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JP7743876B2 - Growth prediction device, growth prediction method, and growth prediction program - Google Patents
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JP7743876B2 - Growth prediction device, growth prediction method, and growth prediction program - Google Patents

Growth prediction device, growth prediction method, and growth prediction program

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JP7743876B2 JP2023568913A JP2023568913A JP7743876B2 JP 7743876 B2 JP7743876 B2 JP 7743876B2 JP 2023568913 A JP2023568913 A JP 2023568913A JP 2023568913 A JP2023568913 A JP 2023568913A JP 7743876 B2 JP7743876 B2 JP 7743876B2
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Description

開示の技術は、生育予測装置、生育予測方法、及び生育予測プログラムに関する。 The disclosed technology relates to a growth prediction device, a growth prediction method, and a growth prediction program.

就農人口の減少から新規就農者が希求されている。新規就農者が熟練と同じように農作業ができるように、農作業を支援するシステム(以下、「農作業支援システム」という。)のサービスが始まっている。適切な時期に適切な農作業を行うために、農作業支援システムには農作業時期を予測し、提案する機能が求められる。 With the agricultural population declining, there is a demand for new farmers. To enable new farmers to perform farm work in the same way as experienced farmers, agricultural support systems (hereafter referred to as "agricultural support systems") are being launched. To ensure that appropriate farm work is performed at the appropriate time, agricultural support systems are required to have the ability to predict and suggest farm work times.

日本の主食である水稲に関して、収穫量を向上させるために行う施肥は、出穂の約20~15日前に行うのがよいとされている。施肥とは、肥料を施すことをいう。また、斑点米カメムシ被害を防ぐためには出穂の1週間前までに草刈りを行うことが効果的であるとされる等、水稲の農作業(追肥、農薬散布等)は、出穂日前後に行うことが効果的であるものが多い。そのため、水稲の農作業支援には出穂日あるいは出穂日間際の生育ステージ(幼穂分化期、止め葉の形成期等)の事前の予測が重要となる。 When it comes to paddy rice, Japan's staple food, it is said that fertilization, which is done to improve yields, should be done approximately 15 to 20 days before heading. Fertilization refers to the application of fertilizer. Furthermore, mowing at least one week before heading is said to be effective in preventing damage from spotted rice stink bugs, and many paddy rice farming practices (top dressing, pesticide spraying, etc.) are most effective when carried out around the heading date. Therefore, to support paddy rice farming practices, it is important to predict the heading date or the growth stage around the heading date (the young panicle differentiation stage, flag leaf formation stage, etc.) in advance.

水稲の生育モデルに関する技術として、SIMRIW(Simulation Model for Rice-Weather Relationships)が知られている(例えば、非特許文献1参照)。このSIMRIWは、国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構(通称:農研機構)が提供している栽培管理支援システムに採用され、国内で広く使われている信頼性の高い水稲の生育モデルである。 SIMRIW (Simulation Model for Rice-Weather Relationships) is a well-known technology for rice growth models (see, for example, Non-Patent Document 1). SIMRIW is a highly reliable rice growth model that is widely used in Japan and has been adopted in the cultivation management support system provided by the National Agriculture and Food Research Organization (NARO).

SIMRIWは、気象データ及び品種情報から、例えば、図9に示すように、稲の生育指数(DVI)を計算することで出穂日・収穫適期を算出することが可能である。 SIMRIW can calculate the heading date and optimum harvest time by calculating the rice growth index (DVI) from weather data and variety information, as shown in Figure 9, for example.

堀江 武、中川 博視, ”イネの発育過程のモデル化と予測に関する研究”,日本作物学会紀事,59(4): 687-695.(1990)Takeshi Horie, Hiroshi Nakagawa, "Study on Modeling and Prediction of Rice Development Processes," Journal of the Crop Science Society of Japan, 59(4): 687-695. (1990)

しかしながら、SIMRIWは、気象データ及び品種情報のみを入力とするため、実際の農作業で生じる人為的な誤差などを考慮しておらず、実際の生育状況と計算した生育状況とではズレが生じる。However, because SIMRIW only takes weather data and variety information as input, it does not take into account human errors that occur in actual farming work, resulting in discrepancies between actual growth conditions and calculated growth conditions.

また、品種ごとにDVIを計算するパラメータが異なっており、正解データを取得するには品種ごとにそれぞれデータ収集を行うため、膨大なデータ数が必要となる。 In addition, the parameters used to calculate DVI differ for each variety, and in order to obtain accurate data, data must be collected for each variety, requiring a huge amount of data.

実測可能で、かつ、稲の生育に伴って変化するパラメータに葉面積指数(Leaf Area Index、以下、「LAI」という。)がある。このLAIは、地表の単位面積に対する稲の葉の面積の割合を表す。このLAIは、例えば、図10に示すように、稲の成長に伴い増加する、生育状況を表す指標となっており、品種を問わず止め葉が出たタイミングでピークを迎える。ピークを迎えるタイミングを予測することで、出穂日10日前がわかる。それによって農作業計画をたてることが可能となることが期待されている。One parameter that can be measured and changes as rice grows is the Leaf Area Index (LAI). LAI represents the ratio of rice leaf area to a unit area of the ground. As shown in Figure 10, for example, LAI is an index of growth status that increases as rice grows, and peaks when the flag leaf appears, regardless of variety. By predicting the peak timing, it is possible to determine 10 days before heading. This is expected to enable agricultural work planning.

DVIと同じくLAIも品種ごとにLAIの最大値は異なり、気象条件、施肥の有無といった農作業条件によってもLAIの最大値は異なる。例えば、図11に示すように、施肥の有無でLAIの推移が異なる。 Like DVI, the maximum value of LAI also varies by variety, and also by agricultural conditions such as weather conditions and whether or not fertilizer is applied. For example, as shown in Figure 11, the trend in LAI differs depending on whether or not fertilizer is applied.

つまり、LAI等を用いて稲の生育状況を予測する場合に、品種ごとに行う必要があるため、品種ごとに予測モデルを構築する必要がある。この場合、新品種の生育予測には対応できない。 In other words, when predicting rice growth conditions using LAI or other methods, it is necessary to do so for each variety, and therefore a prediction model must be built for each variety. In this case, it is not possible to predict the growth of new varieties.

開示の技術は、上記の点に鑑みてなされたものであり、稲の品種を区別することなく、稲の生育状況を予測することができる生育予測装置、生育予測方法、及び生育予測プログラムを提供することを目的とする。 The disclosed technology has been developed in consideration of the above points, and aims to provide a growth prediction device, growth prediction method, and growth prediction program that can predict the growth status of rice without distinguishing between rice varieties.

本開示の第1態様は、生育予測装置であって、稲の生育に伴って変化する指標値の時系列の測定データ、稲の栽培に関する栽培情報、及び、稲を栽培する環境に関する環境情報の入力を受け付けるデータ入力部と、前記指標値の測定データ、前記栽培情報、及び前記環境情報から、前記指標値の最大値を推定する最大値推定部と、前記指標値の測定データ及び前記指標値の最大値から、前記指標値の測定データを正規化して正規化測定データを算出する正規化部と、予め得られた前記指標値の正規化測定データを学習用データとして機械学習することにより生成され、かつ、前記指標値の正規化測定データを入力とし、前記指標値の今後の推移を表す予測データを出力する学習済みモデルを用いて、前記正規化部により算出された前記指標値の正規化測定データから、前記指標値の今後の推移を予測する予測部と、を備える。 A first aspect of the present disclosure is a growth prediction device comprising: a data input unit that receives input of time-series measurement data of index values that change with the growth of rice, cultivation information related to rice cultivation, and environmental information related to the environment in which the rice is cultivated; a maximum value estimation unit that estimates the maximum value of the index value from the measurement data of the index value, the cultivation information, and the environmental information; a normalization unit that normalizes the measurement data of the index value from the measurement data of the index value and the maximum value of the index value to calculate normalized measurement data; and a prediction unit that predicts future trends in the index value from the normalized measurement data of the index value calculated by the normalization unit using a trained model that is generated by machine learning the normalized measurement data of the index values obtained in advance as training data, and that inputs the normalized measurement data of the index values and outputs predicted data that represents future trends in the index value.

本開示の第2態様は、生育予測方法であって、稲の生育に伴って変化する指標値の時系列の測定データ、稲の栽培に関する栽培情報、及び、稲を栽培する環境に関する環境情報の入力を受け付け、前記指標値の測定データ、前記栽培情報、及び前記環境情報から、前記指標値の最大値を推定し、前記指標値の測定データ及び前記指標値の最大値から、前記指標値の測定データを正規化して正規化測定データを算出し、予め得られた前記指標値の正規化測定データを学習用データとして機械学習することにより生成され、かつ、前記指標値の正規化測定データを入力とし、前記指標値の今後の推移を表す予測データを出力する学習済みモデルを用いて、前記算出された前記指標値の正規化測定データから、前記指標値の今後の推移を予測する。 A second aspect of the present disclosure is a growth prediction method that receives input of time-series measurement data of index values that change with the growth of rice, cultivation information related to rice cultivation, and environmental information related to the environment in which the rice is cultivated; estimates the maximum value of the index value from the measurement data of the index value, the cultivation information, and the environmental information; normalizes the measurement data of the index value from the measurement data of the index value and the maximum value of the index value to calculate normalized measurement data; and predicts future trends in the index value from the calculated normalized measurement data of the index value using a trained model that is generated by machine learning using the normalized measurement data of the index values obtained in advance as training data, and that takes the normalized measurement data of the index values as input and outputs prediction data that represents future trends in the index values.

