JP2018038322A - 栽培支援装置、栽培システム、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 作物の品質及び色味が最適な状態で、作物を収穫可能とする。【解決手段】 一実施形態に係る栽培支援装置は、作物に与えられた水ストレスを積算し、積算水ストレスを算出する水ストレス積算部と、前記作物の周囲の温度を積算し、積算温度を算出する温度積算部と、前記積算水ストレスと、前記積算水ストレスの計画値と、前記積算温度と、前記積算温度の計画値と、に基づいて、前記水ストレス及び前記温度の制御内容を決定する制御内容決定部と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、栽培支援装置、栽培システム、及びプログラムに関する。

作物の状態を自動で診断し、診断結果に基づいて、環境条件を作物の生育に適した状態に制御する、スピーキングプラントアプローチ（ＳＰＡ：Speaking Plant Approach）という栽培方法が知られている。ＳＰＡは、栽培の省力化や、作物の高収量化及び高品質化を実現する方法として、近年注目されている。

従来のＳＰＡとして、作物に与えられた水ストレスを計測し、計測した水ストレスに基づいて、作物への養液の供給を制御する方法が知られている。一般に、作物の糖度や酸度（以下、「品質」と総称する）は、水ストレスに依存するため、上記従来の方法により、作物の品質を所望の値に制御することができる。

しかしながら、上記従来の方法では、作物の色づきについては考慮されていなかった。このため、作物の品質が最適な状態になるタイミングと、作物の色味が最適な状態になるタイミングと、が一致しないことがあった。結果として、作物を最適な状態で収穫できない恐れがあった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、作物の品質及び色味が最適な状態で、作物を収穫可能とすることを目的とする。

一実施形態に係る栽培支援装置は、作物に与えられた水ストレスを積算し、積算水ストレスを算出する水ストレス積算部と、前記作物の周囲の温度を積算し、積算温度を算出する温度積算部と、前記積算水ストレスと、前記積算水ストレスの計画値と、前記積算温度と、前記積算温度の計画値と、に基づいて、前記水ストレス及び前記温度の制御内容を決定する制御内容決定部と、を備える。

本発明の各実施形態によれば、作物の品質及び色味が最適な状態で作物を収穫することができる。

第１実施形態に係る栽培システムの概略構成を示す図。 栽培支援装置のハードウェア構成の一例を示す図。 栽培支援装置の機能構成の一例を示す図。 積算水ストレスの計画値の時系列データの一例を示す図。 積算温度の計画値の時系列データの一例を示す図。 温度の制御内容の決定方法を説明する図。 積算水ストレスの算出処理の一例を示すフローチャート。 積算温度の算出処理の一例を示すフローチャート。 温度の制御処理の一例を示すフローチャート。 水ストレスの制御内容の決定方法を説明する図。 水ストレスの制御処理の一例を示すフローチャート。 水ストレス及び温度の制御内容の決定方法を説明する図。 水ストレス及び温度の制御処理の一例を示すフローチャート。 第４実施形態に係る水ストレスセンサのハードウェア構成の一例を示す図。 第５実施形態に係る栽培支援装置の機能構成の一例を示す図。

以下、本発明の各実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態に係る明細書及び図面の記載に関して、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重畳した説明を省略する。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る栽培システムについて、図１〜図９を参照して説明する。本実施形態に係る栽培システムは、作物を栽培するためのシステムである。図１は、本実施形態に係る栽培システムの概略構成を示す図である。図１の栽培システムは、栽培支援装置１００と、水ストレスセンサ２００と、温度センサ３００と、給液装置４００と、空調装置５００と、を備える。なお、図１におけるＣは、栽培システムが栽培する作物を模式的に表したものである。以下、作物Ｃと称する。

栽培支援装置１００は、作物Ｃの栽培を支援するための装置であり、コンピュータにより構成される。栽培支援装置１００は、水ストレスセンサ２００と、温度センサ３００と、給液装置４００と、空調装置５００と、通信可能に接続される。栽培支援装置１００は、水ストレスセンサ２００及び温度センサ３００から取得した情報に基づいて、給液装置４００及び空調装置５００を制御する。栽培支援装置１００のハードウェア構成及び機能構成について、詳しくは後述する。

