JP2014054233A - 植物育成支援システム、プログラム及び植物育成支援方法 - Google Patents

Abstract

【課題】土壌中の植物の状態を容易に把握できるようにする。
【解決手段】植物育成支援システム１００によれば、水分量測定装置１は、植物が植えられた土壌において土壌上部の水分量と土壌下部の水分量をそれぞれ測定する。情報端末２は、水分量測定装置１による土壌上部の水分量と土壌下部の水分量の測定値に基づいて植物の状態を判定し、判定結果を出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、植物育成支援システム、プログラム及び植物育成支援方法に関する。

観葉植物を健全に育成するにあたって、照度、温度、水分量の把握は重要である。しかしながら、特に、水遣りのタイミングは一般の人にはなかなか判断するのが難しく、水分過多で根腐れを起こしてしまったり、水分不足で枯らせてしまったりという問題がある。

土壌中の水分量を把握するには、土壌水分量計は有効である。例えば、特許文献１には、植物育成用土壌に差込み可能な複数の電極を有し、これらの電極間の電気抵抗値を計測することによって土壌の水分含有度を測定し、その含有度が設定された限界レベル以下になった場合、警報を発する水分含有度監視装置が記載されている。

特許第２６０８６７９号公報

ところで、観葉植物にはそれぞれの種類に適した土壌がある。例えば、水切れに弱い観葉植物には保水性の高い土壌が必要である。一方で、排水性の高い土壌を好む観葉植物もある。しかし、一般的には観葉植物に適した土を用意するのが難しいため、その観葉植物に適した土に植わっている購入状態で育てることが多い。

しかし、長い間植え替えをしないと、根が成長して根詰まりを起こし、ひどい場合には根が呼吸できずに枯れてしまう。

特許文献１に記載の技術では、土壌の特定の場所の水分量は測定できるものの、それだけでは植物の根詰まり状態（植え替え時期）を把握することは難しい。また、土壌中の水分が足りないことは容易に把握できるが、植物が根腐れの危険のある状態か否かを把握するのは難しい。

本発明の課題は、土壌中の植物の状態を容易に把握できるようにすることである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の植物育成支援システムは、
植物が植えられた土壌において土壌上部の水分量と土壌下部の水分量をそれぞれ測定する測定手段と、
前記測定手段による測定値に基づいて前記植物の状態を判定する判定手段と、
を備える。

本発明によれば、土壌中の植物の状態を容易に把握することが可能となる。

本実施形態における植物育成支援システムの全体構成例を示す図である。 図１の水分量測定装置の構成例を示す図である。 情報端末の構成例を示す図である。 根腐れ閾値テーブルのデータ格納例を示す図である。 根詰まり閾値テーブルのデータ格納例を示す図である。 水分量測定装置の制御部により実行される測定処理を示すフローチャートである。 水分量測定装置の制御部により実行されるデータ送信処理を示すフローチャートである。 情報端末の制御部により実行される判定処理を示すフローチャートである。 適切な水遣りを行ったときの水遣り後の土壌上部と土壌下部の水分量の経時的変化を模式的に示したグラフである。 土壌に過剰に水を与えた場合の土壌上部と土壌下部の水分量の経時的変化を模式的に示したグラフである。

以下、添付図面を参照して本発明に係る好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。

＜植物育成支援システム１００の構成＞
図１は、本実施形態の植物育成支援システム１００の全体構成例を示す図である。
図１に示すように、植物育成支援システム１００は、水分量測定装置１と、情報端末２とが無線によりデータ送受信可能に構成されている。

＜水分量測定装置１の構成＞
水分量測定装置１は、図１に示すように、植物Ｐが植えられた植木鉢やプランター等の容器３に入れられた土壌にその電極部１２（図２参照）が差し込まれて使用され、容器３内の土壌の水分量を測定する装置である。容器３の底部には、余剰な水を排出するための図示しない排水孔が設けられている。

図２に、水分量測定装置１の構成例を示す。図２に示すように、水分量測定装置１は、制御部１０、パルス発生部１１、電極部１２、Ａ／Ｄコンバータ１３、Ａ／Ｄコンバータ１４、電源部１５、記憶部１６、無線通信部１７、加速度センサ１８、計時部１９、温度センサ１０１等を備えて構成されている。

制御部１０は、水分量測定装置１の各部を制御するものである。具体的には、制御部１０は、図示は省略するが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）を備えて構成される。制御部１０のＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出し、ＲＡＭのワークエリアに展開し、該プログラムに従って各部を制御し各種処理を実行する。

パルス発生部１１は、電圧高さＶｂのパルス電圧を発生させて電極部１２の電極１２ｂに出力する。

電極部１２は、３本の金属製の棒状の電極（電極１２ａ（第１の電極）、電極１２ｂ（第２の電極）、電極１２ｃ（第３の電極））により構成されている。
図２に示すように、電極１２ａと電極１２ｂとの間隔と、電極１２ｂと電極１２ｃとの間隔と、は等しい。また、電極１２ａは、その上部が低誘電率の絶縁材料Ｉで被覆され、電極１２ｂは、同様に中央部が低誘電率の絶縁材料Ｉで被覆されている。被覆は中に気体を含む中空のものとしてもよい。電極１２ａの絶縁被覆から露出した部分の長さと、電極１２ｃの長さと、電極１２ｂの絶縁被覆から露出した上部分（上部露出部という）の長さと、電極１２ｂの絶縁被覆から露出した下部分の長さ（下部露出部という）は同一であることが好ましい。また、各電極１２ａ〜１２ｃのそれぞれを長手方向に直交する方向で切断した場合の断面積も同一であることが好ましい。