本開示の第3態様は、生育予測プログラムであって、稲の生育に伴って変化する指標値の時系列の測定データ、稲の栽培に関する栽培情報、及び、稲を栽培する環境に関する環境情報の入力を受け付け、前記指標値の測定データ、前記栽培情報、及び前記環境情報から、前記指標値の最大値を推定し、前記指標値の測定データ及び前記指標値の最大値から、前記指標値の測定データを正規化して正規化測定データを算出し、予め得られた前記指標値の正規化測定データを学習用データとして機械学習することにより生成され、かつ、前記指標値の正規化測定データを入力とし、前記指標値の今後の推移を表す予測データを出力する学習済みモデルを用いて、前記算出された前記指標値の正規化測定データから、前記指標値の今後の推移を予測することをコンピュータに実行させる。 A third aspect of the present disclosure is a growth prediction program that causes a computer to receive input of time-series measurement data of index values that change with the growth of rice, cultivation information related to rice cultivation, and environmental information related to the environment in which the rice is cultivated; estimate the maximum value of the index value from the measurement data of the index value, the cultivation information, and the environmental information; calculate normalized measurement data by normalizing the measurement data of the index value from the measurement data of the index value and the maximum value of the index value; and predict future trends in the index value from the calculated normalized measurement data of the index value using a trained model that is generated by machine learning using the normalized measurement data of the index values obtained in advance as training data, and that takes the normalized measurement data of the index values as input and outputs prediction data that represents future trends in the index values.

開示の技術によれば、稲の品種を区別することなく、稲の生育状況を予測することができる、という効果を有する。 The disclosed technology has the effect of making it possible to predict the growth status of rice without distinguishing between rice varieties.

実施形態に係る農作業支援システムの構成の一例を示す図である。1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a farm work support system according to an embodiment. FIG. 実施形態に係る生育予測装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of a growth prediction device according to an embodiment. 実施形態に係る生育予測装置の機能構成の一例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an example of a functional configuration of a growth prediction device according to an embodiment. 実施形態に係る環境情報に含まれる複数の変数の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a plurality of variables included in environmental information according to the embodiment. 実施形態に係るLAIの実測データと予測データとの関係の一例を示すグラフである。10 is a graph showing an example of a relationship between actual measurement data and predicted data of LAI according to the embodiment. 全ての環境情報を使用してLAIを予測した場合のLAIの一例を示すグラフである。10 is a graph showing an example of LAI when the LAI is predicted using all environmental information. LAIに対する寄与率に応じて選択された環境情報を使用してLAIを予測した場合のLAIの一例を示すグラフである。10 is a graph showing an example of LAI when the LAI is predicted using environmental information selected according to the contribution rate to the LAI. 実施形態に係る生育予測プログラムによる学習処理の流れの一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing an example of the flow of a learning process by the growth prediction program according to the embodiment. 実施形態に係る生育予測プログラムによる予測処理の流れの一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing an example of the flow of a prediction process by a growth prediction program according to an embodiment. 従来技術の説明に供する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the prior art. LAIと出穂日との関係を示す図である。FIG. 1 shows the relationship between LAI and heading date. 施肥の有無によるLAIの推移の違いを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the difference in LAI transition depending on whether fertilization is performed or not.

以下、開示の技術の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において、同一又は等価な構成要素及び部分には同一の参照符号を付与している。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。 An example of an embodiment of the disclosed technology will be described below with reference to the drawings. Note that in each drawing, identical or equivalent components and parts are given the same reference numerals. Also, the dimensional proportions in the drawings have been exaggerated for the sake of explanation and may differ from the actual proportions.

本実施形態に係る生育予測装置は、稲の種別ごとに生育状況を予測する従来の手法に対して特定の改善を提供するものであり、稲の生育状況を予測する技術分野の向上を示すものである。 The growth prediction device of this embodiment provides specific improvements over conventional methods for predicting growth conditions for each type of rice, and represents an advancement in the technical field of predicting rice growth conditions.

本実施形態に係る生育予測装置は、現在の稲の生育状況を反映し、実測可能な指標値の一例であるLAIを用いて、生育状況を予測し、予測した生育ステージから農作業のタイミングを判断し、農作業の支援を行うものである。つまり、LAIの時系列の測定データを学習し、将来のLAIの推移を予測することにより、出穂日10日程度前(止め葉が出るタイミング)を判断し、稲の生育を予測する。The growth prediction device of this embodiment reflects the current growth status of rice plants and predicts growth status using LAI, an example of an index value that can be measured actually, and determines the timing of agricultural work from the predicted growth stage, providing support for agricultural work. In other words, by learning time-series measurement data of LAI and predicting future trends in LAI, it determines the timing approximately 10 days before heading date (when flag leaves appear) and predicts rice growth.

本実施形態に係る生育予測装置では、LAIを用いた生育予測を行う際に、LAIの最大値を用いて、実測して得られたLAIの測定データを正規化して正規化測定データを算出する。この正規化測定データを用いて機械学習することにより予測モデルを生成し、生成した予測モデルを用いてLAIの今後の推移を予測する。これにより、稲の品種を区別することなく、LAIの正規化測定データを学習用データとして学習し、予測を行うことができる。このため、新品種であっても生育予測が可能となる。 When performing growth prediction using LAI, the growth prediction device of this embodiment uses the maximum LAI value to normalize the LAI measurement data obtained by actual measurement to calculate normalized measurement data. This normalized measurement data is used for machine learning to generate a prediction model, which is then used to predict future trends in LAI. This makes it possible to train and perform predictions using the normalized LAI measurement data as training data, regardless of rice variety. This makes it possible to predict growth even for new varieties.

図1は、本実施形態に係る農作業支援システム100の構成の一例を示す図である。 Figure 1 is a diagram showing an example of the configuration of the agricultural work support system 100 related to this embodiment.

図1に示す農作業支援システム100は、生育予測装置10と、LAI計測センサ20と、データベース30と、農作業指示部40と、ユーザ端末50と、を備えている。生育予測装置10は、LAI計測センサ20、データベース30、及び農作業指示部40の各々と接続されている。農作業指示部40は、ユーザ端末50と接続されている。データベース30は、外部の記憶装置に記憶されていてもよいし、生育予測装置10に記憶されていてもよい。また、農作業指示部40は、生育予測装置10とは異なる情報処理装置の一機能として実現してもよいし、生育予測装置10の一機能として実現してもよい。 The agricultural work support system 100 shown in FIG. 1 comprises a growth prediction device 10, an LAI measurement sensor 20, a database 30, an agricultural work instruction unit 40, and a user terminal 50. The growth prediction device 10 is connected to each of the LAI measurement sensor 20, the database 30, and the agricultural work instruction unit 40. The agricultural work instruction unit 40 is connected to the user terminal 50. The database 30 may be stored in an external storage device, or may be stored in the growth prediction device 10. Furthermore, the agricultural work instruction unit 40 may be realized as a function of an information processing device different from the growth prediction device 10, or may be realized as a function of the growth prediction device 10.

LAI計測センサ20は、例えば、実際に稲を撮影して得られた画像から、稲の生育に伴って変化する指標値の一例であるLAIを計測するセンサである。LAI計測センサ20は、気象(気温等)、土壌溶液濃度等を測定可能なもの、LAIを測定可能なものを想定している。LAIは、画像から推定する手法に限らず、他の手法を用いて推定してもよい。なお、圃場に設置されるセンサの種類は、圃場ごとに様々であることが考えられる。例えば、圃場Aでは水温、気温、湿度がセンサによって取得され、圃場Bでは水温、EC(電気伝導度)、気温、湿度がセンサによって取得される。つまり、それぞれの圃場でセンサから取得できる項目が異なる場合があり、取得できない項目についてはデータベース30から取得できるようにすればよい。 The LAI measurement sensor 20 is a sensor that measures LAI, an example of an index value that changes as rice grows, from images obtained by actually photographing rice plants. The LAI measurement sensor 20 is assumed to be capable of measuring weather (temperature, etc.), soil solution concentration, etc., and measuring LAI. LAI may be estimated using other methods, not just methods of estimating it from images. It is conceivable that the types of sensors installed in each field will vary from field to field. For example, in field A, water temperature, air temperature, and humidity are acquired by sensors, while in field B, water temperature, EC (electrical conductivity), air temperature, and humidity are acquired by sensors. In other words, the items that can be acquired from sensors may differ in each field, and items that cannot be acquired can be acquired from the database 30.