水ストレスセンサ２００は、作物Ｃに与えられた水ストレスを計測するためのセンサである。水ストレスセンサ２００は、所定の時間毎に、又は栽培支援装置１００からの要求に応じて、水ストレスを計測する。水ストレスセンサ２００は、計測した水ストレスを、栽培支援装置１００に送信する。なお、水ストレスセンサ２００により計測される水ストレスは、水ストレスセンサ２００により推定された、水ストレスの相対値である。

水ストレスは、例えば、作物Ｃまでの距離に基づいて、推定することができる。作物Ｃまでの距離は、距離センサにより計測できる。また、水ストレスは、作物Ｃの葉の投影面積の変化に基づいて、推定することができる。作物Ｃの葉の投影面積は、撮影装置により撮影された作物Ｃの画像から算出できる。また、水ストレスは、作物Ｃの葉の温度変化に基づいて、推定することができる。作物Ｃの葉の温度は、サーモグラフィーにより計測できる。また、水ストレスは、作物Ｃの蒸散速度に基づいて、推定することができる。作物Ｃの蒸散速度は、重量計により計測された作物Ｃの重量に基づいて算出できる。本実施形態において、水ストレスセンサ２００は、上記のような既存の任意の方法により、作物Ｃの水ストレスを計測可能な任意の装置であり得る。

また、水ストレスセンサ２００は、水ストレスを計測するための何らかのデータ（例えば、画像データ）を送信する装置であってもよい。この場合、栽培支援装置１００が、水ストレスセンサ２００から受信したデータに基づいて、上記のような方法により、水ストレスを算出すればよい。水ストレスセンサ２００について、詳しくは後述する。

温度センサ３００は、作物Ｃの周囲の温度を計測するためのセンサである。温度センサ３００は、所定の時間毎に、又は栽培支援装置１００からの要求に応じて、温度を計測する。温度センサ３００は、計測した温度を、栽培支援装置１００に送信する。

給液装置４００は、作物Ｃに養液を供給する装置である。給液装置４００は、栽培支援装置１００から制御信号を入力され、入力された制御信号に従って、作物Ｃに養液を供給する。

空調装置５００は、作物Ｃの周囲の温度を制御する装置である。空調装置５００は、栽培支援装置１００から制御信号を入力され、入力された制御信号に従って、作物Ｃの周囲の温度を制御する。

次に、栽培支援装置１００のハードウェア構成について説明する。図２は、栽培支援装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。図２の栽培支援装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１０４と、入力装置１０５と、表示装置１０６と、を備える。また、栽培支援装置１００は、通信インタフェース１０７と、接続インタフェース１０８と、バス１０９と、を備える。

ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１２０及びＨＤＤ１０４に記憶されたプログラムを実行し、栽培支援装置１００の機能を実現する。ＲＯＭ１０２は、ＣＰＵ１０１が実行するプログラムや所定の情報を記憶する。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１に作業領域を提供する。ＨＤＤ１０４は、ＣＰＵ１０１が実行するプログラムや所定の情報を記憶する。入力装置１０５は、ユーザからの操作を受け付け、操作に応じた情報や命令を栽培支援装置１００に入力する。入力装置１０５は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、及び押しボタンなどである。表示装置１０６は、画像や映像を表示する。表示装置１０６は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ブラウン管ディスプレイなどである。

通信インタフェース１０７は、栽培支援装置１００をＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワークに接続し、外部機器と通信可能にするためのインタフェースである。接続インタフェース１０８は、栽培支援装置１００を、水ストレスセンサ２００、温度センサ３００、給液装置４００、及び空調装置５００と接続するためのインタフェースである。水ストレスセンサ２００、温度センサ３００、給液装置４００、及び空調装置５００の少なくとも１つは、通信インタフェース１０７を介して、栽培支援装置１００に接続されてもよい。バス１０９は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＨＤＤ１０４、入力装置１０５、表示装置１０６、通信インタフェース１０７、及び接続インタフェース１０８を相互に接続する。

次に、栽培支援装置１００の機能構成について説明する。図３は、栽培支援装置１００の機能構成の一例を示す図である。図３の栽培支援装置１００は、水ストレス積算部１と、温度積算部２と、計画値記憶部３と、制御内容決定部４と、給液制御部５と、温度制御部６と、を備える。これらの各機能構成は、ＣＰＵ１０１がプログラムを実行することにより実現される。

