特許 7359429 赤潮検査システム及び赤潮検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-02

(45)【発行日】2023-10-11

(54)【発明の名称】赤潮検査システム及び赤潮検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 33/18 20060101AFI20231003BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20231003BHJP

   B64D 47/08 20060101ALI20231003BHJP

   G06T 7/00 20170101ALI20231003BHJP

【ＦＩ】

G01N33/18 106A

B64C39/02

B64D47/08

G06T7/00 350C

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019199900

(22)【出願日】2019-11-01

(65)【公開番号】P2021071445

(43)【公開日】2021-05-06

【審査請求日】2022-10-03

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 ・平成３０年１２月１３日発行「第１９回計測自動制御学会（ＳＩＣＥ）システムインテグレーション部門講演会論文集（第３０５８頁から第３０５９頁）」 ・平成３０年１２月１５日に大阪工業大学にて発表「第１９回計測自動制御学会（ＳＩＣＥ）システムインテグレーション部門講演会」 ・平成３１年１月２２日株式会社ジェイツ・コンプレックスＮＥＸＴ ＭＯＢＩＬＩＴＹ Ｗｅｂサイトにて掲載 ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｎｅｘｔｍｏｂｉｌｉｔｙ．ｊｐ／ｎｅｗ＿ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ／ｆｏｕｒ－ｎａｇａｓａｋｉ－ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ－ｅｔ－ａｌ－ａ－ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ－ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ－ｔｏ－ｃｏｎｖｅｒｔ－ｎａｇａｓａｋｉ－ｐｒｅｆｅｃｔｕｒｅ－％Ｃ２％Ｂ７－ｇｏｔｏ－ｉｓｌａｎｄ－ｔｏ－ｔｕｎａ－ｆａｒｍｉｎｇ－ｂａｓｅ－ａｔ－ｉｏｔ２０１９０１２２／ ・平成３１年１月２２日ＮＨＫ「イブニング長崎」にて放送 ・平成３１年１月２２日テレビ長崎（ＮＴＫ）プライムニュースにて放送 ・平成３１年１月２２日長崎文化放送 スーパＪチャンネルにて放送 ・平成３１年１月２２日ＫＤＤＩ株式会社ＨＰに掲載 ｈｔｔｐｓ：／／ｎｅｗｓ．ｋｄｄｉ．ｃｏｍ／ｋｄｄｉ／ｃｏｒｐｏｒａｔｅ／ｎｅｗｓｒｅｌｅａｓｅ／２０１９／０１／２２／３５６６．ｈｔｍｌ ・平成３１年１月２２日ＫＤＤＩ株式会社 ケータイＷａｔｃｈサイトに掲載 ｈｔｔｐｓ：／／ｋ－ｔａｉ．ｗａｔｃｈ．ｉｍｐｒｅｓｓ．ｃｏ．ｊｐ／ｄｏｃｓ／ｎｅｗｓ／１１６５６８１．ｈｔｍｌ ・平成３１年１月２３日長崎新聞に掲載 ・平成３１年１月２３日読売新聞に掲載 ・平成３１年１月２３日長崎放送（ＮＢＣ）「Ｎスタ」にて放送 ・平成３１年１月２６日長崎国際放送（ＮＩＢ）ＮＮＮストレートニュースにて放送 ・平成３１年１月２７日西日本新聞に掲載 ・平成３１年１月２７日西日本新聞Ｗｅｂサイトに掲載 ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｎｉｓｈｉｎｉｐｐｏｎ．ｃｏ．ｊｐ／ｉｔｅｍ／ｎ／４８２２６４／ ・令和１年６月 日経ビジネス電子版に掲載 ｈｔｔｐｓ：／／ｓｐｅｃｉａｌ．ｎｉｋｋｅｉｂｐ．ｃｏ．ｊｐ／ａｔｃｌｈ／ＯＮＢ／１９／５Ｇ＿ＩＭＰＡＣＴ／ｓｕｍｍｉｔ０９＿２／

