JP2008298620A - Solar radiation detecting device - Google Patents

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Takuro Nakamura
卓郎 中邑
Kazuya Fujisawa
和也 藤澤
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solar radiation detecting device capable of detecting solar radiation quantity, even with an inexpensive structure. <P>SOLUTION: A solar radiation sensor is provided with a first photodiode detecting light in a high-wavelength region, a second photodiode detecting light in the low-wavelength region, and a calculating means for calculating the solar radiation quantity, by combining light quantity detected by the first photodiode and light quantity detected by the second photodiode. According to this solar radiation detecting sensor, since the solar radiation quantity is calculated by combination of the light quantity detected by a plurality of the inexpensive photodiodes, and the solar radiation quantity can be detected, even with a low-cost constitution. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、太陽光を受光することによって所定場所の日射状態を検出する日射状態検出装置に関する。   The present invention relates to a solar radiation state detecting device that detects the solar radiation state of a predetermined place by receiving sunlight.

従来より、例えば農地などにおける作物の育成を管理することを目的として、作物の日射量を計測する要望がある。このように日射量を計測する技術としては、下記の特許文献１に記載されているようなサーモパイルを用いた、全天日射量計が知られている。この日射量計は、単位面積の水平面に入射する太陽放射の総量であって、直達日射、天空の全方向から入射する散乱日射および雲からの反射日射を合わせた全天日射量を計測している。   Conventionally, there is a demand for measuring the amount of solar radiation of a crop for the purpose of managing the cultivation of the crop in, for example, farmland. As a technique for measuring the amount of solar radiation in this way, a global solar radiation meter using a thermopile as described in Patent Document 1 below is known. This solar radiation meter is the total amount of solar radiation incident on the horizontal surface of a unit area, and measures the total solar radiation amount that combines direct solar radiation, scattered solar radiation incident from all directions of the sky, and reflected solar radiation from the clouds. Yes.

また、日照時間を管理する日照計を用いるといった要望もある。この日照計は、直達日射量１２０ｗ／ｍ２を超えた時間を日照時間として積算するものである。このような日照計は、一般的に、上記の全天日射量よりも高価である。
特許第３７０４３３９号 There is also a demand to use a sunshine meter that manages the sunshine hours. This sunshine meter integrates the time exceeding the direct solar radiation amount of 120 w / m 2 as the sunshine time. Such a luminometer is generally more expensive than the total solar radiation described above.
Japanese Patent No. 3704339

しかしながら、上述したサーモパイルを用いた日射量計は、高価である。したがって、広い農地に多数の日射量計を設置して、細やかな作物の育成管理といった用途には利用しにくいという問題があった。   However, the solar radiation meter using the thermopile described above is expensive. Therefore, there is a problem that it is difficult to use for a variety of crop cultivation management by installing a large number of solar radiation meters on a wide farmland.

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、安価な構成でも日射量を検出することができる日射状態検出装置を提供することを目的とする。   Then, this invention is proposed in view of the above-mentioned situation, and it aims at providing the solar radiation state detection apparatus which can detect the solar radiation amount also with a cheap structure.

本発明に係る日射状態検出装置は、上述の課題を解決するために、第１範囲の波長領域の光を検出する第１のフォトダイオードと、第１範囲とは異なる範囲の第２範囲の波長領域の光を検出する第２のフォトダイオードと、第１のフォトダイオードによって検出された光量と、第２のフォトダイオードによって検出された光量とを組み合わせて、日射量を算出する算出手段とを備える。   In order to solve the above-described problem, the solar radiation state detection device according to the present invention includes a first photodiode that detects light in a wavelength region in the first range, and a wavelength in a second range that is different from the first range. A second photodiode that detects light in the region; and a calculation unit that calculates the amount of solar radiation by combining the amount of light detected by the first photodiode and the amount of light detected by the second photodiode. .

本発明に係る日射状態検出装置によれば、安価な複数のフォトダイオードにより検出された光量を組み合わせて日照量を算出するので、安価な構成でも日射量を検出することができる。   According to the solar radiation state detecting device according to the present invention, the amount of solar radiation is calculated by combining the light amounts detected by a plurality of inexpensive photodiodes, so the solar radiation amount can be detected even with an inexpensive configuration.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明に係る日射状態検出装置は、図１に示すような農作物育成支援システム１を構成する各データ収集装置３に搭載される。農作物育成支援システム１は、農家の作業者によって操作される農家用コンピュータ２と、農地に設けられる複数のデータ収集装置（フィールドサーバ）３と、データの集計及び解析するデータサーバ４とを主体に構成されている。この農作物育成支援システム１において、農家用コンピュータ２、データ収集装置３及びデータサーバ４は、インターネット等の電気通信回線５を介して相互に接続されている。   The solar radiation state detection device according to the present invention is mounted on each data collection device 3 constituting the crop cultivation support system 1 as shown in FIG. The crop cultivation support system 1 is mainly composed of a farm computer 2 operated by a farm worker, a plurality of data collection devices (field servers) 3 provided on the farm land, and a data server 4 for counting and analyzing data. It is configured. In this crop cultivation support system 1, a farm computer 2, a data collection device 3, and a data server 4 are connected to each other via an electric communication line 5 such as the Internet.