水ストレス積算部１は、水ストレスセンサ２００が水ストレスを計測するたびに、計測された水ストレスを積算する。積算された水ストレスを、積算水ストレスｖ１という。作物Ｃの品質は、積算水ストレスｖ１に依存するため、積算水ストレスｖ１は、作物Ｃの実際の成熟の度合い（以下、「成熟度」という）を示す値となる。ここでいう成熟とは、作物Ｃの品質が収穫に最適な状態に近づくことをいう。水ストレス積算部１は、水ストレスの計測タイミングにおける、作物Ｃに対する水ストレスの影響を考慮して、積算水ストレスｖ１を算出する。積算水ストレスｖ１の算出方法について、詳しくは後述する。

温度積算部２は、温度センサ３００が温度を計測するたびに、計測された温度を積算する。積算された温度を、積算温度ｖ２という。作物Ｃの色味は、積算温度ｖ２に依存するため、積算温度ｖ２は、作物Ｃの実際の着色の度合い（以下、「着色度」という）を示す値となる。ここでいう着色とは、作物Ｃの色味が収穫に最適な状態に近づくことをいう。温度積算部２は、温度の計測タイミングにおける、作物Ｃに対する温度の影響を考慮して、積算温度ｖ２を算出する。積算温度ｖ２の算出方法について、詳しくは後述する。

計画値記憶部３は、作物Ｃの栽培計画として、積算水ストレスの計画値Ｖ１の時系列データと、積算温度の計画値Ｖ２の時系列データと、をそれぞれ記憶する。以下、計画値Ｖ１，Ｖ２についてそれぞれ説明する。

積算水ストレスの計画値Ｖ１は、栽培計画の実行期間中（すなわち、栽培計画の起算タイミングｔｓから終了タイミングｔｅまで）の各タイミングにおける積算水ストレスの値として、予め設定された値である。計画値Ｖ１は、作物Ｃの計画された成熟度を示す値となる。計画値Ｖ１は、実験やシミュレーションにより設定可能である。

起算タイミングｔｓ及び終了タイミングｔｅは、ユーザが任意に設定可能な、栽培計画の開始及び終了のタイミングである。起算タイミングｔｓは、例えば、作物Ｃの定植時、開花時、及び結実時などである。終了タイミングｔｅは、例えば、起算タイミングｔｅから所定の時間（例えば、５日）が経過したタイミングや、作物Ｃの収穫が予定される収穫予定タイミングなどである。終了タイミングｔｅは、起算タイミングｔｓから所定の時間間隔（例えば、１週間ごと）で設定されてもよい。以下では、終了タイミングｔｅは、収穫予定タイミングであるものとし、終了タイミングｔｅを収穫予定タイミングｔｅという。

以下では、タイミングｔにおける計画値Ｖ１を、Ｖ１（ｔ）と表す。タイミングｔは、日時であってもよいし、起算タイミングｔｓ（例えば、作物Ｃの定植時、開花時、及び結実時など）からの経過時間であってもよい。また、収穫予定タイミングｔｅの計画値Ｖ１（ｔｅ）を、第１目標値という。第１目標値は、積算水ストレスｖ１が第１目標値に到達したときに、作物Ｃの品質が収穫に最適な状態となるように設定される。

図４は、計画値記憶部３に記憶された計画値Ｖ１の時系列データの一例を示す図である。図４において、横軸はタイミングｔであり、縦軸は積算水ストレスであり、実線は計画値Ｖ１である。図４に示すように、計画値Ｖ１は、起算タイミングｔｓから収穫予定タイミングｔｅまで単調増加する。この栽培計画に従って、作物Ｃに水ストレスを与えることにより、収穫予定タイミングｔｅにおいて、作物Ｃの品質が収穫に最適な状態になる。