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 ・令和１年６月７日学校法人長崎大学 山本研究所ＨＰに掲載 ｈｔｔｐ：／／ｒｏｂｏｔｉｃｓ．ｍｅｃｈ．ｎａｇａｓａｋｉ－ｕ．ａｃ．ｊｐ／ ・令和１年６月２７日 ＫＤＤＩ ５Ｇ ＳＵＭＭＩＴ ２０１９ 講演会にて発表 ・令和１年８月６日 Ｓｅｎｓｏｒ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｗｅｂサイトにて掲載 ｈｔｔｐｓ：／／ｍｙｕｋｋ．ｏｒｇ／ＳＭ２０１７／ａｒｔｉｃｌｅ．ｐｈｐ？ｓｓ＝２４１７

(73)【特許権者】

【識別番号】504205521

【氏名又は名称】国立大学法人 長崎大学

(74)【代理人】

【識別番号】100090033

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 博司

(74)【代理人】

【識別番号】100093045

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 良男

(74)【代理人】

【識別番号】110001209

【氏名又は名称】特許業務法人山口国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 郁夫

(72)【発明者】

【氏名】盛永 明啓

【審査官】海野 佳子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１８４３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２６３８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０３３４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２５７７８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２９６９５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１３９１７２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－０７７２９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ３３／１８

Ｂ６４Ｃ ３９／０２

Ｂ６４Ｄ ４７／０８

Ｇ０６Ｔ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

海水を採水する採水装置を有した無人飛行体と、
前記無人飛行体で採水した海水を顕微鏡で撮影した画像から、赤潮の要因となるプランクトンの種類を判別し、プランクトンの種類ごとの個体数を計数して、有害赤潮を判別し、プランクトン種類ごとの計数結果及び有害赤潮判別結果を表示する情報処理装置と
を備えた赤潮検査システム。

【請求項2】

採水装置を有した前記無人飛行体または別の無人飛行体で撮影した海面の画像に基づき選択された採水地点で、採水装置を有した前記無人飛行体により海水の採水を行う
請求項１に記載の赤潮検査システム。

【請求項3】

採水装置を有した前記無人飛行体は、異なる深度、異なる地点の海水を採水する複数の採水器を備えた
請求項１または請求項２に記載の赤潮検査システム。

【請求項4】

前記情報処理装置で計数されたプランクトン種類ごとの計数結果及び有害赤潮判別結果を受信するサーバは、プランクトン種類ごとの計数結果及び有害赤潮判別結果を、採水箇所を特定した地図上で視認可能とした画像を生成する
請求項１～請求項３の何れか１項に記載の赤潮検査システム。

【請求項5】

無人飛行体で海面を撮影する工程と、
前記無人飛行体で撮影した海面の画像から海水の採水箇所を選択する工程と、
採水装置を有した無人飛行体を、選択された採水箇所に飛行させ、採水箇所で海水を採水する工程と、
採水した海水を顕微鏡で撮影する工程と、
顕微鏡で撮影された画像から、赤潮の要因となるプランクトンの種類を判別し、プランクトンの種類ごとの個体数を計数して、有害赤潮を判別する工程と、
有害赤潮判別結果を表示する工程と
を実行する赤潮検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、赤潮の発生を判別する赤潮検査システム及び赤潮検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

水産業における養殖事業では、赤潮の早期検知が重要な課題である。特に、クロマグロは通常の魚種に比べ赤潮の影響を受けやすい魚種のため、赤潮の早期検知が必要である。クロマグロは、赤潮の要因となるプランクトンが、他の魚種の１／１０程度の低密度で斃死という報告もある。

【0003】

しかし、船舶を養殖生簀まで航行して行う既存のクロロフィル計測では、赤潮の早期検知が困難である。

【0004】

一方、ドローンと称す無人飛行体で水試料を検出する水試料検出方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第６３４０４３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の目的は、無人飛行体を利用し、海水の採水から有害赤潮の判別、有害赤潮判別結果の判定を短時間で行えるようにした赤潮検査システム及び赤潮検査方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決するため、本発明は、海水を採水する採水装置を有した無人飛行体と、無人飛行体で採水した海水を顕微鏡で撮影した画像から、赤潮の要因となるプランクトンの種類を判別し、プランクトンの種類ごとの個体数を計数して、有害赤潮を判別し、プランクトン種類ごとの計数結果及び有害赤潮判別結果を表示する情報処理装置とを備えた赤潮検査システムである。