農家用コンピュータ２は、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の汎用の情報処理装置により構成されている。この農家用コンピュータ２は、電気通信回線５を介してデータ収集装置３又はデータサーバ４が保有する各種情報（具体的には、収集データ）を閲覧又はダウンロードしたり、電気通信回線５を介してデータ収集装置３を遠隔操作したりすることができる。   The farm computer 2 is composed of a general-purpose information processing device such as a personal computer, a mobile phone, or a PDA (Personal Digital Assistant). The farm computer 2 browses or downloads various information (specifically, collected data) held by the data collection device 3 or the data server 4 via the telecommunication line 5, or via the telecommunication line 5. The data collection device 3 can be remotely operated.

データ収集装置３は、農作物を育成する農地に設置されている。データ収集装置３は、農作及びこの農地における農作物に関するデータを環境情報として収集する。この環境情報は、データサーバ４に蓄積されて解析される用途や、農家用コンピュータ２によってダウンロードされて閲覧される。なお、このデータ収集装置３の詳細については、後述する。このデータ収集装置３は、図示しないアクセスポイントとの間で無線通信を行うことにより、電気通信回線５を介して農家用コンピュータ２又はデータサーバ４との間で情報通信を行うことができる。   The data collection device 3 is installed on the farmland where the farm products are grown. The data collection device 3 collects data relating to farming and crops in the farmland as environmental information. This environmental information is stored in the data server 4 and analyzed and downloaded by the farm computer 2 for browsing. Details of the data collection device 3 will be described later. The data collection device 3 can perform information communication with the farm computer 2 or the data server 4 via the electric communication line 5 by performing wireless communication with an access point (not shown).

データサーバ４は、ワークステーション等の汎用の情報処理装置により構成されている。このデータサーバ４は、データ収集装置３が検出した環境情報を受信する処理、受信した環境情報を農家毎に所定の形式で集計する処理、集計した環境情報を統計処理等の解析手法を利用して解析する。これにより、データサーバ４は、現状の農地及び農作物の状況の解析処理、農地及び農作物にとって最適な育成条件に関する環境情報の抽出処理、抽出された環境情報を農家用コンピュータ２に送信する処理を実現したりすることができる。   The data server 4 is configured by a general-purpose information processing device such as a workstation. The data server 4 uses an analysis technique such as processing for receiving environmental information detected by the data collection device 3, processing for totaling the received environmental information in a predetermined format for each farm, and statistical processing of the totaled environmental information. And analyze. As a result, the data server 4 realizes an analysis process of the current farmland and the state of the crop, an extraction process of the environmental information relating to the optimum growth conditions for the farmland and the crop, and a process of transmitting the extracted environmental information to the farm computer 2 You can do it.

データ収集装置３は、図２に模式的に外観を示すように、本体ユニット３０を主体に構成されている。本体ユニット３０は、全体的に長方形形状を有する本体ハウジング（筐体）３０ａと、本体ハウジング３０ａの底部に連結される脚部３０ｂとを有している。脚部３０ｂは、その一部分が地中に埋設されている。また、支柱３０ｃは、本体ユニット３０から独立して、その一部分が地中に埋設されている。支柱３０ｃの上部には、後述する情報収集手段の一つであるカメラユニット５０と温湿度センサ６１とが取り付けられている。   The data collection device 3 is configured mainly with a main unit 30 as schematically shown in FIG. The main unit 30 includes a main body housing (housing) 30a having a rectangular shape as a whole, and leg portions 30b connected to the bottom of the main body housing 30a. A part of the leg 30b is embedded in the ground. Further, the column 30c is partially embedded in the ground independently of the main unit 30. A camera unit 50 and a temperature / humidity sensor 61, which are one of information collecting means described later, are attached to the upper part of the support column 30c.

図３は、データ収集装置３の全体構成を機能的に示すブロック図である。本体ユニット３０には、その機能的な構成として、データ制御部３１と、データ収集部３２と、データ演算部３３と、データ記憶部３４と、データ表示部３５と、無線通信制御部３６と、無線通信部３７と、センサインターフェース（センサＩ／Ｆ）部３８と、電源部３９とが収容されている。   FIG. 3 is a block diagram functionally showing the overall configuration of the data collection device 3. The main body unit 30 includes, as its functional configuration, a data control unit 31, a data collection unit 32, a data calculation unit 33, a data storage unit 34, a data display unit 35, a wireless communication control unit 36, A wireless communication unit 37, a sensor interface (sensor I / F) unit 38, and a power supply unit 39 are accommodated.