データベース30には、稲の栽培に関する栽培情報及び稲を栽培する環境に関する環境情報が格納される。データベース30は、LAI計測センサ20から取得したLAIの測定データ、環境情報に日付を対応付けて、LAIの測定データ、環境情報を時系列データとして格納する。また、LAIの時系列の測定データ(以下、単に「LAI測定データ」という。)は、栽培情報を対応付けて格納される。栽培情報には、稲の栽培に関する複数の変数が含まれる。稲の栽培に関する複数の変数には、例えば、移植日、品種、該当品種の追肥タイミング、施肥の有無(施肥又は無施肥)等が含まれる。また、環境情報には、稲を栽培する環境に関する複数の変数が含まれる。環境情報には、例えば、稲を栽培する期間の気象に関する変数、及び稲を栽培する土壌に関する変数が含まれる。気象に関する変数には気温、日射量、湿度等が含まれ、土壌に関する変数にはpH(水素イオン指数)、土壌溶液濃度(イオン濃度)等が含まれる。 Database 30 stores cultivation information related to rice cultivation and environmental information related to the environment in which the rice is cultivated. Database 30 associates dates with the LAI measurement data and environmental information obtained from LAI measurement sensor 20, and stores the LAI measurement data and environmental information as time-series data. Furthermore, the time-series LAI measurement data (hereinafter simply referred to as "LAI measurement data") is stored in association with the cultivation information. The cultivation information includes multiple variables related to rice cultivation. The multiple variables related to rice cultivation include, for example, the transplanting date, variety, timing of top dressing for the relevant variety, and whether or not fertilization was performed (fertilization or no fertilization). Furthermore, the environmental information includes multiple variables related to the environment in which the rice is cultivated. The environmental information includes, for example, variables related to the weather during the rice cultivation period and variables related to the soil in which the rice is cultivated. Weather-related variables include temperature, solar radiation, humidity, etc., while soil-related variables include pH (hydrogen ion exponent), soil solution concentration (ion concentration), etc.

生育予測装置10は、データベース30から、LAI測定データ、栽培情報、及び環境情報を取得する。生育予測装置10は、これらの情報を定期的に取得してもよいし、ユーザからの要求に応じて取得してもよい。なお、LAI測定データは、LAI計測センサ20から直接取得してもよい。生育予測装置10は、取得したLAI測定データ、栽培情報、及び環境情報から、LAIのピークを迎える日及びLAIの最大値を求め、農作業指示部40に出力する。これらのLAIのピークを迎える日及びLAIの最大値は、今後の生育状況を表すデータとされる。 The growth prediction device 10 acquires LAI measurement data, cultivation information, and environmental information from the database 30. The growth prediction device 10 may acquire this information periodically or in response to a user request. The LAI measurement data may also be acquired directly from the LAI measurement sensor 20. The growth prediction device 10 determines the day on which LAI will peak and the maximum LAI value from the acquired LAI measurement data, cultivation information, and environmental information, and outputs these to the agricultural work instruction unit 40. The LAI peak day and maximum LAI value are used as data representing future growth conditions.

農作業指示部40は、生育予測装置10からLAIのピークを迎える日及びLAIの最大値を取得すると、取得したLAIのピークを迎える日及びLAIの最大値から追肥の必要性、農作業のタイミングを判定し、判定結果をユーザ端末50に出力する。 When the agricultural work instruction unit 40 obtains the date on which the LAI will peak and the maximum LAI value from the growth prediction device 10, it determines the need for top dressing and the timing of agricultural work based on the obtained date on which the LAI will peak and the maximum LAI value, and outputs the determination result to the user terminal 50.

ユーザ端末50は、ユーザである農業従事者が使用する端末装置であり、例えば、パーソナルコンピュータ(PC:Personal Computer)、スマートフォン等が適用される。ユーザ端末50は、農作業指示部40からの判定結果を表示して、ユーザに対して、追肥の必要性、農作業のタイミングを指示する。The user terminal 50 is a terminal device used by the farmer (user), and may be, for example, a personal computer (PC), smartphone, etc. The user terminal 50 displays the judgment results from the farm work instruction unit 40 and instructs the user on the need for top dressing and the timing of farm work.

次に、図2を参照して、本実施形態に係る生育予測装置10のハードウェア構成について説明する。 Next, referring to Figure 2, we will explain the hardware configuration of the growth prediction device 10 in this embodiment.

図2は、本実施形態に係る生育予測装置10のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 Figure 2 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the growth prediction device 10 in this embodiment.

図2に示すように、生育予測装置10は、CPU(Central Processing Unit)11、ROM(Read Only Memory)12、RAM(Random Access Memory)13、ストレージ14、入力部15、表示部16、及び通信インタフェース(I/F)17を備えている。各構成は、バス18を介して相互に通信可能に接続されている。 As shown in Figure 2, the growth prediction device 10 includes a CPU (Central Processing Unit) 11, a ROM (Read Only Memory) 12, a RAM (Random Access Memory) 13, storage 14, an input unit 15, a display unit 16, and a communication interface (I/F) 17. Each component is connected to each other via a bus 18 so that they can communicate with each other.

CPU11は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、CPU11は、ROM12又はストレージ14からプログラムを読み出し、RAM13を作業領域としてプログラムを実行する。CPU11は、ROM12又はストレージ14に記憶されているプログラムに従って、上記各構成の制御及び各種の演算処理を行う。本実施形態では、ROM12又はストレージ14には、生育予測処理を実行するための生育予測プログラムが格納されている。 The CPU 11 is a central processing unit that executes various programs and controls each component. That is, the CPU 11 reads programs from the ROM 12 or storage 14 and executes the programs using the RAM 13 as a working area. The CPU 11 controls the above components and performs various arithmetic processing in accordance with the programs stored in the ROM 12 or storage 14. In this embodiment, the ROM 12 or storage 14 stores a growth prediction program for executing growth prediction processing.

ROM12は、各種プログラム及び各種データを格納する。RAM13は、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージ14は、HDD(Hard Disk Drive)又はSSD(Solid State Drive)により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、及び各種データを格納する。 ROM 12 stores various programs and data. RAM 13 temporarily stores programs or data as a working area. Storage 14 is composed of an HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive) and stores various programs, including the operating system, and various data.

入力部15は、マウス等のポインティングデバイス、及びキーボードを含み、自装置に対して各種の入力を行うために使用される。 The input unit 15 includes a pointing device such as a mouse and a keyboard, and is used to make various inputs to the device.

表示部16は、例えば、液晶ディスプレイであり、各種の情報を表示する。表示部16は、タッチパネル方式を採用して、入力部15として機能しても良い。 The display unit 16 is, for example, a liquid crystal display, and displays various information. The display unit 16 may also function as the input unit 15 by adopting a touch panel system.

通信インタフェース17は、自装置が他の外部機器と通信するためのインタフェースである。当該通信には、例えば、イーサネット(登録商標)若しくはFDDI(Fiber Distributed Data Interface)等の有線通信の規格、又は、4G、5G、若しくはWi-Fi(登録商標)等の無線通信の規格が用いられる。 The communication interface 17 is an interface that allows the device to communicate with other external devices. For this communication, a wired communication standard such as Ethernet (registered trademark) or FDDI (Fiber Distributed Data Interface) or a wireless communication standard such as 4G, 5G, or Wi-Fi (registered trademark) is used.

本実施形態に係る生育予測装置10には、例えば、サーバコンピュータ、パーソナルコンピュータ(PC)等の汎用的なコンピュータ装置が適用される。 The growth prediction device 10 of this embodiment is implemented using a general-purpose computer device such as a server computer or a personal computer (PC).

次に、図3を参照して、生育予測装置10の機能構成について説明する。 Next, referring to Figure 3, the functional configuration of the growth prediction device 10 will be explained.

図3は、本実施形態に係る生育予測装置10の機能構成の一例を示すブロック図である。 Figure 3 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the growth prediction device 10 in this embodiment.

図3に示すように、生育予測装置10は、機能構成として、データ入力部101、最大値推定部102、正規化部103、変数選択部104、学習部105、予測部106、及びデータ出力部107を備えている。各機能構成は、CPU11がROM12又はストレージ14に記憶された生育予測プログラムを読み出し、RAM13に展開して実行することにより実現される。 As shown in Figure 3, the growth prediction device 10 has, as its functional components, a data input unit 101, a maximum value estimation unit 102, a normalization unit 103, a variable selection unit 104, a learning unit 105, a prediction unit 106, and a data output unit 107. Each functional component is realized when the CPU 11 reads out a growth prediction program stored in the ROM 12 or storage 14, expands it into the RAM 13, and executes it.

ストレージ14には、学習部105によって生成された第1学習済みモデル141及び第2学習済みモデル142が記憶されている。第1学習済みモデル141は、学習済みモデルの一例であり、予め得られたLAIの正規化測定データを学習用データとして機械学習することにより生成された予測モデルである。第1学習済みモデル141は、LAIの正規化測定データを入力とし、LAIの今後の推移を表す予測データを出力する。第2学習済みモデル142は、別の学習済みモデルの一例であり、予め得られたLAIの正規化測定データ及び環境情報からLAIの推移に対する寄与率が高い順に選択された所定数の変数を学習用データとして機械学習することにより生成された予測モデルである。第2学習済みモデル142は、LAIの正規化測定データ及び選択された所定数の変数を入力とし、LAIの今後の推移を表す予測データを出力する。なお、第1学習済みモデル141及び第2学習済みモデル142の各々の機械学習には、例えば、LSTM(Long Shot-Term Memory)等が用いられる。 Storage 14 stores a first trained model 141 and a second trained model 142 generated by the learning unit 105. The first trained model 141 is an example of a trained model, and is a predictive model generated by machine learning using previously obtained normalized measurement data of LAI as training data. The first trained model 141 takes the normalized measurement data of LAI as input and outputs prediction data representing the future trend of LAI. The second trained model 142 is an example of another trained model, and is a predictive model generated by machine learning using previously obtained normalized measurement data of LAI and a predetermined number of variables selected from environmental information in descending order of contribution rate to the trend of LAI as training data. The second trained model 142 takes the normalized measurement data of LAI and a predetermined number of selected variables as input and outputs prediction data representing the future trend of LAI. In addition, for the machine learning of each of the first trained model 141 and the second trained model 142, for example, LSTM (Long Shot-Term Memory) is used.

