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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, 准教授 (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) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
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スマート豚舎 / 生体・環境情報 / 情報プラットホーム / アニマルヘルスケア / 豚 / センシング / ヘルスケア / AI / 活動量 / 呼吸器感染症 / 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

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、令和3(2021)年度は、センサ情報を加工・処理する基盤ソフトウエアの確立を試みた。概要は以下の通りである。
〇ストレス・疾病メタデータベースの構築のために、生体・環境情報ハードウエアを豚舎内に構築して、実測データを取得した。ただし、豚に対して温熱ストレスを負荷することができなかった。ウイルス感染に関して疾病の情報と一次情報の時系列データを紐づけたメタデータベースは現在分析中である。
〇豚舎内生体・環境情報を取得するためのセンサ群の構築 呼吸器感染症罹患の自動検出のため、豚舎内での多数の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人工知能の精度向上を図った。動画像から豚体の体動からくしゃみした瞬間を検出するための画像識別を行った。更に、連続的に識別を行う事で、移動トレーシング精度の向上を図った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2020年度に引き続きCOVID19の影響で、運用データを取得するための豚舎内での実験が、スムーズに実施できず、当初の計画より「やや遅れている」と言う進捗状況となっている。研究成果を公開する場として計画していた国際会議等もCOVID19により中止や延期になり、2021年度で公開できた研究成果は、オンライン開催の国内会議(8件)のみに留まっている。2022年度以降、遅れを取り戻す予定である。

Strategy for Future Research Activity

令和(2022)年度は、2021年度までに十分実施できていない温熱ストレス負荷、ウイルス罹患等の実験を精力的に実施する予定である。仮にCOVID19の影響でスムーズな実験ができない場合には、センサ等のハードウエアの精度向上などを図る予定である。

Report

(2 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report

Research Products

(16 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (13 results)

  • [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

    • 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

      J. JSCE Ser. F3

      Volume: 77 Issue: 2 Pages: I_89-I_96

    • DOI

      10.2208/jscejcei.77.2_i_89

      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

    • DOI

      10.1016/j.compag.2020.105789

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [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
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    • 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

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      竹山涼介、川岸卓司、海老原格、若槻尚斗、善甫啓一、水谷孝一
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      2021年度農業施設学会大会
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      一倉弘毅、富樫宏太、海老原格、若槻尚斗、善甫啓一、水谷孝一
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      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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  • [Presentation] ブタの脈波測定に向けた光電脈波センサの試作2021

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      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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  • [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
    • Related Report
      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: 2022-12-28  

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