なお、計画値記憶部３は、各タイミングの計画値Ｖ１をそれぞれ記憶してもよいし、計画値Ｖ１を表す関数を記憶してもよい。また、計画値記憶部３は、各タイミングの水ストレスの計画値Ｖ１´をそれぞれ記憶してもよい。計画値記憶部３が関数や計画値Ｖ１´を記憶する場合、後述する制御内容決定部４は、記憶された関数や計画値Ｖ１´に基づいて、計画値Ｖ１を算出すればよい。

積算温度の計画値Ｖ２は、栽培計画の実行期間中（すなわち、栽培計画の起算タイミングｔｓから収穫予定タイミングｔｅまで）の各タイミングにおける積算温度の値として、予め設定された値である。計画値Ｖ２は、作物Ｃの計画された着色度を示す値となる。計画値Ｖ２は、実験やシミュレーションにより設定可能である。

以下では、タイミングｔにおける計画値Ｖ２を、Ｖ２（ｔ）と表す。タイミングｔは、日時であってもよいし、起算タイミングｔｓ（例えば、作物Ｃの定植時、開花時、及び結実時など）からの経過時間であってもよい。また、収穫予定タイミングｔｅの計画値Ｖ２（ｔｅ）を、第２目標値という。第２目標値は、積算温度ｖ２が第２目標値に到達したときに、作物Ｃの色味が収穫に最適な状態となるように設定される。

図５は、計画値記憶部３に記憶された計画値Ｖ２の時系列データの一例を示す図である。図５において、横軸はタイミングｔであり、縦軸は積算温度であり、実線は計画値Ｖ２である。図５に示すように、計画値Ｖ２は、起算タイミングｔｓから収穫予定タイミングｔｅまで単調増加する。この栽培計画に従って作物Ｃの周囲の温度を制御することにより、収穫予定タイミングｔｅにおいて、作物Ｃの色味が収穫に最適な状態になる。

なお、計画値記憶部３は、各タイミングの計画値Ｖ２をそれぞれ記憶してもよいし、計画値Ｖ２を表す関数を記憶してもよい。また、計画値記憶部３は、各タイミングの温度の計画値Ｖ２´をそれぞれ記憶してもよい。計画値記憶部３が関数や計画値Ｖ２´を記憶する場合、後述する制御内容決定部４は、記憶された関数や計画値Ｖ２´に基づいて、計画値Ｖ２を算出すればよい。

制御内容決定部４は、所定の時間毎に、又は入力装置１０５を介して入力されたユーザからの要求に応じて、積算水ストレスｖ１、計画値Ｖ１、積算温度ｖ２、及び計画値Ｖ２に基づいて、水ストレス及び温度の新たな制御内容を決定する。制御内容決定部４が制御内容を決定するタイミングを、制御タイミングという。より詳細には、制御内容決定部４は、制御タイミングにおいて、積算水ストレスｖ１が第１目標値に到達する第１到達タイミングと、積算温度ｖ２が第２目標値に到達する第２到達タイミングと、が一致するように、水ストレス及び温度の新たな制御内容を決定する。

作物Ｃが栽培計画に従って栽培された場合、第１到達タイミング及び第２到達タイミングは、いずれも収穫予定タイミングｔｅとなる。本実施形態では、積算水ストレスｖ１及び積算温度ｖ２の少なくとも一方に、栽培計画（計画値Ｖ１，Ｖ２）に対する誤差が生じる場合を想定している。

本実施形態において、制御内容決定部４は、第２到達タイミングが第１到達タイミングに一致するように、温度の制御内容を決定する。具体的には、制御内容決定部４は、積算水ストレスｖ１の履歴データに基づいて、現在時刻以降の積算水ストレスｖ１を外挿し、第１到達タイミングを予測する。第１到達タイミングは、外挿された積算水ストレスｖ１が第１目標値Ｖ１（ｔｅ）となるタイミングである。

次に、制御内容決定部４は、予測された第１到達タイミングに、第２到達タイミングが一致するように、現在時刻以降の積算温度ｖ２を外挿する。そして、制御内容決定部４は、現在時刻以降の積算温度ｖ２が、外挿された現在時刻以降の積算温度ｖ２となるように、温度の制御内容を決定する。

温度の制御内容は、現在時刻以降の設定温度であってもよいし、現在時刻の設定温度に対する温度の変化量であってもよいし、空調装置５００による加熱量（冷却量）であってもよい。例えば、次の制御タイミングの積算温度ｖ２と、現在時刻の積算温度ｖ２と、の差を現在時刻以降の設定温度とすることが考えられる。