電極１２ａは、容器３内の土壌下部の水分量を測定するために使用される電極である。電極１２ａの絶縁被覆から露出している部分は、図２に示すように電極１２ｂの下部露出部と対向した位置にあり、電極１２ｂにパルス電圧Ｖｂを印加したときに土壌下部を介して電極１２ａに伝わる減衰した電圧ＶａをＡ／Ｄコンバータ１３に出力する。
電極１２ｃは、容器３内の土壌上部の水分量を測定するために使用される電極である。
電極１２ｃは、図２に示すように電極１２ｂの上部露出部と対向した位置にあり、電極１２ｂにパルス電圧Ｖｂを印加したときに土壌上部を介して電極１２ｃに伝わる減衰した電圧ＶｃをＡ／Ｄコンバータ１４に出力する。

Ａ／Ｄコンバータ１３は、電極１２ｂにパルス電圧Ｖｂが出力された際に電極１２ａから出力される電圧Ｖａを測定し、デジタルデータに変換して制御部１０に出力する。
Ａ／Ｄコンバータ１４は、電極１２ｂにパルス電圧Ｖｂが出力された際に電極１２ｃから出力される電圧Ｖｃを測定し、デジタルデータに変換して制御部１０に出力する。

ここで、水分量測定装置１は、例えば、ＡＤＲ（Amplitude Domain Reflectometry）法により土壌の水分量を測定する。具体的には、パルス発生部１１により電極１２ｂにパルス電圧Ｖｂを出力し、電極１２ａ、電極１２ｃのそれぞれに伝わる減衰した電圧Ｖａ、ＶｃをＡ／Ｄコンバータ１３、１４により取得し、制御部１０においてその電圧比Ｖａ／Ｖｂ、Ｖｃ／Ｖｂを算出することにより土壌の下部、上部の相対的な水分量を測定する。土壌の水分量が多いほどＶａ／Ｖｂ、Ｖｃ／Ｖｂは高くなる。
なお、電極１２ａ、１２ｃからパルス電圧を発生させて電極１２ｂの電圧を測定する構成としてもよいが、この場合は、電極１２ａにパルス電圧をかけて電極１２ｂの電圧を測定するタイミングと、電極１２ｃにパルス電圧をかけて電極１２ｂの電圧を測定するタイミングと、をずらす必要がある。

電源部１５は、蓄電池あるいは乾電池等により構成され、水分量測定装置１の各部に電源供給を行う。
記憶部１６は、不揮発性メモリにより構成され、各種データを記憶する。記憶部１６は、制御部１０から出力される水分量測定値及び温度測定値のログデータを記憶するログ記憶領域を有する。

無線通信部１７（第１の無線通信手段）は、無線通信モジュール等により構成され、無線ＬＡＮ（Local Area Network）、Bluetooth（登録商標）等の所定の無線通信回線を介して情報端末２等の外部装置と接続し、データ送受信を行う。

加速度センサ１８は、加速度を検出して制御部１０に出力する。
計時部１９は、ＲＴＣ（Real Time Clock）等により構成され、現在日時を計測して制御部１０に出力する。
温度センサ１０１は、外部の温度を計測して制御部１０に出力する。

＜情報端末２の構成＞
情報端末２は、水分量測定装置１から送信された水分量測定値等に基づいて、植物Ｐの状態を判定し、判定する装置である。情報端末２は、スマートフォン、ＰＤＡ（Personal Data Assistants）、ＰＣ（Personal Computer）等から構成されている。

図３に、情報端末２の構成例を示す。図３に示すように、情報端末２は、制御部２０、操作部２１、表示部２２、記憶部２３、無線通信部２４、計時部２５、電源部２６を備えて構成されている。

制御部２０は、情報端末２の各部を制御するものである。具体的には、制御部２０は、図示は省略するが、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備えて構成される。制御部２０のＣＰＵは、ＲＯＭや記憶部２３に記憶されているプログラムを読み出し、ＲＡＭのワークエリアに展開し、該プログラムに従って各部を制御し各種処理を実行する。制御部２０は、後述する判定処理（図７参照）を実行することにより判定手段として機能する。

操作部２１は、カーソルキー、各種機能キーを備え、ユーザによる各キーの押下入力を受け付けてその操作情報を制御部２０に出力する。また、操作部２１は、表示部２２の表面を覆うように透明電極を格子状に配置したタッチパネル等を有し、手指やタッチペン等で押下された位置を検出し、その位置情報を操作情報として制御部２０に出力する。

表示部２２は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成され、制御部２０からの表示制御信号に従って、各種表示を行う。

記憶部２３は、不揮発性の半導体メモリ等により構成される。記憶部２３には、制御部２０で実行される各種プログラム、これらのプログラムの実行に必要なデータ等が記憶されている。プログラムは、コンピュータ読み取り可能なプログラムコードの形態で格納されている。制御部２０は、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。
また、記憶部２３は、根腐れ閾値テーブル２３１、根詰まり閾値テーブル２３２を記憶している。
図４Ａに、根腐れ閾値テーブル２３１の一例を示す。図４Ａに示すように、根腐れ閾値テーブル２３１は、植物の種類毎に、後述する判定処理で根腐れの危険性があるか否かを判定する際に使用される閾値を記憶する。
図４Ｂに、根詰まり閾値テーブル２３２の一例を示す。図４Ｂに示すように、根詰まり閾値テーブル２３２は、植物の種類毎に、最低気温と、後述する判定処理で根詰まりが起きているか否かを判定する際に使用される閾値とを対応付けて記憶する。ここで、図４Ｂにおいて、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３、Ｔ１１＜Ｔ１２＜Ｔ１３である。また、Ｔｈ１＜Ｔｈ２＜Ｔｈ３、Ｔｈ１１＜Ｔｈ１２＜Ｔｈ１３である。

