特開 2022-172813 土壌用センサデバイス及びセンシング容器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022172813

(43)【公開日】2022-11-17

(54)【発明の名称】土壌用センサデバイス及びセンシング容器

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/22 20060101AFI20221110BHJP

   G01N 27/04 20060101ALI20221110BHJP

【ＦＩ】

G01N27/22 C

G01N27/04 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021079055

(22)【出願日】2021-05-07

(71)【出願人】

【識別番号】518288730

【氏名又は名称】アルセンス株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504145342

【氏名又は名称】国立大学法人九州大学

(74)【代理人】

【識別番号】100158023

【弁理士】

【氏名又は名称】牛田 竜太

(74)【代理人】

【識別番号】100144509

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 洋三

(72)【発明者】

【氏名】滝口 收

(72)【発明者】

【氏名】金谷 晴一

【テーマコード（参考）】

2G060

【Ｆターム（参考）】

2G060AA14

2G060AC01

2G060AF03

2G060AF07

2G060AF10

2G060AG11

2G060CA01

2G060CD08

2G060FA01

2G060HD03

2G060HE00

2G060KA06

(57)【要約】

【課題】
環境データを適正に取得することができる土壌用センサデバイス及びセンシング容器の提供。
【解決手段】
土壌用センサデバイス１０は、長手方向に延びる形状の本体部１１と、本体部１１に少なくとも一部が収納される第１水分センサ１６Ａ及び第２水分センサ１６Ｂと、を有している。第１水分センサ１６Ａ及び第２水分センサ１６Ｂによって採取された環境データは、無線通信によってルータを介してクラウドサーバに蓄積される。本体部１１の上部には、電源であるソーラーパネル１３Ａが設けられている。第１水分センサ１６Ａの第１検出面１６ａは上下方向に直交するように配置され、第２水分センサ１６Ｂの第２検出面１６ｂも同様に、上下方向に直交するように配置される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

長手方向に延びる形状の本体部と、
電力を供給する電源供給部と、
前記本体部に少なくとも一部が収納され、前記電源供給部から供給される前記電力によって動作し、土壌の環境データを検出する検出面を有する検出部と、
前記環境データを記憶する記憶部と、
前記電源供給部から供給される前記電力によって動作し、前記記憶部の前記環境データを無線通信によって外部機器に送信する通信部と、を有し、
前記検出部は、前記検出面が前記長手方向に対して交差するように配置されていることを特徴とする土壌用センサデバイス。

【請求項2】

前記検出部は、前記検出面が前記長手方向に直交するように前記本体部から突出し、前記検出面が上を向くように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の土壌用センサデバイス。

【請求項3】

前記検出部は、前記長手方向に直交し上を向く第１検出面を有する第１検出部と、前記第１検出部と同じ前記環境データを検出し前記長手方向に直交し上を向く第２検出面を有する第２検出部と、から構成され、
前記第１検出部と前記第２検出部とは前記長手方向に間隔を空けて並列に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の土壌用センサデバイス。

【請求項4】

前記検出部は、前記長手方向に直交し上を向く第１検出面を有する第１検出部と、前記第１検出部とは異なる前記環境データを検出し前記長手方向に直交し上を向く第２検出面を有する第２検出部と、から構成され、
前記第１検出部と前記第２検出部は、前記長手方向に間隔を空けて配置され、
前記第２検出部は、前記第１検出部と平行に配置され、
前記本体部は、前記長手方向に直交する方向に延びるアームを有し、
前記検出部は、前記アームの先端部に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の土壌用センサデバイス。

【請求項5】

前記本体部の側面には、前記電源供給部と電気的に接続される土壌発電用の電極が設けられていて、
前記電極は前記長手方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項２に記載の土壌用センサデバイス。

