の環境データを記憶手段に記憶することを特徴とするものである。

環境データ取得システムは、移動体の異なる高さ位置に複数個設けられ、環境データを検出する環境データ検出手段と、時刻データを取得する時刻データ取得手段と、移動体に取り付けられ、移動体の位置データを検出する位置検出手段と、時刻データおよび位置データに対応する時刻および位置での環境データを、時刻データおよび位置データと関連付けて記憶する記憶手段と、移動体が移動状態か否かを判定するための移動データを取得する移動検出手段と、を備え、移動データを、時刻データおよび位置データと関連付けられた環境データに関連付けて記憶手段に記憶することを特徴とするものである。

環境データ取得システムは、移動体の移動する場所が、植物を育成する施設であるものである。

本発明は、以下に示すような効果を奏する。

環境データ取得システムにおいては、移動体が停止しているときの環境データが取得されない。これにより、移動体の動きを検出し、有用な環境データを取得できる。

環境データ取得システムにおいては、移動体が停止しているときの環境データを記憶した後に除去可能となる。これにより、取得する必要のない環境データを除去して、有用な環境データを残すことができる。

環境データ取得システムにおいては、植物を育成する施設の環境データが取得される。これにより、植物を育成する施設において、移動体の動きを検出し、環境データの記憶前に、取得する必要のない環境データを除いて有用な環境データを取得する、または、環境データの記憶後に、取得する必要のない環境データを除去して有用なデータを残すことができる。

環境データ取得システムの全体構成を示す概略図。 環境データの取得方法を示す図。 環境データ取得システムの端末ユニットおよび制御装置の構成を示す図。 環境データの三次元分布マップの表示を示す図。 環境データ取得システムの制御のフローチャートを示す図。

以下に、図１から図３を用いて、環境データ取得システムの一実施形態に係る環境データ取得システム１の全体構成について説明する。

農業施設２は、各種野菜、果物、花等の植物３を育成させる施設である。具体的には、ビニールハウス、グラスハウスなどの閉塞された空間を形成するように構成された施設が挙げられる。なお、本実施形態においては、農業施設２で環境データ取得システム１が環境データを取得する場合について説明を行うが、環境データを取得する場所は農業施設２に限定されず、圃場、病院、ビル等であってもよい。また、環境データとは、温度、湿度、二酸化炭素、日照量等の環境に関する情報である。

移動体である作業者４は、農業施設２で農作業を行う者である。作業者４は、播種、肥料や水の散布、栽培した植物３の収穫等の農作業を行い、農作業のため農業施設内を移動する。なお、移動体は、作業者４である人に限定されず、台車、ハウスカー、自動的に移動するロボット等移動するものであればよい。また、環境データを取得する場所が病院である場合、移動体は、回診車、配膳車等であってもよい。そして、環境データを取得する場所がビルである場合、移動体は、ビルメンテナンスを行う作業者であってもよい。

端末ユニット５は、作業者４が移動しているか否かを判定し、作業者４が移動しているときの環境データ、時刻データ、および位置データの取得を行うものである。端末ユニット５は、作業者４の頭部、腰部、および足元に取り付けられる。端末ユニット５で取得された環境データ、時刻データ、および位置データは、ネットワーク６を介して制御装置７に送信される。端末ユニット５は、環境データを検出する環境データ検出手段８を備える。時刻データを取得する時刻データ取得手段９、位置データを検出する位置検出手段１０、および移動データを検出する移動検出手段１１は、作業者４に取り付けられる複数の端末ユニット５のうちの少なくとも１つに備えられていればよい。なお、移動データとは、作業者４が移動状態か否かを判定するためのデータである。また、端末ユニット５の取り付け位置は、作業者４の頭部、腰部、および足元に限定されず、作業者４の異なる高さ位置に複数取り付けられていればよい。

制御装置７は、端末ユニット５から送られた環境データ、時刻データ、および位置データを記憶し、記憶された環境データの三次元分布マップを作成するものである。制御装置７は、遠隔地にある管理センター、データセンター等に設けられている。なお、制御施設７が設けられる場所は、遠隔地に限定されず、農業施設内でもよい。制御装置７は、センシングデータ受信部１２、センシングデータ記憶部１４、三次元データ記憶部１５、および三次元分布マッピング部１６を備える。制御装置７は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。制御装置７は、制御するために種々のプログラムやデータが格納されている。