また、記憶部２３は、操作部２１により登録された植物Ｐの種類を記憶している。

無線通信部２４（第２の無線通信手段）は、無線通信モジュール等により構成され、無線ＬＡＮ（Local Area Network）、Bluetooth（登録商標）等の所定の無線通信回線を介して水分量測定装置１等の外部装置と接続し、データ送受信を行う。

計時部２５は、ＲＴＣ等により構成され、現在日時を計測して制御部２０に出力する。
電源部２６は、蓄電池等により構成され、情報端末２の各部に電源供給を行う。

＜植物育成支援システムの動作＞
次に、本実施形態における動作について説明する。
（測定処理）
まず、水分量測定装置１において実行される測定処理について説明する。
図５に、水分量測定装置１において実行される測定処理のフローチャートを示す。測定処理は、所定時間毎（例えば、１時間毎）に、制御部１０のＣＰＵとＲＯＭに記憶されているプログラムとの協働により実行される。なお、水分量測定装置１は省電力モードで動作しており、制御部１０、加速度センサ１８、計時部１９のみに電源部１５からの電源供給が行われているものとする。

まず、制御部１０は、省電力モードを解除し、電源部１５に水分量測定装置１の各部への電源供給を行わせる（ステップＳ１）。
次いで、制御部１０は、パルス発生部１１にパルス電圧Ｖｂを発生させる（ステップＳ２）。パルス発生部１１により発生されたパルス電圧Ｖｂは、電極１２ｂに出力される。ここで、電極１２ｂにパルス電圧Ｖｂが印加されると、土壌を介して、電極１２ａ、電極１２ｃの絶縁被覆から露出した部分に、それぞれ減衰した電圧Ｖａ、Ｖｃが伝わる。これらの減衰した電圧Ｖａ、Ｖｃは、それぞれＡ／Ｄコンバータ１３、Ａ／Ｄコンバータ１４に出力され、デジタルデータに変換される。

次いで、制御部１０は、Ａ／Ｄコンバータ１３、Ａ／Ｄコンバータ１４を介して、電極１２ａからの電圧Ｖａ、電極１２ｃからの電圧Ｖｃのデジタルデータを取得し（ステップＳ３）、Ｖａ／Ｖｂ、Ｖｃ／Ｖｂを算出する（ステップＳ４）。そして、制御部１０は、算出したＶｃ／Ｖｂを土壌上部の水分量測定値、Ｖａ／Ｖｂを土壌下部の水分量測定値として、計時部１９から出力される現在日時に対応付けて記憶部１６のログ記憶領域に記憶させる（ステップＳ５）。

また、制御部１０は、温度センサ１０１の温度測定値を取得して計時部１９から出力される現在日時に対応付けて記憶部１６のログ記憶領域に記憶させる（ステップＳ６）。

ログの記憶が終了すると、制御部１０は、電源部１５からの電源供給を制御部１０、加速度センサ１８、計時部１９に制限して省電力モードに移行し（ステップＳ７）、測定処理を終了する。

（データ送信処理）
次に、水分量測定装置１において実行されるデータ送信処理について説明する。
図６に、水分量測定装置１において実行されるデータ送信処理のフローチャートを示す。データ送信処理は、加速度センサ１８により予め定められた閾値以上の加速度が検出された場合に、制御部１０のＣＰＵとＲＯＭに記憶されているプログラムとの協働により実行される。
例えば、ユーザ（栽培者）が水分量測定装置１をたたいたりゆすったりして動かすと、加速度センサ１８により予め定められた閾値以上の加速度が検出されるので、水分量測定装置１に図６に示すデータ送信処理を実行させることができる。
なお、水分量測定装置１は省電力モードで動作しており、制御部１０、加速度センサ１８、計時部１９のみに電源部１５からの電源供給が行われているものとする。

まず、制御部１０は、省電力モードを解除し、電源部１５に水分量測定装置１の各部への電源供給を行わせる（ステップＳ１１）。

次いで、制御部１０は、無線通信部１７により情報端末２と通信接続を確立するための通信接続処理を行う（ステップＳ１２）。

情報端末２との接続が確立すると（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、制御部１０は、記憶部１６のログ記憶領域に記憶されている水分量測定値及び温度測定値のログデータを読み出して無線通信部１７により情報端末２に送信する（ステップＳ１４）。

ログデータの送信が完了すると（ステップＳ１５；ＹＥＳ）、制御部１０は、記憶部１６のログ記憶領域に記憶されているログデータを消去し（ステップＳ１６）、測定終了タイマーと測定間隔タイマーの計時をスタートさせる（ステップＳ１７、Ｓ１８）。測定終了タイマー及び測定間隔タイマーは、制御部１０内のクロック信号のカウント等により実現される。測定間隔タイマーは、水分量の測定間隔（例えば、１秒）を計るためのタイマーである。測定終了タイマーは、情報端末２からのデータ取得要求を待機する期間（例えば、１分。この期間にデータ取得要求がない場合に測定を終了する）を計るためのタイマーである。測定間隔タイマーより測定終了タイマーのほうが長い期間が設定される。

次いで、制御部１０は、パルス発生部１１にパルス電圧Ｖｂを発生させ、土壌上部の水分量、土壌下部の水分量の測定を行う（ステップＳ１９）。水分量の測定は、図５のステップＳ２〜Ｓ４と同様の処理である。そして、測定された土壌上部及び土壌下部それぞれの水分量測定値Ｖｃ／Ｖｂ、Ｖａ／Ｖｂのデータを無線通信部１７により情報端末２に送信する（ステップＳ２０）。

