JP2015065387A - Farm management apparatus and farm management system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽光発電パネルを備えた圃場管理装置および圃場管理システムに関する。 The present invention relates to a field management device and a field management system provided with a photovoltaic power generation panel.
従来から太陽光発電パネルを用いる圃場管理装置の研究がなされている。この圃場管理装置は、圃場において農産物が生産される土地の上方に太陽光発電パネルを設置することにより、太陽光発電と植物の育成との双方を同じ土地で実現するものである。この装置の研究は、我が国においては農地法の規制が緩和されたため、今後盛んになることが予想される。このような圃場管理装置に関する技術としては、下記の特許文献1および2が知られている。
Conventionally, a field management device using a photovoltaic power generation panel has been studied. This field management device realizes both photovoltaic power generation and plant growth on the same land by installing a photovoltaic power generation panel above the land where agricultural products are produced in the field. Research on this device is expected to become more active in the future due to the relaxation of regulations under the Agricultural Land Law in Japan. The following
太陽光発電パネルには、姿勢が固定されたもののみならず、姿勢を変更し得るものもある。しかしながら、従来の太陽光発電パネルを用いる圃場管理装置においては、太陽光発電パネル同士の間を通過する光が植物に照射されるように、太陽光発電パネル同士が互いに所定の間隔をおいて配置されているだけである。つまり、上記した従来の圃場管理装置においては、植物栽培と関連つけて太陽光発電パネルの姿勢を制御するものは存在しない。 Some photovoltaic power generation panels can change their attitude as well as those whose attitude is fixed. However, in the field management device using a conventional photovoltaic power generation panel, the photovoltaic power generation panels are arranged at a predetermined interval from each other so that light passing between the photovoltaic power generation panels is irradiated to the plants. It has only been done. That is, in the above-described conventional field management device, there is no device that controls the posture of the photovoltaic power generation panel in association with plant cultivation.
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、植物栽培と関連づけて太陽光発電パネルを制御することができる圃場管理装置および圃場管理システムを提供することを目的とする。 Then, this invention is proposed in view of the situation mentioned above, and it aims at providing the agricultural field management apparatus and agricultural field management system which can control a photovoltaic power generation panel in relation to plant cultivation.
本発明の実施の形態の圃場管理装置は、植物の上方に設置される太陽光発電パネルと、前記太陽光発電パネルの姿勢を変更する姿勢変更部とを備えている。また、その装置は、前記植物の成長に必要な光飽和点に対応する基準照度のデータが記憶された照度データ記憶部と、前記基準照度のデータに基づいて、前記姿勢変更部に前記太陽光発電パネルの姿勢を変更させる制御部とを備えている。 A field management device according to an embodiment of the present invention includes a photovoltaic power generation panel installed above a plant and an attitude changing unit that changes the attitude of the photovoltaic power generation panel. The apparatus also includes an illuminance data storage unit storing reference illuminance data corresponding to a light saturation point necessary for the growth of the plant, and the posture changing unit based on the reference illuminance data. And a control unit that changes the posture of the power generation panel.
本発明の実施の形態の圃場管理装置は、前記植物に照射される光の照度を取得するように、前記太陽光発電パネルの下側の空間内に設けられた内部照度センサをさらに備えていることが好ましい。この場合、前記制御部は、前記植物に照射される光の照度が前記基準照度より大きい場合には、前記姿勢変更部に前記太陽光発電パネルの姿勢を前記太陽光発電パネルの受光量が大きくなるように変更させことが好ましい。また、前記制御部は、前記植物に照射される光の照度が前記基準照度と同一である場合には、前記姿勢変更部に前記太陽光発電パネルの姿勢を維持させることが好ましい。さらに、前記制御部は、前記植物に照射される光の照度が前記基準照度より小さい場合には、前記姿勢変更部に前記太陽光発電パネルの姿勢を前記太陽光発電パネルの受光量が小さくなるように変更させることが好ましい。 The field management device according to the embodiment of the present invention further includes an internal illuminance sensor provided in a space below the photovoltaic power generation panel so as to acquire the illuminance of light irradiated on the plant. It is preferable. In this case, when the illuminance of the light radiated to the plant is larger than the reference illuminance, the control unit changes the attitude of the photovoltaic power generation panel to the attitude changing unit and the received light amount of the photovoltaic power generation panel is large. It is preferable to change so that it becomes. Moreover, it is preferable that the said control part makes the said attitude | position change part maintain the attitude | position of the said photovoltaic power generation panel, when the illumination intensity of the light irradiated to the said plant is the same as the said reference illumination intensity. Further, when the illuminance of light radiated to the plant is smaller than the reference illuminance, the control unit changes the attitude of the photovoltaic power generation panel to the attitude changing unit so that the received light amount of the photovoltaic power generation panel is reduced. It is preferable to make such a change.
本発明の実施の形態の圃場管理装置は、前記太陽光発電パネルによって太陽光が遮られることなく、前記太陽光の照度を取得するように、前記太陽光発電パネルの下側の空間の外側に設けられた外部照度センサをさらに備えていることが好ましい。この場合、前記制御部は、前記太陽光の照度が前記基準照度よりも小さい場合には、前記姿勢変更部に前記太陽光発電パネルの姿勢を前記太陽光発電パネルの受光量が最小になる姿勢に変更させるか、または、前記姿勢変更部に前記太陽光発電パネルの姿勢を前記太陽光発電パネルの受光量が最小になる姿勢の状態で維持させることが好ましい。 The field management device of an embodiment of the present invention is arranged outside the space below the photovoltaic power generation panel so as to obtain the illuminance of the sunlight without being blocked by the photovoltaic power generation panel. It is preferable to further include an external illuminance sensor provided. In this case, when the illuminance of the sunlight is smaller than the reference illuminance, the control unit changes the attitude of the solar power generation panel to the attitude changing unit so that the received light amount of the solar power generation panel is minimized. Preferably, the attitude changing unit maintains the attitude of the photovoltaic power generation panel in an attitude that minimizes the amount of light received by the photovoltaic power generation panel.
本発明の実施の形態の圃場管理装置は、前記植物に光を照射する光源をさらに備えていることが好ましい。また、前記照度センサは、前記植物に照射される光の照度を取得するように、前記太陽光発電パネルの下側の空間内に設けられた内部照度センサをさらに備えていることが好ましい。この場合、前記制御部は、前記太陽光発電パネルの姿勢が前記太陽光発電パネルの受光量が最小になる姿勢になっている状態で、前記光源を発光させることが好ましい。さらに、制御部は、前記植物に照射される光の照度として、前記光源の光の照度と前記太陽光の照度との合計照度を取得し、前記合計照度が前記基準照度以上となるように、前記光源の発光状態を調整することが好ましい。 The field management device according to the embodiment of the present invention preferably further includes a light source for irradiating the plant with light. Moreover, it is preferable that the said illumination intensity sensor is further provided with the internal illumination intensity sensor provided in the space below the said photovoltaic power generation panel so that the illumination intensity of the light irradiated to the said plant may be acquired. In this case, it is preferable that the control unit causes the light source to emit light in a state where the posture of the photovoltaic power generation panel is in a posture where the amount of light received by the photovoltaic power generation panel is minimized. Furthermore, the control unit acquires the total illuminance of the illuminance of the light of the light source and the illuminance of the sunlight as the illuminance of the light irradiated to the plant, so that the total illuminance is equal to or higher than the reference illuminance. It is preferable to adjust the light emission state of the light source.