【請求項6】

植物を育成し深さ方向を有する容器と、
電力を供給する電源供給部と、
前記容器内に配置され、前記電源供給部から供給される前記電力によって動作し、土壌の環境データを検出する検出面を有する検出部と、
前記環境データを記憶する記憶部と、
前記電源供給部から供給される前記電力によって動作し、前記記憶部の前記環境データを無線通信によって外部機器に送信する通信部と、を有し、
前記検出部は、前記容器の内壁に沿うように設けられ、前記検出面が前記深さ方向に対して交差するように配置されていることを特徴とするセンシング容器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は土壌用センサデバイス及びセンシング容器に関し、特に土壌の環境データを採取する土壌用センサデバイス及びセンシング容器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、土壌中のＥＣ値の分布を手軽かつ正確にリアルタイムで計測可能な土壌用センサが知られている（特許文献１）。センサ側面には複数の電極が設けられていて、土壌の水分含有率を検出し、給水口から水分補給を行うことにより電極間の水分含有量を所定の範囲に保っている。これにより、正確なＥＣ値を計測することができ、リアルタイムでＥＣ値の変化を観測することが可能となる。

【0003】

他に、土壌の状態量を検出することができる土壌状態量検出センサが知られている（特許文献２）。土壌状態量検出センサは、制御装置と、制御装置に着脱可能なセンサ部材と、から構成される。制御装置とセンサ部材とが半係合の状態のときはセンサ部材の接触端子と制御装置の識別端子とが接触し、完全係合の状態のときは接触端子と制御装置の検出用端子とが接触する。半係合の状態のときに土壌状態量検出センサとして機能し、完全係合の状態のときに土壌水分量検出センサとして機能ことにより、１つのセンサで複数の機能を有するセンサを実現することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１－１３０２５号公報

【特許文献2】特開２０２０－１０１４０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の土壌用センサでは、センサの電極がセンサ本体の側面に露出するように設けられているため、土壌の環境データを検出するときに正確性に欠ける可能性があった。センサ本体の側面の電極では、深さ方向における平均化された環境データを検出することは可能だったが、水平方向における特定層の環境データを正確に計測することは難しかった。

【0006】

また、特許文献２の土壌状態量検出センサにおいても同様に、センサ部材に複数の検出用電極が深さ方向に間隔を空けて設けられているため、土壌の水分を検出する場合には深さ方向における平均的な水分量を検出していた。このような土壌状態量検出センサでは、水平方向における特定層の水分量を把握することは困難だった。

【0007】

そこで、本発明は、環境データを適正に取得することができる土壌用センサデバイス及びセンシング容器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために第１の発明は、長手方向に延びる形状の本体部と、電力を供給する電源供給部と、前記本体部に少なくとも一部が収納され、前記電源供給部から供給される前記電力によって動作し、土壌の環境データを検出する検出面を有する検出部と、前記環境データを記憶する記憶部と、前記電源供給部から供給される前記電力によって動作し、前記記憶部の前記環境データを無線通信によって外部機器に送信する通信部と、を有し、前記検出部は、前記検出面が前記長手方向に対して交差するように配置されていることを特徴とする土壌用センサデバイスを提供している。

【0009】

検出部は、本体部に少なくとも一部が収納されているが、電源供給部、記憶部、及び通信部は、本体部に収納されていてもよく、別体で設けられていてもよい。

【0010】

第２の発明では、第１の発明に記載された土壌用センサデバイスであって、前記検出部は、前記検出面が前記長手方向に直交するように前記本体部から突出し、前記検出面が上を向くように配置されていることを特徴としている。

【0011】

ここでいう直交とは、略直交を含む概念であり、上を向くとは略上方を向くことを含む概念である。

【0012】

第３の発明では、第１の発明又は第２の発明に記載された土壌用センサデバイスであって、前記検出部は、前記長手方向に直交し上を向く第１検出面を有する第１検出部と、前記第１検出部と同じ前記環境データを検出し前記長手方向に直交し上を向く第２検出面を有する第２検出部と、から構成され、前記第１検出部と前記第２検出部とは前記長手方向に間隔を空けて並列に配置されていることを特徴としている。

【0013】

第４の発明では、第１の発明又は第２の発明に記載された土壌用センサデバイスであって、前記検出部は、前記長手方向に直交し上を向く第１検出面を有する第１検出部と、前記第１検出部とは異なる前記環境データを検出し前記長手方向に直交し上を向く第２検出面を有する第２検出部と、から構成され、前記第１検出部と前記第２検出部は、前記長手方向に間隔を空けて配置され、前記第２検出部は、前記第１検出部と平行に配置され、前記本体部は、前記長手方向に直交する方向に延びるアームを有し、前記検出部は、前記アームの先端部に設けられていることを特徴としている。