次いで、制御部１０は、情報端末２からの最新の測定値のデータ取得要求が受信されたか否かを判断する（ステップＳ２１）。情報端末２からの最新の測定値のデータ取得要求が受信されていないと判断した場合（ステップＳ２１；ＮＯ）、測定終了タイマーがタイムアウトしたか否かを判断する（ステップＳ２２）。測定終了タイマーがタイムアウトしていないと判断した場合（ステップＳ２２；ＮＯ）、測定間隔タイマーがタイムアウトしたか否かを判断する（ステップＳ２４）。測定間隔タイマーがタイムアウトしていないと判断した場合（ステップＳ２４；ＮＯ）、処理はステップＳ２１に戻る。

ステップＳ２１において、情報端末２からの最新の測定値のデータ取得要求が受信されたと判断されると（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、制御部１０は、測定終了タイマーを初期化して再度計測を開始し（ステップＳ２３）、処理はステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２４において、測定間隔タイマーがタイムアウトしたと判断した場合（ステップＳ２４；ＹＥＳ）、制御部１０は、測定間隔タイマーを初期化して再度計測を開始し（ステップＳ２５）、処理はステップＳ１９に戻り、水分量の測定が実行される。

ステップＳ２２において、測定終了タイマーがタイムアップしたと判断した場合（ステップＳ２２；ＹＥＳ）、制御部１０は、電源部１５からの電源供給を制御部１０、加速度センサ１８、計時部１９に制限して省電力モードに移行し（ステップＳ２６）、データ送信処理を終了する。

上記のデータ送信処理においては、情報端末２から最新の測定値のデータ取得要求があった場合に、例えば、１秒間隔等、細かな時間間隔で土壌上部と土壌下部の水分量の測定を行って最新の測定値のデータを情報端末２に送信する。よって、ユーザが水分量測定装置１を起動させて上記のデータ送信処理を実行させるとともに、情報端末２において植物育成支援アプリケーションを起動させることにより以下に説明する判定処理を実行させ、情報端末２から水分量測定装置１にデータ取得要求を行うようにしてから水遣りを行うことで、情報端末２における植物Ｐの状態の判定に有効な、水遣りにより変化した土壌の水分量の測定値を情報端末２に送信することができる。

（判定処理）
次に、情報端末２において実行される判定処理について説明する。
図７に、判定処理のフローチャートを示す。判定処理は、操作部２１により植物育成支援アプリケーションの起動が指示された場合に、制御部２０のＣＰＵとＲＯＭに記憶されている植物育成支援アプリケーションプログラムとの協働により実行される。

まず、制御部２０は、無線通信部２４により水分量測定装置１と通信接続を確立するための通信接続処理を行う（ステップＳ３１）。

情報端末２との接続が確立すると（ステップＳ３２；ＹＥＳ）、制御部２０は、無線通信部２４により水分量測定装置１から送信された測定値のログデータを受信する（ステップＳ３３）。
一連のログデータの受信が終了すると、制御部２０は、データ受信完了メッセージを無線通信部２４により水分量測定装置１に送信する（ステップＳ３４）。

次いで、制御部２０は、ログデータの土壌上部の水分量測定値Ｖｃ／Ｖｂと土壌下部の水分量測定値Ｖａ／Ｖｂの差分（Ｖａ／Ｖｂ−Ｖｃ／Ｖｂ）を計算する（ステップＳ３５）。

ここで、一般的に、観葉植物等を育てる場合、植物が植えられた土壌に、鉢等の容器の下に敷いた受け皿に適度に浸み出すくらいの水を与えることが好ましいといわれている。しかしながら、過剰に水を与えすぎると、土壌下部に水が溜まってしまい、植物が根腐れをおこしてしまう危険性がある。また、適切な量の水を与えた場合でも、鉢等の容器内の植物が根詰りをおこしていると、土壌下部に水が溜まってしまい、根腐れの原因となる可能性がある。

図８Ａは、適切な水遣りを行ったときの水遣り後の土壌上部と土壌下部の水分量の経時的変化を模式的に示したグラフである。図８Ａの横軸は、時間Ｔを示し、縦軸は土壌の水分量測定値（Ｖａ／Ｖｂ、Ｖｃ／Ｖｂ）を示す。適切な水遣りを行った場合、図８Ａに示すように、土壌上部の水分量測定値Ｖｃ／Ｖｂの経時的変化を示すグラフと、土壌下部の水分量測定値Ｖａ／Ｖｂの経時的変化を示すグラフは、水分量のピークのタイムラグはあるが、ほぼ同じ形状となる。
図８Ｂは、土壌に過剰に水を与えた場合、または植物が根詰りを起こしている場合の土壌上部と土壌下部の水分量の経時的変化を模式的に示したグラフである。図８Ｂの横軸は、時間Ｔを示し、縦軸は土壌の水分量測定値（Ｖａ／Ｖｂ、Ｖｃ／Ｖｂ）を示す。土壌に過剰に水を与えすぎると、容器３の下に置いた受け皿に水が溜まったままになって土壌下部から水がなかなか抜けていかない状態となり、図８Ｂに示すように、土壌上部の水分量測定値Ｖｃ／Ｖｂと土壌下部の水分量測定値Ｖａ／Ｖｂの差分（図８においてｄで示す）、及び比（Ｖａ／Ｖｂ＝Ａ、Ｖｃ／Ｖｂ＝ＢとしてＡ／Ｂ）が大きくなる。
そこで、本実施形態においては、制御部２０は、ステップＳ３３において水分量測定装置１から受信したログデータのうち、例えば、最終に測定されたＶａ／ＶｂからＶｃ／Ｖｂを引いた差分を算出し、この差分が予め登録された植物Ｐの種類に対して予め定められた閾値を超えている（上回っている）場合に、植物Ｐが根腐れする危険性があると判定して警告を出力する。閾値は、根腐れ閾値テーブル２３１において植物Ｐの種類に対応付けて記憶されているものを用いる。
なお、例えば、ステップＳ３３において水分量測定装置１から受信したログデータのうち、最終に測定されたＶａ／ＶｂとＶｃ／Ｖｂの比（上述のＡ／Ｂ）を算出し、この比が予め登録された植物Ｐの種類に対して予め定められた閾値を超えている（上回っている）場合に、植物Ｐが根腐れの危険性があると判定して警告を出力するようにしてもよい。