本発明の実施の形態の圃場管理装置は、前記植物に照射される光の照度を取得するように、前記太陽光発電パネルの下側の空間内に設けられた内部照度センサをさらに備えていることが好ましい。この場合、前記照度データ記憶部は、前記植物の成長に必要な日長時間を示す基準日長時間データを含んでいることが好ましい。また、前記制御部は、前記植物に照射される光の照度が前記基準照度以上になっている時間の合計値を積算日長時間として算出することが好ましい。さらに、制御部は、前記積算日長時間が前記基準日長時間以上になっている場合には、前記太陽光発電パネルの受光量が最大になるように、前記姿勢変更部に前記太陽光発電パネルの姿勢を変更させることが好ましい。 The field management device according to the embodiment of the present invention further includes an internal illuminance sensor provided in a space below the photovoltaic power generation panel so as to acquire the illuminance of light irradiated on the plant. It is preferable. In this case, it is preferable that the illuminance data storage unit includes reference day length data indicating a day length necessary for the growth of the plant. Moreover, it is preferable that the said control part calculates the total value of the time when the illumination intensity of the light irradiated to the said plant is more than the said reference illumination intensity as integral day long time. Furthermore, when the integrated daily long time is equal to or greater than the reference daily long time, the control unit causes the posture changing unit to provide the solar power generation so that the amount of light received by the solar power generation panel is maximized. It is preferable to change the posture of the panel.
本発明の実施の形態の圃場管理装置は、前記太陽光発電パネルは、該太陽光発電パネルの受光面の裏側面上に設けられた光源を含んでいることが好ましい。この場合、前記光源は、前記太陽光発電パネルで発電された電気を利用して発光することが好ましい。 In the agricultural field management apparatus according to the embodiment of the present invention, it is preferable that the photovoltaic power generation panel includes a light source provided on the back side surface of the light receiving surface of the photovoltaic power generation panel. In this case, it is preferable that the light source emits light using electricity generated by the solar power generation panel.
本発明の実施の形態の圃場管理システムは、上述の圃場管理装置と、前記圃場管理装置に電気情報通信網を介して接続され、前記圃場管理装置を遠隔から制御する遠隔制御装置とを備えている。 An agricultural field management system according to an embodiment of the present invention includes the above-described agricultural field management device, and a remote control device that is connected to the agricultural field management device via an electrical information communication network and controls the agricultural field management device remotely. Yes.
本発明によれば、植物栽培と関連づけて太陽光発電パネルを制御する圃場管理装置および圃場管理システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a field management device and a field management system that control a photovoltaic power generation panel in association with plant cultivation.
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.
(実施の形態1)
本実施の形態の圃場管理装置50を図1および図2を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
A
図1に示すように、本実施の形態の圃場管理装置50は、露地栽培が行われている圃場において用いられ得るものである。圃場管理装置50は、植物1の上方に設置された太陽光発電パネル11を備えている。
As shown in FIG. 1, the agricultural
太陽光発電パネル11は、地面に設置された支持部10によって支持されている。この支持部10は、植物1に照射される太陽光を遮る量を低減する観点から、柱と梁のみからなるフレーム状のものであることが好ましい。
The photovoltaic
太陽光発電パネル11は、姿勢変更部12を介して、支持部10に対して回転可能に設置されている(図5〜図8参照)。したがって、太陽光発電パネル11は、姿勢変更部12によって、その姿勢が変更され得る。本実施の形態においては、姿勢変更部12は、太陽光発電パネル11を1つの回転軸まわりに所定の角度だけ回転させることができる。太陽光発電パネル11の姿勢が変更されると、太陽光の太陽光発電パネル11への入射角が変化する。したがって、後述する制御部5は、姿勢変更部12を制御することにより、太陽光発電パネル11の受光量を変化させることができる。
The photovoltaic
なお、太陽光発電パネル11の姿勢は、本実施の形態のように、1つの回転軸まわりの回転により変更されてもよいが、2つの回転軸まわりまたは3つの回転軸まわりの回転の組合せによって変更されてもよい。太陽光発電パネル11が、複数の回転軸のそれぞれまわりに回転できる場合には、太陽光発電パネル11がとることができる姿勢を多様化させることができる。
The attitude of the photovoltaic
太陽光発電パネル11の下側の空間内における植物1の近傍には、植物1に照射される光の照度を取得する内部照度センサ2Aが設けられている。内部照度センサ2Aは、通常の使用状態では、太陽光発電パネル11同士の間を通過した太陽光のみの照度を取得する。一方、後述するLED11が発光している場合には、太陽光発電パネル11同士の間を通過した太陽光とLED11Lが発する光との合計の照度を取得することになる。この内部照度センサ2Aは、植物1に取り付けられていてもよい。内部照度センサ2Aは、太陽光発電パネル11が太陽光を遮っているときに、植物1にどの程度の照度の光が照射されているかを測定する目的で設置される。そのため、内部照度センサ2Aは、太陽光が太陽光発電パネル11に遮られる位置に設けられていればよい。言い換えれば、内部照度センサ2Aは、太陽光発電パネル11の影が形成される位置に設けられていればよい。
In the vicinity of the
本実施の形態においては、複数の内部照度センサ2Aが、圃場すなわち太陽光発電パネル11の下側の領域において、均等に分布するように配置されている。したがって、複数の内部照度センサ2Aの平均値を植物1に照射される光の照度として用いることができる。これによれば、太陽光発電パネル11の下側の領域全体の平均照度を取得することができる。また、多数の内部照度センサ2Aを圃場全体に均一に分布するように設置すれば、内部照度センサ2Aの設置位置の依存した照度の相違によって生じる問題の発生を防止することができる。つまり、太陽光発電パネル11の影が形成される時間の長短に起因した計測照度のばらつきの問題の発生を防止することができる。
In the present embodiment, the plurality of
また、太陽光発電パネル11の下側の空間の外側には、外部照度センサ2Bが設けられている。外部照度センサ2Bは、太陽光が太陽光発電パネル11によって遮られることがない位置に設けられているため、太陽光の照度そのものの値を取得することができる。内部照度センサ2Aおよび外部照度センサ2Bは、照度の値を取得できるものであれば、屋外フィールドサーバーのような形態のものであってもよい。なお、図1においては、外部照度センサ2Bは、太陽光発電パネル11の下側の空間の側方に設けられている。しかしながら、外部照度センサ2Bは、太陽光が太陽光発電パネル11によって遮られないのであれば、太陽光発電パネル11の上側の空間に設けられていてもよい。
An
また、圃場管理装置50は、上述の姿勢変更部12を制御する制御部5を備えている。内部照度センサ2Aおよび外部照度センサ2Bのそれぞれと制御部5との間に通信手段4が設けられている。制御部5は、通信手段4を介して、内部照度センサ2Aおよび外部照度センサ2Bのそれぞれにより取得された照度のデータ受け取る。また、制御部5と姿勢変更部12との間には通信手段6が設けられている。通信手段6は、制御部5の制御信号を姿勢変更部12へ送信するためのものである。通信手段4および6は、無線通信手段であることが好ましい。通信手段4および6は、たとえば、920MHz帯の無線または無線LAN(Local Area Network)であることが好ましい。これは、無線通信は、有線通信に比較して、広い範囲の受信エリアを実現することができ、かつ施工および管理が容易であるからである。
The farm
本実施の形態の圃場管理装置50は、植物1の育成に関する情報を記憶する照度データ記憶部9を備えている。本実施の形態においては、照度データ記憶部9は、制御部5とは別に設けられているものとするが、制御部5と物理的に一体化されたものであってもよい。また、照度データ記憶部9は、インターネット等の電気情報通信網を介して、制御部5に照度の情報を与えることができるものであってもよい。この照度データ記憶部9には、図2に示されるように、栽培する植物の成長に必要な基準照度および基準日長時間に関するデータが予め入力されている。図2においては、たとえば、植物pの成長に必要な基準照度(光合成光量束密度)および基準日長時間は、それぞれ、8929Lx(150ppfd)およびP時間である。
The
基準照度とは、光飽和点に対応する照度である。光飽和点とは、それより多い量の光が植物に照射されても、余剰量の光はその植物の成長には寄与しない光量を意味する。光量は照度と対応している。したがって、基準照度は、それより高い照度の光が植物に照射されても、余剰照度に対応する余剰量の光は植物の成長には寄与しない照度である。 The reference illuminance is illuminance corresponding to the light saturation point. The light saturation point means an amount of light that does not contribute to the growth of a plant even if a larger amount of light is irradiated to the plant. The amount of light corresponds to the illuminance. Therefore, the reference illuminance is an illuminance that does not contribute to the growth of the plant, even if light with higher illuminance is irradiated on the plant.