センサＩ／Ｆ部３８は、カメラユニット５０や各種センサ６１〜６７といった、農地及び農地における農作物に関する環境情報を検出するセンサ等が接続される。   The sensor I / F unit 38 is connected to sensors such as the camera unit 50 and various sensors 61 to 67 that detect environmental information regarding farmland and farm products on the farmland.

温湿度センサ６１は、屋外の温度及び湿度を検出するセンサであり、白金測温抵抗体型（温度）及び静電容量式高分子ポリマー型（湿度）などを用いることができる。この温湿度センサ６１は、例えば、本体ユニット３０のハウジング内部にレイアウトされており、ファン（通風部）によって取り入れられた空気の温度及び湿度を検出する。また、温湿度センサ６１は、本体ユニット３０の外部、例えば、上述したカメラユニット５０が取り付けられる支柱３０ｃに取り付けられており、農地における温度及び湿度を検出するものであっても良い。気圧センサ６２は、データ収集部３２周囲の気圧を検出する。   The temperature / humidity sensor 61 is a sensor that detects outdoor temperature and humidity, and a platinum resistance thermometer type (temperature), a capacitance polymer type (humidity), and the like can be used. The temperature / humidity sensor 61 is laid out, for example, inside the housing of the main unit 30 and detects the temperature and humidity of the air taken in by the fan (ventilation unit). Moreover, the temperature / humidity sensor 61 may be attached to the outside of the main unit 30, for example, a support 30c to which the above-described camera unit 50 is attached, and may detect temperature and humidity in farmland. The atmospheric pressure sensor 62 detects the atmospheric pressure around the data collection unit 32.

土壌温度センサ６３は、農地における土壌温度を検出するセンサである。土壌水分センサ６４は、農地における土壌水分を検出するセンサであり、例えば、電気抵抗型のセンサを用いることができる。土壌ＥＣセンサ６５は、電気伝導度を用いて、農地の土壌中に存在している肥料分の含有傾向を検出するセンサである。ＣＯ２（二酸化炭素）センサ６７は、データ収集装置３周辺のＣＯ２濃度を検出するセンサであり、固体高分子型などを用いることができる。日射量センサ６６は、地表面上の日射状態を検出するセンサであり、複数のフォトダイオードを用いて構成されている。なお、この日射量センサ６６の詳細については、後に詳述する。 The soil temperature sensor 63 is a sensor that detects the soil temperature in the farmland. The soil moisture sensor 64 is a sensor that detects soil moisture in farmland. For example, an electrical resistance type sensor can be used. The soil EC sensor 65 is a sensor that detects the fertilizer content tendency existing in the soil of farmland using the electrical conductivity. The CO 2 (carbon dioxide) sensor 67 is a sensor that detects the CO 2 concentration around the data collection device 3, and a solid polymer type or the like can be used. The solar radiation amount sensor 66 is a sensor that detects the solar radiation state on the ground surface, and is configured using a plurality of photodiodes. The details of the solar radiation amount sensor 66 will be described later.

データ制御部３１は、データ収集装置３の動作を総合的に制御する機能を担っている。データ制御部３１は、データ演算部３３によって生成される環境情報をデータ記憶部３４に記憶させる処理、データ表示部３５に環境情報等を表示させる処理を実行する。また、データ制御部３１は、収集した環境情報を外部に送信する場合には、データ記憶部３４に記憶されている環境情報を読み込み、無線通信制御部３６に出力する。   The data control unit 31 has a function of comprehensively controlling the operation of the data collection device 3. The data control unit 31 executes processing for storing environment information generated by the data calculation unit 33 in the data storage unit 34 and processing for displaying environment information and the like on the data display unit 35. Further, when transmitting the collected environment information to the outside, the data control unit 31 reads the environment information stored in the data storage unit 34 and outputs it to the wireless communication control unit 36.

データ収集部３２は、センサＩ／Ｆ部３８を介して、カメラユニット５０からの画像データ及び各種センサ６１〜６７からのセンサデータを、予め設定された周期で自動的に収集する。データ収集部３２によって収集されたデータは、データ演算部３３に出力される。   The data collection unit 32 automatically collects the image data from the camera unit 50 and the sensor data from the various sensors 61 to 67 via the sensor I / F unit 38 at a preset period. The data collected by the data collection unit 32 is output to the data calculation unit 33.

データ演算部３３は、データ収集部３２から出力される各種のセンサデータのそれぞれを対象として、センサ信号（電圧値など）を、所定の形式（例えば、温度）に変換することにより、データ（「環境情報」という）を生成する機能を担っている。データ演算部３３において生成された環境情報は、データ制御部３１に出力される。   The data calculation unit 33 converts the sensor signal (voltage value or the like) into a predetermined format (for example, temperature) for each of various sensor data output from the data collection unit 32, thereby obtaining data (" "Environmental information"). The environment information generated in the data calculation unit 33 is output to the data control unit 31.