ログデータの土壌上部の水分量測定値Ｖｃ／Ｖｂと土壌下部の水分量測定値Ｖａ／Ｖｂの差分が、登録された植物Ｐの種類に対して予め定められた閾値を超えている場合（ステップＳ３６；ＹＥＳ）、制御部２０は、植物Ｐが根腐れする危険性があることを示す警告を表示部２２の画面上に出力させ（ステップＳ３７）、処理はステップＳ３８に移行する。植物Ｐが根腐れする危険性があることをユーザに警告することで、ユーザは、まだ土壌下部に水が溜まっており、水遣りタイミングではないことを把握することができる。また、過剰な水を植物Ｐに与えすぎたことを認識することができる。

一方、ログデータの土壌上部の水分量測定値Ｖｃ／Ｖｂと土壌下部の水分量測定値Ｖａ／Ｖｂの差分が閾値を超えていない場合（ステップＳ３６；ＮＯ）、処理はステップＳ３８に移行する。
植物Ｐが根腐れする危険性があることを示す警告がなければ、ユーザは、水遣りをしても良いタイミングであるとして、水遣りを行うことができる。なお、土壌上部の水分量測定値Ｖｃ／Ｖｂと土壌下部の水分量測定値Ｖａ／Ｖｂの差分が閾値を超えていない場合、根腐れの危険性がないという判定結果を表示部２２の画面上に出力することとしてもよい。

ステップＳ３８においては、制御部２０は、無線通信部２４により水分量測定装置１に対し、最新の測定値データの取得要求を送信し（ステップＳ３８）、データ取得要求タイマーを初期化して計時をスタートさせる（ステップＳ３９）。ここで、情報端末２は、植物育成支援アプリケーションが起動している間、所定時間毎に水分量測定装置１にデータ取得要求を行って、植物Ｐの状態を判定するための最新の測定値データを取得する。データ取得要求タイマーは、このデータ取得要求の間隔を計測するためのものである。データ取得要求タイマーは、制御部２０内のクロック信号のカウント等により実現される。

水分量測定装置１から測定値データが送信されると、制御部２０は、無線通信部２４により測定値データの受信を行い（ステップＳ４０）、土壌上部の水分量測定値Ｖｃ／Ｖｂと土壌下部の水分量測定値Ｖａ／Ｖｂの双方のピーク（最大値）が検出されたか否かを判断する（ステップＳ４１）。

ここで、図８Ａに示すように、水遣りを行うと、まず、土壌上部の水分量が急激に上昇し、ピークに達した後、徐々に低下していく。また、土壌上部に少し遅れて土壌下部の水分量が上昇し、ピークに達した後、徐々に低下していく。土壌上部の水分量がピークとなる時間と土壌下部の水分量がピークとなる時間の時間差Δｔは、水の通りやすさに関係し、水が通りやすいほど小さく、水が通りにくいほど大きい。植物Ｐの成長により根が張り巡らされると土壌中を水が通りにくくなりこの時間差Δｔが大きくなる。
そこで、本実施形態においては、制御部２０は、土壌上部の水分量測定値Ｖｃ／Ｖｂのピークと土壌下部の水分量測定値Ｖａ／Ｖｂのピークをそれぞれ検出し、検出したピークの時間差Δｔが予め定められた閾値を超えている（上回っている）場合に、植物Ｐが根詰まりを起こしており植え替えが必要な状態であると判定して、その旨を示す警告を出力する。

土壌上部の水分量測定値Ｖｃ／Ｖｂと土壌下部の水分量測定値Ｖａ／Ｖｂの双方のピークが検出されていないと判断した場合（ステップＳ４１；ＮＯ）、処理はステップＳ４６に移行する。
土壌上部の水分量測定値Ｖｃ／Ｖｂと土壌下部の水分量測定値Ｖａ／Ｖｂの双方のピークが検出されたと判断した場合（ステップＳ４１；ＹＥＳ）、制御部２０は、時間差Δｔ（ピーク間隔）を算出し（ステップＳ４２）、Δｔと予め定められた閾値との比較を行う（ステップＳ４３）。
ステップＳ４３においては、制御部２０は、記憶部２３の根詰まり閾値テーブル２３２（図４Ｂ参照）を参照し、登録された植物Ｐの種類に対応する閾値のうち、ステップＳ３３において受信した直近のログデータ算出期間の最低気温の値に対応付けて記憶されている閾値を用いて比較を行う。植え替えには最適な温度があり、温度が所定以下であると植え替えには適さない。そこで、本実施形態においては、最低気温が低くなるにつれてΔｔの閾値を大きくなるようにして、根詰まりの程度と最低気温を加味して植物Ｐが植え替えが必要な状態であるか否かを判定できるようにしている。