表示装置１９は、制御装置７が作成した画像を表示するものである。表示装置１９は、例えば、液晶ディスプレイ等のモニタである。

入力装置２０は、オペレータが制御装置７に入力を行うものである。入力装置２０は、例えば、キーボードやマウスである。

農業施設内に施設内温度計２１、外気温度計２２、培地温度計２３、および施設内二酸化炭素濃度計２４等のセンサが設けられ、検出されたデータが植物３の育成に利用される。施設内温度計２１は農業施設内の温度を検出し、外気温度計２２は農業施設２の外部の温度を検出し、培地温度計２３は農業施設２の培地２５の温度を検出し、施設内二酸化炭素濃度計２４は農業施設内の二酸化炭素濃度を検出する。施設内温度計２１、外気温度計２２、培地温度計２３、および施設内二酸化炭素濃度計２４の検出値は、ネットワーク６を介して制御装置７に送信される。

次に、環境データ取得システム１の環境データの取得方法について説明する。

図２に示すように、作業者４は、農作業を行うため農業施設内を移動している。制御ユニット５は、一定時間毎に円Ａ、円Ｂ、円Ｃ、円Ｄ、円Ｅ、円Ｆ、円Ｇ、円Ｈ、円Ｉ、円Ｊ、円Ｋ、円Ｌ、円Ｍ、円Ｎ、円Ｏの順に環境データ、時刻データ、位置データ、および移動データを検出している。なお、作業者４は、円Ｏの位置で一時的に中座の状態になっている。本実施形態において、端末ユニット５は、移動データの一つである加速度データに基づいて作業者４が歩行（移動）しているか否かを判定する。端末ユニット５は、作業者４が歩行（移動）していると判定した環境データ、時刻データ、および位置データのみを制御装置７に送信する。そのため、作業者４が座位の状態である円Ｏの位置の環境データ、時刻データ、および位置データは、制御装置７に送信されない。制御装置７は、送信された環境データ、時刻データ、および位置データを記憶する。

このように構成することで、環境データ取得システム１は、農業施設２で作業者４が停止しているときの環境データを取得しない。これにより、農業施設２において、作業者４の動きを検出し、有用な環境データを取得できる。また、作業者４が停止しているときの端末ユニット５から制御装置７へのデータ転送が不要になり、端末ユニット５のバッテリー消費を抑えることができる。

次に、図３を用いて、環境データ取得システム１が具備する端末ユニット５について説明する。

環境データ検出手段８は、環境データ検出手段８が設置された位置の環境に関する情報を取得するものである。環境データ検出手段８は、温度計２６、温度計２７、二酸化炭素濃度計２８、照度センサ２９、および光量子センサ３０である。なお、環境データ検出手段８は、温度計２６、温度計２７、二酸化炭素濃度計２８、照度センサ２９、および光量子センサ３０に限定されず、環境に関する情報を取得するセンサを必要に応じて増やすことも可能であり、減らすことも可能である。

時刻データ取得手段９は、現在時刻を取得するものである。時刻データ取得手段９は、時計３１である。なお、時刻データ取得手段９は、時計３１に限定されず、時刻を取得可能な装置を必要に応じて増やすことも可能であり、減らすことも可能である。

位置検出手段１０は、作業者４の位置を検出するものである。位置検出手段１０は、ＧＰＳセンサ３２、無線通信端末３３である。ＧＰＳセンサ３２は、複数のＧＰＳ衛星から送信される情報に基づいてＧＰＳセンサ３２の絶対位置を検出するものである。無線通信端末３３は、無線ＬＡＮアクセスポイント１７からの無線ＬＡＮの信号、またはビーコン端末１８からのビーコン信号を受信し無線通信端末３３の位置を検出するものである。なお、位置検出手段１０は、ＧＰＳ、無線ＬＡＮ、およびビーコンを利用したものに限定されず、位置を検出可能なセンサおよび装置を必要に応じて増やすことも可能であり、減らすことも可能である。

移動検出手段１１は、作業者４が移動状態か否かを判定する判定手段である。移動検出手段１１は、３軸加速度センサ３４、気圧センサ３５、振動センサ３６、ジャイロセンサ３７、および移動判定部１３である。

３軸加速度センサ３４は、３軸加速度センサ３４に加わる加速度をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸で検出するものである。移動判定部１３は、加速度センサの検出値に基づいて、作業者４が歩行（移動）しているか否か、および作業者４が立位であるが座位であるかを判定できる。

気圧センサ３５は、気圧を計測するものである。移動判定部１３は、例えば、高感度のＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）気圧センサの検出値に基づいて、気圧センサ３５の高さを検出する。そして、移動判定部１３は、気圧センサ３５の高さに基づいて作業者４が移動しているか否か、および作業者４が立位であるが座位であるかを判定できる。

振動センサ３６は、振動センサ３６に加わる振動を検出するものである。移動判定部１３は、振動センサ３６の検出値に基づいて、作業者４が移動しているか否か、および作業者４が立位であるが座位であるかを判定できる。

ジャイロセンサ３７は、ジャイロセンサ３７の角度やジャイロセンサ３７に加わる角速度を検出するものである。移動判定部１３は、ジャイロセンサ３７の検出値に基づいて、作業者４が移動しているか否か、および作業者４が立位であるが座位であるかを判定できる。