また、日長時間とは、1日(24時間)のうちの基準照度以上の照度の光が植物に照射される時間帯の合計値である。日長時間は、基準照度以上の光が連続して植物に照射される場合には、連続的に計時された時間帯の値である。一方、日長時間は、基準照度以上の照度の光と基準照度よりも小さい照度の光とが交互に植物に照射される場合には、基準照度以上の照度の光が植物に照射されている複数の時間帯の合計値である。たとえば、センサにより取得された照度が、基準照度以上の照度から基準照度よりも小さい照度へ変化した後、再び基準照度以上の照度へ戻った場合が考えられる。この場合には、日長時間は、基準照度以上の照度となっていた2つの時間帯の合計値である。 The day long time is a total value of time periods in which light having an illuminance equal to or higher than the reference illuminance in one day (24 hours) is irradiated on the plant. The day length is a value of a time zone continuously counted when light having a reference illuminance or higher is continuously irradiated on the plant. On the other hand, during daylight hours, when light with an illuminance greater than the reference illuminance and light with an illuminance smaller than the reference illuminance are alternately irradiated to the plant, the light with the illuminance greater than the reference illuminance is irradiated to the plant. This is the sum of multiple time zones. For example, the illuminance acquired by the sensor may change from illuminance greater than the reference illuminance to illuminance smaller than the reference illuminance, and then return to illuminance greater than the reference illuminance again. In this case, the day long time is a total value of two time zones in which the illuminance is higher than the reference illuminance.
また、基準日長時間とは、特定の植物の十分な成長のために必要な日長時間である。この基準日長時間は、植物の育成実験を行うことにより、その植物の十分な育成に必要であるものとして決定された時間である。 The reference day length is a day length necessary for sufficient growth of a specific plant. This reference day length is a time determined as necessary for sufficient growth of the plant by conducting a plant growth experiment.
本実施の形態においては、照度が太陽光の強度を表す指標として用いられている。しかしながら、照度の代わりに、光合成光量子束密度PPFD(Photosynthetic Photon Flux Density)等の他の単位で表される値が太陽光の強度を表す指標として用いられてもよい。 In the present embodiment, illuminance is used as an index representing the intensity of sunlight. However, instead of illuminance, a value expressed in other units such as photosynthetic photon flux density (PPFD) may be used as an index representing the intensity of sunlight.
制御部5は、インターネット20およびクラウドコンピューティングシステム30等の電気情報通信網を介して他の遠隔制御装置15からアクセスされ得るものである。そのため、本実施の形態の圃場管理装置50は、インターネット20およびクラウドコンピューティングシステム30等を介して、パソコンや携帯電話端末などの遠隔制御装置15により遠隔から監視および制御され得る圃場管理システムにおいて使用されてもよい。
The
また、さらに、本実施の形態の圃場管理システムにおいては、太陽光発電パネル11で発電された電力は、電力線3を介して、倉庫・農業ハウス・植物工場8に送られる。この倉庫・農業ハウス・植物工場8において、発電された電力が消費されてもよい。さらに、太陽光発電パネル11で発電された電力のうち、余剰の電力は、電力線3を介して、電力会社等に販売されてもよい。
Furthermore, in the field management system of the present embodiment, the electric power generated by the solar
次に、図3および図4を用いて、晴天および曇天における、植物の成長と照度および日長時間との関係を説明する。 Next, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, the relationship between plant growth, illuminance, and day length in clear weather and cloudy weather will be described.
一般に、晴天の場合、植物の成長と照度および日長時間との関係は、図3に示すようなものとなる。図3においては、1日24時間のうち、符号aにより特定される時刻と符号dにより特定される時刻との間の時間において、基準照度以上の照度の光が植物に照射されている。また、図3において、符号a、符号b、符号c、符号dにより囲まれた領域に対応する光量が、植物が必要とする光量である。図3から分かるように、一般に、晴天の場合、植物の成長に十分な日長時間(基準日長時間)が確保されている。 In general, in the case of fine weather, the relationship between plant growth, illuminance, and day length is as shown in FIG. In FIG. 3, light having an illuminance equal to or higher than the reference illuminance is irradiated on the plant during a period between the time specified by the symbol a and the time specified by the symbol d in 24 hours a day. Moreover, in FIG. 3, the light quantity corresponding to the area | region enclosed by the code | symbol a, the code | symbol b, the code | symbol c, and the code | symbol d is a light quantity which a plant requires. As can be seen from FIG. 3, in general, in the case of fine weather, a long day time (reference day long time) sufficient for plant growth is secured.
一方、図3においてハッチングで示された領域に対応する光は、すなわち、光飽和点よりも多い光量に対応する光は、余剰の光である。この余剰の光は植物の成長に寄与しない。この余剰の光は、太陽光発電パネル11における発電に用いられても、植物の成長に悪影響を与えない。したがって、本実施の形態の圃場管理装置50は、図3においてハッチングで示された領域に対応する余剰の光を利用して発電を行う。この余剰の光を太陽光発電に利用する手法の詳細については後述する。
On the other hand, the light corresponding to the area indicated by hatching in FIG. 3, that is, the light corresponding to the amount of light larger than the light saturation point is surplus light. This extra light does not contribute to plant growth. Even if this surplus light is used for power generation in the solar
一方、晴天以外の場合、すなわち、曇天や雨天の場合には、図4に示すように、日の出から日の入りまでの間に植物の成長に必要な光量を得ることができない場合がある。そのような場合にも植物の十分に成長させるために、本実施の形態の圃場管理装置50においては、図5〜図8に示されるように、太陽光発電パネル11の裏面に、光源としてのLED11Lが設けられている。LED11Lは、太陽光発電パネル11で発電した電気を利用して発光する。LED11Lは、太陽光の照度が基準照度に満たない場合に、植物1の成長に必要な光量とその時刻での太陽光の光量との差に相当する光量の光を植物1に与えるためのものである。なお、この太陽光の不足分を補うための光源は、植物1に光を照射することができるのであれば、太陽光発電パネル11以外の部分に設けられていてもよい。たとえば、図5〜図8に示されるように、LED10Lが、圃場管理装置50の支持部10に設けられていてもよい。このLED10Lは、太陽光発電パネル11が発電した電力を用いて発光するものであってもよいが、他の電力を用いて発光するものであってもよい。
