特開 2024-95015 圃場管理システム

(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】P2024095015

(43)【公開日】2024-07-10

(54)【発明の名称】圃場管理システム

(51)【国際特許分類】

   G06Q 50/02 20240101AFI20240703BHJP

   A01G 25/00 20060101ALI20240703BHJP

   A01G 27/00 20060101ALI20240703BHJP

   A01G 22/22 20180101ALI20240703BHJP

【ＦＩ】

G06Q50/02

A01G25/00 501Z

A01G27/00 504B

A01G22/22 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022211990

(22)【出願日】2022-12-28

(71)【出願人】

【識別番号】505142964

【氏名又は名称】株式会社クボタケミックス

(74)【代理人】

【識別番号】100162031

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 豊彦

(74)【代理人】

【識別番号】100175721

【弁理士】

【氏名又は名称】高木 秀文

(72)【発明者】

【氏名】井内 友昭

(72)【発明者】

【氏名】四元 友治

(72)【発明者】

【氏名】西沢 博貴

(72)【発明者】

【氏名】伊庭 弘貴

【テーマコード（参考）】

5L049

5L050

【Ｆターム（参考）】

5L049CC01

5L050CC01

(57)【要約】

【課題】圃場でメタンが生成され難い状態であるか否かを把握することが可能な圃場管理システムを提供する。
【解決手段】圃場Ｈの土中の水分量を計測する水分量計測部と、水分量計測部の計測結果に基づいて、メタン生成菌の活動の活発さの程度を示す生成菌活動度を推定する推定部１７ｂと、を具備し、土中の水分量は、土中の湿度及び圃場Ｈの地下水位の少なくとも一方を含み、推定部１７ｂは、中干しを行うために設定された設定期間において、生成菌活動度を推定する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圃場の土中の水分量を計測する水分量計測部と、
前記水分量計測部の計測結果に基づいて、メタン生成菌の活動の活発さの程度を示す生成菌活動度を推定する推定部と、
を具備する、圃場管理システム。

【請求項2】

前記土中の水分量は、
前記土中の湿度及び前記圃場の地下水位の少なくとも一方を含む、請求項１に記載の圃場管理システム。

【請求項3】

前記推定部は、
中干しを行うために設定された設定期間において、前記生成菌活動度を推定する、請求項１に記載の圃場管理システム。

【請求項4】

前記水分量計測部の計測結果に基づいて、中干しの終了時期を算出する第１算出部をさらに具備する、請求項１に記載の圃場管理システム。

【請求項5】

圃場の土中の酸素量を計測する酸素量計測部と、
前記酸素量計測部の計測結果に基づいて、メタン生成菌の活動の活発さの程度を示す生成菌活動度を推定する推定部と、
を具備する、圃場管理システム。

【請求項6】

前記生成菌活動度の推定結果に基づいて、前記圃場からのメタン排出量、又は、所定の基準値に対する前記圃場でのメタン減少量の少なくとも一方を算出する第２算出部をさらに具備する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圃場管理システム。

【請求項7】

前記第２算出部は、
前記メタン排出量又は前記メタン減少量の少なくとも一方の算出結果を、二酸化炭素の量に換算する、請求項６に記載の圃場管理システム。

【請求項8】

前記第２算出部の算出結果に関する報告書を作成する作成部をさらに具備する、請求項６に記載の圃場管理システム。

【請求項9】

前記圃場を撮影した画像データと、当該圃場を識別する識別情報とを互いに関連付けて記憶する情報処理装置をさらに具備する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圃場管理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圃場の水を管理するための圃場管理システムの技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、圃場の水を管理するための圃場管理システムの技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

【0003】

特許文献１に記載の用水管理システムは、ファームポンドに貯留された水を圃場へ供給するためのものである。前記用水管理システムは、ファームポンドの水を汲み上げて圃場へ向けて送るポンプ、及びポンプからの水を各圃場へ流入させる経路を開閉する給水栓等を具備する。このような用水管理システムを用いることで、圃場の水位を適宜管理することができる。

【0004】

ここで、圃場の土中にはメタン生成菌が存在しており、当該メタン生成菌が生成するメタンによる地球温暖化の進行が懸念されている。このため、メタン生成菌の活動（圃場でメタンが生成され難い状態であるか否か）を把握できる技術が求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２１－９４０２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本開示の一態様は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、圃場でメタンが生成され難い状態であるか否かを把握することが可能な圃場管理システムを提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様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。

【0008】

本開示の一態様においては、圃場の土中の水分量を計測する水分量計測部と、前記水分量計測部の計測結果に基づいて、メタン生成菌の活動の活発さの程度を示す生成菌活動度を推定する推定部と、を具備するものである。
本開示の一態様によれば、圃場でメタンが生成され難い状態であるか否かを把握することができる。

【0009】

本開示の一態様においては、前記土中の水分量は、前記土中の湿度及び前記圃場の地下水位の少なくとも一方を含むものである。
本開示の一態様によれば、土中の湿度及び圃場の地下水位の少なくとも一方に基づいて、圃場でメタンが生成され難い状態であるか否かを把握することができる。

【0010】

本開示の一態様においては、前記推定部は、中干しを行うために設定された設定期間において、前記生成菌活動度を推定するものである。
本開示の一態様によれば、設定期間において、圃場でメタンが生成され難い状態であるか否かを把握することができる。

【0011】

本開示の一態様においては、前記水分量計測部の計測結果に基づいて、中干しの終了時期を算出する第１算出部をさらに具備するものである。
本開示の一態様によれば、第１算出部の算出結果に基づいて、適切な中干しの終了時期を把握することができる。

【0012】

本開示の一態様においては、圃場の土中の酸素量を計測する酸素量計測部と、前記酸素量計測部の計測結果に基づいて、メタン生成菌の活動の活発さの程度を示す生成菌活動度を推定する推定部と、を具備するものである。
本開示の一態様によれば、圃場でメタンが生成され難い状態であるか否かを把握することができる。