Δｔと閾値との比較の結果、Δｔが予め定められた閾値を超えていると判断した場合（ステップＳ４４；ＹＥＳ）、制御部２０は、植物Ｐが根詰まりを起こしており（又は、根詰まりの危険性があり）植え替えをする必要があること示す警告を表示部２２の画面上に出力させ（ステップＳ４５）、処理はステップＳ４６に移行する。Δｔと閾値との比較の結果、Δｔが閾値を超えていないと判断した場合（ステップＳ４４；ＮＯ）、処理はステップＳ４６に移行する。なお、Δｔが閾値を超えていないと判断した場合、植え替え不要という判定結果を表示部２２の画面上に出力することとしてもよい。

ステップＳ４６においては、制御部２０は、データ取得要求タイマーがタイムアウトしたか否かを判断する（ステップＳ４６）。データ取得要求タイマーがタイムアウトしたと判断した場合（ステップＳ４６；ＹＥＳ）、処理はステップＳ３８に戻り、水分量測定装置１に再度データ取得要求を行う。
データ取得要求タイマーがタイムアウトしていないと判断した場合（ステップＳ４６；ＮＯ）、制御部２０は、操作部２１により植物育成支援アプリケーションの終了指示が入力されたか否かを判断する（ステップＳ４７）。操作部２１により植物育成支援アプリケーションの終了指示が入力されていないと判断した場合（ステップＳ４７；ＮＯ）、処理はステップＳ４０に戻り、ステップＳ４０〜Ｓ４６の処理を繰り返し実行する。操作部２１により植物育成支援アプリケーションの終了指示が入力されたと判断した場合（ステップＳ４７；ＹＥＳ）、制御部２０は、植物育成支援アプリケーションを終了する。即ち、判定処理を終了する。

以上説明したように、植物育成支援システム１００によれば、水分量測定装置１により、植物が植えられた土壌において土壌上部の水分量と土壌下部の水分量をそれぞれ測定し、情報端末２により、この土壌上部の水分量と土壌下部の水分量の測定値に基づいて植物の状態を判定し、判定結果を出力する。従って、土壌中の植物の状態を容易に把握することが可能となる。

例えば、水分量測定装置１は、その上部が絶縁材料により被覆された電極１２ａと、その中央部が絶縁材料により被覆され、当該絶縁材料から露出された下部の長さが電極１２ａの絶縁材料から露出された部分の長さと等しい電極１２ｂと、電極１２ｂの絶縁材料から露出された上部の長さと長さが等しい電極１２ｃと、を有する構成とすることで、電極１２ｂと電極１２ｃを用いて土壌上部の水分量を測定し、電極１２ａと電極１２ｂを用いて土壌下部の水分量を測定することができる。土壌上部の測定値は、電極１２ｂ又は電極１２ｃの何れか一方に電圧をかけたときの電極１２ｂと電極１２ｃの電圧比として、土壌下部の測定値は、電極１２ａ又は電極１２ｂ何れか一方に電圧をかけたときの電極１２ａと電極１２ｂの電圧比として算出することができる。

また、情報端末２において、土壌上部の測定値がピークとなったときと土壌下部の測定値がピークになったときの時間差に基づいて、植物の状態を判定し、その判定結果を出力するようにすることで、ユーザは、土壌中の植物の状態を把握することが可能となる。例えば、土壌上部の測定値がピークとなったときと土壌下部の測定値がピークになったときの時間差が予め定められた閾値を超えたと判断した場合に、植物が根詰まりしている状態であると判定し、その判定結果を出力するようにすることで、ユーザは、植物が根詰まりしており、植え替えが必要であることを認識することができる。

また、情報端末２において、土壌上部の測定値と土壌下部の測定値の差（又は、比）に基づいて植物の状態を判定し、その判定結果を出力するようにすることで、ユーザは、土壌中の植物の状態を把握することが可能となる。例えば、土壌上部の測定値と土壌下部の測定値の差（又は、比）が予め定められた閾値を超えた場合に、植物が根腐れの危険性があると判定し、その判定結果を出力するようにすることで、ユーザは、植物が根腐れの危険性があることを認識することができ、根腐れを防止するように水遣りを控える等の対処を行うことが可能となる。

なお、上記実施形態における記述内容は、本発明に係る植物育成支援システムの好適な一例であり、これに限定されるものではない。

例えば、上記実施形態においては、測定手段を水分量測定装置１に備え、判定手段及び出力手段を情報端末２に備える構成としたが、水分量測定装置１に判定手段、及び出力手段を備え、１つの装置で測定から判定結果出力までを行う植物育成支援装置を構成するようにしてもよい。例えば、制御部１０において、加速度センサ１８により予め定められた閾値以上の加速度が検出された場合に、記憶部１６に記憶されている測定値のログデータに基づいて図７のステップＳ３５〜Ｓ３７の処理を実行することで、判定手段を実現することができる。また、所定間隔毎（例えば、１秒）に水分量の測定を行い、測定結果に基づいて図７のステップＳ４１〜Ｓ４５の処理を実行することで、判定手段を実行することができる。出力手段としては、ＬＣＤ、ＬＥＤ、音声出力装置等が適用可能である。

また、上記実施形態においては、植物Ｐの根腐れの危険性を判定するための閾値は、各植物の種類毎に１つとしたが、複数段階の閾値を設けることとしてもよい。例えば、根腐れの危険性があるか否かを判定するための２つの閾値（第１の閾値＜第２の閾値）を設け、第１の閾値＜（Ｖａ／Ｖｂ−Ｖｃ／Ｖｂ）≦第２の閾値である場合には根腐れの危険性の注意報を出力し、第２の閾値＜（Ｖａ／Ｖｂ−Ｖｃ／Ｖｂ）である場合には根腐れの危険性の警報を出力することとしてもよい。

