2020 Fiscal Year Research-status Report
高品質ミカン安定栽培に資する深層強化学習かん水技術開発
| Project/Area Number |
19K06325
|
|---|
| Research Institution | Toba National College of Maritime Technology |
|---|
Principal Investigator |
白石 和章 鳥羽商船高等専門学校, その他部局等, 教授 (40442454)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神田 和也 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (00390401)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 深層学習 / 強化学習 / かん水制御 / 画像処理 / 果樹栽培技術 / 温州ミカン / スマート農業 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
極早生ミカンは三重県熊野市を中心とする東紀州地域の特産品であり、他産地品種との競争力が高い。また、地域をあげて高品質な果実を生産するためのマルチドリップ栽培方法を普及させており、単位収量あたりの収入を高くすることに成功している。しかしながら、少子高齢化に伴う人手不足により、マルチドリップ栽培時に最も重要となる、かん水（水やり）タイミングの見極め技術が、新規就農者にとっての大きなハードルとなっている。さらに、高齢化に伴う人手不足から高品質ミカンの安定生産が難しいことが、大きな課題となっている。本研究では、安価な可視光画像を用いる強化学習ディープラーニングネットワークによって、熟練者のかん水技術に匹敵する自動かん水制御を実現し「高品質ミカンの安定生産」を可能にする
本年度においては、紀南果樹研究室試験園地に、８区画のAI試験区および比較対象用２区画の慣行区を整備した。同時に試験園地におけるWi-Fi環境や商用電源を整備した。各区画には、定点から樹体を撮影するWi-Fiカメラを設置し、水分ストレスを推定に適した夕刻に自動撮影を行う設定を施した。撮影画像は自動でクラウドに送信され、AIによる判定結果を自動で記録するシステムを構築した。その上で、強化学習によってかん水量を決定し電磁弁制御することで自動かん水を行うシステムを構築した。また、かん水が実際にどれだけ行われたかを記録するため、各電磁弁には流量センサを取り付け流量データについてもクラウド上に記録されるシステムを追加した。
前述のシステムを３週間試験動作させ、この期間AI試験区ではAIのみで自動かん水を行った。機器は正常動作し大きなトラブルは起きなかった。試験期間は３週間であったが品質的には慣行区との大きな違いはなく試験動作としての結果は良好であったと言える。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
紀南果樹研究室試験園地における、AI管理区と慣行区の整備は完了し３週間の実地試験を行ったことから、概ね順調と言える。当初、商用電源が園地にないことやWi-Fi環境が整備されていない等の問題があったが、商用電源の屋外配線工事およびWi-Fi環境の構築について年度内に完了することができた。
しかしながら、コロナ禍の影響は大きく極早生温州のかん水が最も重要となる梅雨明けから収穫までの期間（一般的に６月下旬から９月下旬）中の３週間程の稼働となったのは、現地システムの準備においてコロナ禍による遅延が生じたことが主要因である。
ハードウェア面においては、夏季の熱対策が課題となっていたが、産業用Wi-Fi機器の導入や産業用Raspberry Piの導入、Wi-Fiカメラのプログラム改良等でシステムに最も過酷な夏季シーズンにおいて安定動作を確認することができた。ソフトウェア面においては、営農指導員の模倣学習を完了し限られた試行回数でかん水タイミングをオンライン学習するための強化学習パラメータの最適化を完了した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
次年度は梅雨明けから収穫まで、AI慣行区では完全自律かん水を実施する。そのためにシステムの安定性や動作確認を年度当初に徹底的に行い、システム安定稼働にむけた準備を完了する必要がある。コロナ禍の影響は少なくないが、徹底した感染防止策をとりながら早めの準備対応を進める。
|
| Causes of Carryover |
コロナ禍の影響による出張減によって、旅費の消化が難しいため。
|
Research Products
(1 results)