【0013】

本開示の一態様においては、前記生成菌活動度の推定結果に基づいて、前記圃場からのメタン排出量、又は、所定の基準値に対する前記圃場でのメタン減少量の少なくとも一方を算出する第２算出部をさらに具備するものである。
本開示の一態様によれば、第２算出部の処理によってメタン排出量又はメタン減少量の少なくとも一方を取得することができるため、利便性を向上することができる。

【0014】

本開示の一態様においては、前記第２算出部は、前記メタン排出量又は前記メタン減少量の少なくとも一方の算出結果を、二酸化炭素の量に換算するものである。
本開示の一態様によれば、第２算出部の処理によって二酸化炭素の量を取得することができるため、利便性を向上することができる。

【0015】

本開示の一態様においては、前記第２算出部の算出結果に関する報告書を作成する作成部をさらに具備するものである。
本開示の一態様によれば、利便性を向上することができる。例えば、作成部によってメタンの減少量を所轄機関等に報告するレポートを作成できるため、利便性を向上することができる。

【0016】

本開示の一態様においては、前記圃場を撮影した画像データと、当該圃場を識別する識別情報とを互いに関連付けて記憶する情報処理装置をさらに具備するものである。
本開示の一態様によれば、画像データと識別情報とを関連付けることによって、画像データを圃場ごとに管理することができる。

【発明の効果】

【0017】

本開示の一態様によれば、圃場でメタンが生成され難い状態であるか否かを把握することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】圃場管理システムの構成を示す説明図。

【図2】圃場管理システムを示すブロック図。

【図3】生成菌活動度を推定する活動度推定処理を示すフローチャート。

【図4】中干開始時期及び中干期間を示す説明図。

【図5】生成菌活動度に関するレポートを作成するレポート作成処理を示すフローチャート。

【図6】レポート作成処理で作成されるレポートの一例を示す図。

【図7】画像データを記憶するデータ記憶処理を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下では、本発明の一実施形態に係る圃場管理システム１０について説明する。

【0020】

図１に示す圃場管理システム１０は、圃場Ｈ（本実施形態では複数の圃場Ｈ）の水を管理するためのものである。圃場管理システム１０は、給水装置１１、水位水温センサ１２、湿度センサ１３、排水装置１４、通信中継機１５、作業者端末１６、圃場管理サーバ１７、画像管理サーバ１８及びデータセンター１９を具備する。

【0021】

給水装置１１は、圃場Ｈへの給水を管理するためのものである。給水装置１１は、各圃場Ｈに設けられる。給水装置１１は、後述する通信中継機１５と通信するための通信機器と、給水管Ｋと圃場Ｈとを接続する水路に設けられた給水栓と、を具備する（不図示）。給水装置１１は、前記給水栓を開閉することで、圃場Ｈへ給水可能な状態と給水不能な状態とを切り替えることができる。また給水装置１１は、給水栓の開度に応じて圃場Ｈへの給水量を調整することができる。加えて、給水装置１１はカメラ等の撮像装置を有していてもよい。給水装置１１は、撮像装置で撮影された画像データを、給水装置１１を識別する情報と関連付けて記憶することができる。

【0022】

水位水温センサ１２は、圃場Ｈの表面Ｈ１における水位（以下、「表面水位」と称する）及び水温を計測するためのものである。水位水温センサ１２は、各圃場Ｈに設けられる。水位水温センサ１２は、給水装置１１と接続され、表面水位及び水温の計測結果を給水装置１１へ送信することができる。

【0023】

湿度センサ１３は、圃場Ｈの土中の水分量、具体的には圃場Ｈの土中の湿度を計測するためのものである。湿度センサ１３は、各圃場Ｈに設けられる。湿度センサ１３は、給水装置１１と接続され、湿度の計測結果を給水装置１１へ送信することができる。

【0024】

排水装置１４は、圃場Ｈの排水を管理するためのものである。排水装置１４は、各圃場Ｈに設けられる。排水装置１４は、通信中継機１５と通信するための通信機器と、圃場Ｈの排水口に設けられた排水栓と、を具備する（不図示）。排水装置１４は、通信機器を介して受信した信号に応じて、排水栓の仕切り体の高さを調整可能に構成される。例えば排水装置１４は、表面水位よりも低い位置まで仕切り体を下げることで、圃場Ｈの水を排水路Ｃへ排出することができる。また排水装置１４は、表面水位以上の高さまで仕切り体を上げることで、圃場Ｈからの排水を停止することができる。このようにして、圃場Ｈでは、仕切り体の高さ位置（上面の高さ位置）と同じ高さの水位まで、水を貯留することができる。また排水装置１４は仕切り体の高さの調整により、圃場Ｈの排水（排水栓の開閉や排水量）を制御することができる。以下では、仕切り体の高さ位置（圃場Ｈに貯留可能な水位）を、「排水ゲート高さ」と称する。

【0025】

なお圃場管理システム１０は、必ずしも遠隔操作可能な排水装置１４を具備する必要はない。例えば圃場管理システム１０は、排水装置１４にかえて、遠隔操作不能な排水装置を具備してもよい。当該排水装置は、例えば操作具を操作することによって（手動で）排水ゲート高さを調整することができる。

【0026】

通信中継機１５は、無線通信可能な機器である。通信中継機１５は、無線通信により、給水装置１１、排水装置１４及び後述する圃場管理サーバ１７との間で情報をやり取りすることができる。

【0027】

作業者端末１６は、作業者が所有する端末である。作業者端末１６は、演算処理を実行可能な演算装置、プログラム等が記憶された記憶装置、情報を入力可能な入力装置及び演算処理の結果等を表示可能な出力装置等を具備する。作業者端末１６は、作業者が携帯可能な機器、例えばスマートフォンやタブレット端末等によって構成される。