データ記憶部３４は、データ演算部３３で変換された環境情報がデータ制御部３１を介して供給され、当該環境情報を蓄積する。データ演算部３３からデータ制御部３１に出力された環境情報は、データ制御部３１によってデータ記憶部３４に格納される。データ記憶部３４には、環境情報を、当該環境情報を取得した時間や日付等を対応付けて記憶させる。   The data storage unit 34 is supplied with the environment information converted by the data calculation unit 33 via the data control unit 31 and accumulates the environment information. The environmental information output from the data calculation unit 33 to the data control unit 31 is stored in the data storage unit 34 by the data control unit 31. The data storage unit 34 stores the environment information in association with the time, date, and the like when the environment information is acquired.

データ表示部３５は、データ制御部３１によって制御されて、データ演算部３３から出力される環境情報を表示する。データ表示部３５としては、例えば、液晶ディスプレイを用いることができ、本体ユニット３０の本体ハウジング３０ａに取り付けられている。このデータ表示部３５により、農地において、環境情報をリアルタイムで閲覧することができるようになっている。   The data display unit 35 is controlled by the data control unit 31 and displays environmental information output from the data calculation unit 33. For example, a liquid crystal display can be used as the data display unit 35 and is attached to the main body housing 30 a of the main body unit 30. By this data display unit 35, environmental information can be browsed in real time on the farmland.

無線通信制御部３６は、所定時間毎に、データ制御部３１に対して、データ記憶部３４に記憶されている所定量の環境情報であって、例えば、データサーバ４に対して未送信分の環境情報を要求する。無線通信制御部３６は、データ制御部３１から環境情報を取得すると、この環境情報を無線通信部３７を介して指定されたアクセスポイントへと送信する。これにより、データ収集装置３は、データサーバ４に環境情報を送信する。また、無線通信制御部３６は、無線通信部３７を介して農家用コンピュータ２から環境情報の送信要求を受信した場合には、送信要求に含まれる環境情報の種類、所定期間等の要求された条件に合致した環境情報を、データ制御部３１に対して要求する。無線通信制御部３６は、データ制御部３１から環境情報を取得すると、この環境情報を無線通信部３７を介して指定されたアクセスポイントへと送信する。これにより、データ収集装置３は、送信要求を送信した農家用コンピュータ２に対して環境情報を送信する。   The wireless communication control unit 36 is a predetermined amount of environment information stored in the data storage unit 34 with respect to the data control unit 31 at predetermined time intervals. Request environmental information. When acquiring the environment information from the data control unit 31, the wireless communication control unit 36 transmits this environment information to the designated access point via the wireless communication unit 37. As a result, the data collection device 3 transmits the environment information to the data server 4. In addition, when the wireless communication control unit 36 receives a request for transmitting environmental information from the farm computer 2 via the wireless communication unit 37, the wireless communication control unit 36 is requested for the type of environmental information included in the transmission request, a predetermined period, and the like. The data control unit 31 is requested for environmental information that matches the conditions. When acquiring the environment information from the data control unit 31, the wireless communication control unit 36 transmits this environment information to the designated access point via the wireless communication unit 37. Thereby, the data collection device 3 transmits environmental information to the farmer computer 2 that has transmitted the transmission request.

電源部３９は、ソーラーパネル，１００Ｖ電源，１２Ｖバッテリ等の電源から電力の供給を受けることにより、本体ユニット３０に収容された上述の各部を駆動する機能を担っている。   The power supply unit 39 has a function of driving the above-described units housed in the main unit 30 by receiving power from a power source such as a solar panel, a 100 V power source, or a 12 V battery.

カメラユニット５０は、カメラ５１と、このカメラ５１を駆動する電源部５２とを主体に構成されており、これらの要素がハウジングの内部に収容されている。カメラユニット５０は、本体ユニット３０とは独立した支柱３０ｃに取り付けられている。カメラ５１は、イメージセンサ（例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）又はＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサ等）が内蔵されており、農地及び農地における農作物を含む景色を撮像し、これを画像データとして出力する機能を担っている。電源部５２は、ソーラーパネル，１００Ｖ電源，１２Ｖバッテリ等の電源から電力の供給を受けることにより、カメラユニット５０を駆動する機能を担っている。   The camera unit 50 is mainly composed of a camera 51 and a power supply unit 52 for driving the camera 51, and these elements are accommodated inside the housing. The camera unit 50 is attached to a column 30 c that is independent of the main unit 30. The camera 51 has a built-in image sensor (for example, a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) sensor). The camera 51 captures an image of a farmland and a landscape including agricultural products on the farmland as image data. Has the function to output. The power source unit 52 has a function of driving the camera unit 50 by receiving power supply from a power source such as a solar panel, a 100V power source, a 12V battery, or the like.