【0008】

また、本発明は、無人飛行体で海面を撮影する工程と、無人飛行体で撮影した海面の画像から海水の採水箇所を選択する工程と、採水装置を有した無人飛行体を、選択された採水箇所に飛行させ、採水箇所で海水を採水する工程と、採水した海水を顕微鏡で撮影する工程と、顕微鏡で撮影された画像から、赤潮の要因となるプランクトンの種類を判別し、プランクトンの種類ごとの個体数を計数して、有害赤潮を判別する工程と、有害赤潮判別結果を表示する工程とを実行する赤潮検査方法である。

【発明の効果】

【0009】

本発明では、海水の採水、解析を短時間で行い、有害赤潮判別結果を表示できるので、赤潮が発生した場合、赤潮の発生が予測される場合の対応を迅速に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施の形態の赤潮検査システムの一例を示す機能ブロック図である。

【図2】海水回収用の無人飛行体の一例を示す機能ブロック図である。

【図3A】海水回収用の無人飛行体の一例を示す構成図である。

【図3B】海水回収用の無人飛行体の一例を示す構成図である。

【図4】本実施の形態の赤潮検査システムの動作の一例を示すフローチャートである。

【図5】情報処理装置に表示される赤潮発生情報の一例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して、本発明の赤潮検査システム及び赤潮検査方法の実施の形態について説明する。

【0012】

＜本実施の形態の赤潮検査システムの構成例＞
図１は、本実施の形態の赤潮検査システム１の一例を示す機能ブロック図である。

【0013】

本実施の形態の赤潮検査システム１は、海水回収用の無人飛行体２Ａと、海面等の撮影用の無人飛行体２Ｂと、無人飛行体２Ａで回収した海水に含まれるプランクトンの個体数に基づき有害赤潮の判別、表示等を行う情報処理装置４を備える。

【0014】

図２は、海水回収用の無人飛行体２Ａの一例を示す機能ブロック図、図３Ａ、図３Ｂは、海水回収用の無人飛行体２Ａの一例を示す構成図である。

【0015】

無人飛行体２Ａは、本例では４個のロータ２０Ａと、各ロータ２０Ａを独立して駆動する複数のモータ２１Ａと、各モータ２１Ａを独立して制御する複数のスピードコントローラ（ESC:Electric speed controller）２２Ａを備える。

【0016】

また、無人飛行体２Ａは、機体の周囲を撮影するカメラ２３Ａと、カメラ２２Ａの姿勢を制御するジンバル機構２４Ａを備える。

【0017】

更に、無人飛行体２Ａは、海水を採水する採水装置２５Ａを備える。採水装置２５Ａは、海水を採水する採水器である採水容器２５０Ａと、採水容器２５０Ａを吊下するワイヤ２５１Ａと、ワイヤ２５１Ａが巻かれる図示しないプーリを回転させるサーボモータ２５２Ａを備える。

【0018】

採水装置２５Ａは、一度の飛行で異なる深度または異なる地点の海水を採水できるようにするため、複数の採水容器２５０Ａ、本例では３個の採水容器２５０Ａを備えると共に、採水容器２６０Ａごとにワイヤ２５１Ａ及びワイヤ２５１Ａが巻かれたプーリを回転させるサーボモータ２５２Ａを備え、各採水容器２５０Ａが独立して昇降可能に構成される。なお、採水容器２５０Ａは、水圧に応じて開閉可能な図示しない蓋を備え、海上、及び、海中で所定の水圧が掛かるまでは蓋が閉じた状態を保ち、海中で所定以上の水圧が掛かると、蓋が開いて海水を採水できるようにしてもよい。また、一度の飛行で異なる深度の海水を採水できるようにするため、複数の採水容器２５０Ａで蓋の開閉のタイミングをバネにより調整可能として、深度に応じた所定の圧力が掛かると、蓋が開くようにしてもよい。

【0019】

また、無人飛行体２Ａは、主に採水容器２５０Ａの着水箇所を撮影するカメラ２６Ａを備える。

【0020】

更に、無人飛行体２Ａは、フライトコントローラ（Flight Controller）２７Ａを備える。フライトコントローラ２７Ａは、コンピュータ、ジャイロセンサ、加速度センサ、ＧＰＳ等を備え、各スピードコントローラ２２Ａ、カメラ２３Ａ、ジンバル２４Ａ、サーボモータ２５２Ａ、カメラ２６Ａを制御する。