【0028】

作業者端末１６は、ＧＰＳ衛星や携帯電話基地局からの信号を受信することによって、自身の位置情報（緯度及び経度）を検出することができる。また作業者端末１６には、カメラが内蔵される。作業者端末１６は、カメラで撮影された画像データに、自身の位置情報を関連付けて記憶することができる。これによって、画像データがどこで撮影されたのかを把握することができる。

【0029】

圃場管理サーバ１７は、圃場Ｈの給排水に関する処理を行うためのものである。圃場管理サーバ１７は、クラウドサーバ（厳密にはクラウドサーバ内に仮想的に構築されたサーバ）により構成される。圃場管理サーバ１７は、通信中継機１５を介して給水装置１１または排水装置１４との間で情報をやり取りすることができる。圃場管理サーバ１７は、給水装置１１または排水装置１４から信号を受信することで、種々の情報を取得することができる。例えば圃場管理サーバ１７は、給水装置１１からの信号に基づいて、給水栓の開度や水位水温センサ１２の計測結果や湿度センサ１３の計測結果等を取得することができる。また圃場管理サーバ１７は、排水装置１４からの信号に基づいて現在の排水ゲート高さ等を取得することができる。

【0030】

また圃場管理サーバ１７は、給水装置１１または排水装置１４へ信号を送信することで、圃場Ｈの給排水を制御することができる。例えば圃場管理サーバ１７は、給水装置１１へ信号を送信することで給水栓を開閉し、圃場Ｈへ給水可能な状態と給水不能な状態との切り替えや給水栓の開度を調整することができる。また圃場管理サーバ１７は、排水装置１４へ信号を送信することで、排水ゲート高さを調整することができる。なお圃場管理サーバ１７は、給水装置１１または排水装置１４の少なくとも一方と信号を送受信するものであればよく、例えば給水装置１１及び排水装置１４の双方と信号を送受信することも可能である。圃場管理サーバ１７は、このような給排水の制御によって、作物の生育ステージに応じた水位（設定水位）となるように、表面水位を調整することができる。以下、表面水位を調整する処理の一例について説明する。

【0031】

圃場管理サーバ１７は、給水栓を開いて圃場Ｈの表面水位を設定水位まで上昇させる。その後圃場管理サーバ１７は、給水栓を閉じて圃場Ｈへの給水を停止する。圃場Ｈの水は土に浸透したり乾燥したりするので、給水の停止によって圃場Ｈの表面水位は徐々に下がる。圃場管理サーバ１７は、設定水位から所定の閾値以上表面水位が下がった場合に、圃場Ｈへの給水を再開して圃場Ｈの水位を設定水位に戻す。圃場管理サーバ１７は、こうした給水及び給水停止を繰り返すことで、作物の生育ステージに適した水位となるように表面水位を調整する。なお、上述した表面水位の調整方法（制御方法）は一例であり、種々のパラメータに従って任意の方法で表面水位を調整することが可能である。また圃場Ｈに遠隔で操作可能な排水栓がない場合は、固定の排水ゲート高さを基準とし、排水栓がある場合は、調整した排水ゲート高さを基準として、前述する水位の調整を行うことが可能である。

【0032】

圃場管理サーバ１７は、インターネット回線等を介して作業者端末１６との間で相互に情報をやり取りすることができる。例えば、圃場管理サーバ１７は、作業者端末１６からの要求に応じて作業者端末１６に信号を送信することで、所定の情報（表面水位等）を作業者端末１６に通知することができる。また例えば圃場管理サーバ１７は、作業者端末１６からの要求に応じて給水装置１１に信号を送信することで、作業者端末１６の操作に応じて給水栓を開閉することができる。

【0033】

画像管理サーバ１８は、作業者端末１６で撮影された画像データに関する処理を行うためのものである。画像管理サーバ１８は、例えば、クラウドサーバにより構成される。画像管理サーバ１８は、インターネット回線等を介して作業者端末１６及びデータセンター１９の間で相互に情報をやり取りすることができる。

【0034】

データセンター１９は、圃場Ｈや圃場管理システム１０に関する種々の情報を記憶するための施設である。データセンター１９には、情報を記憶するための記憶装置（例えば、大容量ストレージ）が設けられ、当該記憶装置に水位水温センサ１２の計測結果や排水ゲート高さを変更した履歴等が記憶される。データセンター１９では、圃場管理サーバ１７及び画像管理サーバ１８から送信された情報を前記記憶装置に記憶させることができる。またデータセンター１９では、圃場管理サーバ１７及び画像管理サーバ１８から要求があった場合に、前記記憶装置に記憶された情報を圃場管理サーバ１７及び画像管理サーバ１８へ送信することができる。

【0035】

ここで、圃場Ｈで水稲を生育する場合、水稲の過剰な生育を抑制する等の目的で中干しが行われる。圃場管理システム１０で中干しを行う場合、給水装置１１による圃場Ｈへの給水が停止され、圃場Ｈが乾かされる。

【0036】

本実施形態では、中干しのために給水を停止する期間を、作業者端末１６の操作に応じて設定可能に構成される。以下では、この期間を「設定期間」と称する。作業者は、例えば、給水を停止する日時と、給水を再開する日時とを作業者端末１６に入力することで、設定期間を設定することができる。

【0037】

設定期間中は圃場Ｈへの給水が停止されるため、時間の経過に伴って圃場Ｈの表面水位が低下する。表面水位の低下によって圃場Ｈが乾かされる（中干しされた状態になる）と、水稲の分げつ等を抑制し、当該水稲の過剰な生育を抑制することができる。また、中干状態になると嫌気性細菌であるメタン生成菌の活動が抑制され、圃場Ｈから排出されるメタンの量を減らすことができる。