つぎに、上述したようなデータ収集装置３に搭載される日射量センサ６６について詳細に説明する。   Next, the solar radiation amount sensor 66 mounted on the data collection device 3 as described above will be described in detail.

日射量センサ６６は、本発明に係る日射状態検出装置に相当する。日射量センサ６６は、データ収集装置３に対する日射量を検出する。この日射量センサ６６は、第１範囲の波長領域の光を検出する第１のフォトダイオードと、第１範囲とは異なる範囲の第２範囲の波長領域の光を検出する第２のフォトダイオードと、第１のフォトダイオードによって検出された光量と前記第２のフォトダイオードによって検出された光量とを組み合わせて、日射量を算出する演算回路（算出手段）とを有する。第１のフォトダイオードは、可視光領域の日射光を検出し、第２のフォトダイオードは、近赤外領域の日射光を検出する。この日射量センサ６６は、例えば、図４に示すように本体ハウジング３０ａ上面の載置部６６ａに搭載されている。   The solar radiation amount sensor 66 corresponds to the solar radiation state detecting device according to the present invention. The solar radiation amount sensor 66 detects the solar radiation amount for the data collection device 3. The solar radiation amount sensor 66 includes a first photodiode that detects light in a wavelength range of the first range, and a second photodiode that detects light in a wavelength range of a second range different from the first range. And an arithmetic circuit (calculation means) for calculating the amount of solar radiation by combining the light amount detected by the first photodiode and the light amount detected by the second photodiode. The first photodiode detects solar light in the visible light region, and the second photodiode detects solar light in the near infrared region. The solar radiation amount sensor 66 is mounted on a mounting portion 66a on the upper surface of the main body housing 30a, for example, as shown in FIG.

これら第１のフォトダイオード、第２のフォトダイオードの波長に対する相対感度は、図５に示すようになる。図５は、実線によって、第１のフォトダイオードの具体的な一例であるアモルファス可視光センサの波長と相対感度との関係を示し、一点鎖線によって、第２のフォトダイオードの具体的な一例である単結晶シリコンセンサの波長と相対感度との関係を示している。なお、図５には、点線として、人間の視感度も示している。   The relative sensitivity of these first photodiode and second photodiode to the wavelength is as shown in FIG. FIG. 5 shows the relationship between the wavelength and relative sensitivity of the amorphous visible light sensor, which is a specific example of the first photodiode, by a solid line, and is a specific example of the second photodiode, by a dashed line. The relationship between the wavelength of a single crystal silicon sensor and relative sensitivity is shown. In FIG. 5, human visibility is also shown as a dotted line.

図５に示したように、第１のフォトダイオードは、約８００ｎｍ付近に最も高い感度を有し且つ４００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲において感度を有するものの、低波長域では感度が弱く、これに対し、第２のフォトダイオードは、６００ｎｍ付近といった低波長域における感度が高い。   As shown in FIG. 5, the first photodiode has the highest sensitivity in the vicinity of about 800 nm and the sensitivity in the range of 400 nm to 1000 nm, but the sensitivity is weak in the low wavelength region. The photodiode of No. 2 has high sensitivity in a low wavelength region such as around 600 nm.

なお、本例では、可視光領域の光を検出する第１のフォトダイオードとしてアモルファス可視光センサ、赤外領域の光を検出する第２のフォトダイオードとして単結晶シリコンセンサを挙げたが、これに限らず、図５に示すように約４００ｎｍ〜９００ｎｍ程度の範囲の波長の光を感度良く検出できるフォトダイオードであれば他の組み合わせであっても良い。   In this example, an amorphous visible light sensor is used as the first photodiode for detecting light in the visible light region, and a single crystal silicon sensor is used as the second photodiode for detecting light in the infrared region. Not limited to this, as long as it is a photodiode that can detect light with a wavelength in the range of about 400 nm to 900 nm with high sensitivity as shown in FIG.

このような第１のフォトダイオード及び第２のフォトダイオードを備えた日射量センサ６６は、演算回路によって、第１のフォトダイオードによって検出された光量と、第２のフォトダイオードによって検出された光量とを組み合わせて日射量を算出する。すなわち、図５に示すように約４００ｎｍ〜９００ｎｍ程度の範囲の波長の光を太陽光の日射量として検知する。この検知された日射量は、演算回路からセンサＩ／Ｆ部３８を介して、データ記憶部３４に蓄積することができる。   The solar radiation amount sensor 66 having such a first photodiode and a second photodiode has a light amount detected by the first photodiode and a light amount detected by the second photodiode by an arithmetic circuit. Calculate the amount of solar radiation by combining. That is, as shown in FIG. 5, light having a wavelength in the range of about 400 nm to 900 nm is detected as the amount of solar radiation. The detected amount of solar radiation can be accumulated in the data storage unit 34 via the sensor I / F unit 38 from the arithmetic circuit.