また、制御内容決定部４は、気温などの外部要因を考慮して温度の制御内容を決定してもよい。例えば、現在時刻以降に気温が上昇することがわかっている場合、上昇（低下）させる温度の変化量を小さく（大きく）することが考えられる。同様に、現在時刻以降に気温が低下することがわかっている場合、低下（上昇）させる温度の変化量を小さく（大きく）することが考えられる。

図６は、温度の制御内容の決定方法を説明する図である。図６の上図において、実線は積算水ストレスｖ１であり、一点鎖線は計画値Ｖ１であり、点線は外挿された積算水ストレスｖ１である。図６の例では、制御タイミングｔ１（現在時刻）において、積算水ストレスｖ１は、計画値Ｖ１より大きい。これは、作物Ｃの実際の成熟度が栽培計画において計画された成熟度より大きい、すなわち、作物Ｃの成熟が栽培計画より進んでいることを示している。

図６の下図において、実線は積算温度ｖ２であり、一点鎖線は計画値Ｖ２であり、点線は外挿された積算温度ｖ２である。図６の例では、制御タイミングｔ１において、積算温度ｖ２は、計画値Ｖ２より小さい。これは、作物Ｃの実際の着色度が栽培計画において計画された着色度より小さい、すなわち、作物Ｃの着色が栽培計画より遅れていることを示している。

制御内容決定部４は、制御タイミングｔ１において、図６に示す積算水ストレスｖ１及び積算温度ｖ２を取得すると、積算水ストレスｖ１を外挿して第１到達タイミングｔ２を求める（上図参照）。次に、制御内容決定部４は、得られた第１到達タイミングｔ２に第２到達タイミングが一致するように、積算温度ｖ２を外挿する（下図参照）。そして、制御内容決定部４は、制御タイミングｔ１以降の積算温度ｖ２が、外挿された積算温度ｖ２となるように、温度の制御内容を決定する。

図６の例では、作物Ｃの着色が成熟に対して遅れている。このような場合、制御内容決定部４は、温度が高くなるように温度の制御内容を決定する。これにより、作物Ｃの着色を促進し、第２到達タイミングを早めることができる。結果として、第２到達タイミングを第１到達タイミングに一致させることができる。

これに対して、作物Ｃの着色が成熟に対して進んでいる場合、制御内容決定部４は、温度が低くなるように温度の制御内容を決定する。これにより、作物Ｃの着色を抑制し、第２到達タイミングを遅らせることができる。結果として、第２到達タイミングを第１到達タイミングに一致させることができる。

給液制御部５は、制御内容決定部４が決定した水ストレスの制御内容を実現するための、給液装置４００の制御信号を生成し、給液装置４００に送信する。本実施形態では、水ストレスは制御（変更）されない。したがって、給液制御部５は、毎回一定の制御信号を送信してもよいし、制御信号を送信しなくてもよい。また、給液装置４００が栽培支援装置１００に接続されていなくてもよい。給液装置４００が接続されていない場合や、給液装置４００に制御信号を送信しない場合には、給液装置４００に制御内容を予め設定しておけばよい。

温度制御部６は、制御内容決定部４が決定した温度の制御内容を実現するための、空調装置５００の制御信号を生成し、空調装置５００に送信する。例えば、温度の制御内容が新たな設定温度である場合、温度制御部６は、空調装置５００の設定温度を新たな設定温度に変更する制御信号を送信すればよい。また、温度の制御内容が現在の設定温度に対する温度の変化量である場合、温度制御部６は、現在の設定温度と、温度の変化量（制御内容）と、に基づいて、新たな設定温度を算出すればよい。

なお、新たな制御内容と元の制御内容とが略等しい場合、温度制御部６は、制御信号を送信しなくてもよい。このような場合として、新たな設定温度が元の設定温度に対して所定の範囲内である場合や、温度の変化量が所定の範囲内である場合などが考えられる。制御信号を送信しないことにより、前回決定された制御内容が維持される。

次に、本実施形態に係る栽培システムの動作について説明する。以下では、積算水ストレスｖ１の算出処理、積算温度ｖ２の算出処理、及び温度の制御処理について、それぞれ説明する。