On the other hand, in cases other than fine weather, that is, in the case of cloudy or rainy weather, as shown in FIG. 4, there may be a case where the amount of light necessary for plant growth cannot be obtained from sunrise to sunset. In such a case, in order to allow the plant to grow sufficiently, in the
図5は、ある特定の時刻での太陽光発電パネル11の最小量受光姿勢を示す図である。太陽光発電パネル11の最小量受光姿勢によれば、太陽光の進行方向と太陽光発電パネル11の主表面とが平行になる。この状態では、太陽光発電パネル11は、太陽光を遮る量が最も小さくなっている。太陽光発電パネル11の最小量受光姿勢は、太陽光の基準照度に満たないときに、太陽光を極力多く植物1に照射させるための姿勢である。太陽光発電パネル11の最小量受光姿勢は、その場所で、その日のその時刻において、太陽光発電パネル11の受光量が最も小さくなる姿勢である。逆に言うと、太陽光発電パネル11の最小量受光姿勢は、植物1への太陽光の照射量が最も大きくなる姿勢である。これは、植物1の最大量受光姿勢とも言い得る。
FIG. 5 is a diagram showing the minimum amount light receiving posture of the photovoltaic
太陽光発電パネル11が太陽光発電パネル11の最小量受光姿勢となるようにするためのデータを最小量受光姿勢制御データとする。この最小量受光姿勢制御データは、制御部5の記憶部に格納されている。制御部5は、他の制御姿勢をとる状況でない場合には、その最小受光量姿勢制御データを用いて、姿勢変更部12を制御する。この場合、制御部5は、太陽光発電パネル11がその場所でのその日のその時刻における太陽光発電パネル11の最小量受光姿勢になるように、時間の経過に応じて、姿勢変更部12を制御する。
Data for causing the photovoltaic
図6は、ある特定の時刻での太陽光発電パネル11の最大量受光姿勢を示す図である。太陽光発電パネル11の最大量受光姿勢は、植物1の1日のうちの日長時間が基準日長時間以上となっている場合に、太陽光を極力多く太陽光発電パネル11に照射させるための姿勢である。太陽光発電パネル11の最大量受光姿勢によれば、太陽光発電パネル11は、その場所で、その日のその時刻において、最も受光量を大きくすることができる。太陽光発電パネル11の最大量受光姿勢によれば、図6においては、矢印で示される太陽光の進行方向と太陽光発電パネル11の法線の方向とが平行になっている。つまり、図6においては、太陽光の進行方向と太陽光発電パネル11の主表面とが垂直に交わる。この状態では、太陽光発電パネル11は、太陽光を遮る量が最も大きくなっている。つまり、太陽光発電パネル11は最も多く太陽光を受けている。逆に言うと、太陽光発電パネル11の最大量受光姿勢は、その時刻での植物1への太陽光の照射量が最も小さくなる姿勢である。これは、植物1の最小量受光姿勢とも言い得る。
FIG. 6 is a diagram illustrating the maximum amount light receiving posture of the photovoltaic
ただし、この図6に示される姿勢は、太陽光発電パネル11の最大受光量姿勢の一例である。本実施の形態の太陽光発電パネル11は、1軸まわりにしか回転できないため、南中時のみ図6に示される姿勢をとる。本実施の形態の太陽光発電パネル11は、南中時以外の時間帯では、太陽光の進行方向と太陽光発電パネル11の法線の方向とが平行になっていない。ただし、太陽光発電パネル11が2軸以上のそれぞれの軸まわりに回転できる場合における太陽光発電パネル11の最大量受光姿勢は、上記のものと異なる。この場合には、太陽光発電パネル11の配置の仕方によっては、かなり多くの時間、太陽光の進行方向と太陽光発電パネル11の主表面とが垂直に交わるようにすることができる。
However, the posture shown in FIG. 6 is an example of the maximum received light amount posture of the photovoltaic
太陽光発電パネル11の最大量受光姿勢を実現するためのデータを最大量受光姿勢制御データとする。最大量受光姿勢制御データは、制御部5の記憶部に格納されている。制御部5は、その最大量受光姿勢制御データを用いて、太陽光発電パネル11がその場所でのその日のその時刻における太陽光発電パネル11の最大量受光姿勢になるように、時間の経過に応じて、姿勢変更部12を制御する。
Data for realizing the maximum amount light receiving posture of the
図7は、太陽光発電パネル11の適正量受光姿勢を示す図である。太陽光発電パネル11の適正量受光姿勢によれば、太陽光発電パネル11は、植物1に基準照度以上の照度の太陽光を照射させながらも、極力多く太陽光を受ける。言い換えると、太陽光発電パネル11の適正量受光姿勢は、その場所におけるその日のその時刻での植物1への太陽光の照射量が基準照度となる姿勢である。これは、植物1の基準照度受光姿勢とも言い得る。上記した太陽光発電パネル11の適正量受光姿勢のための制御については後述する。
FIG. 7 is a diagram illustrating an appropriate amount light receiving posture of the photovoltaic
上記した図5〜図7に示される姿勢の関係は、次のようになっている。 The posture relationship shown in FIGS. 5 to 7 is as follows.
制御部5が、太陽光発電パネル11の太陽光の受光量を最小値から最大値まで増加させる場合、すなわち、植物1に照射される太陽光の量を最大値から最小値まで減少させる場合がある。この場合には、太陽光発電パネル11は、図5に示される姿勢から図7に示される姿勢を経て図6に示される姿勢へと順次変化する。
When the
一方、制御部5が太陽光発電パネル11の太陽光の受光量を最大値から最小値まで減少させる場合、すなわち、植物1に照射される太陽光の量を最小値から最大値まで増加させる場合がある。この場合には、太陽光発電パネル11は、図6に示される姿勢から図7に示される姿勢を経て図5に示される姿勢へと順次変化する。
On the other hand, when the
図8は、太陽光発電パネル11が照明姿勢をとっている状態を示す図である。この照明姿勢によれば、地面と太陽光発電パネル11とが平行になっている。この状態では、太陽光発電パネル11の裏側に配置されたLED11Lの光が有効に利用されている。この照明姿勢は、夜間等の照度が極めて低いときに、太陽光発電パネル11の下側での作業員による作業を便利にするための姿勢である。太陽光発電パネル11の姿勢を照明姿勢に変更するには、作業員のスイッチ操作が必要である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a state in which the solar
次に、図9〜図11を用いて、本実施の形態の圃場管理装置50の制御部5が実行する処理を説明する。図9においては、太陽光発電パネル11がいかなる姿勢をとるかを決定する姿勢変更処理の制御フローが示されている。図10においては、太陽光発電パネル11は、植物1に成長に必要な太陽光を受け取らせながらも、自らも太陽光を極力多く受け取るための適正受光量姿勢処理の制御フローが示されている。図11においては、LED10LおよびLED11Lを点灯しているときに実行される発光時処理の制御フローが示されている。
Next, the process which the
まず、図9を用いて、姿勢変更処理を説明する。図9に示すように、ステップS1において、日の出の時刻から現在までの間の日長時間の合計時間が積算される。日長時間は、内部照度センサ2Aによって取得された照度の値が、光飽和点以上の値である状態の時間帯の合計値である。この日長時間は、連続的に積算されることもあれば、断続的に積算されることもある。この内部照度センサ2Aによる照度の取得については後述される。
First, the posture change process will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 9, in step S1, the total time of day length from the sunrise time to the present is integrated. The day length is the total value of the time period in which the illuminance value acquired by the
その後、ステップS2において、積算された日長時間の値が照度データ記憶部9に記憶された基準日長時間の値よりも大きければ、ステップS3の処理が実行される。ステップS3において、制御部5は、姿勢変更部12に太陽光発電パネル11の姿勢を太陽光発電パネル11の最大量受光姿勢(図6参照)に変更させる。言い換えると、ステップS3において、制御部5は、その時刻における植物1への太陽光の照射量が最も小さくなるように、姿勢変更部12に太陽光発電パネル11の姿勢に変更させる。つまり、ステップS3においては、太陽光発電パネル11の姿勢は、植物1の最小量受光姿勢(図6参照)に変更される。前述の太陽光発電パネル11の最大量受光姿勢によれば、植物1に照射される太陽光が最小となる一方、太陽光発電量は最大となる。
After that, in step S2, if the accumulated day long time value is larger than the reference day long time value stored in the illuminance data storage unit 9, the process of step S3 is executed. In step S <b> 3, the