このような日射量センサ６６によれば、安価なフォトダイオードを複数備えるのみで、データ収集装置３に対する日射量を検出できる。例えば、日射量計としてサーモパイルを用いるよりも安価で構成することができる。これにより、農地に多数のデータ収集装置３を設置しても、農地全体における日射量の計測コストを低減できる。   According to such a solar radiation amount sensor 66, it is possible to detect the solar radiation amount with respect to the data collection device 3 only by providing a plurality of inexpensive photodiodes. For example, it can be configured at a lower cost than using a thermopile as a solar radiation meter. Thereby, even if many data collection apparatuses 3 are installed in farmland, the measurement cost of the solar radiation amount in the whole farmland can be reduced.

更に、日射量センサ６６は、紫外領域の波長領域の光を検出する第３のフォトダイオードを更に備えていても良い。この場合、日射量センサ６６の演算回路は、第１のフォトダイオードによって検出された可視光領域での光量と、第２のフォトダイオードによって検出された近赤外領域での光量と、第３のフォトダイオードによって検出された紫外領域での光量とを組み合わせて日射量を算出する。これにより、日射量センサ６６は、２個のフォトダイオードを使用して日射量を算出する場合と比較して、より高い精度で日射量を算出することができる。   Furthermore, the solar radiation amount sensor 66 may further include a third photodiode that detects light in the wavelength region of the ultraviolet region. In this case, the arithmetic circuit of the solar radiation amount sensor 66 has a light amount in the visible light region detected by the first photodiode, a light amount in the near infrared region detected by the second photodiode, and a third The amount of solar radiation is calculated by combining the amount of light in the ultraviolet region detected by the photodiode. Thereby, the solar radiation amount sensor 66 can calculate the solar radiation amount with higher accuracy as compared with the case where the solar radiation amount is calculated using two photodiodes.

また、日射量センサ６６は、演算回路によって、複数のフォトダイオードによって検知された異なる波長領域の光量同士を比較して、天候を推測しても良い（天候推測手段）。例えば、太陽光が雲などを透過せずに日射量センサ６６に入力される直達日射光には、紫外成分が多い。直達日射量とは、単位面積の日射量センサ６６の水平面に入射する太陽放射のうち散乱光および反射光を除いた日射量をいう。太陽から直接到達する直達日射量が観測できるのは、日の出から日の入りまである。一方、太陽光が散乱して直達日射光ではなくなった散乱光には、短い波長が空気成分の作用によって含まれている。すなわち、散乱日射量とは、単位面積の日射量センサ６６の水平面に入射する太陽放射のうち直達日射量を除き、大気中で空気分子、水蒸気、エアロゾル等で散乱された光のエネルギー量をいう。したがって、日射量センサ６６は、可視光領域の光を検出する第１のフォトダイオードの検出量、赤外領域の光を検出する第２のフォトダイオードの検出量とを比較して、第１のフォトダイオードの検出量が高い時には直達日射光が入射されていると判定する。   Further, the solar radiation amount sensor 66 may estimate the weather by comparing light amounts in different wavelength regions detected by a plurality of photodiodes by an arithmetic circuit (weather estimation means). For example, direct sunlight that is input to the solar radiation amount sensor 66 without passing through clouds or the like has many ultraviolet components. The direct solar radiation amount refers to the solar radiation amount excluding scattered light and reflected light from the solar radiation incident on the horizontal surface of the solar radiation sensor 66 having a unit area. The amount of direct solar radiation that reaches directly from the sun can be observed from sunrise to sunset. On the other hand, a short wavelength is included in the scattered light which is no longer direct sunlight due to the scattering of sunlight, due to the action of the air component. That is, the scattered solar radiation amount is the energy amount of light scattered by air molecules, water vapor, aerosol, etc. in the atmosphere, excluding the direct solar radiation amount of the solar radiation incident on the horizontal surface of the solar radiation sensor 66 of the unit area. . Therefore, the solar radiation amount sensor 66 compares the detection amount of the first photodiode that detects the light in the visible light region with the detection amount of the second photodiode that detects the light in the infrared region. When the detection amount of the photodiode is high, it is determined that direct sunlight is incident.

このように直達日射光が入射されている状況が長く、直達日射量が多い場合、データ収集装置３の周辺の天候が、晴れであることが推定される。また、直達日射光が入射されていない状況が長く、直達日射量が少ない場合には曇り又は雨であることが判定できる。このような判定結果は、演算回路からセンサＩ／Ｆ部３８を介して、データ記憶部３４に蓄積することができる。   Thus, when the situation where the direct solar radiation is incident is long and the amount of the direct solar radiation is large, it is estimated that the weather around the data collection device 3 is clear. Further, when the direct sunlight is not incident for a long time and the amount of direct solar radiation is small, it can be determined that it is cloudy or rainy. Such a determination result can be accumulated in the data storage unit 34 via the sensor I / F unit 38 from the arithmetic circuit.

