本書は、ケミカルセンサ、センサネットワーク、IoT、アグリセンシング、気象センシング、環境センシングなどを専門とする企業、大学、研究所等に属する総勢25名の研究者、技術者で構成された「Society 5.0における農業および環境センシング技術に関わる調査研究委員会」メンバーによって執筆され、全5章30項とコラム8項によって構成されている。
第1章では、イントロダクションとして、Society 5.0で目指す社会と、その実現に向けて本書で扱うセンシング技術を含む要素技術について概説するとともに、本書における調査対象区分を明確にして、次章以降の本題へと導いた。
第2章、第3章では、農業センシングについて、第4章、第5章では、環境センシングについて、それぞれ現時点(Society 4.0)で実用化、利用されているセンシング技術とそのデータ活用事例と、Society 5.0実現に向けた最前線の研究開発動向についてまとめている。
本書から、??ひとりが多様な幸せ(well-being)を実現できる未来社会であるSociety 5.0における、新たなセンシング技術およびそれを取り巻く要素技術の開発と発展に寄与する知見を習得し、未来社会の発展を支える科学者として、かつ技術者として、取り組むべき課題やその解決アプローチのヒントを得たり、これから業務負荷の軽減や省エネ対策としてセンシング技術の導入を予定しているユーザー側の皆さまが、導入すべき技術と考慮すべき点を把握するための足がかりを得られるように、すべての読者の皆さまにとって有意義で教科書的な存在になることを期待している。
執筆者一覧
長谷川有貴 埼玉大学
安藤毅 千葉工業大学
渡邉陽一郎 (株)朝日ラバー
米丸淳一 農業・食品産業技術総合研究機構
岩田史郎 島根県産業技術センター
塚澤和憲 埼玉県農業技術研究センター
伊藤秀和 農業・食品産業技術総合研究機構
小島洋一郎 北海道科学大学
大薮多可志 日本海国際交流センター
南保英孝 金沢大学
小野寺武 九州大学
松永忠雄 鳥取大学
竹井義法 金沢工業大学
南戸秀仁 金沢工業大学
後藤和幸 (株)アサノ大成基礎エンジニアリング
石垣陽 電気通信大学
碓氷友美 (株)UPDATER
小島啓輔 清水建設(株)
岡部忠 東京都立産業技術研究センター
二川雅登 静岡大学
鶴岡典子 東北大学
森康彰 日本気象協会
山口富治 東京電機大学
池沢聡 早稲田大学
目次
第1章 Society 5.0におけるセンシング
1.1 はじめに
1.2 Society 4.0(現在)における農業と環境に関する課題
1.3 Well-being(幸せ)を実現できる社会「Society 5.0」におけるセンシング
コラム 世界におけるSmart City
第2章 農業センシングとデータ活用
2.1 はじめに
2.2 光と農業
2.2.1 はじめに
2.2.2 光の性質
2.2.3 栽培光源
2.2.4 波長制御技術
2.2.5 光合成と光形態形成
2.2.6 光と植物成長
2.2.7 光を使った虫の忌避
2.3 品種改良および栽培技術とセンシング
2.3.1 農業における気候変動の適応および緩和技術の動向
2.3.2 種々の環境を再現する人工気象装置
2.3.3 作物におけるリモートセンシング技術
2.3.4 近接センシングおよび物体検出アルゴリズム
2.3.5 データ解析
2.4 センシング技術を用いたハウス栽培管理
2.4.1 はじめに
2.4.2 ハウス栽培における各種入出力
2.4.3 ハウス栽培に用いるセンサデバイスへの要求仕様
2.4.4 日射比例式潅水制御と日射センサ
2.4.5 まとめ
2.5 植物生体計測
2.5.1 ハウス内環境制御と植物体センシング
2.5.2 植物体(茎)の水分量のセンシング
2.5.3 生体電位値による炭酸ガス施用制御
2.6 収穫後の園芸農産物
2.6.1 光ファイバーを用いる測定システムの構築,データ解析(ケモメトリックス,AI),葉菜類中硝酸イオンの計測
2.6.2 糖度,機能性成分(色素)などの非破壊計測,迅速定量
2.7 食品工業分野(加工)の事例
2.7.1 食品工業分野におけるロボットと活用事例
2.7.2 食品工業分野におけるAIとロボットビジョン
2.8 五感を代替する農業センシング技術
2.8.1 視覚を代替するセンシング技術
2.8.2 触覚を代替するセンシング技術
2.8.3 聴覚を代替するセンシング技術
2.8.4 嗅覚・嗅覚を代替するセンシング技術