移動判定部１３は、作業者４が移動しているか否かを判定するものである。移動判定部１３は、作業者４が移動していると判定した環境データ、時刻データ、および位置データをセンシングデータ送信部３８に送信する。なお、移動判定部１３を端末ユニット５ではなく制御装置７に設ける構成としてよい。その場合、端末ユニット５は、取得した全ての環境データ、時刻データ、位置データおよび移動データを制御装置７に送信する。そして、制御装置７は、作業者４が移動しているか否かを判定し、作業者４が移動していると判定した環境データ、時刻データ、および位置データを記憶する。

なお、移動検出手段１１は、３軸加速度センサ３４、気圧センサ３５、振動センサ３６、およびジャイロセンサ３７に限定されず、作業者４が移動しているか否かを判定するためのデータを検出可能なセンサを必要に応じて増やすことも可能であり、減らすことも可能である。また、位置検出手段１０である無線通信端末３３は、検出する位置データに基づいて作業者４が移動しているか否か、および作業者４が立位であるが座位であるかを判定し、移動検出手段１１としても使用できる。

センシングデータ送信部３８は、端末ユニット５で取得された環境データ、時刻データ、および位置データを制御装置７のセンシングデータ受信部１２に送信するものである。

次に、環境データ取得システム１が具備する制御装置７について説明する。

センシングデータ受信部１２は、端末ユニット５が検出する環境データ、時刻データ、および位置データを受信するものである。センシングデータ受信部１２は、センシングデータ記憶部１４に接続される。

記憶手段であるセンシングデータ記憶部１４は、センシングデータ受信部１２から送信された環境データ、時刻データ、および位置データを記憶するものである。センシングデータ記憶部１４は、時刻データおよび位置データに対応する時刻および位置での環境データを、時刻データおよび位置データと関連付けて記憶する。センシングデータ記憶部１４は、三次元分布マッピング部１６に接続される。

三次元データ記憶部１５は、農業施設２の三次元データを記憶するものである。三次元データとは、農業施設２の形状を三次元コンピュータグラフィックスによって表示するための座標データである。三次元データ記憶部１５は、三次元分布マッピング部１６に接続される。なお、三次元データは、農業施設内の植物３（図１参照）、暖房機、換気扇、循環扇、およびその他の設置物の位置、形状のデータを含んでもよい。また、農業施設２のＣＡＤデータ等の情報が三次元データ記憶部１５に記憶される構成としてもよい。

三次元分布マッピング部１６は、位置データに基づいて環境データと三次元データとをマッピングするものである。三次元分布マッピング部１６は、三次元データにポリゴン化などの処理を施した三次元マップ上で、位置データに応じた位置に環境データを表示させた三次元分布マップの画像を作成する。なお、三次元マップとは、三次元データを画像化（グラフィック化）したものである。三次元分布マッピング部１６は、表示装置１９に接続され、表示装置１９には三次元分布マッピング部１６が作成した画像が表示される。

無線ＬＡＮアクセスポイント１７は、無線通信端末３３と通信し、無線通信端末３３に無線ＬＡＮ信号を送信するものである。

ビーコン端末１８は、無線通信端末３３にビーコン信号を送信するものである。

次に、図３および図４を用いて、環境データ取得システム１の三次元分布マップの作成について説明する。

三次元分布マッピング部１６は、オペレータが入力装置２０から三次元分布マップを表示させる指示を行った場合、センシングデータ記憶部１４から環境データ、時刻データ、および位置データを取得する。また、三次元分布マッピング部１６は、三次元データ記憶部１５から農業施設２の三次元データを取得する。そして、取得した位置データと三次元データとをマッピングし、環境データを三次元マップ上に表示する。本実施形態において、表示装置１９に画像４０が表示され、画像４０には作業者４の頭部、腰部、および足元で取得された環境データ画像４１が、農業施設２の三次元マップ上で表示されている。なお、表示する環境データは、任意の時間の範囲（例えば９時から１０時）のデータのみを表示させてもよい。また、作業者４が移動した位置毎の環境データは、同一の時間に検出された環境データではない。そのため、検出された環境データが同一の時間に検出された環境データに近くなるように、ハウス内の施設内温度計２１等の検出値の時間経過による変化に基づいて、環境データの補正を行ってもよい。