更に、日射量センサ６６は、複数のフォトダイオードの設置緯度、日付及び時刻に基づいて太陽の位置を推定し、複数のフォトダイオードに光量が検出されて演算回路により算出された日射量のうちの直達日射量を推定しても良い（直達日射量推定手段）。例えば、上述の図３に示すように、日射量センサ６６に入射される直達光Ｌは、日射量センサ６６によって検出される光強度をＥとすると、Ｅ＝Ｅ／ｓｉｎθ＝Ｅ／Ｒと推定される。Ｒ＝ｓｉｎθであり、日射量センサ６６に入射される直達日射量の影響度を表す値であって、直達日射光が日射量センサ６６の検出出力に影響する度合いを示す。   Further, the solar radiation amount sensor 66 estimates the position of the sun based on the installation latitude, date and time of the plurality of photodiodes, and the amount of solar radiation calculated by the arithmetic circuit when the light amount is detected by the plurality of photodiodes. The direct solar radiation amount may be estimated (direct solar radiation amount estimating means). For example, as shown in FIG. 3 described above, the direct light L incident on the solar radiation amount sensor 66 is estimated as E = E / sin θ = E / R, where E is the light intensity detected by the solar radiation amount sensor 66. Is done. R = sin θ, which is a value representing the degree of influence of direct solar radiation incident on the solar radiation sensor 66, and indicates the degree to which direct solar radiation affects the detection output of the solar radiation sensor 66.

ある一日内の５：００〜１９：００における太陽の高度は、図６に示すように、６月の特性Ａ、３月の特性Ｂ、１２月の特性Ｃのようになり、ある一日内の５：００〜１９：００における前記Ｒ＝ｓｉｎθ（比）は、図７に示すような６月の特性Ａ、３月の特性Ｂ、１２月の特性Ｃのようになる。   As shown in FIG. 6, the altitude of the sun from 5:00 to 19:00 within a day is as shown in June characteristic A, March characteristic B, and December characteristic C. The R = sin θ (ratio) from 5:00 to 19:00 is as shown in FIG. 7 such as the characteristic A in June, the characteristic B in March, and the characteristic C in December.

なお、晴天時における直達日射量は、図８に示すようになり、晴天時の散乱日射量は図９に示すようになることが知られているが、日射量センサ６６は、このような直達日射量よりも、正確な直達日射量を推定できる。   It is known that the direct solar radiation amount in fine weather is as shown in FIG. 8 and the scattered solar radiation amount in fine weather is as shown in FIG. 9, but the solar radiation sensor 66 has such direct direct radiation amount. Accurate direct solar radiation can be estimated rather than solar radiation.

このように、日射量センサ６６によれば、図６に示すような自己が設置された緯度経度に対応した月日における太陽の位置のデータ及び図７に示す影響度Ｒのデータから、直達日射量がどの程度であるかを推定できる。更にまた、日射量センサ６６は、推定された直達日射量に基づいて、日照時間を推定しても良い（日照時間推定手段）。このような直達日射量及び日照時間は、演算回路からセンサＩ／Ｆ部３８を介して、データ記憶部３４に蓄積することができる。   Thus, according to the solar radiation amount sensor 66, direct solar radiation is obtained from the sun position data corresponding to the latitude and longitude where the self is installed as shown in FIG. 6 and the influence degree R data shown in FIG. You can estimate how much the quantity is. Furthermore, the solar radiation amount sensor 66 may estimate the sunshine time based on the estimated direct solar radiation amount (sunshine time estimation means). Such direct solar radiation amount and sunshine time can be accumulated in the data storage unit 34 via the sensor I / F unit 38 from the arithmetic circuit.

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。   The above-described embodiment is an example of the present invention. For this reason, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made depending on the design and the like as long as the technical idea according to the present invention is not deviated from this embodiment. Of course, it is possible to change.

本発明を適用した日射量センサを備えたデータ収集装置を含む農作物育成支援システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the crop cultivation assistance system containing the data collection device provided with the solar radiation amount sensor to which this invention is applied. 本発明を適用した日射量センサを備えたデータ収集装置の外観を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the external appearance of the data collection device provided with the solar radiation amount sensor to which this invention is applied. 本発明を適用した日射量センサを備えたデータ収集装置の機能的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the data collection device provided with the solar radiation amount sensor to which this invention is applied. 本発明を適用した日射量センサに対する日射光の照射状態を説明する図である。It is a figure explaining the irradiation state of the sunlight with respect to the solar radiation amount sensor to which this invention is applied. 本発明を適用した日射量センサにおける日射光の波長と各フォトダイオードの相対感度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the wavelength of solar radiation in the solar radiation amount sensor to which this invention is applied, and the relative sensitivity of each photodiode. 時刻と太陽の高度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between time and the height of the sun. 時刻と、直達日射光が日射量センサの検出出力に影響する度合いを示す影響度Ｒ（比）との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between time and the influence degree R (ratio) which shows the degree to which direct solar radiation influences the detection output of a solar radiation amount sensor. 太陽高度と直達日射量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between solar altitude and direct solar radiation amount. 太陽高度と散乱日射量との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a solar height and the amount of scattered solar radiation.