【0038】

水稲の生育のために推奨される中干しの期間は、地域や品種等に応じて予め設定されている。例えば「８日程度」など、圃場Ｈごとに適切と思われる中干しの期間が設定されている。ここで、メタンは温室効果ガスであるため、中干しを通常（上記推奨期間（８日程度））よりも延長することで、温室効果ガスの排出を抑制することができる。また作業者は、温室効果ガスの排出抑制についてのプロジェクト（例えば、Ｊクレジット）に参加して中干しを延長したことを証明することで、当該プロジェクトの規定に応じた報酬を受け取ることができる。中干しの延長を証明するためには、通常よりも長期間にわたって中干しされたことを示す証拠が必要となる。

【0039】

本実施形態の圃場管理システム１０は、メタン生成菌の活動の活発さの程度を示す生成菌活動度を推定可能に構成される。また圃場管理システム１０は、生成菌活動度に基づいて、圃場Ｈの中干状態を推定可能に構成される。そこで作業者は、当該中干状態の推定結果を証拠として用いることで、中干しの延長を証明することができる。以下では図２を参照し、中干状態及び生成菌活動度の推定に関する構成について説明する。

【0040】

圃場管理サーバ１７は、取得部１７ａ及び推定部１７ｂを具備する。取得部１７ａは、生成菌活動度の推定に必要な各種情報（後述する湿度情報１９ａ等）をデータセンター１９から取得するためのものである。推定部１７ｂは、生成菌活動度を推定する計算処理を行うためのものである。

【0041】

画像管理サーバ１８は、取得部１８ａ、算出部１８ｂ及び作成部１８ｃを具備する。取得部１８ａは、算出部１８ｂ及び作成部１８ｃの処理に必要な各種情報（後述する圃場情報１９ｂ等）を作業者端末１６またはデータセンター１９から取得するためのものである。算出部１８ｂは、中干しの延長によって抑制されたメタンの減少量を算出するためのものである。作成部１８ｃは、中干状態に関するレポートＲ（図６参照）を作成するためのものである。なお取得部１８ａは、作業者端末１６またはデータセンター１９の少なくとも一方から情報を取得するものであればよく、例えば作業者端末１６及びデータセンター１９の双方から情報を取得することも可能である。また、画像管理サーバ１８は圃場管理サーバ１７と一体のサーバであってもよいし、別々のサーバで構成されてもよい。

【0042】

データセンター１９には、湿度情報１９ａ、圃場情報１９ｂ、画像情報１９ｃ及び推定結果情報１９ｄが記憶される。

【0043】

湿度情報１９ａは、土中の湿度の履歴である。湿度情報１９ａは、圃場Ｈごとに管理される。本実施形態の湿度情報１９ａは、例えば、圃場Ｈを識別する圃場識別情報、湿度センサ１３を識別するセンサ識別情報、湿度センサ１３による土中の湿度の計測結果、湿度を計測した日時等が互いに関連付けられた情報となっている。湿度情報１９ａは、湿度センサ１３が湿度を計測するたびに作成され、データセンター１９に記憶される。

【0044】

圃場情報１９ｂは、圃場固有の情報である。圃場情報１９ｂは、例えば、圃場識別情報、圃場Ｈの位置情報、圃場Ｈの面積、還元基準メタン発生量、酸化基準メタン発生量等が互いに関連付けられた情報となっている。還元基準メタン発生量は、圃場Ｈに水が張られて酸素が少ない還元状態における、圃場Ｈでの単位面積及び単位時間当たりのメタン発生量である。酸化基準メタン発生量は、圃場Ｈが乾燥して酸素が多い酸化状態における、圃場Ｈでの単位面積及び単位時間当たりのメタン発生量である。還元基準メタン発生量及び酸化基準メタン発生量は、例えば、圃場Ｈに関する情報（土壌の性質や状態、地域等）や実験等に基づいて設定することができる。圃場情報１９ｂは、予めデータセンター１９に記憶される。

【0045】

画像情報１９ｃは、作業者端末１６のカメラで圃場Ｈを撮影した画像データに関する情報である。画像情報１９ｃは、圃場Ｈごとに管理される。画像情報１９ｃは、例えば、圃場識別情報、圃場Ｈの位置情報、画像データ、画像データの撮影日時等が互いに関連付けられた情報となっている。画像情報１９ｃは、画像管理サーバ１８の処理によってデータセンター１９に記憶される。

【0046】

推定結果情報１９ｄは、中干状態及び生成菌活動度の推定結果を判断可能な情報である。推定結果情報１９ｄは、圃場Ｈごとに管理される。推定結果情報１９ｄは、例えば、圃場識別情報、中干状態の推定結果及び生成菌活動度の推定結果等が互いに関連付けられた情報となっている。

【0047】

圃場管理サーバ１７は、給水栓の開度等に基づいて、異常を報知可能に構成される。具体的には圃場管理サーバ１７は、給水栓の開度及び排水栓の開度に基づいて圃場Ｈの表面水位を推定する。圃場管理サーバ１７は、当該推定結果が、水位水温センサ１２の計測結果（計測された表面水位）と所定の閾値以上異なる場合に、表面水位についての異常を検知して作業者端末１６等に通知する。これによって、圃場管理システム１０の異常（例えば水位水温センサ１２の位置ずれ、故障等）に速やかに対応することができる。

【0048】

以下では図３及び図４を参照し、圃場Ｈの中干状態及び生成菌活動度を推定するための活動度推定処理について説明する。活動度推定処理は、例えば、設定期間（給水が停止される期間）中に、圃場管理サーバ１７によって実行される。図３に示すように、圃場管理サーバ１７は、活動度推定処理が実行されると、ステップＳ１０へ移行する。

【0049】

ステップＳ１０において、圃場管理サーバ１７の取得部１７ａは、生成菌活動度の推定に必要な情報をデータセンター１９から取得する。本実施形態では、取得部１７ａは、設定期間における土中の湿度の履歴をデータセンター１９の湿度情報１９ａから取得する。ステップＳ１０の処理が終了すると、圃場管理サーバ１７は、ステップＳ２０へ移行する。