【0021】

また、無人飛行体２Ａは、無人飛行体２Ａを飛行させる制御信号、カメラ２３Ａ、２６Ａを制御する制御信号、採水装置２５Ａを制御する制御信号等を受信すると共に、カメラ２３Ａ、２６Ａで撮影された画像信号等を送信する送受信器２８Ａを備える。

【0022】

無人飛行体２Ａは、遠隔操作装置３Ａで操作される。遠隔操作装置３Ａは、人により操作される操作部３０Ａを備える。操作部３０Ａは、無人飛行体２Ａを飛行させる操作、カメラ２３Ａ、２６Ａで撮影を行う操作、採水装置２５Ａで採水容器２５０Ａを昇降させる操作等が行われる。

【0023】

また、遠隔操作装置３Ａは、カメラ２３Ａで撮影された画像、及び、カメラ２６Ａで撮影された画像を表示するモニタ３１Ａを備える。更に、遠隔操作装置３Ａは、無人飛行体２Ａを飛行させる制御信号、カメラ２３Ａ、２６Ａを制御する制御信号、採水装置２５Ａを制御する制御信号等を送信すると共に、カメラ２３Ａ、２６Ａで撮影された画像信号等を受信する送受信器３２Ａを備える。

【0024】

なお、撮影用の無人飛行体２Ｂは、海水回収用の無人飛行体２Ａから採水装置２５Ａを除いた構成でよい。

【0025】

情報処理装置４は、無人飛行体２Ａで採水した海水を用いて作成した標本を撮影する顕微鏡５から、画像を取得する。情報処理装置４は、顕微鏡５で撮影された画像を解析するプログラム等が実行される制御部４１と、顕微鏡５で撮影された画像、画像の解析結果等が表示される表示部４２と、顕微鏡５で撮影された画像の入力、画像の解析、解析結果の出力等を操作する操作部４３と、インターネット等の通信ネットワーク６と接続される通信部４４を備える。

【0026】

赤潮検査システム１は、海水中のプランクトンの個体数を計数し、有害赤潮を判別する。まず、プランクトンの種類を判別するため、プランクトンの形、色等の種類ごとの特徴を、例えばニューラルネットワークにより学習し、学習結果を学習サーバ７に保存する。

【0027】

情報処理装置４は、プランクトンの種類の判別に関する学習結果を、学習サーバ７から取得し、画像中のプランクトンの種類を判別する。情報処理装置４は、プランクトンの種類ごとの個体数を計数し、個体数を基準値と比較して有害赤潮を判別する。そして、プランクトン種類ごとの計数結果及び有害赤潮判別結果を、通信ネットワーク６を介してクラウドサーバ８に保存する。

【0028】

有害赤潮の判別結果は、プランクトンの種類ごとに個体数に応じて複数の段階に分けられる。本例では、有害赤潮の判別結果が、餌止めの励行、生簀移動を促す警戒レベルと、プランクトンの動向に注意し、餌止め、生簀移動の実行あるいは準備を促す注意レベルの２段階に設定される。

【0029】

＜本実施の形態の赤潮検査方法の一例＞
図４は、本実施の形態の赤潮検査システムの動作の一例を示すフローチャートであり、以下に、各図を参照して、本実施の形態の赤潮検査方法の一例について説明する。

【0030】

ステップ１
撮影用の無人飛行体２Ｂを飛行させ、上空から海面を撮影する。

【0031】

ステップ２
無人飛行体２Ｂで撮影した海面を含む画像を無人飛行体２Ｂの遠隔操作装置のモニタ等に表示し、操縦者等が海面画像と海面色見標本を比較して、海面の色から赤潮が発生している箇所、赤潮の発生が予測される箇所等を判定して採水地点を選択し、無人飛行体２Ｂのフライトログと画像に基づき採水地点の座標を取得する。

【0032】

なお、無人飛行体２Ｂで撮影した画像は、通信ネットワーク６、図示しない着脱可能な半導体メモリ等を介してクラウドサーバ８に保存される。養殖事業者、漁協、自治体等、赤潮検査システム１の利用者は、クラウドサーバ８にアクセスすることで、採水箇所を含む海面の画像、採水箇所を特定した地図を表示できる。また、海水回収用の無人飛行体２Ａもカメラ２３Ａを備えているので、無人飛行体２Ａで、採水地点の選択で用いる無人飛行体を兼用してもよい。