このように構成することで、環境データ取得システム１は、三次元分布マップを作成するための環境データ検出手段８の台数が、作業者４に取り付ける台数のみであり、環境データ検出手段８の費用および運用のための通信費、電力費が安価になる。また、作業者４は、環境データ検出手段８を通常の作業をする際に身につけるため、環境データ検出手段８を設置するための追加の設備費用と環境データ収集のための工数とが発生しない。更に、固定された場所に環境データ検出手段８を設置する場合、作業者４の作業の妨げとならないよう作業通路や作業空間に配慮した設置が必要となり、効果的な場所の環境データの取得ができない可能性がある。しかし、作業者４が環境データ検出手段８を身につけることで、作業通路や作業空間に影響を受けずに環境データを取得することができる。

三次元分布マップの利用例として、三次元分布マッピング部１６は、高温部分や低温部分を色で認識できるように三次元分布マップを作成し、熱の滞留を確認できるように構成してもよい。作業者４は、熱の滞留が生じている場合、換気扇、循環扇の設置を行う、または農業施設内の設置物の配置を変更する等の対応を取ることができる。これにより、植物３の育成状況にむらが発生せず、効率的な栽培を行うことができる。

三次元分布マップの別の利用例として、三次元データマッピング部は、温度分布を色や数値で確認できるように三次元分布マップを作成し、植物３を育成している場所で、育成に適した目標温度となっているか否かを確認できるように構成してもよい。作業者４は、植物３を育成している場所で、植物３の育成に適した目標温度となっていない場合、暖房機、換気扇等の調節を行って農業施設内の温度を調整できる。これにより、植物３を育成している場所の温度が植物３の育成に適した目標温度となり、効率的な栽培を行うことができる。なお、三次元分布マップの利用として、温度管理に限定されず、湿度制御、二酸化炭素施肥、日照管理等でも利用できる。

次に、図５を用いて、端末ユニット５が環境データ、時刻データ、および位置データを取得する制御について説明する。なお、以下の制御は一定時間毎に実行される。

ステップＳ１００において、端末ユニット５は、端末ユニット５から環境データ、時刻データ、位置データ、および移動データを検出する。

ステップＳ１１０において、端末ユニット５は、移動データの一つである加速度データから作業者４が歩行（移動）しているか否か判断する。
その結果、作業者４が歩行（移動）していると判定された場合、端末ユニット５はステップＳ１２０に移行させる。
一方、作業者４が歩行（移動）していないと判定された場合、端末ユニット５は環境データ、時刻データ、および位置データを取得する制御の処理を終了させる。

ステップＳ１２０において、制御装置７は、環境データ、時刻データ、および位置データを制御装置７に送信し、環境データ、時刻データ、および位置データを取得する制御の処理を終了させる。

以上、環境データ取得システム１は、作業者４が移動しているときの環境データ、時刻データ、および位置データを保存する構成について説明したがこれに限定されるものではなく、全ての環境データ、時刻データ、および位置データを記憶し、その後に、作業者４が停止しているときの環境データ、時刻データおよび位置データを削除可能な構成であってもよい。具体的に説明すると、環境データ取得システム１は、移動データを、時刻データおよび位置データと関連付けられた環境データに関連付けてセンシングデータ記憶部１４に記憶する。その後に、環境データ取得システム１は、記憶された移動データに基づいて作業者４が停止しているときの環境データ、時刻データおよび位置データを削除し、作業者４が移動しているときの環境データ、時刻データおよび位置データを残すことができる。
上述の実施形態は、代表的な形態を示したに過ぎず、一実施形態の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１ 環境データ取得システム
４ 作業者
８ 環境データ検出手段
９ 時刻データ取得手段
１０ 位置検出手段
１４ センシングデータ記憶部

Claims (3)

1. 移動体の異なる高さ位置に複数個設けられ、環境データを検出する環境データ検出手段と、
   時刻データを取得する時刻データ取得手段と、
   前記移動体に取り付けられ、前記移動体の位置データを検出する位置検出手段と、
   前記時刻データおよび前記位置データに対応する時刻および位置での前記環境データを、前記時刻データおよび前記位置データと関連付けて記憶する記憶手段と、
   前記移動体が移動状態か否かを判定する判定手段と、を備え、
   移動状態と判定された場合の前記環境データを前記記憶手段に記憶することを特徴とする環境データ取得システム。
2. 移動体の異なる高さ位置に複数個設けられ、環境データを検出する環境データ検出手段と、
   時刻データを取得する時刻データ取得手段と、
   前記移動体に取り付けられ、前記移動体の位置データを検出する位置検出手段と、
   前記時刻データおよび前記位置データに対応する時刻および位置での前記環境データを、前記時刻データおよび前記位置データと関連付けて記憶する記憶手段と、
   前記移動体が移動状態か否かを判定するための移動データを取得する移動検出手段と、を備え、
   前記移動データを、前記時刻データおよび位置データと関連付けられた環境データに関連付けて前記記憶手段に記憶することを特徴とする環境データ取得システム。
3. 前記移動体の移動する場所が、植物を育成する施設である請求項１または請求項２に記載の環境データ取得システム。

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