【0050】

ステップＳ２０において、圃場管理サーバ１７の推定部１７ｂは、ステップＳ１０で取得された土中の湿度の履歴に基づいて、生成菌活動度を推定する。上述の如く、メタン生成菌は嫌気性細菌であるため、土中の湿度が高い（土中の酸素が少ない）ほど活発に活動する。したがって土中の湿度が高いほど、メタンの発生量が増加する。このように、土中の湿度とメタン生成菌の活動度合いとの間には相関関係がある。本実施形態では、上記相関関係について予め実験等を行うことによって、土中の湿度とメタンの発生量との関係が求められている。

【0051】

ステップＳ２０において推定部１７ｂは、ステップＳ１０で取得した土中の湿度の履歴と、上記関係とに基づいて、湿度に応じたメタン発生量を算出する。こうしてメタン発生量を算出することで、推定部１７ｂは、メタン生成菌がどの程度活発に活動しているのか（生成菌活動度）を推定することができる。ステップＳ２０の処理が終了すると、圃場管理サーバ１７は、ステップＳ３０へ移行する。

【0052】

ステップＳ３０において、圃場管理サーバ１７の推定部１７ｂは、ステップＳ１０で推定した生成菌活動度に基づいて、圃場Ｈの中干状態を推定する。以下、図４を用いてステップＳ２０の処理の一例について説明する。

【0053】

上述の如く、設定期間中は圃場Ｈへの給水が停止されるため、時間の経過に伴って圃場Ｈの表面水位が下がり、中干状態へと移行する。中干状態では、土中に酸素が多く含まれるため、メタン生成菌の活動が抑制される。本実施形態では、こうした中干状態におけるメタン発生量（基準生成菌活動度）が実験等で予め求められている。推定部１７ｂは、当該基準生成菌活動度と、ステップＳ２０で推定された生成菌活動度とを比較することで、給水を停止して中干状態へと移行した時期（以下、「中干開始時期」と称する）を特定する。

【0054】

なお、設定期間が終了するまでは、圃場管理サーバ１７により自動的に圃場Ｈへの給水が停止されるため、推定部１７ｂは、中干開始時期から給水が再開されるまでの期間を中干期間であると推定する。なお、給水栓は作業者端末１６の操作に応じて開閉可能であることから、設定期間の途中で作業者端末１６の操作（手動）によって圃場Ｈへの給水が再開される可能性もある。この場合、圃場Ｈの土中の湿度が高くなり、生成菌活動度の推定結果が基準生成菌活動度よりも高くなる。この場合、推定部１７ｂは、中干開始時期から、生成菌活動度の推定結果が基準生成菌活動度よりも高くなった時期までを中干期間とする。ステップＳ３０の処理が終了すると、圃場管理サーバ１７は、ステップＳ３０へ移行する。

【0055】

ステップＳ３０において、推定部１７ｂは、ステップＳ２０・Ｓ３０での生成菌活動度及び中干状態の推定結果を作業者端末１６に送信する。これにより、作業者端末１６に生成菌活動度及び中干状態の推定結果が通知される。ステップＳ４０の処理が終了すると、圃場管理サーバ１７は、中干状態推定処理を終了する。

【0056】

上述のステップＳ１０からステップＳ４０までの処理は、設定期間においてリアルタイムに実行することができる。例えば上述の処理を所定の時間間隔（数時間ごと等）で実行することができる。これによって、例えば作業者は所望のタイミングで現在の圃場Ｈの状態を、作業者端末１６を用いて確認することができる。また、上記ステップＳ１０からステップＳ４０までの処理を一括して行うこともできる。例えば設定期間が終了した後に、各種情報（土中の湿度及び給水栓の開度等）の履歴を用いて、終了した設定期間における生成菌活動状態及び中干状態（中干期間）を推定することができる。こうして推定された生成菌活動状態及び中干状態は、圃場識別情報と関連付けられてデータセンター１９の推定結果情報１８ｆに記憶される。

【0057】

本実施形態では、活動度推定処理を行うことで、作業者が設定期間中に圃場Ｈに何度も足を運ぶことなく、中干状態を容易に把握することができる。これによって、圃場Ｈでメタンが生成され難い状態であるか否かを容易に把握することができ、作業者の負担を低減することができる。

【0058】

また、中干しを延長すると中干期間の推定結果が通常（８日程度）の中干期間よりも長くなる。この延長された中干期間は、中干期間の推定結果にも反映されるため、推定結果を用いて中干しの延長を証明することができる。

【0059】

なお、ステップＳ２０において推定部１７ｂは、土中の湿度に基づいて生成菌活動度を推定するものとしたが、メタン生成菌の活動の活発さと相関関係があるその他の情報に基づいて、生成菌活動度を推定することも可能である。例えば推定部１７ｂは、圃場Ｈの地下水位（圃場Ｈの表面Ｈ１から地下の水面までの深さ）、土中の酸素量の少なくとも１つを用いて生成菌活動度を推定可能である。以下、具体的に説明する。

【0060】

まず、地下水位を用いた生成菌活動度の推定の一例について説明する。圃場Ｈの地下水位が低下すると、土中に含まれる酸素の量が増加してメタン生成菌の活動が抑制される。このように、圃場Ｈの地下水位は、メタン生成菌の活動と相関関係がある。

【0061】

そこで、地下水位に基づいて生成菌活動度を推定する場合、圃場Ｈの地下水位を計測する地下水位センサを圃場Ｈに設置する。また、圃場Ｈの地下水位とメタンの発生量との関係を予め実験等によって取得する。推定部１７ｂは、ステップＳ２０において、圃場Ｈの地下水位の履歴と上記関係とに基づいて、地下水位に応じたメタン発生量を算出する。これによって、地下水位に基づいて生成菌活動度を推定することができる。