同様に、上記実施形態においては、植物Ｐの根詰まり状態を判定するための閾値は、各植物の種類対して、最低気温の範囲毎に１つとしたが、複数段階の閾値を設けることとしてもよい。例えば、根詰まりの危険性があるか否かを判定するための第１の閾値と、根詰まりがおこっており植え替えが必要であることを判定するための第２の閾値を設け、Δｔが第１の閾値を上回り、第２の閾値以下のもの場合には、根詰まりの危険性がある旨を警告し、第２の閾値を上回るものについては根詰まりが起こっており植え替えが必要であることを警告することとしてもよい。

また、上記実施形態においては、水分量測定装置１を起動させるためのセンサとして、加速度センサ１８を用いることとしたが、赤外線センサや焦電センサ等の近接センサを用いることとしてもよい。
また、上記実施形態においては、出力手段を表示部２２とし、各種警告（判定結果）を表示部２２の画面上に出力することとしたが、これに限定されない。例えば、ＬＥＤ等を点灯させることにより警告を出力することとしてもよいし、音声出力装置を備える構成とし、音声により警告を出力することとしてもよい。

さらに、上記の各処理を実行するためのプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な媒体として、ＲＯＭやハードディスク等の他、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を適用することも可能である。また、プログラムのデータを所定の通信回線を介して提供する媒体としては、キャリアウェーブ（搬送波）も適用される。

その他、通信システムを構成する各装置の細部構成及び細部動作に関しても、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

(付記)
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
＜請求項１＞
植物が植えられた土壌において土壌上部の水分量と土壌下部の水分量をそれぞれ測定する測定手段と、
前記測定手段による測定値に基づいて前記植物の状態を判定する判定手段と、
を備える植物育成支援システム。
＜請求項２＞
前記判定手段による判定結果を出力する出力手段と、を更に備えた請求項１に記載の測物育成支援システム。
＜請求項３＞
測定手段は、複数の電極により土壌上部の水分量と土壌下部の水分量をそれぞれ測定する請求項１又は２に記載の植物育成支援システム。
＜請求項４＞
前記測定手段は、その上部が絶縁材料により被覆された第１の電極と、その中央部が絶縁材料により被覆され、当該絶縁材料から露出された下部の長さが前記第１の電極の絶縁材料から露出された部分の長さと等しい第２の電極と、前記第２の電極の前記絶縁材料から露出された上部の長さと長さが等しい第３の電極と、を有し、前記第２の電極と前記第３の電極を用いて前記土壌上部の水分量を測定し、前記第１の電極と前記第２の電極を用いて前記土壌下部の水分量を測定する請求項３に記載の植物育成支援システム。
＜請求項５＞
前記土壌上部の測定値は、前記第２の電極又は前記第３の電極の何れか一方に電圧をかけたときの前記第２の電極と前記第３の電極の電圧比であり、前記土壌下部の測定値は、前記第１の電極又は前記第２の電極の何れか一方に電圧をかけたときの前記第１の電極と前記第２の電極の電圧比である請求項４に記載の植物育成支援システム。
＜請求項６＞
前記判定手段は、前記測定手段による前記土壌上部の測定値がピークとなったときと前記土壌下部の測定値がピークになったときの時間差に基づいて前記植物の状態を判定する請求項１〜５の何れか一項に記載の植物育成支援システム。
＜請求項７＞
前記判定手段は、前記測定手段による前記土壌上部の測定値がピークとなったときと前記土壌下部の測定値がピークになったときの時間差が予め定められた閾値を超えたと判断した場合に、前記植物が根詰まりしている状態であると判定する請求項６に記載の植物育成支援システム。
＜請求項８＞
前記判定手段は、前記測定手段による前記土壌上部の測定値と前記土壌下部の測定値の差に基づいて前記植物の状態を判定する請求項１〜７の何れか一項に記載の植物育成支援システム。
＜請求項９＞
前記判定手段は、前記測定手段による前記土壌上部の測定値と前記土壌下部の測定値の差が予め定められた閾値を超えた場合に、前記植物が根腐れの危険性があると判定する請求項８に記載の植物育成支援システム。
＜請求項１０＞
前記判定手段は、前記測定手段による前記土壌上部の測定値と前記土壌下部の測定値の比に基づいて前記植物の状態を判定する請求項１〜７の何れか一項に記載の植物育成支援システム。
＜請求項１１＞
前記判定手段は、前記測定手段による前記土壌上部の測定値と前記土壌下部の測定値の比が予め定められた閾値を超えた場合に、前記植物が根腐れの危険性があると判定する請求項１０に記載の植物育成支援システム。
＜請求項１２＞
前記植物が植えられた容器の外部の温度を測定する温度センサと、を備え、
前記判定手段は、前記温度センサによる測定結果と前記測定手段による測定結果を基に前記植物の状態を判定する請求項１〜１１の何れか一項に記載の植物育成支援システム。
＜請求項１３＞
前記測定手段と、第１の無線通信手段とを備える水分量測定装置と、
前記判定手段と、前記出力手段と、第２の無線通信手段とを備える情報端末と、
が無線接続され、
前記水分量測定装置は、前記第１の無線通信手段により前記測定手段による測定値を前記情報端末に送信し、
前記情報端末は、前記第２の無線通信手段により前記測定手段による測定値を受信して、前記判定手段による判定及び前記出力手段による判定結果の出力を行う請求項１〜１１の何れか一項に記載の植物育成支援システム。
＜請求項１４＞
植物が植えられた土壌において土壌上部の水分量と土壌下部の水分量をそれぞれ測定する測定部を有するコンピュータを、
前記測定部による測定値に基づいて前記植物の状態を判定する判定手段、
前記判定手段による判定結果を出力する出力手段、
として機能させるためのプログラム。
＜請求項１５＞
植物が植えられた土壌において土壌上部の水分量と土壌下部の水分量をそれぞれ測定する測定工程と、
前記測定工程による測定値に基づいて前記植物の状態を判定する判定工程と、
を含む植物育成支援方法。