図７は、積算水ストレスｖ１の算出処理の一例を示すフローチャートである。

図７に示すように、水ストレスセンサ２００は、水ストレスの計測タイミングが到来するまで待機する（ステップＳ１０１のＮＯ）。

水ストレスの計測タイミングが到来すると（ステップＳ１０１のＹＥＳ）、水ストレスセンサ２００は、水ストレスを計測し（ステップＳ１０２）、栽培支援装置１００に送信する。

栽培支援装置１００の水ストレス積算部１は、水ストレスセンサ２００から水ストレスを受信すると、前回の計測タイミングに算出した積算水ストレスｖ１に、新たに受信した水ストレスを積算し、新たな積算水ストレスｖ１を算出する（ステップＳ１０３）。

水ストレス積算部１は、積算水ストレスｖ１の初期値を０として積算水ストレスｖ１を算出すればよい。すなわち、水ストレス積算部１は、１回目の積算水ストレスｖ１を算出する際、水ストレスセンサ２００から受信した水ストレスを、そのまま積算水ストレスｖ１とすればよい。また、水ストレスセンサ２００が水ストレスを計測するためのデータを送信する装置である場合、水ストレス積算部１は、受信したデータに基づいて水ストレスを算出し、算出した水ストレスに基づいて積算水ストレスｖ１を算出すればよい。

水ストレス積算部１は、算出した新たな積算水ストレスｖ１を記憶する（ステップＳ１０４）。その後、計測処理を終了しない場合（ステップＳ１０５のＮＯ）、処理はステップＳ１０１に戻り、水ストレスセンサ２００は、次の計測タイミングまで待機する。

一方、作物Ｃの栽培が終了した場合や、栽培支援装置１００又は水ストレスセンサ２００の電源がＯＦＦにされた場合、計測処理は終了する（ステップＳ１０５のＹＥＳ）。

計測処理の実行中、ステップＳ１０１〜Ｓ１０５の処理が繰り返される。これにより、水ストレス積算部１には、各計測タイミングにおける積算水ストレスｖ１（すなわち、積算水ストレスｖ１の時系列データ）が記憶される。

図８は、積算温度ｖ２の算出処理の一例を示すフローチャートである。

図８に示すように、温度センサ３００は、温度の計測タイミングが到来するまで待機する（ステップＳ２０１のＮＯ）。温度の計測タイミングは、水ストレスの計測タイミングと、同一であってもよいし、異なってもよい。

温度の計測タイミングが到来すると（ステップＳ２０１のＹＥＳ）、温度センサ３００は、温度を計測し（ステップＳ２０２）、栽培支援装置１００に送信する。

栽培支援装置１００の温度積算部２は、温度センサ３００から温度を受信すると、前回の計測タイミングに算出した積算温度ｖ２に、新たに受信した温度を積算し、新たな積算温度ｖ２を算出する（ステップＳ２０３）。

温度積算部２は、積算温度ｖ２の初期値を０として積算温度ｖ２を算出すればよい。すなわち、温度積算部２は、１回目の積算温度ｖ２を算出する際、温度センサ３００から受信した温度を、そのまま積算温度ｖ２とすればよい。

温度積算部２は、算出した新たな積算温度ｖ２を記憶する（ステップＳ２０４）。その後、計測処理を終了しない場合（ステップＳ２０５のＮＯ）、処理はステップＳ２０１に戻り、温度センサ３００は、次の計測タイミングまで待機する。

一方、作物Ｃの栽培が終了した場合や、栽培支援装置１００又は温度センサ３００の電源がＯＦＦにされた場合、計測処理は終了する（ステップＳ２０５のＹＥＳ）。

計測処理の実行中、ステップＳ２０１〜Ｓ２０５の処理が繰り返される。これにより、温度積算部２には、各計測タイミングにおける積算温度ｖ２（すなわち、積算温度ｖ２の時系列データ）が記憶される。

図９は、本実施形態に係る温度の制御処理の一例を示すフローチャートである。

図９に示すように、制御内容決定部４は、制御タイミングが到来するまで待機する（ステップＳ３０１のＮＯ）。制御タイミングは、水ストレス及び温度の計測タイミングと、同一であってもよいし、異なってもよい。