【0062】

次に、土中の酸素量を用いた生成菌活動度の推定の一例について説明する。上述の如く、土中に含まれる酸素の量が増加すると、メタン生成菌の活動が抑制される。このように、土中の酸素量は、メタン生成菌の活動と相関関係がある。

【0063】

そこで、土中の酸素量に基づいて生成菌活動度を推定する場合、圃場Ｈの酸素量を計測する酸素量センサを圃場Ｈに設置する。また、圃場Ｈの土中の酸素量とメタンの発生量との関係を予め実験等によって取得する。推定部１７ｂは、ステップＳ２０において、圃場Ｈの土中の酸素量の履歴と上記関係とに基づいて、土中の酸素量に応じたメタン発生量を算出する。これによって、土中の酸素量に基づいて生成菌活動度を推定することができる。

【0064】

また推定部１７ｂは、地下水位、土中の湿度及び土中の酸素量を組み合わせることで、生成菌活動度を推定することも可能である。例えば推定部１７ｂは、地下水位に応じたメタン発生量と土中の酸素量に応じたメタン発生量との平均値を求めることで、地下水位及び土中の湿度を組み合わせて生成菌活動度を推定することができる。

【0065】

以下では図５及び図６を参照し、中干状態に関するレポートＲを作成するレポート作成処理について説明する。本実施形態のレポートＲは、例えば中干しを延長したことを証明する用途に用いられる。

【0066】

レポート作成処理は、活動度推定処理が終了した後で画像管理サーバ１８によって適宜実行される。例えば、作業者端末１６から画像管理サーバ１８に対してレポート作成処理の実行が要求された場合に実行される。図５に示すように、画像管理サーバ１８は、レポート作成処理が実行されると、ステップＳ１１０へ移行する。

【0067】

ステップＳ１１０において、画像管理サーバ１８の取得部１８ａは、活動度推定処理で求められた中干状態の推定結果をデータセンター１９の推定結果情報１９ｄから取得する。ステップＳ１１０の処理が終了すると、画像管理サーバ１８は、ステップＳ１２０へ移行する。

【0068】

ステップＳ１２０において、画像管理サーバ１８の取得部１８ａは、レポートＲの作成に必要な圃場固有の情報を、データセンター１９の圃場情報１９ｂから取得する。本実施形態では、圃場Ｈの面積、還元基準メタン発生量及び酸化基準メタン発生量を取得する。ステップＳ１２０の処理が終了すると、画像管理サーバ１８は、ステップＳ１３０へ移行する。

【0069】

ステップＳ１３０において、画像管理サーバ１８の算出部１８ｂは、ステップＳ１１０・Ｓ１２０の取得結果に基づいて、設定期間における圃場Ｈでのメタン減少量を算出する。上述の如く、中干しを通常（８日程度）よりも延長することで、メタンの排出を抑制することができる。ステップＳ１３０で算出されるメタン減少量は、中干しを通常よりも延長することで、通常よりもどの程度メタンの排出を抑制できたのかを示す値である。以下、メタン減少量を算出するステップＳ１３０の処理の一例を説明する。

【0070】

まず算出部１８ｂは、通常の中干しで想定される中干状態の期間を取得する。この通常の中干期間は、例えば、前述のように、圃場Ｈごとに設定された適切な中干しの期間（８日程度など）を用いることができる。算出部１８ｂは、当該通常の中干期間と、ステップＳ１１０で取得された中干期間との差、すなわち中干しの延長によって中干状態が延びた期間（延長期間）を算出する。

【0071】

そして算出部１８ｂは、延長期間、ステップＳ１２０で取得された還元メタン発生量、圃場Ｈの面積を乗算することで、中干しを延長した場合の延長期間におけるメタン発生量を算出する。また算出部１８ｂは、ステップＳ１２０で取得された酸化メタン発生量を用いて、通常の中干しを行う場合における延長期間のメタン発生量を算出する。算出部１８ｂは、これらメタン発生量の差を算出することで、設定期間の延長によるメタン減少量を算出する。ステップＳ１３０の処理が終了すると、画像管理サーバ１８は、ステップＳ１４０へ移行する。

【0072】

ステップＳ１４０において、画像管理サーバ１８の算出部１８ｂは、ステップＳ１３０で算出したメタン減少量を、二酸化炭素の減少量に換算する。本実施形態では、算出部１８ｂは、地球温暖化係数に基づいてメタン減少量を二酸化炭素の減少量に換算する。

【0073】

地球温暖化係数とは、二酸化炭素の発生による温室効果の強さを基準として、他の温室効果ガスの温室効果の強さがどの程度のものであるかを示すものである。メタンの地球温暖化係数は、２５とされている。算出部１８ｂは、ステップＳ１３０で算出したメタン減少量とメタンの地球温暖化係数（２５）とを乗算することで、メタン減少量を二酸化炭素の減少量に換算する。ステップＳ１４０の処理が終了すると、画像管理サーバ１８は、ステップＳ１５０へ移行する。

【0074】

ステップＳ１５０において、画像管理サーバ１８の作成部１８ｃは、中干状態に関するレポートＲを作成する。この際作成部１８ｃは、例えば、所定の機関に提出する書類の様式に合うようなレポートＲを作成する。例えば、メタン減少量に応じた報酬を受け取るために、温室効果ガスの排出抑制についてのプロジェクト（例えば、Ｊクレジット）で用意された書類のテンプレートの空欄に必要な項目を自動入力することで、レポートＲを作成する。

【0075】

図６に一例で示すように、作成部１８ｃは、圃場Ｈの名称や、ステップＳ１３０で算出されたメタンの減少量や、ステップＳ１４０で算出された二酸化炭素の減少量や、活動度推定処理で推定された中干期間等を含むレポートＲを作成する。作成部１８ｃは、作成されたレポートＲを作業者端末１６に送信する。ステップＳ１５０の処理が終了すると、画像管理サーバ１８は、レポート作成処理を終了する。