【0014】

第５の発明では、第２の発明に記載された土壌用センサデバイスであって、前記本体部の側面には、前記電源供給部と電気的に接続される土壌発電用の電極が設けられていて、前記電極は前記重力方向に沿って配置されていることを特徴としている。

【0015】

第６の発明では、植物を育成し深さ方向を有する容器と、電力を供給する電源供給部と、前記容器内に配置され、前記電源供給部から供給される前記電力によって動作し、土壌の環境データを検出する検出面を有する検出部と、前記環境データを記憶する記憶部と、前記電源供給部から供給される前記電力によって動作し、前記記憶部の前記環境データを無線通信によって外部機器に送信する通信部と、を有し、前記検出部は、前記容器の内壁に沿うように設けられ、前記検出面が前記深さ方向に対して交差するように配置されていることを特徴とするセンシング容器を提供している。

【発明の効果】

【0016】

第１の発明によると、検出部の検出面が長手方向に対して交差するように配置されているため、本体部を土壌に埋設したとき、又は本体部を重力方向に平行に配置したとき、土壌表面から下降してくる水分、栄養分、その他の無機物等の環境データを適正に検出することができる。また、記憶部の環境データを通信部によって外部機器に無線送信可能であるため、検出した環境データをビックデータとしてサーバ内に蓄積し、農作物の苗木の育成に役立てることができる。

【0017】

第２の発明によると、検出面が長手方向に直交し上を向くように本体部から突出していため、本体部を土壌に埋設したとき、又は本体部を重力方向に平行に配置したとき、土壌表面から下方にむけてしみ込んでくる水分、栄養分、その他の無機物等の検出を適正に行うことができる。図１１に示すように、従来のように土壌に垂直に差し込んで水分量を計測すると縦方向に平均化された値が検出されるため、水平方向である特定層の水分量の検出が難しかった。さらに、下方に向けて流れる物質の検出の場合においても同様に、検出のための電極等が縦方向に向いているため、縦方向に平均化された値が検出されてしまい、横方向における特定層の検出に不向きであった。これに対し、本発明の土壌用センサデバイスでは検出面が層に対して平行であって上を向くように配置されているため、所望の層における適正かつ詳細な環境データの検出が可能となる。

【0018】

第３の発明によると、検出部は第１検出部と長手方向に間隔を空けて設置された第２検出部とを有しているため、複数の層の環境データを検出することができる。また、第１検出面及び第２検出面が長手方向に直交するに配置されているため、本体部を土壌に埋設したとき、又は本体部を重力方向に平行に配置したとき、土壌表面から下方にむけてしみ込んでくる水分、栄養剤、その他の無機物等の検出を適正に行うことができる。

【0019】

第４の発明によると、検出部は第１検出部と第１検出部と異なる環境データを検出する第２検出部とから構成されているため、複数の環境データを採取することができる。また、検出部はアームの先端に設けられているため、アームの長さを任意に設定することで所望の位置の環境データを検出することができる。

【0020】

第５の発明によると、本体部に土壌発電用の電極が設けられているため、エナジーハーベストによる環境負荷の低い土壌用センサデバイスを実現することができる。また、電極は重力方向に沿って配置されるため、効率的に発電を行うことができる。

【0021】

第６の発明によると、検出部の検出面が深さ方向に対して交差するように配置されているため、土壌表面から下降してくる水分、栄養分、その他の無機物等の環境データを適正に検出することができ、容器内における環境データの検出が可能となる。また、容器内に検出部が設けられているため、容器ごとに土壌用センサデバイスを設置する必要がなく、簡易的に環境データを採取することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の第１の実施の形態による土壌用センサシステムを示す概略図。

【図2】本発明の第１の実施の形態による土壌用センサデバイスのブロック図。

【図3】本発明の第１の実施の形態による土壌用センサデバイスの斜視図。

【図4】本発明の第１の実施の形態による土壌用センサデバイスの環境データを示すグラフであって、図４（Ａ）は苗木を植えていない育苗ポットの環境データのグラフ、図４（Ｂ）は苗木を植えた育苗ポットの環境データのグラフ。