データ入力部101は、定期的又はユーザからの要求に応じて、データベース30(又はLAI計測センサ20)から、LAI測定データ、栽培情報(移植日、品種、施肥の有無等)、及び環境情報(気象・土壌溶液濃度等)の入力を受け付ける。なお、LAIの変化は比較的ゆるやかであることから、LAIの時系列の測定データを例えば日平均、数日ごとに間引く等の加工を行ってもよい。以下、LAI測定データをLAI測定データLAI(t)と表す。データ入力部101は、LAI測定データLAI(t)を、各部に入力可能なフォーマットに成形する。データ入力部101は、最大値推定部102に対してLAI測定データLAI(t)、栽培情報、及び環境情報を出力し、変数選択部104に対して環境情報を出力する。 The data input unit 101 periodically or upon request from the user accepts input of LAI measurement data, cultivation information (transplanting date, variety, whether or not fertilization was performed, etc.), and environmental information (weather, soil solution concentration, etc.) from the database 30 (or LAI measurement sensor 20). Because LAI changes relatively slowly, the time-series LAI measurement data may be processed, for example, by averaging daily or thinning out every few days. Hereinafter, the LAI measurement data will be referred to as LAI measurement data LAI(t). The data input unit 101 converts the LAI measurement data LAI(t) into a format that can be input to each unit. The data input unit 101 outputs the LAI measurement data LAI(t), cultivation information, and environmental information to the maximum value estimation unit 102, and outputs the environmental information to the variable selection unit 104.

最大値推定部102は、データ入力部101から取得した、LAI測定データLAI(t)、栽培情報、及び環境情報から、LAIの最大値を推定する。以下、LAIの最大値をLAI最大値LAIMAXと表す。LAI最大値LAIMAXは、例えば、施肥>無施肥、気温高>気温低、といった傾向があることから、以下の式(1)を用いて求められる。 The maximum value estimation unit 102 estimates the maximum value of LAI from the LAI measurement data LAI(t), cultivation information, and environmental information acquired from the data input unit 101. Hereinafter, the maximum value of LAI will be referred to as the maximum LAI value LAI MAX . Since there are trends such as fertilization > no fertilization and high temperature > low temperature, the maximum LAI value LAI MAX can be calculated using the following formula (1):

LAIMAX=α×β×LAIave ・・・(1) LAI MAX =α×β×LAI ave ...(1)

但し、αは施肥の有無で決まる係数 、βは移植日及び気温により決まる係数 、LAIaveは平均的なLAIの最大値(≒5程度)である。移植日は、植え付け時期に応じて、早、中、遅の3つの段階で表してもよい。LAIaveは、LAIの過去から現在までに得られた測定データから算出される。 where α is a coefficient determined by the presence or absence of fertilization, β is a coefficient determined by the transplanting date and temperature, and LAI ave is the maximum average LAI value (approximately 5). The transplanting date may be expressed in three stages: early, middle, and late, depending on the planting time. LAI ave is calculated from measurement data of LAI obtained from the past to the present.

最大値推定部102は、LAI測定データLAI(t)、上記式(1)を用いて推定したLAI最大値LAIMAXを正規化部103に出力する。なお、最大値推定部102は、上記式(1)の対応関係を、表として持っていてもよい。 The maximum value estimation unit 102 outputs the LAI measurement data LAI(t) and the maximum LAI value LAI MAX estimated using the above equation (1) to the normalization unit 103. Note that the maximum value estimation unit 102 may have the correspondence relationship of the above equation (1) in the form of a table.

正規化部103は、最大値推定部102から取得した、LAI測定データLAI(t)及びLAI最大値LAIMAXから、LAI測定データLAI(t)を正規化して正規化測定データを算出する。以下、この正規化測定データを正規化測定データLAInom(t)と表す。正規化測定データLAInom(t)は、以下の式(2)、つまり、LAI測定値LAI(t)を、LAI最大値LAIMAXで除算することで求められる。 The normalization unit 103 calculates normalized measurement data by normalizing the LAI measurement data LAI(t) from the LAI measurement data LAI(t) and the maximum LAI value LAI MAX acquired from the maximum value estimation unit 102. Hereinafter, this normalized measurement data will be referred to as normalized measurement data LAI nom (t). The normalized measurement data LAI nom (t) can be calculated using the following equation (2), that is, by dividing the LAI measurement value LAI(t) by the maximum LAI value LAI MAX .

LAInom(t)=LAI(t)/LAIMAX ・・・(2) LAI nom (t)=LAI(t)/LAI MAX ...(2)

正規化部103は、上記式(2)を用いて算出したLAI正規化測定データLAInom(t)を変数選択部104に出力する。 The normalization unit 103 outputs the LAI normalized measurement data LAI nom (t) calculated using the above formula (2) to the variable selection unit 104 .

変数選択部104は、データ入力部101から環境情報を取得すると共に、正規化部103からLAI正規化測定データLAInom(t)を取得する。変数選択部104は、環境情報に含まれる全ての変数のうちLAIの推移に対する寄与率が高い順に所定数の変数を選択する。変数選択部104は、複数の説明変数の候補(気象、土壌溶液濃度等)と、目的変数LAIとの関係を分析し、LAIの記述に寄与率の高い変数を選択し、選択した変数及びLAI正規化測定データLAInom(t)を学習部105又は予測部106に出力する。なお、使用する変数がLAIのみである場合には、変数選択機能を使用せず、LAI正規化測定データLAInom(t)のみを学習部105又は予測部106に出力する。 The variable selection unit 104 acquires environmental information from the data input unit 101 and acquires LAI normalized measurement data LAI nom (t) from the normalization unit 103. The variable selection unit 104 selects a predetermined number of variables from all variables included in the environmental information in descending order of contribution rate to the transition of LAI. The variable selection unit 104 analyzes the relationship between multiple candidate explanatory variables (weather, soil solution concentration, etc.) and the objective variable LAI, selects variables with a high contribution rate to describing LAI, and outputs the selected variables and the LAI normalized measurement data LAI nom (t) to the learning unit 105 or the prediction unit 106. Note that if the only variable to be used is LAI, the variable selection function is not used, and only the LAI normalized measurement data LAI nom (t) is output to the learning unit 105 or the prediction unit 106.

例えば、圃場ごとに生育に高い相関を持つ環境情報が異なる場合がある。このため、環境情報に含まれる複数の変数のうち高い相関を持つ(=寄与率が高い)変数の選択を適切に行うことで、LAIの推移の予測精度の向上が期待できる。ここで、図4、図5、図6A、及び図6Bを参照して、変数選択部104による変数選択処理について具体的に説明する。For example, environmental information highly correlated with growth may differ for each field. Therefore, by appropriately selecting variables with high correlation (i.e., high contribution rates) from among the multiple variables contained in the environmental information, it is possible to expect improved prediction accuracy for LAI trends. Here, the variable selection process performed by the variable selection unit 104 will be specifically described with reference to Figures 4, 5, 6A, and 6B.

図4は、本実施形態に係る環境情報に含まれる複数の変数の一例を示す図である。 Figure 4 shows an example of multiple variables included in the environmental information in this embodiment.

図4に示すように、環境情報には、例えば、最高気温、最小気温(最低気温)、平均気温、輻射率、日射量、湿度、降水量、水温、地温等の気象に関する複数の変数が含まれる。また、環境情報には、例えば、電気伝導度を表すEC、水素イオン指数を表すpH、酸化還元電位を表すORP、溶存酸素を表すDO、アンモニウムイオンを表すNH4+、硝酸塩イオンを表すNO3-、ナトリウムイオンを表すNa+、カリウムイオンを表すK+、カルシウムイオンを表すCa2+等の土壌に関する複数の変数が含まれる。なお、NDVIは、正規化生育指数(正規化植生指数ともいう。)を表している。 As shown in Figure 4, environmental information includes multiple variables related to weather, such as maximum temperature, minimum temperature (lowest temperature), average temperature, emissivity, solar radiation, humidity, precipitation, water temperature, and soil temperature. Environmental information also includes multiple variables related to soil, such as EC representing electrical conductivity, pH representing hydrogen ion exponent, ORP representing oxidation-reduction potential, DO representing dissolved oxygen, NH4+ representing ammonium ions, NO3- representing nitrate ions, Na+ representing sodium ions, K+ representing potassium ions, and Ca2+ representing calcium ions. NDVI stands for normalized difference vegetation index (also known as normalized difference vegetation index).

上述したように、LAI予測を行う際に、使用する環境情報(気象、土壌溶液濃度等)を適切に選択することで予測精度の向上が期待される。具体的には、栽培期間内のLAIを目的変数として、土壌溶液濃度(各イオン濃度)及び気象データ(気温、日射量、湿度等)を説明変数として、回帰分析を行う。回帰分析で得られた係数(例えば、図4を参照)から、LAIとの相関が高い、つまり、寄与率の高い変数を選択する。具体的には、係数が大きい変数ほど、LAIの推移に対する寄与率が高くなる。このため、係数が大きい変数から順に所定数(例えば、1個以上5個以下)の変数を選択する。As mentioned above, when predicting LAI, it is expected that prediction accuracy will be improved by appropriately selecting the environmental information (weather, soil solution concentration, etc.) to be used. Specifically, a regression analysis is performed using the LAI during the cultivation period as the dependent variable and the soil solution concentration (concentration of each ion) and meteorological data (temperature, solar radiation, humidity, etc.) as explanatory variables. From the coefficients obtained in the regression analysis (see Figure 4, for example), variables that have a high correlation with LAI, i.e., a high contribution rate, are selected. Specifically, the larger the coefficient of a variable, the higher its contribution rate to the progression of LAI. For this reason, a predetermined number of variables (for example, 1 to 5) are selected in descending order of coefficient.