その後、ステップS9において、翌朝の基準時になったか否かが判定される。ステップS9において翌朝の基準時刻になっていない場合には、ステップS3における太陽光発電パネル11の最大量受光姿勢処理が継続される。つまり、制御部5は、積算された日長時間が基準日長時間以上になると、その日においてそれ以降植物に太陽光を照射する必要はないとみなす。それにより、制御部5は、積算された日長時間が基準日長時間以上になった時刻から翌朝の基準時刻まで、姿勢変更部12に太陽光発電パネル11の姿勢を太陽光発電パネル11の最大量受光姿勢(図6参照)の状態で維持させる。言い換えると、ステップS3において、制御部5は、姿勢変更部12に、太陽光発電パネル11の姿勢を、その時刻における植物1への太陽光の照射量が最も小さくなる姿勢、すなわち、植物1の最小量受光姿勢(図6参照)の状態で維持させる。
Thereafter, in step S9, it is determined whether or not the next morning reference time has come. If the next morning reference time is not reached in step S9, the maximum amount light receiving posture process of the solar
一方、ステップS9において翌朝の基準時になっている場合には、ステップS1以降の処理が実行される。つまり、制御部5は、次の日が始まったとみなして、ステップS1から新たな制御を開始する。なお、本実施の形態においては、この翌朝の基準事項は、日の出の時刻である。
On the other hand, if it is the next morning reference time in step S9, the processing from step S1 onward is executed. That is, the
ステップS2において、積算された日長時間の値が制御部5内の照度データ記憶部9に記憶された基準日長時間の値よりも小さければ、制御部5は、植物1に太陽光を優先的に照射させる必要があるとみなす。言い換えると、制御部5は、太陽光発電パネル11が受ける太陽光の量を制限する必要があるとみなす。そのため、制御部5は、ステップS4において、外部照度センサ2Bの照度を取得する。このとき、外部照度センサ2Bにより取得された照度の値は、太陽光の照度そのもの値である。次に、ステップS5において、照度データ記憶部9に記憶された基準照度(光飽和点)のデータと実際に外部照度センサ2Bにより取得された照度のデータとが比較される。
In step S <b> 2, if the accumulated day length value is smaller than the reference day length value stored in the illuminance data storage unit 9 in the
ステップS5において、外部照度センサ2Bの照度が基準照度以上であれば、制御部5は、太陽光の照度が植物1の成長に必要な照度以上であるとみなす。そのため、制御部5は、太陽光発電パネル11が受けている太陽光の量が適正な値となるように、太陽光発電パネル11の姿勢を変更する必要があるとみなす。したがって、制御部5は、姿勢変更部12に太陽光発電パネル11の姿勢を太陽光発電パネル11の適正量受光姿勢(図7参照)に変更させる。前述のように、「太陽光発電パネル11の適正量受光姿勢」とは、植物1が必要な基準照度以上の照度の光が植物1に照射されるようにしながらも、太陽光発電パネル11ができる限り太陽光を多く受け取る姿勢である。このとき、太陽光発電パネル11の姿勢は、植物1の成長を阻害しない範囲で、最大限の太陽光を受けるように変更される。つまり、太陽光発電パネル11の姿勢は、植物1の基準照度光受光姿勢(図7参照)に変更される。前述のステップS6の太陽光発電パネル11の適正量受光処理の詳細については、後述する。
In step S <b> 5, if the illuminance of the
一方、前述のステップS5において、外部照度センサ2Bの照度が基準照度の値よりも小さければ、制御部5は、植物1に極力を多くの太陽光を照射させることが必要であるとみなす。言い換えると、制御部5は、太陽光発電パネル11が受ける太陽光の量を最小にする必要があるとみなす。それにより、制御部5は、ステップS7において、太陽光発電パネル11の最小量受光姿勢のための処理を実行する。前述のように、「太陽光発電パネル11の最小量受光姿勢」は、太陽光発電パネル11が最も少ない量の太陽光を受ける姿勢である。言い換えると、ステップS7において、太陽光発電パネル11の姿勢は、植物1の最大量受光姿勢(図5参照)に変更される。次に、ステップS8において、LED点灯処理が実行される。ステップS8のLED点灯処理の詳細については、後述する。
On the other hand, in step S5 described above, if the illuminance of the
次に、図10を用いて、太陽光発電パネル11の適正量受光姿勢のための処理を具体的に説明する。図10に示すように、適正量受光姿勢処理においては、ステップS61において、制御部5は、内部照度センサ2Aの照度を取得する。次に、ステップS62において、内部照度センサ2Aの照度が基準照度以上であるか否かが判定される。つまり、植物1の成長に必要な照度以上の照度の光が植物1に照射されているか否かが判定される。言い換えると、制御部5は、太陽光発電パネル11が受けている太陽光の量が、太陽光発電パネル11が受光してもよい最大値を超えていないか否かを判定する。ステップS62において、内部照度センサ2Aの照度が基準照度以上であれば、植物1の成長に必要な照度の光が植物1に照射されているとみなされる。言い換えると、制御部5は、太陽光発電パネル11が受けている太陽光の量が適正な値以下であるとみなす。ステップS62において、内部照度センサ2Aの照度が基準照度以上である場合には、ステップS63において、内部照度センサ2Aの照度が基準照度と同一か否かが判定される。ステップS63において、内部照度センサ2Aの照度が基準照度と同一であれば、姿勢変更部12に太陽光発電パネル11の姿勢を変更させる必要がないとみなして、ステップS1の処理が実行される。つまり、基準照度と同一の照度の光が植物1に照射されているため、太陽光発電パネル11の姿勢が維持される。つまり、太陽光発電パネル11の姿勢は、植物1の基準照度受光姿勢(図7参照)の状態で維持される。一方、ステップS63において、内部照度センサ2Aの照度が基準照度と同一でなければ、内部照度センサ2Aの照度が基準照度より大きくなっている。つまり、植物1の成長に寄与しない余剰な光が植物1に照射されている。したがって、制御部5は、植物1に照射されている光のうち余剰の光を太陽光発電パネル11が受光することが望ましい状態であるとみなす。言い換えると、制御部5は、植物1の成長に不要な余剰の光を、太陽光発電パネル11に照射させて、発電に利用すべきであるとみなす。そのため、ステップS64において、制御部5は、姿勢変更部12を制御して、太陽光発電パネル11の受光量が大きくなる方向へ太陽光発電パネル11を角度+αだけ回転させる。つまり、制御部5は、姿勢変更部12に、太陽光発電パネル11の姿勢を、太陽光発電パネル11が今の姿勢よりも若干多く太陽光を受光できる姿勢に変更させる。言い換えると、制御部5は、植物1に照射されている光の量を減少させるように、姿勢変更部12に太陽光発電パネル11の姿勢を変更させる。これは、植物1に照射されている光の照度が基準照度よりも大きいため、植物1に照射されている光のうちの余剰の光を太陽光発電パネル11が照射できるようにするための処理である。このステップS64の処理が連続して繰り返されると、太陽光発電パネル11の受光量は徐々に大きくなる、言い換えれば、植物1に照射される光の量が徐々に小さくなる。
Next, the process for the appropriate amount light receiving posture of the photovoltaic
次に、ステップS65において、制御部5は、太陽光発電パネル11が姿勢を変更した後の内部照度センサ2Aの照度を取得する。その後、ステップS66において、再度、内部照度センサ2Aの照度が基準照度以上であるか否かが判定される。つまり、姿勢変更後においても、植物1に照射される太陽光が基準照度以上である状態を維持できているか否が判定される。言い換えると、制御部5は、太陽光発電パネル11の姿勢変更に起因して、太陽光発電パネル11の受光量が、太陽光発電パネル11が許容受光量を超えていないか否かを判定する。ステップS66において、内部照度センサ2Aの照度が基準照度以上であれば、姿勢変更後においても植物1の成長に必要な照度の光が植物1に照射されているとみなして、再び図9に示すステップS1の処理が実行される。
Next, in step S65, the
一方、ステップS66において、内部照度センサ2Aの照度が基準照度より小さければ、ステップS67において、太陽光発電パネル11の受光量が小さく方向へ太陽光発電パネル11を角度−αだけ回転させる。このとき、直前の姿勢変更により、植物1の成長に必要な照度の光が植物1に照射されなくなったとみなされる。言い換えると、制御部5は、太陽光発電パネル11の受光量が、太陽光発電パネル11の許容受光量を超えているとみなす。つまり、姿勢変更により植物1の育成に悪影響が生じたとみなされる。そのため、制御部5は、植物1へ照射される太陽光の減少を相殺するように、姿勢変更部12を制御する。それにより、姿勢変更部12は、太陽光発電パネル11の姿勢を、太陽光発電パネル11が現在の姿勢よりも若干少なく太陽光を受光する元の姿勢に戻す。言い換えると、植物1に照射される太陽光の量が若干多くなるように、太陽光発電パネル11の姿勢が1段階前の姿勢に戻される。ステップS67の処理が終われば、図9に示すステップS1の処理が再び実行される。このステップS67の処理が連続して繰り返されると、太陽光発電パネル11の受光量は徐々に小さくなる、言い換えれば、植物1に照射される光の量が徐々に大きくなる。
On the other hand, if the illuminance of the
なお、太陽光発電パネル11は、前述のステップS64において角度+αだけ回転する動作とステップS67において角度−αだけ回転する動作とを繰り返すことが考えられる。そのため、内部照度センサ2Aにより取得される照度の値に全く変化がなければ、太陽光発電パネル11は、正方向の回転と負方向の回転とを繰り返すことにより、小刻みに振動するおそれがある。したがって、角度αの絶対値は、ステップS64とステップS67とが連続して繰り返されると、初期設定値から徐々に小さくなるように、変更されることが好ましい。また、基準照度の値が1点であると、ステップS64とステップS67とが連続して繰り返される状況が度々発生するため、基準照度の値を一定の範囲内の値にしておくことが望ましい。これによれば、太陽光発電パネル11の正方向の回転と負方向の回転との繰り返しに起因する小刻みな振動が長時間継続することが防止される。
Note that the solar
前述のステップS62において、制御部5は、内部照度センサ2Aの照度が基準照度より小さければ、成長に必要な照度の光が植物1に照射されていないとみなす。そのため、制御部5は、植物1により多くの太陽光を照射させる必要があるとみなす。言い換えると、制御部5は、太陽光発電パネル11により少なく太陽光が照射される必要があるとみなす。そのため、まず、ステップS68において、太陽光発電パネル11の姿勢が、太陽光発電パネル11の最小量受光姿勢(図5参照)になっている否か、すなわち、植物1の最大量受光姿勢になっているか否かが判定される。これは、太陽光発電パネル11の姿勢が、太陽光発電パネル11の最小量受光姿勢になっていれば、さらなる太陽光発電パネル11の姿勢の変更により、植物1に照射される光の量を増加させることができないからである。ステップS68においては、太陽光発電パネル11が太陽光発電パネル11の最小量受光姿勢となっていなければ、ステップS67の処理が実行される。それにより、太陽光発電パネル11の姿勢が太陽光の受光量を減少させるように変更される。言い換えると、制御部5は、植物1に照射される太陽光の量を増加させるように、姿勢変更部12に太陽光発電パネル11の姿勢を変更させる。一方、ステップS68において、太陽光発電パネル11の姿勢が太陽光発電パネル11の最小量受光姿勢になっていれば、制御部5は植物1に照射される光の量をさらに増加させることができないとみなして、再びステップS1の処理が実行される。言い換えると、制御部5は、植物1に照射される太陽光の量がその時刻での最大量になっているとみなして、姿勢変更部12に太陽光発電パネル11の姿勢(図5参照)を維持させる。
In step S62 described above, if the illuminance of the
次に、図11を用いて、LED点灯処理を説明する。図11に示すように、LED点灯処理においては、まず、ステップS80において、太陽光発電パネル11の姿勢を太陽光発電パネル11の最小受光量姿勢(図5参照)の状態で維持するための処理が実行される。言い換えると、太陽光発電パネル11の姿勢を植物1の最大量受光姿勢(図5参照)の状態で維持するための処理が継続される。ステップS80の処理が必要な理由は、太陽は時間の経過にともなって移動するからである。より具体的に言うと、LED点灯処理においては、太陽光発電パネル11の姿勢は、時間の経過にともなって、それぞれの時刻における太陽の位置に対応した太陽光発電パネル11の最小量受光姿勢(図5)に変更され続ける。言い換えると、LED点灯処理においては、太陽光発電パネル11の姿勢は、時間の経過にともなって、それぞれの時刻における太陽の位置に対応した植物1の最大量受光姿勢(図5)に変更され続ける。つまり、制御部5は、LED点灯処理が実行されている期間のすべてにおいて、LEDの点灯のための制御とは別に、姿勢変更部12に太陽光発電パネル11の姿勢を変更させる制御を継続して行っている。このステップS80の処理は、LEDが消灯(ステップS91またはS89)された後、太陽光発電パネル11の姿勢を他の姿勢に変更する処理(ステップS3またはS6)が実行されるまで繰り返し実行される。
Next, the LED lighting process will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 11, in the LED lighting process, first, in step S <b> 80, a process for maintaining the attitude of the photovoltaic
ステップS81において、内部照度センサ2Aにより植物1に照射される光の照度が取得される。次に、ステップS82において、制御部5の照度データ記憶部9に記憶された基準照度のデータと実際に内部照度センサ2Aにより取得された照度のデータとが比較される。
In step S81, the illuminance of light irradiated on the
ステップS82において、内部照度センサ2Aの照度が基準照度よりも小さければ、制御部5は、太陽光の不足分を補う必要があるとみなして、ステップS83において、LED10Lおよび11Lの出力が所定量βだけ増加させる。つまり、制御部5は、太陽光の不足分を人工光源で補うための処理を開始する。これにより、内部照度センサ2Aは、太陽光の照度および人工光源としてのLEDの照度の合計照度を取得することになる。このステップS81〜S83のLED10Lおよび11Lの出力を一定量ずつ増加させる処理は、内部照度センサ2Aにより取得される照度の値が基準照度を以上となるまで、繰り返される。言い換えると、太陽光の照度とLEDの照度との合計値が植物1の基準照度以上になるまで、すなわち、成長に必要な照度の光が植物1に照射されるまで、LEDの照度を増加させる処理が実行される。
If the illuminance of the
なお、本実施の形態においては、太陽光発電パネル11の裏面に設けられたLED11Lは、太陽光発電パネル11が太陽光発電パネル11の最小受光姿勢をとっているときに、植物1に向かって光を照射するように、その姿勢が変更される。つまり、LED11Lは、下向きに光を照射するように、太陽光発電パネル11に対する姿勢が変更されている。これによれば、より少ないLED11Lの消費電力で、植物1により多くの光を照射することが可能になる。
In addition, in this Embodiment, LED11L provided in the back surface of the photovoltaic
一方、ステップS82において、内部照度センサ2Aの照度が基準照度の値以上となっていると判定された場合には、LED10Lおよび11Lの出力のさらなる増加は不要とみなされる。したがって、ステップS84においては、現状の照度を維持するための処理が実行される。具体的には、ステップS84において、内部照度センサ2Aの照度が基準照度+γとなるようにLED10Lおよび11Lの出力が調整される。言い換えると、(LED10Lおよび11Lの照度=内部照度センサ2Aの照度−基準照度−γ)という式が成立するように、LED10Lおよび11Lの出力が調整される。つまり、LED10Lおよび11Lの出力は、内部照度センサ2Aにより取得される照度が、基準照度を僅かに超えるが、基準照度を大幅に超えないように、調整される。なお、γは、実際に植物1に照射される光の照度が基準照度を常に一定量だけ超えた値となるようにするための調整値である。このステップS84の処理は、天候の変化に起因した太陽光の強度の増減に対応して、LED10Lおよび11Lが発する光の照度を調整するための処理である。この処理によれば、LED10Lおよび11Lの無駄な電力使用が抑制される。
On the other hand, if it is determined in step S82 that the illuminance of the
次に、ステップS85において、日の出から現段階までの間の日長時間の合計時間が積算される。その後、ステップS86において、積算日長時間の値が基準日長時間の値よりも大きければ、制御部5は、既に植物1に必要な日長時間が経過しているとみなして、ステップS91において、LED10Lおよび11Lを消灯する。続いて、制御部5は、ステップS3において、姿勢変更部12に太陽光発電パネル11の姿勢を太陽光発電パネル11の最大量受光姿勢(図5参照)、すなわち、植物1の最小量受光姿勢に変更させる。つまり、制御部5は、その日においては、植物1にさらに太陽光が照射される必要がないと判定すると、人工光源の発光を停止させた後、太陽光発電パネル11の発電量を最大にするための制御を開始する。
Next, in step S85, the total time of day length from sunrise to the present stage is integrated. Thereafter, in step S86, if the value of the accumulated day length is larger than the value of the reference day length, the
一方、ステップS86において、積算日長時間の値が基準日長時間の値よりも小さければ、ステップS87において、外部照度センサ2Bの照度が取得される。その後、ステップS88において、外部照度センサ2Bの照度と基準照度とが比較される。ステップS88において、外部照度センサ2Bの照度が基準照度以上であれば、制御部5は、植物1の成長に必要な照度の太陽光が植物1に照射され得るため、LED10Lよび11Lの点灯は不要であるとものとみなす。それにより、制御部5は、ステップS89において、LED10Lおよび11Lを消灯する。つまり、太陽光のみの照度が植物1の育成に必要な照度以上になっているため、LED10Lおよび11Lの点灯による太陽光の光量不足を補う処理を終了する。その後、制御部5は、図9に示すステップS6の適正量受光姿勢処理を行う。つまり、制御部5は、植物1にさらに太陽光が照射される必要はあるが、太陽光だけでも植物1に必要な照度の光が照射され得ると判定すると、余剰の光を太陽光発電パネル11に受け取らせるための制御を開始する。
On the other hand, if the accumulated daily long time value is smaller than the reference daily long time value in step S86, the illuminance of the
次に、図9〜図11を用いて説明した処理により得られる効果を具体的に説明する。 Next, the effect obtained by the process described with reference to FIGS. 9 to 11 will be specifically described.