【図5】本発明の第１の実施の形態による土壌用センサシステムの環境データを示すグラフ。

【図6】本発明の第２の実施の形態による土壌用センサデバイスの斜視図。

【図7】本発明の第３の実施の形態による土壌用センサデバイスの斜視図。

【図8】本発明の第４の実施の形態によるセンシング容器の斜視図。

【図9】本発明の第５の実施の形態によるセンシング容器であって、図９（Ａ）はセンシング容器の斜視図、図９（Ｂ）はセンシング容器の展開図。

【図10】本発明の土壌用センサデバイスの使用方法を示す図。

【図11】従来の土壌用センサデバイスで育苗ポットを計測している図。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の第１の実施の形態による土壌用センサシステム１及び土壌用センサデバイス１０を図１から図５に基づき説明する。図中に示すように、上下方向を定義する。

【0024】

土壌用センサシステム１は、複数の土壌用センサデバイス１０が採取した土壌中及び周囲の環境データを、中継器であるルータ２を経由してクラウドサーバ３に自動的に送信し、ビックデータとして蓄積する。管理者は、ＰＣ端末４又は携帯端末４Ａを操作することでクラウドサーバ３に蓄積されたデータを解析する。本実施の形態では、イチゴの育苗ポット５及び土壌６に植えられたイチゴの苗の育成時における環境データを採取する。なお、土壌用センサデバイス１０が送信した環境データを、クラウドサーバ３を介することなく、ＰＣ端末４又は携帯端末４Ａに直接送信してもよい。ルータ２，クラウドサーバ３、ＰＣ端末４又は携帯端末４Ａは、本発明の外部機器の一例である。携帯端末４Ａとは、スマートフォン、タブレット、スマートウォッチ等が含まれる。

【0025】

図２に示すように、土壌用センサデバイス１０は、本体部１１と、制御部１２と、電源供給部１３と、記憶部１４と、通信部１５と、土壌センサ１６と、環境センサ１７と、を有している。制御部１２と、電源供給部１３と、記憶部１４と、通信部１５は、本体部１１内部の基盤ユニット１８に収納されている。制御部１２は、土壌用センサデバイス１０全体を制御するマイコンであって、タイマ１２Ａと、電源供給部１３を制御するパワーコントロールユニットと、ＡＤコンバータと、を有している。土壌センサ１６は、本発明の検出部に対応する。制御部１２は、タイマ１２Ａのカウントに基づいて、所定時間ごとに土壌センサ１６及び環境センサ１７が検出した環境データ１４Ａを記憶部１４に記憶し、通信部１５によってルータ２に無線送信している。

【0026】

本体部１１は、図３に示すように、防塵・防水が施された上下方向に延びる略円柱形状であって、上部が略５面体形状に形成され、各面に電源供給部１３に電気的に接続されるソーラーパネル１３Ａが設けられている。円柱部分の側面から上下方向に直交するように２つの土壌センサ１６が突出している。図１に示すように、土壌用センサデバイス１０は、ソーラーパネル１３Ａを外部に露出させた状態で土壌６に埋設する。育苗ポット５に設置するときは、容器の深さ方向と本体部１１が平行になるように設置する。上下方向は、本発明の長手方向に対応する。

【0027】

電源供給部１３は、ソーラーパネル１３Ａの太陽光発電により、土壌用センサデバイス１０の各素子に電源を供給する。本実施の形態では電源として太陽光発電を用いたが、これに限定されず周囲の環境から電力を生成するマイクロエナジーハーベストであって、例えば、振動、電磁波等の電波、又は植物等の有機物に基づいて発電を行ってもよい。また、電磁波による発電であってもよく、太陽光発電と電磁波発電とを組み合わせたハイブリッド式であってもよい。これにより、太陽光が長期間出ていない状態やであっても、土壌用センサデバイス１０を安定的に動作させることができる。この場合には、発電した電力を蓄える蓄電部を設けることが望ましい。蓄電部は、小型のスーパーキャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、セラミックコンデンサ、フィルムコンデンサ、タンタルコンデンサ、リチウムイオン電池を用いることができる。

【0028】

記憶部１４は、土壌センサ１６及び環境センサ１７によって計測された環境データ１４Ａを一時的に記憶するメモリである。本実施の形態では、着脱可能なマイクロｓｄカードを用いたが、これに限定されず他の外付けメモリであってもよく内蔵メモリであってもよい。記憶部１４は、環境データ１４Ａが所定の容量を超えるとデータが上書きされる。