【0076】

レポート作成処理によって、作業者がレポートＲを作成する手間を省くことができるため、利便性を向上することができる。なお、画像管理サーバ１８は、レポート作成処理で作成されたレポートＲのデータを、所定の機関に送信することも可能である。これにより、作業者がレポートＲを提出する手間を省くことができるため、利便性をさらに向上することができる。

【0077】

ここで、所定の機関に提出するためのレポートＲには、設定期間を延長したことを証明するために、圃場Ｈの表面Ｈ１や給水栓を撮影した画像データが貼り付けられることも想定される。しかしながらスマートフォンやタブレット端末のカメラで撮影が行われると、一般的に画像データは、１つのフォルダに格納されることから、複数の圃場Ｈを１つの作業者端末１６のカメラで撮影すると、画像データの管理が煩雑になってしまう。

【0078】

そこで本実施形態では、画像管理サーバ１８のデータ記憶処理により、データセンター１９で圃場Ｈごとに画像データを管理可能に構成されている。

【0079】

以下では図２及び図７を参照し、データ記憶処理について説明する。データ記憶処理は、データセンター１９の記憶装置に画像データを記憶させるための処理である。データ記憶処理は、例えば、作業者端末１６のカメラによって圃場Ｈが撮影された後で、画像管理サーバ１８によって適宜実行される。例えば、作業者端末１６から画像管理サーバ１８に対してデータ記憶処理の実行が要求された場合に実行される。図７に示すように、画像管理サーバ１８は、データ記憶処理が実行されると、ステップＳ２１０へ移行する。

【0080】

ステップＳ２１０において、画像管理サーバ１８の取得部１８ａは、作業者端末１６から画像データを取得する。当該画像データには、撮影日時及び撮影場所の情報（撮影時の作業者端末１６の位置情報）が関連付けられている。ステップＳ２１０の処理が終了すると、画像管理サーバ１８は、ステップＳ２２０へ移行する。

【0081】

ステップＳ２２０において、画像管理サーバ１８の取得部１８ａは、ステップＳ２１０で取得した画像データと、圃場識別情報とを関連付けた情報をデータセンター１９に送信する。以下、ステップＳ２２０の処理の一例を説明する。

【0082】

まず取得部１８ａは、各圃場Ｈの位置情報及び圃場識別情報を、データセンター１９の圃場情報１９ｂから取得する。そして取得部１８ａは、ステップＳ２１０で取得した画像データに関連付けられた撮影場所の情報、及び各圃場Ｈの位置情報の取得結果に基づいて、画像データがどの圃場Ｈを撮影したものであるかを特定する。その後取得部１８ａは、特定した圃場Ｈの識別情報を、ステップＳ２１０で取得した画像データ、撮影時間等を関連付けた情報をデータセンター１９に送信する。ステップＳ２２０の処理が終了すると、画像管理サーバ１８は、データ記憶処理を終了する。

【0083】

データ記憶処理によって、画像管理サーバ１８から送信された情報が図２に示すデータセンター１９の画像情報１９ｃとして記憶され、データセンター１９で圃場Ｈごとに画像データを管理することができる。

【0084】

こうして画像データが圃場Ｈごとに管理されることにより、利便性を向上させることができる。例えば、各圃場Ｈのうち、作業者が選択した一部の圃場Ｈを撮影した画像データのみを作業者端末１６に表示させることができる。また、撮影日時の順に画像データを並べることもできる。また作業者端末１６の操作に応じて、並べられた画像データをレポートＲに貼り付けることもできる。これによって、画像データを用いたレポートＲの作成を容易に行うことができ、利便性を向上させることができる。

【0085】

本実施形態では、上述したような画像データを管理するサーバ（画像管理サーバ１８）を、圃場Ｈの給排水を管理するサーバ（圃場管理サーバ１７）とは別に構築している。こうしてサーバを分けることにより、一方のサーバに障害が発生した場合でも、他方のサーバは継続して稼働するため、障害に対するリスクを分散することができる。

【0086】

なお、給水装置１１は、配水池に貯留される水をそのまま圃場Ｈに供給するのではなく、水に空気を含ませて圃場Ｈに供給することも可能である。例えば、給水装置１１の近傍に泡発生装置を設置して、直径が１μｍ以上かつ１００μｍ未満の泡（マイクロバブル）、直径が１μｍ未満の泡（ウルトラファインバブル）等を含む水を圃場Ｈに供給することも可能である。これによって、圃場Ｈに水を張る場合に、圃場Ｈの水に多くの空気を含ませることができる。上述の如く、メタン生成菌は嫌気性細菌であるため、圃場Ｈの水に多くの空気を含ませることで、中干しとは異なる時期においてもメタン生成菌の活動を抑制し、圃場Ｈからのメタンの排出量を減少させることができる。

【0087】

以上の如く、本実施形態に係る圃場管理システム１０は、圃場Ｈの土中の水分量を計測する水分量計測部（湿度センサ１３）と、前記水分量計測部の計測結果に基づいて、メタン生成菌の活動の活発さの程度を示す生成菌活動度を推定する推定部１７ｂと、を具備するものである。

【0088】

このように構成することにより、圃場Ｈでメタンが生成され難い状態であるか否かを把握することができる。

【0089】

また、前記土中の水分量は、前記土中の湿度及び前記圃場Ｈの地下水位の少なくとも一方を含むものである。

【0090】

このように構成することにより、土中の湿度及び圃場Ｈの地下水位の少なくとも一方に基づいて、圃場Ｈでメタンが生成され難い状態であるか否かを把握することができる。

【0091】

また、前記推定部１７ｂは、中干しを行うために設定された設定期間において、前記生成菌活動度を推定するものである（ステップＳ２０）。

【0092】

このように構成することにより、設定期間において、圃場Ｈでメタンが生成され難い状態であるか否かを把握することができる。

【0093】

また、本実施形態に係る圃場管理システム１０は、圃場Ｈの土中の酸素量を計測する酸素量計測部と、前記酸素量計測部の計測結果に基づいて、メタン生成菌の活動の活発さの程度を示す生成菌活動度を推定する推定部１７ｂと、を具備するものである。

【0094】

このように構成することにより、圃場Ｈでメタンが生成され難い状態であるか否かを把握することができる。

【0095】

また、前記圃場管理システム１０は、前記生成菌活動度の推定結果に基づいて、前記圃場Ｈからのメタン排出量、又は、所定の基準値に対する前記圃場Ｈでのメタン減少量の少なくとも一方を算出する算出部１８ｂ（第２算出部）をさらに具備するものである。

【0096】

このように構成することにより、算出部１８ｂの処理によってメタン排出量又はメタン減少量の少なくとも一方を取得することができるため、利便性を向上することができる。

【0097】

また、前記算出部１８ｂは、前記メタン排出量又は前記メタン減少量の少なくとも一方の算出結果を、二酸化炭素の量に換算するものである（ステップＳ１４０）。

【0098】

このように構成することにより、算出部１８ｂの処理によって二酸化炭素の量を取得することができるため、利便性を向上することができる。

【0099】

また、前記圃場管理システム１０は、前記算出部１８ｂの算出結果に関するレポートＲ（報告書）を作成する作成部１８ｃをさらに具備するものである。

【0100】

このように構成することにより、利便性を向上することができる。例えば、作成部１８ｃによってメタンの減少量を所轄機関等に報告するレポートＲを作成できるため、利便性を向上することができる。

【0101】

また、前記圃場管理システム１０は、前記圃場Ｈを撮影した画像データと、当該圃場Ｈを識別する識別情報とを互いに関連付けて記憶する画像管理サーバ１８（情報処理装置）をさらに具備するものである。

【0102】

このように構成することにより、画像データを圃場Ｈごとに管理することができる。

【0103】

なお、本実施形態に係る湿度センサ１３は、本発明に係る水分量計測部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る算出部１８ｂは、本発明に係る第２算出部の実施の一形態である。
また、画像管理サーバ１８は、本発明に係る情報処理装置の実施の一形態である。

【0104】

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

【0105】

例えば、本実施形態では、生成菌活動度の推定対象となる時期が中干しのための設定期間であるものとしたが、推定部１６ｂは、設定期間に限らず任意の時期において、生成菌活動度を推定可能である。

【0106】

また推定部１７ｂは、生成菌活動度の推定に加えて、土中の水分量（湿度、地下水位）を用いたその他の計算処理を実行することも可能である。例えば推定部１７ｂは、土中の水分量を用いて、中干しの終了推奨時期を算出することも可能である。

【0107】

具体的には、圃場Ｈが長期間乾燥すると水稲の根が傷み、収量が減少するおそれがある。一方、圃場Ｈの乾燥期間が短いと、温室効果ガス（メタン）の排出抑制効果が不十分となるおそれがある。そこで推定部１７ｂは、設定期間の最中に土中の水分量（湿度、地下水位）を監視し、当該監視結果に基づいて中干しの終了推奨時期を算出する。例えば推定部１７ｂは、土中の湿度が所定の閾値以下となる時期を土中の湿度の履歴から予測し、当該予測結果を中干の終了推奨時期として算出する。なお所定の閾値は、圃場Ｈに関する情報（土壌の性質や状態、地域等）や当該圃場Ｈで生育される水稲の種類等に応じて適宜設定される。より詳細には、所定の閾値は、中干しの延長によるメタンの排出抑制の効果を奏すると共に、収量の減少の影響が小さい値が設定される。中干しの終了推奨時期の算出結果が作業者端末１６に報知されることで、作業者は、設定期間の延長によってメタンの排出を抑制しながらも、収量に与える影響を小さくすることができる中干しの終了時期を把握することができる。

【0108】

また圃場管理サーバ１７は、設定期間ではなく、上述した中干しの終了推奨時期の算出結果に基づいて、中干しを自動的に終了してもよい。これによって中干しを適切なタイミングで自動的に終了することができる。

【0109】

以上の如く、前記圃場管理システム１０は、前記水分量計測部（湿度センサ１３）の計測結果に基づいて、中干しの終了時期（終了推奨時期）を算出する第１算出部（推定部１７ｂ）をさらに具備するものである。

【0110】

このように構成することにより、第１算出部の算出結果に基づいて、適切な中干しの終了時期を把握することができる。

【0111】

また本実施形態では、データセンター１９の記憶装置に画像データ等の各種情報が記憶されるものとしたが、各種情報が記憶される機器は、特に限定されない。例えば圃場管理サーバ１７、画像管理サーバ１８等に各種情報が記憶されてもよい。また各種情報が複数のサーバに分散して記憶されてもよい。

【0112】

また本実施形態では、画像データを管理するサーバ（画像管理サーバ１８）を、圃場Ｈの給排水を管理するサーバ（圃場管理サーバ１７）とは別に構築するものとしたが、圃場管理システム１０におけるサーバ構成は特に限定されない。例えば、画像データの管理及び圃場Ｈの給排水の管理を、共通のサーバで行うものとしてもよい。

【0113】

また算出部１８ｂは、ステップＳ１３０において設定期間の延長によるメタンの減少量を算出するものとしたが、設定期間の延長によってどの程度メタンの発生が抑制されたのかを判断可能なその他の情報を算出してもよい。例えば算出部１８ｂは、設定期間中の圃場Ｈからのメタン排出量を算出してもよい。

【符号の説明】

【0114】

１０ 圃場管理システム
１３ 湿度センサ
１７ｂ 推定部
Ｈ 圃場

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】