符号の説明Explanation of symbols

１ 農作物育成支援システム
２ 農家用コンピュータ
３ データ収集装置
４ データサーバ
５ 電気通信回線
３０ 本体ユニット
３０ａ 本体ハウジング
３０ｂ 脚部
３０ｃ 支柱
３１ データ制御部
３２ データ収集部
３３ データ演算部
３４ データ記憶部
３５ データ表示部
３６ 無線通信制御部
３７ 無線通信部
３８ 部
３９ 電源部
５０ カメラユニット
５１ カメラ
５２ 電源部
６１ 温湿度センサ
６２ 気圧センサ
６３ 土壌温度センサ
６４ 土壌水分センサ
６５ 土壌ＥＣセンサ
６６ 日射量センサ
６６ａ 載置部
６７ ＣＯ２（二酸化炭素）センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crop cultivation support system 2 Farm computer 3 Data collection device 4 Data server 5 Electric communication line 30 Main unit 30a Main unit housing 30b Leg 30c Post 31 Data control unit 32 Data collection unit 33 Data calculation unit 34 Data storage unit 35 Data display Unit 36 wireless communication control unit 37 wireless communication unit 38 unit 39 power supply unit 50 camera unit 51 camera 52 power supply unit 61 temperature / humidity sensor 62 atmospheric pressure sensor 63 soil temperature sensor 64 soil moisture sensor 65 soil EC sensor 66 solar radiation amount sensor 66a mounting unit 67 CO 2 (carbon dioxide) sensor

Claims (5)

第１範囲の波長領域の光を検出する第１のフォトダイオードと、
第１範囲とは異なる範囲の第２範囲の波長領域の光を検出する第２のフォトダイオードと、
前記第１のフォトダイオードによって検出された光量と、前記第２のフォトダイオードによって検出された光量とを組み合わせて、日射量を算出する算出手段と
を備えることを特徴とする日射状態検出装置。 A first photodiode for detecting light in a wavelength range of the first range;
A second photodiode that detects light in a wavelength range of a second range different from the first range;
A solar radiation state detection device comprising: a calculation unit that calculates a solar radiation amount by combining the light amount detected by the first photodiode and the light amount detected by the second photodiode. 前記第１範囲の波長領域は可視光領域であり、前記第２範囲の波長領域は近赤外領域であり、
紫外領域の波長領域の光を検出する第３のフォトダイオードを更に備え、
前記算出手段は、前記第１のフォトダイオードによって検出された可視光領域での光量と、前記第２のフォトダイオードによって検出された近赤外領域での光量と、前記第３のフォトダイオードによって検出された紫外領域での光量とを組み合わせて、日射量を算出すること
を特徴とする日射状態検出装置。 The wavelength region of the first range is a visible light region, the wavelength region of the second range is a near infrared region,
A third photodiode for detecting light in the ultraviolet wavelength region;
The calculating means detects the light amount in the visible light region detected by the first photodiode, the light amount in the near-infrared region detected by the second photodiode, and detected by the third photodiode. The solar radiation state detecting device is characterized in that the amount of solar radiation is calculated by combining the amount of light in the ultraviolet region. 前記第１のフォトダイオードにより検出された光量と前記第２のフォトダイオードにより検出された光量とを比較して、天候を推測する天候推測手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の日射状態検出装置。   3. A weather estimation means for estimating the weather by comparing the light amount detected by the first photodiode and the light amount detected by the second photodiode. The solar radiation state detection apparatus as described in. 前記第１のフォトダイオード及び前記第２のフォトダイオードの設置緯度、日付及び時刻に基づいて太陽の位置を推定し、前記第１のフォトダイオード及び前記第２のフォトダイオードに光量が検出されて前記算出手段により算出された日射量のうちの直達日射量を推定する直達日射量推定手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の日射状態検出装置。   The position of the sun is estimated based on the installation latitude, date, and time of the first photodiode and the second photodiode, and the amount of light detected by the first photodiode and the second photodiode is detected. The solar radiation state detecting device according to claim 1, further comprising a direct solar radiation amount estimating unit that estimates a direct solar radiation amount of the solar radiation amount calculated by the calculating unit. 前記直達日射量推定手段により推定された直達日射量に基づいて、日照時間を推定する日照時間推定手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の日射状態検出装置。   The solar radiation state detecting device according to claim 4, further comprising a sunshine duration estimating unit that estimates a sunshine duration based on the direct solar radiation amount estimated by the direct solar radiation amount estimating unit.
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