【0029】

通信部１５は、Ｗｉｆｉ（登録商標）によってルータ２とデータ通信を行う。本実施の形態のアンテナはフィルム上のパターンアンテナを用いているため、基盤ユニット１８を任意の位置に設置してもアンテナ強度の高い向きとすることができる。通信部１５とルータ２との通信方式はこれに限定されず、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、ＬＰＷＡ（Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ Ａｒｅｗａ）、９２０ＭＨｚ帯無線通信、無線ＬＡＮ、３Ｇ、４Ｇ、又は５Ｇの移動体通信、赤外線通信等であってもよい。通信部１５とルータ２とのデータ通信の際は、各土壌用センサデバイス１０に割り当てられた識別子を土壌センサ１６又は環境センサ１７が計測した環境データ１４Ａと共に送信する。これにより、クラウドサーバ３上では得られた環境データ１４Ａがどの土壌用センサデバイス１０によるものかを識別することができる。識別子は、予め土壌用センサデバイス１０に割り当てられているものであってもよく、土壌用センサデバイス１０とルータ２とが通信を開始したときに割り当てられてもよい。なお、通信部１５は９２０ＭＨｚ帯による無線通信で図示せぬ基地局とデータ通信を行ってもよい。例えば、シグフォックス（登録商標）によるＬＰＷＡネットワークを用いた場合は、ルータに変えて基地局と通信を行う。基地局が受信したデータは、すべてクラウドサーバ３で管理される。これにより数十ｋｍ離れた移動体通信が可能となる。

【0030】

土壌センサ１６はケーブルＣを介して基盤ユニット１８と電気的に接続され、第１水分センサ１６Ａと、第２水分センサ１６Ｂと、を有している。第１水分センサ１６Ａは本発明の第１検出部に対応し、第２水分センサ１６Ｂは本発明の第２検出部に対応する。第１水分センサ１６Ａと第２水分センサ１６Ｂとは略同一の構成であるため、以下第１水分センサ１６Ａについてのみ説明する。第１水分センサ１６Ａは、静電容量感知で土壌の水分レベルを検知するセンサであって略平板形状をなし、上方を向くように配置された第１検出面１６ａを備えている。第１水分センサ１６Ａは、第１検出面１６ａに交流の電気を流し、電気容量の変化（キャパシタンス）を水分値に置き換えて算出する。第２水分センサ１６Ｂは、上方を向く第２検出面１６ｂを備えていて、第１水分センサ１６Ａから下方に間隔を空けて配置される。本実施の形態では、土壌センサ１６として水分センサを用いたが、これに限定されず温度、ＰＨ値、ＥＣ値、硝酸イオン等のイオンを検出するセンサであってもよい。図中において、第１検出面１６ａ及び第２検出面１６ｂを斜線で示す。

【0031】

環境センサ１７はケーブルＤを介して基盤ユニット１８と電気的に接続され、温度センサ１７Ａと、湿度センサ１７Ｂと、を有している。環境センサ１７は、大気の環境を計測するため本体部１１の上部から外部に露出している。なお、環境センサ１７は、これに限定されず、照度、気圧、ＣＯ２濃度、メタンガス濃度、風力を計測可能であってもよい。また、土壌センサ１６又は環境センサ１７は、多軸のジャイロセンサ、傾きセンサ、振動センサ、静電容量センサによるタッチセンサ、磁気センサ、焦電センサ、超音波センサ等を用いることもできる。例えば、土壌センサ１６に多軸ジャイロセンサ又は傾きセンサを用いる場合は、地面の傾き、又は育苗ポット５の傾き及び動きを計測することができる。本実施の形態では、土壌センサ１６は通信部１５とアナログ通信により接続され、環境センサ１７は通信部１５とＩ２Ｃバスによるシリアル通信によって接続されている。制御部１２が、土壌センサ１６からのアナログ信号電圧値を所定の計算式に入力することにより数値データに変換し、当該数値データを記憶部１４に環境データ１４Ａとして記憶する。また、制御部１２は、環境センサ１７からのシリアル通信によって受け取るデジタル信号を所定の計算式に入れ込むことによって数値データに変換し、当該数値データを記憶部１４に環境データ１４Ａとして記憶する。なお、土壌センサ１６及び環境センサ１７と通信部１５との通信方式、及び環境データ１４Ａへの変換方式は、上記に限定されず任意の方法を用いることができる。