１００ 植物育成支援システム
１ 水分量測定装置
１０ 制御部
１１ パルス発生部
１２ 電極部
１２ａ 電極
１２ｂ 電極
１２ｃ 電極
１３ Ａ／Ｄコンバータ
１４ Ａ／Ｄコンバータ
１５ 電源部
１６ 記憶部
１７ 無線通信部
１８ 加速度センサ
１９ 計時部
１０１ 温度センサ
２ 情報端末
２０ 制御部
２１ 操作部
２２ 表示部
２３ 記憶部
２４ 無線通信部
２５ 計時部
２６ 電源部

Claims (15)

1. 植物が植えられた土壌において土壌上部の水分量と土壌下部の水分量をそれぞれ測定する測定手段と、
   前記測定手段による測定値に基づいて前記植物の状態を判定する判定手段と、
   を備える植物育成支援システム。
2. 前記判定手段による判定結果を出力する出力手段と、を更に備えた請求項１に記載の測物育成支援システム。
3. 測定手段は、複数の電極により土壌上部の水分量と土壌下部の水分量をそれぞれ測定する請求項１又は２に記載の植物育成支援システム。
4. 前記測定手段は、その上部が絶縁材料により被覆された第１の電極と、その中央部が絶縁材料により被覆され、当該絶縁材料から露出された下部の長さが前記第１の電極の絶縁材料から露出された部分の長さと等しい第２の電極と、前記第２の電極の前記絶縁材料から露出された上部の長さと長さが等しい第３の電極と、を有し、前記第２の電極と前記第３の電極を用いて前記土壌上部の水分量を測定し、前記第１の電極と前記第２の電極を用いて前記土壌下部の水分量を測定する請求項３に記載の植物育成支援システム。
5. 前記土壌上部の測定値は、前記第２の電極又は前記第３の電極の何れか一方に電圧をかけたときの前記第２の電極と前記第３の電極の電圧比であり、前記土壌下部の測定値は、前記第１の電極又は前記第２の電極の何れか一方に電圧をかけたときの前記第１の電極と前記第２の電極の電圧比である請求項４に記載の植物育成支援システム。
6. 前記判定手段は、前記測定手段による前記土壌上部の測定値がピークとなったときと前記土壌下部の測定値がピークになったときの時間差に基づいて前記植物の状態を判定する請求項１〜５の何れか一項に記載の植物育成支援システム。
7. 前記判定手段は、前記測定手段による前記土壌上部の測定値がピークとなったときと前記土壌下部の測定値がピークになったときの時間差が予め定められた閾値を超えたと判断した場合に、前記植物が根詰まりしている状態であると判定する請求項６に記載の植物育成支援システム。
8. 前記判定手段は、前記測定手段による前記土壌上部の測定値と前記土壌下部の測定値の差に基づいて前記植物の状態を判定する請求項１〜７の何れか一項に記載の植物育成支援システム。
9. 前記判定手段は、前記測定手段による前記土壌上部の測定値と前記土壌下部の測定値の差が予め定められた閾値を超えた場合に、前記植物が根腐れの危険性があると判定する請求項８に記載の植物育成支援システム。
10. 前記判定手段は、前記測定手段による前記土壌上部の測定値と前記土壌下部の測定値の比に基づいて前記植物の状態を判定する請求項１〜７の何れか一項に記載の植物育成支援システム。
11. 前記判定手段は、前記測定手段による前記土壌上部の測定値と前記土壌下部の測定値の比が予め定められた閾値を超えた場合に、前記植物が根腐れの危険性があると判定する請求項１０に記載の植物育成支援システム。
12. 前記植物が植えられた容器の外部の温度を測定する温度センサと、を備え、
    前記判定手段は、前記温度センサによる測定結果と前記測定手段による測定結果を基に前記植物の状態を判定する請求項１〜１１の何れか一項に記載の植物育成支援システム。
13. 前記測定手段と、第１の無線通信手段とを備える水分量測定装置と、
    前記判定手段と、前記出力手段と、第２の無線通信手段とを備える情報端末と、
    が無線接続され、
    前記水分量測定装置は、前記第１の無線通信手段により前記測定手段による測定値を前記情報端末に送信し、
    前記情報端末は、前記第２の無線通信手段により前記測定手段による測定値を受信して、前記判定手段による判定及び前記出力手段による判定結果の出力を行う請求項１〜１１の何れか一項に記載の植物育成支援システム。
14. 植物が植えられた土壌において土壌上部の水分量と土壌下部の水分量をそれぞれ測定する測定部を有するコンピュータを、
    前記測定部による測定値に基づいて前記植物の状態を判定する判定手段、
    前記判定手段による判定結果を出力する出力手段、
    として機能させるためのプログラム。
15. 植物が植えられた土壌において土壌上部の水分量と土壌下部の水分量をそれぞれ測定する測定工程と、
    前記測定工程による測定値に基づいて前記植物の状態を判定する判定工程と、
    を含む植物育成支援方法。

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