一般に、植物を育成するためには一定の光量が必要である。たとえば、施設園芸先進国オランダではトマトやパプリカ栽培に関して、「1%ルール」が存在する。このルールは、葉面積指数(LAI)を指標として光の量を測定したときに、「1%の光の量の増加は1%の収穫の増加に匹敵する」というものである。 In general, a certain amount of light is required to grow plants. For example, there is a “1% rule” for tomato and paprika cultivation in the Netherlands, which is a developed country for greenhouse horticulture. This rule is that when the amount of light is measured using the leaf area index (LAI) as an index, “an increase in the amount of light of 1% is equivalent to an increase in the yield of 1%”.
一方、植物の成長に関しては、前述の光飽和点が考慮されている。この光飽和点よりも多くの光が植物に照射された場合、余剰の光が植物に照射されることになる。この余剰の光を発電に利用したいというニーズがある。したがって、太陽光発電パネルが植物の成長を阻害しないようにしながらも、太陽光発電パネルの姿勢を、太陽光を極力多く受けとるように変更することは極めて有用である。また、余剰の光は、植物に有害である場合もある。そのため、余剰の光が植物に照射されないようにしたいというニーズもある。 On the other hand, the aforementioned light saturation point is taken into consideration for the growth of plants. If the plant is irradiated with more light than the light saturation point, excess light is irradiated to the plant. There is a need to use this surplus light for power generation. Therefore, it is extremely useful to change the attitude of the photovoltaic power generation panel so as to receive as much sunlight as possible while preventing the photovoltaic power generation panel from inhibiting the growth of plants. Also, excess light can be harmful to plants. Therefore, there is a need to prevent the plant from being irradiated with excess light.
上記した本実施の形態の圃場管理装置50は、前述のニーズに応えるものである。つまり、本実施の形態の圃場管理装置50によれば、農作物の育成の高効率化と太陽光発電の高効率化との双方を実現することが可能となる。また、上記のような本実施の形態の圃場管理装置50によれば、天候に起因して日射量が不足した場合に、太陽光発電パネルによって蓄えられた電力を使用して、太陽光の不足を補うことができる。それにより、露地栽培においても、天候の変動に起因した植物の成長度合いの変動を抑制することができる。
The above-described
なお、農作物には、直射日光を好む植物(陽性植物)と直射日光を好まない植物(陰性植物)とが存在する。また、分類の仕方によっては、連続暗期が短くなると、花芽がつくられる植物(長日植物)、連続暗期が長くなると花芽がつくられる植物(短日植物)、および日長が花芽形成に関係ない植物(中性植物)とに分けることもできる。 In addition, the crops include plants that prefer direct sunlight (positive plants) and plants that do not like direct sunlight (negative plants). Depending on the method of classification, plants that produce flower buds when the continuous dark period is shortened (long-day plants), plants that produce flower buds when the continuous dark period is long (short-day plants), and day lengths are used for flower bud formation. It can also be divided into unrelated plants (neutral plants).
本実施の形態の圃場管理装置50によれば、上記のような植物の種類がいかなるものであっても、太陽光発電パネル11が設置された圃場において、植物1の成長が太陽光発電パネル11の存在により阻害されることが防止される。また、植物1の育成を高効率化することができる。
According to the
上記した本実施の形態の圃場管理装置50の構成とその構成に基づく効果とをまとめると次のようになる。
It is as follows when the structure of the above-mentioned agricultural
(1) 本実施の形態の圃場管理装置50は、図1に示すように、植物1の上方に設置される太陽光発電パネル11と、太陽光発電パネル11の姿勢を変更する姿勢変更部12とを備えている。また、圃場管理装置50は、植物1の成長に必要な光飽和点に対応する基準照度(図2参照)のデータが記憶された照度データ記憶部9を備えている。さらに、圃場管理装置50は、前述の基準照度のデータに基づいて、姿勢変更部12に太陽光発電パネル11の姿勢を変更させる制御部5を備えている。
(1) As shown in FIG. 1, the farm
上記の構成によれば、植物1の栽培と関連つけて太陽光発電パネル11を制御することができる。
According to said structure, the solar
(2) 本実施の形態の圃場管理装置50は、植物1に照射される光の照度を取得するように、太陽光発電パネル11の下側の空間内に設けられた内部照度センサ2Aをさらに備えていてもよい。この場合、制御部5は、植物1に照射される光の照度が基準照度より大きい場合(図10のステップS63においてNO)には、姿勢変更部12に太陽光発電パネル11の姿勢を太陽光発電パネル11の受光量が大きくなるように変更させる(図10のステップS64)ことが好ましい。また、制御部5は、植物1に照射される光の照度が基準照度と同一である場合(図10のステップS63においてYES)には、姿勢変更部12に太陽光発電パネル11の姿勢を維持させる(図10のステップS63および図9のステップS1)ことが好ましい。さらに、制御部5は、植物1に照射される光の照度が基準照度より小さい場合(図10のステップS66においてNO)には、姿勢変更部12に太陽光発電パネル11の姿勢を太陽光発電パネル11の受光量が小さくなるように変更させる(図10のステップS67)ことが好ましい。
(2) The
上記の構成によれば、植物1の育成にとって不要な太陽光を利用して太陽光発電パネル11で発電することができる。
According to said structure, it can generate electric power with the solar
(3) 本実施の形態の圃場管理装置50は、太陽光発電パネル11によって太陽光が遮られることなく、太陽光の照度を取得するように、太陽光発電パネル11の下側の空間の外側に設けられた外部照度センサ2Bをさらに備えていてもよい。この場合、制御部5は、太陽光の照度が基準照度よりも小さい場合には(図9のステップS5においてNO)、姿勢変更部12に太陽光発電パネル11の姿勢を太陽光発電パネルの受光量が最小になる姿勢(図5参照)に変更させるか(図9のステップS7)、または、姿勢変更部12に太陽光発電パネル11の姿勢を太陽光発電パネルの受光量が最小になる姿勢(図5参照)の状態で維持させる(図11のステップS80)ことが好ましい。
(3) The
上記の構成によれば、太陽光の照度が光飽和点に対応する照度に満たない場合には、最大限多くの太陽光を植物1に照射することにより、太陽光発電パネル11が植物1の育成に悪影響を与えることを防止することができる。
According to said structure, when the illumination intensity of sunlight is less than the illumination intensity corresponding to a light saturation point, the photovoltaic
(4) 本実施の形態の圃場管理装置50は、前述の(3)で説明した場合には、植物1に光を照射する光源(LED10L,11L)をさらに備えていることが好ましい。この場合、植物1に照射される光の照度を取得するように、太陽光発電パネル11の下側の空間内に設けられた内部照度センサ2Aをさらに備えていることが好ましい。また、制御部5は、太陽光発電パネル11の姿勢が太陽光発電パネルの受光量が最小になる姿勢(図5参照)になっている状態で(図9のステップS7)、光源を発光させる(図9のステップS8、図11のステップS83)ことが好ましい。また、制御部5は、植物1に照射される光の照度として、光源の光の照度と太陽光の照度との合計照度を取得する(図11のステップステップS81)ことが好ましい。また、制御部5は、合計照度が基準照度以上となるように、光源の発光状態を調整する(図11のステップS84)ことが好ましい。
(4) The farm
上記の構成によれば、太陽光の照度が基準照度に満たない場合には、太陽光の照度の不足分を光源の照度により補うことができる。 According to said structure, when the illumination intensity of sunlight is less than reference | standard illumination intensity, the shortage of illumination intensity of sunlight can be supplemented with the illumination intensity of a light source.
(5) 本実施の形態の圃場管理装置50は、植物1に照射される光の照度を取得するように、太陽光発電パネル11の下側の空間内に設けられた内部照度センサ2Aをさらに備えていることが好ましい。この場合、照度データ記憶部9が、植物1の成長に必要な日長時間を示す基準日長時間データ(図2参照)を含んでいることが好ましい。さらに、制御部5は、植物1に照射される光の照度が基準照度以上になっている時間の合計値を積算日長時間として算出し(図9のステップS1、図11のステップS85)することが好ましい。また、制御部5は、積算日長時間が基準日長時間以上になっている場合には(図9のステップS2においてYES、図11のステップS86においてYES)、太陽光発電パネル11の受光量が最大になるように(図6参照)、姿勢変更部12に太陽光発電パネル11の姿勢を変更させる(図9のステップS3、図11のステップS3)ことが好ましい。
(5) The
上記の構成によれば、植物1に光を照射することが不要となっている場合に、太陽光発電パネル11を最も効率的に利用することができる。
According to said structure, when it becomes unnecessary to irradiate light to the
(6) 太陽光発電パネル11は、太陽光発電パネル11の受光面の裏側面上に設けられた光源としてのLED11Lを含んでいることが好ましい。LED11Lは、太陽光発電パネル11で発電された電気を利用して発光してもよい。
(6) It is preferable that the solar
上記の実施の形態によれば、太陽光発電パネル11の裏側に位置する植物1にLED11Lの光を効率的に照射することができる。
According to said embodiment, the light of LED11L can be efficiently irradiated to the
(7) 本実施の形態の圃場管理システムは、図1に示すように、上述の(1)〜(6)のいずれかに記載の圃場管理装置50と、圃場管理装置50に電気情報通信網を介して接続され、圃場管理装置50を遠隔から制御する遠隔制御装置15とを備えている。
(7) As shown in FIG. 1, the field management system according to the present embodiment includes the
上記の構成によれば、遠隔から植物1の育成状態を管理することができる。
According to said structure, the growth state of the
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.
1 植物
2A 内部照度センサ
2B 外部照度センサ
5 制御部
9 照度データ記憶部
11 太陽光発電パネル
12 姿勢変更部
10L,11L LED
15 遠隔制御装置
DESCRIPTION OF
15 Remote control device
Claims (7)
前記太陽光発電パネルの姿勢を変更する姿勢変更部と、
前記植物の成長に必要な光飽和点に対応する基準照度のデータが記憶された照度データ記憶部と、
前記基準照度のデータに基づいて、前記姿勢変更部に前記太陽光発電パネルの姿勢を変更させる制御部とを備えた、圃場管理装置。 A photovoltaic panel installed above the plant;
A posture changing unit that changes the posture of the photovoltaic power generation panel;
Illuminance data storage unit in which data of reference illuminance corresponding to the light saturation point necessary for the growth of the plant is stored;
A field management device comprising: a control unit that causes the posture changing unit to change the posture of the photovoltaic power generation panel based on the data of the reference illuminance.
前記制御部は、
前記植物に照射される光の照度が前記基準照度より大きい場合には、前記姿勢変更部に前記太陽光発電パネルの姿勢を前記太陽光発電パネルの受光量が大きくなるように変更させ、
前記植物に照射される光の照度が前記基準照度と同一である場合には、前記姿勢変更部に前記太陽光発電パネルの姿勢を維持させ、
前記植物に照射される光の照度が前記基準照度より小さい場合には、前記姿勢変更部に前記太陽光発電パネルの姿勢を前記太陽光発電パネルの受光量が小さくなるように変更させる、請求項1に記載の圃場管理装置。 In order to obtain the illuminance of the light irradiated to the plant, further comprising an internal illuminance sensor provided in the space below the solar power generation panel,
The controller is
When the illuminance of light radiated on the plant is larger than the reference illuminance, the attitude changing unit is changed to change the attitude of the photovoltaic power generation panel so that the received light amount of the photovoltaic power generation panel is increased,
When the illuminance of light irradiated on the plant is the same as the reference illuminance, the posture changing unit is allowed to maintain the posture of the photovoltaic power generation panel,
The illuminance of the light applied to the plant is smaller than the reference illuminance, and the attitude changing unit is configured to change the attitude of the photovoltaic power generation panel so that the amount of light received by the photovoltaic power generation panel is reduced. The field management apparatus according to 1.
前記制御部は、前記太陽光の照度が前記基準照度よりも小さい場合には、前記姿勢変更部に前記太陽光発電パネルの姿勢を前記太陽光発電パネルの受光量が最小になる姿勢に変更させるか、または、前記姿勢変更部に前記太陽光発電パネルの姿勢を前記太陽光発電パネルの受光量が最小になる姿勢の状態で維持させる、請求項1に記載の圃場管理装置。 The solar power generation panel further includes an external illuminance sensor provided outside the space below the solar power generation panel so as to obtain the illuminance of the solar light without being blocked by the solar power generation panel,
When the illuminance of sunlight is smaller than the reference illuminance, the control unit causes the attitude changing unit to change the attitude of the photovoltaic power generation panel to an attitude that minimizes the amount of light received by the photovoltaic power generation panel. Or the field management apparatus of Claim 1 which makes the said attitude | position change part maintain the attitude | position of the said photovoltaic power generation panel in the state of the attitude | position in which the light reception amount of the said photovoltaic power generation panel becomes the minimum.
前記植物に照射される光の照度を取得するように、前記太陽光発電パネルの下側の空間内に設けられた内部照度センサとをさらに備え、
前記制御部は、
前記太陽光発電パネルの姿勢が前記太陽光発電パネルの受光量が最小になる姿勢になっている状態で、前記光源を発光させ、
前記植物に照射される光の照度として、前記光源の光の照度と前記太陽光の照度との合計照度を取得し、
前記合計照度が前記基準照度以上となるように、前記光源の発光状態を調整する、請求項3に記載の圃場管理装置。 A light source for irradiating the plant with light;
An internal illuminance sensor provided in the space below the photovoltaic power generation panel so as to obtain the illuminance of light irradiated on the plant,
The controller is
With the posture of the photovoltaic power generation panel being in a posture that minimizes the amount of light received by the photovoltaic power generation panel, the light source emits light,
As the illuminance of the light irradiated to the plant, obtain the total illuminance of the illuminance of the light of the light source and the illuminance of the sunlight,
The field management device according to claim 3, wherein the light emission state of the light source is adjusted so that the total illuminance is equal to or higher than the reference illuminance.
前記照度データ記憶部は、前記植物の成長に必要な日長時間を示す基準日長時間データを含み、
前記制御部は、
前記植物に照射される光の照度が前記基準照度以上になっている時間の合計値を積算日長時間として算出し、
前記積算日長時間が前記基準日長時間以上になっている場合には、前記太陽光発電パネルの受光量が最大になるように、前記姿勢変更部に前記太陽光発電パネルの姿勢を変更させる、請求項1に記載の圃場管理装置。 In order to obtain the illuminance of the light irradiated to the plant, further comprising an internal illuminance sensor provided in the space below the solar power generation panel,
The illuminance data storage unit includes reference day length data indicating a day length necessary for the growth of the plant,
The controller is
Calculate the total value of the time when the illuminance of light radiated to the plant is equal to or higher than the reference illuminance, as an accumulated day length,
When the accumulated day length is equal to or greater than the reference day length, the posture changing unit is caused to change the posture of the solar power generation panel so that the amount of light received by the solar power generation panel is maximized. The agricultural field management apparatus according to claim 1.
前記光源は、前記太陽光発電パネルで発電された電気を利用して発光する、請求項1に記載の圃場管理装置。 The photovoltaic panel includes a light source provided on the back side of the light receiving surface of the photovoltaic panel,
The field management device according to claim 1, wherein the light source emits light using electricity generated by the photovoltaic power generation panel.
前記圃場管理装置に電気情報通信網を介して接続され、前記圃場管理装置を遠隔から制御する遠隔制御装置とを備えた、圃場管理システム。 A field management device according to any one of claims 1 to 6,
A field management system comprising: a remote control device that is connected to the field management device via an electrical information communication network and that remotely controls the field management device.
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