【0032】

制御部１２は、１分ごとに土壌センサ１６及び環境センサ１７からの環境データ１４Ａを記憶部１４に記憶し、定期的に通信部１５でクラウドサーバ３に送信する。管理者は、ＰＣ端末４又は携帯端末４Ａによりクラウドサーバ３に蓄積された環境データ１４Ａの解析を行うことができる。

【0033】

育苗ポット５で水やりした場合と、空のポットで水やりした場合と、の土壌センサ１６の環境データ１４Ａの比較結果を図４に示す。ｔ１及びｔ２は、水やりのタイミングである。図４（Ａ）に示す空のポットでは、実線で示す第１水分センサ１６Ａの検出値のほうが点線で示す第２水分センサ１６Ｂの検出値よりも低くなる。これは、土壌の水分が上から下に向けて下がってくるため下方に位置する第２水分センサ１６Ｂの値が高くなる。これに対し、図４（Ｂ）に示すいちごの苗が植えられた育苗ポット５では、点線で示す第２水分センサ１６Ｂのほうが実線で示す第１水分センサ１６Ａよりも低くなる。苗木の根が水分を保持するため、育苗ポット５の底面よりも中間部分のほうが水分量が高い。本実施の形態のように、土壌センサ１６を本体部１１から水平に突出させて第１検出面１６ａ及び第２検出面１６ｂを上方に向けるように設置することで、特定層における水分量を適正に把握することができる。

【0034】

従来のように、縦方向に土壌センサ５１６設置した土壌用センサデバイス５１０の環境データ１４Ａを図１１に示す。水やりｔ１及びｔ２のタイミングで、土壌水分が上昇している。しかし、本発明のように土壌中の層における水分量を計測することができないため、苗木の解析に有益となる環境データ１４Ａの採取が難しい。これに対し、本発明では土壌中の任意の層における水分量を適正に計測することができる。

【0035】

図５に、環境センサ１７によって検知された環境データ１４Ａを示す。実線は湿度センサ１７Ｂによって計測された環境データ１４Ａ、点線は温度センサ１７Ａによって計測された環境データ１４Ａ、一点鎖線は図示せぬ土壌温度センサによって計測された環境データ１４Ａを示している。グラフに示すように、水やりのタイミングであるｔ４及びｔ５において大気の湿度が上昇している。また、土壌温度は大気温と概ね連動している。

【0036】

これらのデータは、クラウドサーバ３に蓄積され、ビックデータとして保存される。最終的に、収穫されたいちごの糖度、サイズ、色合い、形状、等と対応付けて保存され、ディープラーニング等の機械学習によるいちごの苗の最適な育成条件の設定に用いられる。

【0037】

このような構成によると、第１水分センサ１６Ａの第１検出面１６ａ及び第２水分センサ１６Ｂの第２検出面１６ｂが上下方向に対して交差するように配置されているため、本体部１１を土壌６に埋設したとき、又は本体部１１を育苗ポット５の深さ方向に平行に配置したとき、土壌表面から下降してくる水分、栄養分、その他の無機物等の環境データ１４Ａを適正に検出することができる。また、記憶部１４の環境データ１４Ａを通信部１５によってルータ２に無線送信可能であるため、検出した環境データ１４Ａをビックデータとしてクラウドサーバ３に蓄積し、農作物の苗木の育成に役立てることができる。

【0038】

このような構成によると、第１検出面１６ａ及び第２検出面１６ｂが上下方向に直交し上を向くように本体部１１から突出していため、本体部１１を土壌６に埋設したとき、又は本体部１１を育苗ポット５の深さ方向に平行に配置したとき、土壌表面から下方にむけてしみ込んでくる水分、栄養分、その他の無機物等の検出を適正に行うことができる。図１１に示すように、従来のように土壌に土壌センサ１６を差し込んで水分量を計測すると水平方向である特定層の水分量の検出が難しかった。さらに、下方に向けて流れる物質の検出においても同様に、検出のための電極等が縦方向に向いているため、縦方向に平均化された値が検出されてしまい、横方向における特定層の検出に不向きであった。これに対し、本発明の土壌用センサデバイス１０では第１検出面１６ａ及び第２検出面１６ｂが層に対して平行であって上を向くように配置されているため、所望の層における適正かつ詳細な環境データ１４Ａの検出が可能となる。

【0039】

このような構成によると、土壌センサ１６は第１水分センサ１６Ａと上下方向に間隔を空けて設置された第２水分センサ１６Ｂとを有しているため、複数の層の環境データ１４Ａを検出することができる。また、第１検出面１６ａ及び第２検出面１６ｂが上方を向くように配置されているため、本体部１１を土壌６に埋設したとき、又は本体部１１を育苗ポット５の深さ方向に平行に配置したとき、土壌表面から下方にむけてしみ込んでくる水分、栄養剤、その他の無機物等の検出を適正に行うことができる。

【0040】

次に、本発明の第２の実施の形態について、図６に基づいて説明する。図中に示すように、上下前後左右方向を定義する。第１の実施の形態と同一の構成については、同一の符号を付し説明を省略する。第２の実施の形態による土壌用センサデバイス１１０は、本体部１１の左右方向の側面に上下方向に沿って土壌発電のための２つの電極１１１が設けられている。

【0041】

土壌用センサデバイス１１０では、土壌内の微生物が一方の電極１１１が、微生物が有機物を分解する際に発生する電子を受け取り、その電子が他の電極１１１に移動することにより発電される。制御部１２は、電源供給部１３から供給される電極１１１から電気に基づいて土壌用センサデバイス１０を駆動する。

【0042】

このような構成によると、本体部１１に土壌発電用の電極１１１が設けられているため、エナジーハーベストによる環境負荷の低い土壌用センサデバイス１１０を実現することができる。また、電極１１１は上下方向に沿って配置されるため、効率的に発電を行うことができる。さらに、電極１１１を左右方向の側面に設けることにより、電極間の距離を担保しつつ長さを有する電極１１１の設置が可能となる。

【0043】

次に、本発明の第３の実施の形態について、図７に基づいて説明する。上述の実施の形態と同一の構成については、同一の符号を付し説明を省略する。第３の実施の形態による土壌用センサデバイス２１０は、本体部２１１から２つのアーム２２０が前方に向けて水平に突出している。上部のアーム２２０の先端には、第１水分センサ１６Ａ及び第１温度センサ２１６Ａが設けられている。下部のアーム２２０の先端には、第２水分センサ１６Ｂ及び第２温度センサ２１６Ｂが設けられている。第１水分センサ１６Ａ、第２水分センサ１６Ｂ、第１温度センサ２１６Ａ、及び第２温度センサ２１６Ｂは、水平に設けられている。第１水分センサ１６Ａが本発明の第１検出部に対応し、第１温度センサ２１６Ａが本発明の第２検出部に対応する。

【0044】

このような構成によると、特定層における水分量と土壌温度とを同時に計測することができる。また、アーム２２０が設けられているため、アーム２２０の長さを調整することにより所望の位置の環境データ１４Ａを採取することができる。

【0045】

次に、本発明の第４の実施の形態について、図８に基づいて説明する。上述の実施の形態と同一の構成については、同一の符号を付し説明を省略する。第４の実施の形態によるセンシング容器３００は、上下方向に深さを有し植物を栽培する容器３０１と、容器３０１に取り付けられた土壌用センサデバイス３１０と、を有している。土壌用センサデバイス３１０は、基盤ユニット３１８と、第１水分センサ３１６Ａと、第２水分センサ３１６Ｂと、基盤ユニット３１８と第１水分センサ３１６Ａ及び第２水分センサ３１６Ｂとをつなぐケーブル３１８Ａと、を有している。

【0046】

基盤ユニット３１８は、第１の実施の形態の基盤ユニット１８と略同一の構成となっており、容器３０１の縁に設けられている。基盤ユニット３１８の少なくとも１つの面には図示せぬソーラーパネルが設けられている。第１水分センサ３１６Ａは、容器３０１の側面に固定され、第１検出面３１６ａが上下方向に直交するように配置される。基盤ユニット３１８と第１水分センサ３１６Ａとは柔軟性を有するケーブル３１８Ａで接続されているため、第１水分センサ３１６Ａの位置を所望の位置に固定することができる。第２水分センサ３１６Ｂは、容器３０１の底面に第２検出面３１６ｂが上下方向に直交するように固定されている。上下方向は、本発明の深さ方向に対応する。

【0047】

このような構成によると、容器３０１と土壌用センサデバイス３１０とが一体的に構成されているため、土壌用センサデバイス３１０設置の作業負担を軽減することができる。また、第１の実施の形態と同様に基盤ユニット３１８内のソーラーパネル及び通信部のアンテナがフィルム状であるため、フレキシブルに設置することができる。さらに、土壌センサ１６がフィルム状であるため、容器３０１の底面及び側面の任意の位置に設置することができる。なお、容器３０１は、苗木ポットであってもよく、植木鉢であってもよい。

【0048】

次に、本発明の第５の実施の形態について、図９に基づいて説明する。上述の実施の形態と同一の構成については、同一の符号を付し説明を省略する。第５の実施の形態によるセンシング容器４００は、図９（Ａ）に示すように、上下方向に深さを有し植物を栽培する容器４０１と、容器４０１に取り付けられた土壌用センサデバイス４１０と、を有している。容器４０１は樹脂又は紙製であって略矩形をなし、図９（Ｂ）に示すように、展開した状態から組み立てることにより作成される。土壌用センサデバイス４１０は、基盤ユニット４１８と、第１水分センサ４１６Ａと、第２水分センサ４１６Ｂと、基盤ユニット４１８と第１水分センサ４１６Ａ及び第２水分センサ４１６Ｂとをつなぐケーブル４１８Ａと、を有している。

【0049】

基盤ユニット４１８は、第１の実施の形態の基盤ユニット１８と略同一の構成となっており、容器４０１の縁に設けられている。基盤ユニット４１８の少なくとも１つの面には図示せぬソーラーパネルが設けられている。第１水分センサ４１６Ａは、容器４０１の側面に固定されていて、第１検出面４１６ａが上下方向に直交するように配置される。基盤ユニット４１８と第１水分センサ４１６Ａとは、ケーブル４１８Ａで接続されている。第２水分センサ４１６Ｂは、容器４０１の底面に第２検出面４１６ｂが上下方向に直交するように固定されている。

【0050】

このような構成によると、容器４０１と土壌用センサデバイス４１０とが一体的に構成されているため、土壌用センサデバイス４１０設置の作業負担を軽減することができる。また、第１の実施の形態と同様に基盤ユニット４１８内のソーラーパネル及び通信部のアンテナがフィルム状であるため、フレキシブルに設置することができる。また、土壌センサ１６がフィルム状であるため、容器４０１の底面及び側面の任意の位置に設置することができる。

【0051】

本発明による土壌用センサデバイス及びセンシング容器は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。

【0052】

上述の実施の形態による土壌用センサデバイス１０、１１０、２１０を、図１０に示すように山林の傾斜面に複数設置してもよい。検知された環境データは、第１の実施の形態と同様に、無線通信によりクラウドサーバ３に蓄積される。このような構成によると、土砂崩れ等の自然災害が発生する際の土壌の状態を把握することができ、降水量との関係性から避難指示等の防災に役立てることができる。

【符号の説明】

【0053】

１ 土壌用センサシステム
２ ルータ
３ クラウドサーバ
４ ＰＣ端末
４Ａ 携帯端末
５ 育苗ポット
１０、１１０、２１０、３１０、４１０ 土壌用センサデバイス
１１、２１１ 本体部
１３ 電源供給部
１４ 記憶部
１４Ａ 環境データ
１５ 通信部
１６ 土壌センサ
１６Ａ、３１６Ａ、４１６Ａ 第１水分センサ
１６ａ、３１６ａ、４１６ａ 第１検出面
１６Ｂ、３１６Ｂ、４１６Ｂ 第２水分センサ
１６ｂ、３１６ｂ、４１６ｂ 第２検出面
１７ 環境センサ
２１６Ａ 第１温度センサ
２１６Ｂ 第２温度センサ
３００、４００ センシング容器
３０１、４０１ 容器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】