2.8.5 まとめ
コラム 食料安保と家族農業
コラム IoT案山子
第3章 Society5.0実現に向けた農業センシング
3.1 はじめに
3.2 近未来の農作物由来の化学物質センシング
3.2.1 植物根圏ケミカル
3.2.2 ダイズの根圏ケミカル
3.2.3 根圏ケミカルの可視化
3.2.4 マメ科植物根圏ケミカルのイメージング
3.3 近未来の植物栽培光環境センシング
3.3.1 植物栽培における光環境
3.3.2 植物栽培に求めら低侵襲光環境計測
3.3.3 ハウス栽培に用いられる光学特性を持つ農業用フィルム
3.3.4 近未来に想定する光環境センシング
3.4 近未来の農業における遠隔農業・モニタリング・ロボット活用
3.4.1 Society5.0における農業
3.4.2 農業におけるロボットの活用
3.4.3 遠隔農業支援システム
3.5 近未来の農業におけるAI技術の活用
3.5.1 センシングと収集データ
3.5.2 AI技術によるデータの活用
3.5.3 AI技術と近未来の農業
コラム 帯広の農園における土壌改良農業とセンシング
コラム 化学肥料から脱却した農業へ
第4章 環境センシングとデータ活用
4.1 はじめに
4.2 環境計測センサと計測データの取得方法の進化
4.2.1 環境計測センサの進化
4.2.2 環境計測データの取得方法の進化
4.3 「密」の評価:室内の二酸化炭素センシング
4.3.1 室内CO2濃度の基準
4.3.2 CO2センサの分類
4.3.3 CO2濃度データの活用
4.3.4 おわりに
4.4 介護現場におけるセンシング技術の活用
4.4.1 日本の介護現場を取り巻く現状と課題
4.4.2 介護現場でのセンシング事例
4.5 クリーンルームの清浄度維持と省エネルギーの両立
4.5.1 センサーを活用したFFU制御システム
4.5.2 FFU制御システムの適用事例
4.5.3 今後の展望
4.6 ドローン,AIを用いた環境センシング技術の現状
4.6.1 ドローンを用いた環境センシング技術の現状
4.6.2 AIを用いた環境センシング技術とデータ利活用の現状
4.6.3 まとめ
4.7 センシング技術を用いた山岳トンネル工事の安全対策
4.7.1 画像解析による人検知システム
4.7.2 Safety2.0に基づく山岳トンネル工事における安全支援システム
4.7.3 今後の展望
4.8 地すべり,斜面崩壊モニタリングと地下水センシング
4.8.1 地すべり,斜面崩壊モニタリング
4.8.2 地すべりモニタリング
4.8.3 斜面崩壊モニタリング
4.8.4 地下水センシング
4.8.5 水圧センサ
4.8.6 地下水の流速流向計
4.9 地震,防災センシング
4.9.1 防災・減災に向けた環境センシング
4.9.2 防災・減災に向けたデータの利活用
4.9.3 まとめ
コラム アユの色覚
コラム やってみよう,ラズパイを用いたIoT簡易環境センシング
第5章 Society5.0実現に向けた環境センシング
5.1 はじめに
5.2 医療・健康・介護・見守りに役立つセンシング
5.2.1 医療に役立つセンシング
5.2.2 健康に役立つセンシング
5.2.3 介護に役立つセンシング
5.2.4 見守りに役立つセンシング
5.3 ドローンのための気象センシング
5.3.1 はじめに
5.3.2 気象に関連したドローンの事故事案
5.3.3 気象センシングの精度と地点選定
5.3.4 気象センサーによる気象観測
5.3.5 まとめ
5.4 物流・輸送に役立つセンシング
5.4.1 物流に役立つセンシング
5.4.2 輸送に役立つセンシング
5.5 廃材を利用した環境浄化センシング技術
5.5.1 炭素を主元素とするバイオリソースの活用
5.5.2 カルシウムを主元素とするバイオリソースの活用
5.5.3 とんこつラーメンスープの廃骨を原料とする環境浄化バイオリソース
5.5.4 骨および歯の形成と修復におけるストロンチウムの役割
5.5.5 レーザー誘起ブレークダウン分光を活用した汚染元素モニタリング
5.5.6 まとめ
5.6 防災・減災に役立つセンシング
5.6.1 土中水分量モニタリング
5.6.2 放射線量モニタリング
5.6.3 まとめ
5.7 海洋計測のためのセンシング
5.7.1 センサによる計測技術
5.7.2 リモートセンシングによる計測技術
5.7.3 まとめ
コラム 雷雲からのガンマー線バーストのモニタリング