制御タイミングが到来すると（ステップＳ３０１のＹＥＳ）、制御内容決定部４は、計画値記憶部３から栽培計画、すなわち、計画値Ｖ１，Ｖ２の時系列データを読み出す（ステップＳ３０２）。栽培計画には、第１目標値（収穫予定タイミングｔｅにおける計画値Ｖ１）と、第２目標値（収穫予定タイミングｔｅにおける計画値Ｖ２）と、が含まれる。

次に、制御内容決定部４は、水ストレス積算部１から積算水ストレスｖ１の履歴データを取得する。制御内容決定部４は、積算水ストレスｖ１の履歴データと、読み出した第１目標値と、に基づいて、積算水ストレスｖ１が第１目標値に到達する第１到達タイミングを予測する（ステップＳ３０３）。

続いて、制御内容決定部４は、温度積算部２から積算温度ｖ２の履歴データを取得する。制御内容決定部４は、積算温度ｖ２の履歴データと、読み出した第２目標値と、予測した第１到達タイミングと、に基づいて、現在時刻以降の積算温度ｖ２を外挿する。制御内容決定部４は、外挿された現在時刻以降の積算温度ｖ２と、取得した現在時刻以前の積算温度ｖ２と、に基づいて、温度の新たな制御内容を決定する（ステップＳ３０４）。制御内容決定部４は、新たな制御内容が決定すると、決定した新たな制御内容を温度制御部６に通知する。ここでは、新たな制御内容として、新たな設定温度が決定されたものとする。

温度制御部６は、新たな設定温度を通知されると、空調装置５００の設定温度を新たな設定温度に変更するための制御信号を生成し、生成した制御信号を空調装置５００に送信する（ステップＳ３０５）。上述の通り、温度制御部６は、新たな設定温度が元の設定温度に対する所定の範囲内である場合、制御信号を送信しなくてもよい。

空調装置５００は、温度制御部６から制御信号を受信すると、制御信号により元の設定温度を新たな設定温度に変更される。以降、空調装置５００が動作することにより、作物Ｃの周囲の温度が新たな設定温度に制御される（ステップＳ３０６）。

その後、温度の制御処理を終了しない場合（ステップＳ３０７のＮＯ）、処理はステップＳ３０１に戻り、制御内容決定部４は、次の制御タイミングまで待機する。制御処理が終了するまで、ステップＳ３０１〜Ｓ３０７の処理が繰り返される。

一方、作物Ｃの栽培が終了した場合や、栽培支援装置１００、給液装置４００、又は空調装置５００の電源がＯＦＦにされた場合、制御処理は終了する（ステップＳ３０７のＹＥＳ）。

以上説明した通り、本実施形態によれば、作物Ｃの周囲の温度を制御することにより、第２到達タイミングを第１到達タイミングに一致させることができる。これにより、第１到達タイミングにおいて、作物Ｃの品質及び色味を最適な状態にすることができる。第１到達タイミングに作物Ｃを収穫することにより、作物Ｃを、品質及び色味が最適な状態で収穫することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る栽培システムについて、図１０〜図１３を参照して説明する。本実施形態では、第１到達タイミングが第２到達タイミングに一致するように、水ストレスの制御内容が決定される栽培システムについて説明する。本実施形態に係る栽培システムの概略構成、及び栽培支援装置１００のハードウェア構成及び機能構成は、第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

本実施形態において、制御内容決定部４は、第１到達タイミングが第２到達タイミングに一致するように、水ストレスの制御内容を決定する。具体的には、制御内容決定部４は、積算温度ｖ２の履歴データに基づいて、現在時刻以降の積算温度ｖ２を外挿し、第２到達タイミングを予測する。第２到達タイミングは、外挿された積算温度ｖ２が第２目標値Ｖ２（ｔｅ）となるタイミングである。

次に、制御内容決定部４は、予測された第２到達タイミングに、第１到達タイミングが一致するように、現在時刻以降の積算水ストレスｖ１を外挿する。そして、制御内容決定部４は、現在時刻以降の積算水ストレスｖ１が、外挿された現在時刻以降の積算水ストレスