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スマート豚舎実現に向けた生体・環境情報プラットホームの開発と豚ヘルスケアへの活用

Research Project

Project/Area Number 20H03103
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 41040:Agricultural environmental engineering and agricultural information engineering-related
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

水谷 孝一  筑波大学, システム情報系, 研究員 (50241790)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 海老原 格  筑波大学, システム情報系, 准教授 (80581602)
若槻 尚斗  筑波大学, システム情報系, 教授 (40294433)
善甫 啓一  筑波大学, システム情報系, 助教 (70725712)
前田 祐佳  筑波大学, システム情報系, 助教 (20650542)
西藤 岳彦  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 動物衛生研究部門, 部長 (00263393)
内田 裕子  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 動物衛生研究部門, グループ長 (80442797)
熊谷 飛鳥  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 動物衛生研究部門, 研究員 (20849749)
石田 三佳  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産研究部門, 上級研究員 (10391369)
中久保 亮  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産研究部門, 主任研究員 (20585319)
石井 雅久  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農村工学研究部門, グループ長補佐 (10343766)
常國 良太  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 動物衛生研究部門, 主任研究員 (30460679)
小島 陽一郎  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 中央農業研究センター, 上級研究員 (80577916)
Project Period (FY) 2020 – 2023
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Keywords豚 / スマート豚舎 / 生体・環境情報 / センシング / ヘルスケア / AI / 活動量 / 呼吸器感染症 / 生態環境情報 / 情報プラットホーム / ブタ / プラットホーム / IoT / アニマルヘルスケア / 生体環境情報 / 情報プラットフォーム
Outline of Research at the Start

大規模化する豚舎に対して、これまでに使用例が少ないセンサを複数(IoT)用いて、豚の生態や環境情報を自動的に取得するシステムである「スマート豚舎」を実現する基板技術を確立する。この技術の実現により、省人化や生産性の向上が期待できる。農学と工学の複合融合技術でもある。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は, 生体・環境情報を長期間に亘って常時計測・分析し, 予防的な視点での疾病対策や発育の管理を可能にする養豚現場に適した豚ヘルスケア基盤技術の実現を目的としている. 得られた成果は以下の通りである. (1)豚舎内の温熱環境モニタリングを実現するために, 一対向の超音波プローブを用いて風の影響を受けない気温センサを構築した. そして, 新しいセンサが騒音の存在する豚舎内においても, 気温変化をモニタリングできることを実証した. (2)豚のストレス疾病メタデータベース構築に資する光電脈波センサを構築した. そして, 新しいセンサが, 豚の非運動時に脈波を計測できることを実証した. 一方, 豚の運動時には, 体動などの影響で脈波を計測することが困難であった. 体動ノイズの除去が今後の課題である. (3)人工知能を用いて豚の呼吸器感染症罹患を自動検出するために, 豚舎内で発生する音響イベントから目的音であるくしゃみ音を検出するための識別エンジンを高度化し, 豚のくしゃみの持続時間は、ウイルスの刺激に応じて増加することを明らかにした. (4)前記の音情報と動画情報を組み合わせた, マルチモーダル情報に基づく豚の行動検出の高度化を実現するために, 動画像からの豚の骨格データを抽出・解析することで豚の行動を識別する技術の開発にも取り組んだ. 以上の通り, 本研究では, 豚ヘルスケアを実現するための各種センシング技術を構築・高度化すると共に, その有用性を明らかにした.

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Analysis of the Effectiveness of Skeletal Data in Individual Pig Behavior2024

    • Author(s)
      Hiroki Ichikura and Tadashi Ebihara, Naoto Wakatsuki, Yuka Maeda
    • Journal Title

      Proceedings of the 2024 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP24)

      Pages: 333-336

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An efficient subcarrier arrangement for airborne OFDM communication using parametric loudspeaker2021

    • Author(s)
      Tajima Kazuma、Wakatsuki Naoto、Ebihara Tadashi、Mizutani Koichi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 60 Issue: SD Pages: SDDB07-SDDB07

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abf3d6

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] SELF-LOCALIZATION METHOD USING ACOUSTIC REFLECTION FOR INSPECTION ROBOT IN UNDERGROUND ENVIRONMENTS2021

    • Author(s)
      TSUCHIYA Atsushi、MIZUTANI Koichi、WAKATSUKI Naoto、EBIHARA Tadashi
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. F3 (Civil Engineering Informatics)

      Volume: 77 Issue: 2 Pages: I_89-I_96

    • DOI

      10.2208/jscejcei.77.2_I_89

    • NAID

      130007998740

    • ISSN
      2185-6591
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Frequency analysis of the sneeze caused by swine influenza virus strains: Automatic sneeze around-the-clock detection using a support vector machine2020

    • Author(s)
      Mito Misaki、Aoki Takuya、Mizutani Koichi、Zempo Keiichi、Wakatsuki Naoto、Maeda Yuka、Takemae Nobuhiro、Tsunekuni Ryota、Saito Takehiko
    • Journal Title

      Computers and Electronics in Agriculture

      Volume: 179 Pages: 105789-105789

    • DOI

      10.1016/j.compag.2020.105789

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
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  • [Presentation] 豚の個体別行動解析における骨格情報の活用2024

    • Author(s)
      一倉弘毅, 海老原格, 若槻尚斗, 前田祐佳
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      2024年農業施設学会 学生・若手研究発表会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 音響特徴量と深層学習を用いる豚舎内の豚のくしゃみ音の検出2023

    • Author(s)
      竹山椋介、海老原格、若槻尚斗、善甫啓一、水谷孝一
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      2023年農業施設学会学生・若手研究発表会講演要旨集
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ブタの脈波測定のためのワイヤレス光電脈波センサの構築2023

    • Author(s)
      倉田祐希,海老原格,若槻尚斗,前田祐佳,水谷孝一,西島也寸彦,中久保亮,石田三佳
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      2023年農業施設学会学生・若手研究発表会講演要旨集
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Individual Posture Estimation of Swine from Piggery Videos Using Transfer Learning2022

    • Author(s)
      Hiroki Ichikura, Tadashi Ebihara, Naoto Wakatsuki, Yuka Maeda, and Koichi Mizutani
    • Organizer
      Proc. Appl. Info. Tech. Agri. Asia-pacific Region (APFITA 2022)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Estimation of Sneezing Motion From Piggery Videos Using Transfer Learning2022

    • Author(s)
      Hiroki Ichikura, Tadashi Ebihara, Naoto Wakatsuki, Yuka Maeda, and Koichi Mizutani
    • Organizer
      The XX CIGR World Congress 2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Animal Pose に基づく豚舎撮影動画からの頭・胴体の自動検出2022

    • Author(s)
      一倉弘毅,海老原格,若槻尚斗,前田祐佳,善甫啓一,水谷孝一
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      2022年度農業施設学会大会講演要旨集
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 豚舎内の温度・風速測定に向けたワイヤレス非同期型超音波プローブの設計2022

    • Author(s)
      藤田侑希,海老原格,若槻尚斗,水谷孝一,中久保亮,石田三佳
    • Organizer
      2022年度農業施設学会大会講演要旨集
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 非負値行列因子分解を用いる豚くしゃみ音と金属音の識別2022

    • Author(s)
      竹山椋介,海老原格,若槻尚斗,善甫啓一,水谷孝一,中久保亮,石田三佳
    • Organizer
      2022年度農業施設学会大会講演要旨集
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 超音波プローブを用いる豚舎尚の空間平均温度測定2022

    • Author(s)
      藤田侑希、海老原格、若槻尚斗、水谷孝一、中久保亮、石田三佳
    • Organizer
      2022年農業施設学会学生・若手研究発表会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] シングルボードコンピュータを用いる水温計測用音響波プローブの構築2022

    • Author(s)
      脇拓哉、海老原格、若槻尚斗、水谷孝一
    • Organizer
      2022年農業施設学会学生・若手研究発表会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ブタの個体別領域および移動の推定2022

    • Author(s)
      一倉弘毅、富樫宏太、海老原格、若槻尚斗、善甫啓一、水谷孝一
    • Organizer
      2022年農業施設学会学生・若手研究発表会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ガンマ過程非負値行列因子分解による豚舎尚の豚くしゃみ音の検出2022

    • Author(s)
      竹山涼介、川岸卓司、海老原格、若槻尚斗、善甫啓一、水谷孝一
    • Organizer
      2022年農業施設学会学生・若手研究発表会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 教師あり非負値行列因子分解を用いる雑音環境下における豚くしゃみ音の検出2021

    • Author(s)
      竹山涼介、川岸卓司、海老原格、若槻尚斗、善甫啓一、水谷孝一
    • Organizer
      2021年度農業施設学会大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ブタのくしゃみ時に生じる微体動の映像検出と解析2021

    • Author(s)
      一倉弘毅、富樫宏太、海老原格、若槻尚斗、善甫啓一、水谷孝一
    • Organizer
      2021年度農業施設学会大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 豚舎内の温熱環境測定に適した超音波プローブの設計2021

    • Author(s)
      藤田侑希、海老原格、若槻尚斗、水谷孝一、中久保亮、石田三佳
    • Organizer
      2021年度農業施設学会大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ブタの脈波測定に向けた光電脈波センサの試作2021

    • Author(s)
      倉田祐希、海老原格、若槻尚斗、前田祐佳、水谷孝一、中久保亮、石田三佳
    • Organizer
      2021年度農業施設学会大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 豚鳴き声の検出とその特徴変化モニタリング2021

    • Author(s)
      渡邊活,水谷孝一,若槻尚斗, 善甫啓一,海老原格,前田祐佳, 常國良太,西藤岳彦
    • Organizer
      2021年農業施設学会学生・若手研究発表会, P-39
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 単頭飼育下における少量学習データによるFaster RCNN を用いる豚の行動量推定2021

    • Author(s)
      佐藤拓弥,水谷孝一,善甫啓 一,若槻尚斗,海老原格,前田祐佳, 常國良太,西藤岳彦
    • Organizer
      2021年農業施設学会学生・若手研究発表会, P-44
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 柵振動検出に基づく豚の生体音分類器の構築2020

    • Author(s)
      渡邊活,若槻尚斗,善甫啓一,海老原格,前田祐佳,水谷孝一,常國良太,西藤岳彦
    • Organizer
      2020年農業施設学会秋季学生・若手研究発表会, P-06
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 単豚飼育下におけるFaster R-CNNを用いる豚の行動量推定2020

    • Author(s)
      佐藤拓弥,善甫啓一,若槻尚斗,海老原格,前田祐佳,水谷孝一,常國良太,西藤岳彦
    • Organizer
      2020年農業施設学会秋季学生・若手研究発表会, P-25
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 豚の頭部・尾部位置推定とそれらのペアリング法2020

    • Author(s)
      霜田晃希, 味藤未冴来, 善甫啓一, 若槻尚斗, 海老原格, 前田祐佳, 水谷孝
    • Organizer
      2020年農業施設学会秋季学生・若手研究発表会, P-34
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-03-27  

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