図5は、本実施形態に係るLAIの実測データAと予測データPとの関係の一例を示すグラフである。縦軸はLAIを示し、横軸は移植後日数を示す。 Figure 5 is a graph showing an example of the relationship between actual LAI data A and predicted LAI data P in this embodiment. The vertical axis represents LAI, and the horizontal axis represents the number of days after transplantation.

図5において、実測データAは、LAIの実測値を示しており、予測データPは、LAIに対する寄与率に応じて選択された環境情報を用いて予測されたLAIの予測値を示している。 In Figure 5, actual measurement data A shows the actual measured value of LAI, and predicted data P shows the predicted value of LAI predicted using environmental information selected according to the contribution rate to LAI.

図6Aは、全ての環境情報を使用してLAIを予測した場合のLAIの一例を示すグラフである。一方、図6Bは、LAIに対する寄与率に応じて選択された環境情報を使用してLAIを予測した場合のLAIの一例を示すグラフである。縦軸にLAIを示す。なお、実線はLAIの実測データを示し、点線はLAIの予測データを示している。 Figure 6A is a graph showing an example of LAI when predicted using all environmental information. On the other hand, Figure 6B is a graph showing an example of LAI when predicted using environmental information selected according to the contribution rate to LAI. The vertical axis shows LAI. Note that the solid line shows the actual measured LAI data, and the dotted line shows the predicted LAI data.

図6Bの例は、図6Aの例と比較して、LAIのピークの位置を特定し易いことが分かる。以下、LAIに対する寄与率に応じて選択された環境情報を「選択環境情報」という。 The example in Figure 6B shows that it is easier to identify the position of the LAI peak compared to the example in Figure 6A. Hereinafter, the environmental information selected based on its contribution rate to the LAI will be referred to as "selected environmental information."

図3に戻り、学習部105は、予測モデルの学習処理を行う。学習部105は、変数選択部104からLAI正規化測定データLAInom(t)のみを取得した場合、LAI正規化測定データLAInom(t)を学習用データとして機械学習することにより第1学習済みモデル141を生成する。第1学習済みモデル141は、LAI正規化測定データLAInom(t)を入力とし、LAIの今後の推移を表す予測データを出力するモデルである。 3 , the learning unit 105 performs a learning process for the prediction model. When the learning unit 105 acquires only the LAI normalized measurement data LAI nom (t) from the variable selection unit 104, the learning unit 105 performs machine learning using the LAI normalized measurement data LAI nom (t) as learning data to generate a first trained model 141. The first trained model 141 is a model that receives the LAI normalized measurement data LAI nom (t) as input and outputs prediction data that represents a future change in the LAI.

一方、学習部105は、変数選択部104からLAI正規化測定データLAInom(t)及び選択環境情報を取得した場合、LAI正規化測定データLAInom(t)及び選択環境情報を学習用データとして機械学習することにより第2学習済みモデル142を生成する。第2学習済みモデル142は、LAI正規化測定データLAInom(t)及び選択環境情報を入力とし、LAIの今後の推移を表す予測データを出力するモデルである。なお、第1学習済みモデル141及び第2学習済みモデル142の各々の機械学習には、上述したように、例えば、LSTM等が用いられる。 On the other hand, when the learning unit 105 acquires the LAI normalized measurement data LAI nom (t) and the selected environment information from the variable selection unit 104, it performs machine learning using the LAI normalized measurement data LAI nom (t) and the selected environment information as learning data to generate a second trained model 142. The second trained model 142 is a model that receives the LAI normalized measurement data LAI nom (t) and the selected environment information as input and outputs prediction data that represents a future trend of the LAI. Note that, as described above, for example, an LSTM or the like is used for the machine learning of each of the first trained model 141 and the second trained model 142.

予測部106は、学習部105により学習された予測モデルを用いて予測処理を行う。予測部106は、変数選択部104からLAI正規化測定データLAInom(t)のみを取得した場合、第1学習済みモデル141を用いて、LAI正規化測定データLAInom(t)から、LAIの今後の推移を予測する。なお、当然ながら、予測部106で取得されるLAI正規化測定データLAInom(t)は、学習部105で取得されるLAI正規化測定データLAInom(t)よりも時間的に後のデータとなる。つまり、予測部106での予測に用いるLAI正規化測定データLAInom(t)は、第1学習済みモデル141が生成された後に取得されたデータである。 The prediction unit 106 performs prediction processing using the prediction model learned by the learning unit 105. When the prediction unit 106 acquires only the LAI normalized measurement data LAI nom (t) from the variable selection unit 104, the prediction unit 106 predicts a future change in the LAI from the LAI normalized measurement data LAI nom (t) using the first trained model 141. Naturally, the LAI normalized measurement data LAI nom (t) acquired by the prediction unit 106 is data that is temporally later than the LAI normalized measurement data LAI nom (t) acquired by the learning unit 105. In other words, the LAI normalized measurement data LAI nom (t) used for prediction by the prediction unit 106 is data that was acquired after the first trained model 141 was generated.

一方、予測部106は、変数選択部104からLAI正規化測定データLAInom(t)及び選択環境情報を取得した場合、第2学習済みモデル142を用いて、LAI正規化測定データLAInom(t)及び選択環境情報から、LAIの今後の推移を予測する。なお、上記と同様に、予測部106で取得されるLAI正規化測定データLAInom(t)及び選択環境情報は、学習部105で取得されるLAI正規化測定データLAInom(t)及び選択環境情報よりも時間的に後のデータとなる。つまり、予測部106での予測に用いるLAI正規化測定データLAInom(t)及び選択環境情報は、第2学習済みモデル142が生成された後に取得されたデータである。 On the other hand, when the prediction unit 106 acquires the LAI normalized measurement data LAI nom (t) and the selected environment information from the variable selection unit 104, it predicts a future change in the LAI from the LAI normalized measurement data LAI nom (t) and the selected environment information using the second trained model 142. As described above, the LAI normalized measurement data LAI nom (t) and the selected environment information acquired by the prediction unit 106 are data that are temporally later than the LAI normalized measurement data LAI nom (t) and the selected environment information acquired by the learning unit 105. In other words, the LAI normalized measurement data LAI nom (t) and the selected environment information used for prediction by the prediction unit 106 are data that were acquired after the second trained model 142 was generated.

また、予測部106は、第1学習済みモデル141及び第2学習済みモデル142のうち、LAIの予測精度の高い方のモデルを用いて、LAIの今後の推移を予測するようにしてもよい。モデルの予測精度の判定には、例えば、RMSE(Root Mean Squared Error:二乗平均平方根誤差)等のように、実測値と予測値との差から判定する手法を用いてもよいし、他の手法を用いてもよい。 The prediction unit 106 may also predict future trends in the LAI using either the first trained model 141 or the second trained model 142, whichever has the higher LAI prediction accuracy. The prediction accuracy of the model may be determined using a method that determines the difference between the actual measured value and the predicted value, such as RMSE (Root Mean Squared Error), or other methods.

つまり、予測部106では、次の単位時間のLAIの推移を予測する。予測に際しては、例えば、上述のLSTM等の手法が用いられる。LAIの推移を予測する際に、使用変数の選択には、次のバリエーションがあるものとする。
(1)LAIのみを用いて予測を行う。
(2)LAI及び選択環境情報を用いて予測を行う。
(3)上記(1)及び(2)の両方の予測を行い、予測精度のよい方を選択する。
That is, the prediction unit 106 predicts the transition of the LAI for the next unit time. For the prediction, for example, a method such as the above-mentioned LSTM is used. When predicting the transition of the LAI, the following variations are assumed to be available for the selection of variables to be used.
(1) Prediction is performed using only the LAI.
(2) Prediction is made using the LAI and selected environmental information.
(3) Predictions are made in both (1) and (2) above, and the one with the better prediction accuracy is selected.

予測部106は、LAIの今後の推移を予測した予測データを、データ出力部107に出力する。 The prediction unit 106 outputs predicted data predicting the future trend of LAI to the data output unit 107.

データ出力部107は、予測部106から取得した予測データから、LAIのピークを迎える日を同定し、LAIのピークを迎える日及びLAIの最大値を農作業指示部40に出力する。なお、生育予測装置10は、これらの情報を定期的に出力してもよいし、ユーザからの要求に応じて出力してもよい。 The data output unit 107 identifies the day on which the LAI will peak from the prediction data acquired from the prediction unit 106, and outputs the day on which the LAI will peak and the maximum value of the LAI to the agricultural work instruction unit 40. The growth prediction device 10 may output this information periodically or in response to a request from the user.

