| 研究課題/領域番号 |
15K07645
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
松岡 延浩 千葉大学, 園芸学研究科, 教授 (80212215)
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| 研究分担者 |
間野 正美 千葉大学, 園芸学研究科, 助教 (10391210)
木村 玲二 鳥取大学, 乾燥地研究センター, 准教授 (80315457)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | ダスト / 風食 / 土壌表面 / 粉塵 |
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| 研究実績の概要 |
小型で省電力のダスト発生危険度計測システムの開発とインターバルカメラによる土壌表面を構成する土粒子径の分布計測手法の確立に着手した。
Ⅰ．農地のダスト発生危険度計測システムの開発：システムは，①一般気象測定部（風速，気温，湿度，降水量，日射量の計測），②表面土壌水分量測定部（含水率の計測），③土壌表面を構成する土粒子径の分布計測部（インターバルカメラ），④ダスト測定部（粉塵計）および，それらから得られたデータを保存する記録部で構成される。これらのシステムを試作し，過去にダストが頻繁に観測された千葉県八街市にある千葉県農林総合研究センター落花生試験室圃場に設置した。また，性能評価のために，超音波風速温度計および環境測定用粉塵計も設置した。試作したシステムと環境測定応粉塵計で得られたデータを比較した結果，ダスト濃度の絶対値には差が見られたが，システムによるダストの発生の検出は可能であったが，どちらも霧をダストとして誤検出することがわかった。
Ⅱ．インターバルカメラによる土壌表面を構成する土粒子径の分布計測手法の確立：今年度は大規模なダストが発生しなかったので，十分な結果とはいえないが，ダスト発生時の地表面状態をインターバルカメラで測定したところ，ダストが発生する直前には，大粒径と小粒径の土粒子が混在するのが確認された。また，大粒子のみ，あるいは小粒子のみの場合は，強風下でもダストが発生しないことも確認された。また，晴天日は，早朝土壌表面が濡れ，日中は乾燥し，そのサイクルを繰り返すこと，表面の凍結により土壌表面が数mm隆起することも観測された。今年度得られたデータからは，ダスト粒子の粒径分布の推定には至らなかったが，ダスト粒子生成のプロセスに関する有意義な現象を捉えることができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
①小型で省電力のダスト発生危険度計測システムの開発：システムの試作が完了した。ほぼ当初の予定通りの性能を示した。しかし，霧をダストと誤検出することがわかった。過去にダスト発生の観測をした場所では霧の発生がなかったので，誤検出を除去するアルゴリズムが欠落していた。放射量，気温，湿度の情報からそのアルゴリズムを検討中であり，これを加えることで，問題は解決すると考える。
②インターバルカメラによる土壌表面を構成する土粒子径の分布計測手法の確立：今年度は観測期間中多雨で，大規模なダストが見られなかったため，小規模なダスト発生時のデータのみ得られた。なお，当該時期の土壌表面の変化およびダスト粒子径制にに関する示唆に富むデータが得られたため，来年度は，室内実験も含めた粒子形成のメカニズムを明らかにする観測を行う予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後，以下の予定で推進する。
①画像解析による土粒子径の分布計測アルゴリズムの開発：昨年度解決できなかったアルゴリズムの開発を継続して行う。昨年度観測に問題は無かったが，多雨のため大規模なダスト発生が見られなかったため，完成しなかった。今年度も引き続き野外観測を行うとともに，今年度得られた知見から屋内でダスト粒子形成の再現を行い，野外観測の不十分な箇所を補填する。
②上記アルゴリズムのプログラム化と「ダストが発生する最低風速」を決定するプログラムへの組み込み：上記によって完成した画像解析による土粒子径の分布計測をプログラムコード化して，「ダストが発生する最低風速」を決定するプログラムに組み込む。これによって，昨年度試作した農地のダスト発生危険度計測システムが完成することになる。
③インターネットなど外部ネットワークとの接続インターフェイスの開発：外部ネットワークに不接続（スタンドアローン）で稼働している本システムを，外部ネットワークにつなげて，外部からでもデータの取得や同システムの管理ができるようにする。そのため
の接続インターフェイスを開発する。これを実現するインターフェイスは数多く存在するが，このシステムの目的である小型化，省電力化を達成するためには，接続できる距離は最大 100m 前後であるが消費電力が小さい ZigBee によるネットワークを採用する。このネットワークをインターネットに接続することによって，遠隔地からでも操作が可能になる。
平成 28 年度に上記の農地のダスト発生危険度計測システムは稼働するが，電子基盤などが自作のため大型である。これを実用に耐えられるように小型化するため，電子基盤作成を外注する。これによって，ダスト発生危険度計測システムの普及を行うことが可能となる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
システムの試作に用いた部品が予定より少なかったため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
システムの更新時に必要な部品の調達に用いる。
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