【0033】

ステップ３
採水地点の位置情報に基づき海水回収用の無人飛行体２Ａを飛行させ、採水容器２５０Ａを所定の位置情報の地点で投下し海水を採水する。採水地点が複数存在する場合、各採水地点の位置情報に基づき無人飛行体２Ａを飛行させ、採水容器２５０Ａを所定の位置情報の地点で投下し海水を採水する。また、異なる採水深度で海水を採水する場合、無人飛行体２Ａの高度調整、サーボモータ２５２Ａで繰り出すワイヤ２５１Ａの長さの調整等により、所望の深度の海水を採水する。所望の深度の海水を採水するため、例えば、複数の採水容器２５０Ａで図示しない蓋の開閉のタイミングをバネにより調整し、深度に応じた所定の圧力が掛かると、蓋が開くようにする。従来の人と船による採水と比較して、上空から撮影することで広範囲にわたりプランクトンの発見が可能であり、短時間での採水が可能となる。また固定式のブイと比較して、採水地点を自由に選択することが可能である。

【0034】

ステップ４
無人飛行体２Ａの採水容器２５０Ａから海水を回収する。

【0035】

ステップ５
無人飛行体２Ａから回収した海水をろ過し、計数対象のプランクトンより大きな不純物等を除去し、プランクトン計数板５０に注入し、試料を作成する。

【0036】

ステップ６
プランクトン注入板５０を顕微鏡５で撮影し、プランクトンの拡大画像を取得する。

【0037】

ステップ７
情報処理装置４は、プランクトンの種類の判別に関する学習結果を、学習サーバ７から取得する。

【0038】

ステップ８
情報処理装置４は、学習サーバ７から取得した学習結果に基づき、画像中のプランクトンの種類を判別する。情報処理装置４は、プランクトンの種類ごとの個体数を計数する。

【0039】

ステップ９
情報処理装置４は、プランクトン種類ごとの個体数を基準値と比較して有害赤潮を判別する。

【0040】

ステップ１０
情報処理装置４は、プランクトン種類ごとの計数結果及び有害赤潮判別結果を、通信ネットワーク６を介してクラウドサーバ８に保存する。

【0041】

ステップ１１
情報処理装置４は、プランクトン種類ごとの計数結果及び有害赤潮判別結果を表示する。

【0042】

また、クラウドサーバ８は、プランクトン種類ごとの計数結果及び有害赤潮判別結果、地図等に基づき、プランクトン種類ごとの計数結果及び有害赤潮判別結果を、採水箇所を特定した地図上で視認可能な情報に編集する。

【0043】

図５は、情報処理装置に表示される赤潮発生情報の一例を示す説明図である。表示情報１００は、赤潮の発生を通知する赤潮発生通知情報１０１と、プランクトン種類ごとの計数結果及び有害赤潮判別結果を、採水箇所を特定した地図上で視認可能な画像のアドレスを示すＵＲＬ情報１０２と、赤潮の発生地点を特定する赤潮発生地点情報１０３と、赤潮の種類、判別結果、海水を採水した深度を示す赤潮判別情報１０４を含む。なお、表示情報１００は、サーバであるクラウドサーバ８で表示可能としてもよい。

【符号の説明】

【0044】

１・・・赤潮検査システム、２Ａ・・・無人飛行体、２０Ａ…ロータ、２１Ａ・・・モータ、２２Ａ・・・スピードコントローラ、２３Ａ・・・カメラ、２４Ａ・・・ジンバル、２５Ａ・・・採水装置、２５０Ａ・・・採水容器、２５１Ａ・・・ワイヤ、２５２Ａ・・・サーボモータ、２６Ａ・・・カメラ、２７Ａ・・・フライトコントローラ、２８Ａ・・・送受信器、３Ａ・・・遠隔操作装置、３０Ａ・・・操作部、３１Ａ・・・モニタ、３２Ａ・・・送受信器、４・・・情報処理装置、４１・・・制御部、４２・・・表示部、４３・・・操作部、４４・・・通信部、５・・・顕微鏡、５０・・・プランクトン注入板、６・・・通信ネットワーク、７・・・学習サーバ、８・・・クラウドサーバ

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】