図1に戻り、農作業指示部40は、生育予測装置10から、LAIのピークを迎える日及びLAIの最大値を取得し、取得したLAIのピークを迎える日及びLAIの最大値から、追肥の必要性、農作業のタイミングを判定し、判定結果をユーザ端末50に出力する。具体的には、例えば、データベース30に格納している栽培情報から、栽培している品種についての推奨の農作業タイミングを取得する。LAIのピークを迎える日及びLAIの最大値、並びに、現在の日付から、以下の事項を推定し、ユーザに指示する。 Returning to Figure 1, the agricultural work instruction unit 40 obtains the LAI peak date and maximum LAI value from the growth prediction device 10, determines the need for top dressing and the timing of agricultural work from the obtained LAI peak date and maximum LAI value, and outputs the determination result to the user terminal 50. Specifically, for example, the recommended timing of agricultural work for the variety being cultivated is obtained from the cultivation information stored in the database 30. The following items are estimated from the LAI peak date, maximum LAI value, and the current date, and instructed to the user:

・追肥の要不要(LAIの最大値の大小で判定)
・追肥時期(LAIのピークを迎える日あたり)
・農薬散布日(LAIのピークを迎える3日程度後)
・収穫適期(LAIのピークを迎える日から1ヶ月半程度後)
- Whether or not additional fertilization is necessary (determined by the maximum LAI value)
- Top dressing time (day when LAI peaks)
- Pesticide application date (approximately 3 days after the peak of LAI)
・Optimal harvest time (approximately one and a half months after the peak of LAI)

なお、追肥の要不要は、LAIの最大値が閾値以上か否かで判定される。また、追肥時期(追肥タイミング)は、例えば、LAIのピークを迎える日を基準とする前後X日の期間として決定する。なお、X日は、品種によって最適日が異なる場合がある。例えば、品種Aでは出穂日の15日前(≒LAIのピークの5日前)、品種Bでは出穂日の12日前(≒LAIのピークの2日前)となる。このため、品種ごとの追肥時期は、LAIのピークを迎える日を基準とした場合、出穂日のY日前という情報に対して、Y日から10日減じた(Y-10)日を設定することが望ましい。この場合、栽培情報として、品種ごとの追肥時期の情報をデータベース30に格納しておけばよい。 The need for top dressing is determined by whether the maximum LAI value is equal to or greater than a threshold value. The time for top dressing (top dressing timing) is determined, for example, as a period of X days before or after the day when LAI peaks. The optimal date for X may differ depending on the variety. For example, for variety A, it is 15 days before the heading date (≒ 5 days before the LAI peak), and for variety B, it is 12 days before the heading date (≒ 2 days before the LAI peak). Therefore, when the top dressing time for each variety is based on the day when LAI peaks, it is desirable to set it to Y days before the heading date minus 10 days (Y-10). In this case, information on the time for top dressing for each variety can be stored in database 30 as cultivation information.

次に、図7及び図8を参照して、本実施形態に係る生育予測装置10の作用について説明する。 Next, referring to Figures 7 and 8, the operation of the growth prediction device 10 of this embodiment will be explained.

図7は、本実施形態に係る生育予測プログラムによる学習処理の流れの一例を示すフローチャートである。生育予測プログラムによる学習処理は、生育予測装置10のCPU11が、ROM12又はストレージ14に記憶されている生育予測プログラムをRAM13に書き込んで実行することにより、実現される。 Figure 7 is a flowchart showing an example of the flow of the learning process using the growth prediction program according to this embodiment. The learning process using the growth prediction program is realized by the CPU 11 of the growth prediction device 10 writing the growth prediction program stored in the ROM 12 or storage 14 to the RAM 13 and executing it.

図7のステップS101では、CPU11が、定期的又はユーザからの要求に応じて、データベース30から、LAI測定データLAI(t)、栽培情報(移植日、品種、施肥の有無等)、及び環境情報(気象・土壌溶液濃度等)を取得する。 In step S101 of Figure 7, the CPU 11 periodically or in response to a user request, acquires LAI measurement data LAI(t), cultivation information (transplanting date, variety, whether or not fertilization was performed, etc.), and environmental information (weather, soil solution concentration, etc.) from the database 30.

ステップS102では、CPU11が、ステップS101で取得した、LAI測定データLAI(t)、栽培情報、及び環境情報から、一例として、上述の式(1)を用いて、LAI最大値LAIMAXを推定する。 In step S102, the CPU 11 estimates the maximum LAI value LAI MAX from the LAI measurement data LAI(t), cultivation information, and environmental information acquired in step S101, using, for example, the above-mentioned formula (1).

ステップS103では、CPU11が、ステップS101で取得したLAI測定データLAI(t)、及び、ステップS102で推定したLAI最大値LAIMAXから、一例として、上述の式(2)を用いて、LAI測定データLAI(t)を正規化して正規化測定データLAInom(t)を算出する。 In step S103, the CPU 11 normalizes the LAI measurement data LAI(t) from the LAI measurement data LAI(t) acquired in step S101 and the maximum LAI value LAI MAX estimated in step S102, using, for example, the above-mentioned formula (2), to calculate normalized measurement data LAI nom (t).

ステップS104では、CPU11が、一例として、上述の図4に示すように、ステップS101で取得した環境情報に含まれる全ての変数のうちLAIの推移に対する寄与率が高い順に所定数の変数を選択環境情報として選択する。 In step S104, the CPU 11 selects as selected environmental information, as an example, a predetermined number of variables from all variables included in the environmental information acquired in step S101, in order of their highest contribution rate to the change in LAI, as shown in Figure 4 above.

ステップS105では、CPU11が、ステップS103で正規化したLAI正規化測定データLAInom(t)、及び、ステップS104で選択した選択環境情報を学習用データとして機械学習することにより第2学習済みモデル142を生成する。第2学習済みモデル142は、LAI正規化測定データLAInom(t)及び選択環境情報を入力とし、LAIの今後の推移を表す予測データを出力するモデルである。なお、CPU11は、LAI正規化測定データLAInom(t)のみを取得した場合、LAI正規化測定データLAInom(t)を学習用データとして機械学習することにより第1学習済みモデル141を生成する。第1学習済みモデル141は、LAI正規化測定データLAInom(t)を入力とし、LAIの今後の推移を表す予測データを出力するモデルである。 In step S105, the CPU 11 generates a second trained model 142 by machine learning the LAI-normalized measurement data LAI nom (t) normalized in step S103 and the selected environment information selected in step S104 as training data. The second trained model 142 is a model that receives the LAI-normalized measurement data LAI nom (t) and the selected environment information as input and outputs prediction data representing a future change in the LAI. Note that when the CPU 11 acquires only the LAI-normalized measurement data LAI nom (t), it generates a first trained model 141 by machine learning the LAI-normalized measurement data LAI nom (t) as training data. The first trained model 141 is a model that receives the LAI-normalized measurement data LAI nom (t) as input and outputs prediction data representing a future change in the LAI.

ステップS106では、CPU11が、ステップS105で生成した第1学習済みモデル141及び第2学習済みモデル142をストレージ14に記憶し、本生育予測プログラムによる学習処理を終了する。 In step S106, the CPU 11 stores the first trained model 141 and the second trained model 142 generated in step S105 in the storage 14, and terminates the learning process using this growth prediction program.

図8は、本実施形態に係る生育予測プログラムによる予測処理の流れの一例を示すフローチャートである。生育予測プログラムによる予測処理は、生育予測装置10のCPU11が、ROM12又はストレージ14に記憶されている生育予測プログラムをRAM13に書き込んで実行することにより、実現される。 Figure 8 is a flowchart showing an example of the flow of prediction processing using the growth prediction program according to this embodiment. The prediction processing using the growth prediction program is realized by the CPU 11 of the growth prediction device 10 writing the growth prediction program stored in the ROM 12 or storage 14 to the RAM 13 and executing it.

図8のステップS111では、CPU11が、定期的又はユーザからの要求に応じて、データベース30から、LAI測定データLAI(t)、栽培情報(移植日、品種、施肥の有無等)、及び環境情報(気象・土壌溶液濃度等)を取得する。 In step S111 of Figure 8, the CPU 11 periodically or in response to a user request, obtains LAI measurement data LAI(t), cultivation information (transplanting date, variety, whether or not fertilization was performed, etc.), and environmental information (weather, soil solution concentration, etc.) from the database 30.

ステップS112では、CPU11が、ステップS111で取得した、LAI測定データLAI(t)、栽培情報、及び環境情報から、一例として、上述の式(1)を用いて、LAI最大値LAIMAXを推定する。 In step S112, the CPU 11 estimates the maximum LAI value LAI MAX from the LAI measurement data LAI(t), cultivation information, and environmental information acquired in step S111, using, for example, the above-mentioned formula (1).

ステップS113では、CPU11が、ステップS111で取得したLAI測定データLAI(t)、及び、ステップS112で推定したLAI最大値LAIMAXから、一例として、上述の式(2)を用いて、LAI測定データLAI(t)を正規化して正規化測定データLAInom(t)を算出する。 In step S113, the CPU 11 normalizes the LAI measurement data LAI(t) from the LAI measurement data LAI(t) acquired in step S111 and the maximum LAI value LAI MAX estimated in step S112, using, for example, the above-mentioned formula (2), to calculate normalized measurement data LAI nom (t).

ステップS114では、CPU11が、一例として、上述の図4に示すように、ステップS111で取得した環境情報に含まれる全ての変数のうちLAIの推移に対する寄与率が高い順に所定数の変数を選択環境情報として選択する。 In step S114, the CPU 11 selects as selected environmental information, as an example, a predetermined number of variables from all variables included in the environmental information acquired in step S111, in order of their highest contribution rate to the change in LAI, as shown in Figure 4 above.

ステップS115では、CPU11が、第2学習済みモデル142に対して、ステップS113で正規化したLAI正規化測定データLAInom(t)、及び、ステップS114で選択した選択環境情報を入力し、第2学習済みモデル142から、LAIの今後の推移を表す予測データを出力させる。なお、CPU11は、LAI正規化測定データLAInom(t)のみを取得した場合、第1学習済みモデル141に対して、ステップS113で正規化したLAI正規化測定データLAInom(t)を入力し、第1学習済みモデル141から、LAIの今後の推移を表す予測データを出力させる。また、CPU11は、第1学習済みモデル141及び第2学習済みモデル142のうち、LAIの予測精度の高い方のモデルを用いて、LAIの今後の推移を予測するようにしてもよい。 In step S115, the CPU 11 inputs the LAI normalized measurement data LAI nom (t) normalized in step S113 and the selected environment information selected in step S114 into the second trained model 142, and causes the second trained model 142 to output predicted data representing a future change in the LAI. Note that, when the CPU 11 acquires only the LAI normalized measurement data LAI nom (t), the CPU 11 inputs the LAI normalized measurement data LAI nom (t) normalized in step S113 into the first trained model 141, and causes the first trained model 141 to output predicted data representing a future change in the LAI. Furthermore, the CPU 11 may predict a future change in the LAI using either the first trained model 141 or the second trained model 142, whichever model has a higher LAI prediction accuracy.

ステップS116では、CPU11が、ステップS115で得られた予測データから、LAIのピークを迎える日を同定し、LAIのピークを迎える日及びLAIの最大値を今後の生育状況として農作業指示部40に出力し、本生育予測プログラムによる予測処理を終了する。 In step S116, the CPU 11 identifies the day on which the LAI will peak from the predicted data obtained in step S115, outputs the day on which the LAI will peak and the maximum value of the LAI to the agricultural work instruction unit 40 as future growth conditions, and terminates the prediction processing by this growth prediction program.

このように、本実施形態によれば、LAIの予測を行うことにより、生育状況(止め葉の出るタイミング、及び大凡の出穂日)を予測することができる。 In this way, according to this embodiment, by predicting LAI, it is possible to predict the growth status (the timing of flag leaf emergence and the approximate heading date).

また、実測したLAIを用いることにより、現在の生育状況を把握することが可能であるため、人為的な理由での生育遅れにも対応することができる。 In addition, by using the measured LAI, it is possible to understand the current growth situation, which makes it possible to respond to growth delays caused by human factors.

また、LAI測定データを正規化することにより、品種を区別せずにLAI測定データを学習に用いることができる。このため、品種ごとにモデルを構築する必要がなくなり、新品種でも生育予測が可能となる。 In addition, by normalizing the LAI measurement data, it is possible to use the LAI measurement data for learning without distinguishing between varieties. This eliminates the need to build a model for each variety, making it possible to predict the growth of new varieties as well.

上記実施形態でCPU11が生育予測プログラムを読み込んで実行した生育予測処理を、CPU11以外の各種のプロセッサが実行してもよい。この場合のプロセッサとしては、FPGA(Field-Programmable Gate Array)等の製造後に回路構成を変更可能なPLD(Programmable Logic Device)、及びASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が例示される。また、生育予測処理を、これらの各種のプロセッサのうちの1つで実行してもよいし、同種又は異種の2つ以上のプロセッサの組み合わせ(例えば、複数のFPGA、及びCPUとFPGAとの組み合わせ等)で実行してもよい。また、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。 In the above embodiment, the growth prediction process executed by CPU 11 after reading the growth prediction program may be executed by various processors other than CPU 11. Examples of processors in this case include PLDs (Programmable Logic Devices) such as FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays), whose circuit configuration can be changed after manufacture, and dedicated electrical circuits, such as ASICs (Application Specific Integrated Circuits), which are processors with circuit configurations specifically designed to execute specific processes. Furthermore, the growth prediction process may be executed by one of these various processors, or by a combination of two or more processors of the same or different types (e.g., multiple FPGAs, or a combination of a CPU and an FPGA). Furthermore, the hardware structure of these various processors is, more specifically, an electrical circuit that combines circuit elements such as semiconductor devices.

また、上記実施形態では、生育予測プログラムがROM12又はストレージ14に予め記憶(「インストール」ともいう)されている態様を説明したが、これに限定されない。生育予測プログラムは、CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory)、DVD-ROM(Digital Versatile Disk Read Only Memory)、及びUSB(Universal Serial Bus)メモリ等の非一時的(non-transitory)記憶媒体に記憶された形態で提供されてもよい。また、生育予測プログラムは、ネットワークを介して外部装置からダウンロードされる形態としてもよい。 In addition, while the above embodiment describes a configuration in which the growth prediction program is pre-stored (also referred to as "installed") in ROM 12 or storage 14, this is not limited to this. The growth prediction program may be provided in a form stored on a non-transitory storage medium such as a CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory), a DVD-ROM (Digital Versatile Disk Read Only Memory), or a USB (Universal Serial Bus) memory. The growth prediction program may also be downloaded from an external device via a network.

本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。 All publications, patent applications, and technical standards mentioned in this specification are incorporated by reference into this specification to the same extent as if each individual publication, patent application, and technical standard was specifically and individually indicated to be incorporated by reference.

以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。 The following notes are further disclosed regarding the above embodiments.

(付記項1)
メモリと、
前記メモリに接続された少なくとも1つのプロセッサと、
を含み、
前記プロセッサは、
稲の生育に伴って変化する指標値の時系列の測定データ、稲の栽培に関する栽培情報、及び、稲を栽培する環境に関する環境情報の入力を受け付け、
前記指標値の測定データ、前記栽培情報、及び前記環境情報から、前記指標値の最大値を推定し、
前記指標値の測定データ及び前記指標値の最大値から、前記指標値の測定データを正規化して正規化測定データを算出し、
予め得られた前記指標値の正規化測定データを学習用データとして機械学習することにより生成され、かつ、前記指標値の正規化測定データを入力とし、前記指標値の今後の推移を表す予測データを出力する学習済みモデルを用いて、前記算出された前記指標値の正規化測定データから、前記指標値の今後の推移を予測する
ように構成されている生育予測装置。
(Additional note 1)
Memory and
at least one processor coupled to said memory;
Including,
The processor:
The system accepts input of time-series measurement data of index values that change with the growth of rice, cultivation information on rice cultivation, and environmental information on the environment in which rice is cultivated,
estimating a maximum value of the index value from the measurement data of the index value, the cultivation information, and the environmental information;
Normalizing the measurement data of the index values from the measurement data of the index values and the maximum value of the index values to calculate normalized measurement data;
A growth prediction device configured to predict future trends in index values from the calculated normalized measurement data of the index values using a trained model that is generated by machine learning using normalized measurement data of the index values obtained in advance as learning data, and that takes the normalized measurement data of the index values as input and outputs prediction data that represents future trends in the index values.

(付記項2)
生育予測処理を実行するようにコンピュータによって実行可能なプログラムを記憶した非一時的記憶媒体であって、
前記生育予測処理は、
稲の生育に伴って変化する指標値の時系列の測定データ、稲の栽培に関する栽培情報、及び、稲を栽培する環境に関する環境情報の入力を受け付け、
前記指標値の測定データ、前記栽培情報、及び前記環境情報から、前記指標値の最大値を推定し、
前記指標値の測定データ及び前記指標値の最大値から、前記指標値の測定データを正規化して正規化測定データを算出し、
予め得られた前記指標値の正規化測定データを学習用データとして機械学習することにより生成され、かつ、前記指標値の正規化測定データを入力とし、前記指標値の今後の推移を表す予測データを出力する学習済みモデルを用いて、前記算出された前記指標値の正規化測定データから、前記指標値の今後の推移を予測する
非一時的記憶媒体。
(Additional note 2)
A non-transitory storage medium storing a program executable by a computer to perform growth prediction processing,
The growth prediction process includes:
The system accepts input of time-series measurement data of index values that change with the growth of rice, cultivation information on rice cultivation, and environmental information on the environment in which rice is cultivated,
estimating a maximum value of the index value from the measurement data of the index value, the cultivation information, and the environmental information;
Normalizing the measurement data of the index values from the measurement data of the index values and the maximum value of the index values to calculate normalized measurement data;
A non-transitory storage medium that predicts future trends in an index value from the calculated normalized measurement data of the index value using a trained model that is generated by machine learning using normalized measurement data of the index value obtained in advance as training data, and that uses the normalized measurement data of the index value as input and outputs prediction data that represents future trends in the index value.

10 生育予測装置
11 CPU
12 ROM
13 RAM
14 ストレージ
15 入力部
16 表示部
17 通信I/F
18 バス
20 LAI計測センサ
30 データベース
40 農作業指示部
50 ユーザ端末
100 農作業支援システム
101 データ入力部
102 最大値推定部
103 正規化部
104 変数選択部
105 学習部
106 予測部
107 データ出力部
141 第1学習済みモデル
142 第2学習済みモデル
10 Growth prediction device 11 CPU
12 ROM
13 RAM
14 Storage 15 Input unit 16 Display unit 17 Communication I/F
18 Bus 20 LAI measurement sensor 30 Database 40 Farm work instruction unit 50 User terminal 100 Farm work support system 101 Data input unit 102 Maximum value estimation unit 103 Normalization unit 104 Variable selection unit 105 Learning unit 106 Prediction unit 107 Data output unit 141 First trained model 142 Second trained model

Claims (8)

稲の生育に伴って変化する指標値の時系列の測定データ、稲の栽培に関する栽培情報、及び、稲を栽培する環境に関する環境情報の入力を受け付けるデータ入力部と、
前記指標値の測定データ、前記栽培情報、及び前記環境情報から、前記指標値の最大値を推定する最大値推定部と、
前記指標値の測定データ及び前記指標値の最大値から、前記指標値の測定データを正規化して正規化測定データを算出する正規化部と、
予め得られた前記指標値の正規化測定データを学習用データとして機械学習することにより生成され、かつ、前記指標値の正規化測定データを入力とし、前記指標値の今後の推移を表す予測データを出力する学習済みモデルを用いて、前記正規化部により算出された前記指標値の正規化測定データから、前記指標値の今後の推移を予測する予測部と、
を備えた生育予測装置。
a data input unit that receives input of time-series measurement data of index values that change with the growth of rice, cultivation information related to rice cultivation, and environmental information related to the environment in which rice is cultivated;
a maximum value estimation unit that estimates a maximum value of the index value from the measurement data of the index value, the cultivation information, and the environmental information;
a normalization unit that normalizes the measurement data of the index values from the measurement data of the index values and the maximum value of the index values to calculate normalized measurement data;
a prediction unit that predicts future trends in the index values from the normalized measurement data of the index values calculated by the normalization unit, using a trained model that is generated by machine learning using normalized measurement data of the index values obtained in advance as training data, and that receives the normalized measurement data of the index values as input and outputs prediction data that represents future trends in the index values;
A growth prediction device equipped with the above.
前記栽培情報は、稲を移植した日を表す移植日、及び肥料を施したか否かを表す施肥の有無を含み、
前記環境情報は、稲を栽培する期間の気温を含み、
前記最大値推定部は、前記施肥の有無で決まる係数、前記移植日及び前記気温で決まる係数、及び、平均的な前記指標値の最大値から、前記指標値の最大値を推定する
請求項1に記載の生育予測装置。
The cultivation information includes a transplanting date indicating the date on which the rice was transplanted and whether or not fertilization was performed indicating whether or not fertilizer was applied,
the environmental information includes temperature during the rice cultivation period;
The growth prediction device according to claim 1 , wherein the maximum value estimation unit estimates the maximum value of the index value from a coefficient determined by the presence or absence of fertilization, a coefficient determined by the transplanting date and the temperature, and an average maximum value of the index value.
前記環境情報は、稲を栽培する環境に関する複数の変数を含み、
前記環境情報に含まれる全ての変数のうち前記指標値の推移に対する寄与率が高い順に所定数の変数を選択する変数選択部を更に備え、
前記予測部は、前記学習済みモデルに代えて、予め得られた前記指標値の正規化測定データ及び前記環境情報から前記指標値の推移に対する寄与率が高い順に選択された所定数の変数を学習用データとして機械学習することにより生成され、かつ、前記指標値の正規化測定データ及び前記選択された所定数の変数を入力とし、前記指標値の今後の推移を表す予測データを出力する別の学習済みモデルを用いて、前記正規化部により算出された前記指標値の正規化測定データ及び前記変数選択部により選択された所定数の変数から、前記指標値の今後の推移を予測する
請求項1又は請求項2に記載の生育予測装置。
the environmental information includes a plurality of variables related to an environment in which rice is grown;
a variable selection unit that selects a predetermined number of variables from all variables included in the environmental information in descending order of contribution rate to the transition of the index value;
3. The growth prediction device according to claim 1, wherein the prediction unit predicts a future change in the index value from the normalized measurement data of the index value calculated by the normalization unit and the predetermined number of variables selected by the variable selection unit using another trained model instead of the trained model, the another trained model being generated by machine learning using, as learning data, normalized measurement data of the index value obtained in advance and a predetermined number of variables selected from the environmental information in descending order of contribution rate to the change in the index value, the another trained model receiving the normalized measurement data of the index value and the selected predetermined number of variables as input and outputting prediction data representing a future change in the index value.
前記予測部は、前記学習済みモデル及び前記別の学習済みモデルのうち、前記指標値の予測精度の高い方のモデルを用いて、前記指標値の今後の推移を予測する
請求項3に記載の生育予測装置。
The growth prediction device according to claim 3 , wherein the prediction unit predicts a future change in the index value using one of the trained model and the other trained model, which has a higher prediction accuracy of the index value.
前記環境情報は、稲を栽培する期間の気象に関する変数、及び稲を栽培する土壌に関する変数を含む
請求項3又は請求項4に記載の生育予測装置。
The growth prediction device according to claim 3 or 4, wherein the environmental information includes variables related to weather during a rice cultivation period and variables related to soil in which the rice is cultivated.
前記指標値は、地表の単位面積に対する稲の葉の面積の割合を表す葉面積指数である
請求項1~請求項5の何れか1項に記載の生育予測装置。
The growth prediction device according to any one of claims 1 to 5, wherein the index value is a leaf area index that represents the ratio of the area of rice leaves to a unit area of the ground surface.
稲の生育に伴って変化する指標値の時系列の測定データ、稲の栽培に関する栽培情報、及び、稲を栽培する環境に関する環境情報の入力を受け付け、
前記指標値の測定データ、前記栽培情報、及び前記環境情報から、前記指標値の最大値を推定し、
前記指標値の測定データ及び前記指標値の最大値から、前記指標値の測定データを正規化して正規化測定データを算出し、
予め得られた前記指標値の正規化測定データを学習用データとして機械学習することにより生成され、かつ、前記指標値の正規化測定データを入力とし、前記指標値の今後の推移を表す予測データを出力する学習済みモデルを用いて、前記算出された前記指標値の正規化測定データから、前記指標値の今後の推移を予測することを
コンピュータが実行する生育予測方法。
The system accepts input of time-series measurement data of index values that change with the growth of rice, cultivation information on rice cultivation, and environmental information on the environment in which rice is cultivated,
estimating a maximum value of the index value from the measurement data of the index value, the cultivation information, and the environmental information;
Normalizing the measurement data of the index values from the measurement data of the index values and the maximum value of the index values to calculate normalized measurement data;
a trained model that is generated by machine learning normalized measurement data of the index value obtained in advance as learning data, and that receives the normalized measurement data of the index value as input and outputs prediction data that represents a future change in the index value, and predicts a future change in the index value from the calculated normalized measurement data of the index value;
A computer-implemented growth prediction method.
稲の生育に伴って変化する指標値の時系列の測定データ、稲の栽培に関する栽培情報、及び、稲を栽培する環境に関する環境情報の入力を受け付け、
前記指標値の測定データ、前記栽培情報、及び前記環境情報から、前記指標値の最大値を推定し、
前記指標値の測定データ及び前記指標値の最大値から、前記指標値の測定データを正規化して正規化測定データを算出し、
予め得られた前記指標値の正規化測定データを学習用データとして機械学習することにより生成され、かつ、前記指標値の正規化測定データを入力とし、前記指標値の今後の推移を表す予測データを出力する学習済みモデルを用いて、前記算出された前記指標値の正規化測定データから、前記指標値の今後の推移を予測することを、
コンピュータに実行させるための生育予測プログラム。
The system accepts input of time-series measurement data of index values that change with the growth of rice, cultivation information on rice cultivation, and environmental information on the environment in which rice is cultivated,
estimating a maximum value of the index value from the measurement data of the index value, the cultivation information, and the environmental information;
Normalizing the measurement data of the index values from the measurement data of the index values and the maximum value of the index values to calculate normalized measurement data;
a trained model that is generated by machine learning normalized measurement data of the index value obtained in advance as learning data, and that receives the normalized measurement data of the index value as input and outputs prediction data that represents a future change in the index value, and predicts a future change in the index value from the calculated normalized measurement data of the index value;
A growth prediction program to be run on a computer.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016019512A (en) 2014-06-16 2016-02-04 Tdk株式会社 Harvesting season estimating device of crop, and harvesting season estimating program of crop
JP2017085728A (en) 2015-10-26 2017-05-18 三菱電機株式会社 Centralized voltage controller and centralized voltage control method
WO2019107179A1 (en) 2017-12-01 2019-06-06 ソニー株式会社 Information processing device, information processing method, and vegetation management system
JP2019187259A (en) 2018-04-20 2019-10-31 キッセイコムテック株式会社 Culture support method, culture support program, culture support device and culture support system
JP2021190108A (en) 2020-05-25 2021-12-13 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 Farm crop-related value derivation device and farm crop-related value derivation method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016019512A (en) 2014-06-16 2016-02-04 Tdk株式会社 Harvesting season estimating device of crop, and harvesting season estimating program of crop
JP2017085728A (en) 2015-10-26 2017-05-18 三菱電機株式会社 Centralized voltage controller and centralized voltage control method
WO2019107179A1 (en) 2017-12-01 2019-06-06 ソニー株式会社 Information processing device, information processing method, and vegetation management system
JP2019187259A (en) 2018-04-20 2019-10-31 キッセイコムテック株式会社 Culture support method, culture support program, culture support device and culture support system
JP2021190108A (en) 2020-05-25 2021-12-13 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 Farm crop-related value derivation device and farm crop-related value derivation method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
令和2年度スマート農業における水稲収量予測の高度化のための実証調査委託事業 業務実施報告書 [online],一般財団法人 リモート・センシング技術センター,2021年03月,特に48-63頁,URL: <https://www.maff.go.jp/j/budget/yosan_kansi/sikkou/tokutei_keihi/seika_R2/ippan/attach/pdf/210615-35.pdf>,[令和7年4月24日検索日]

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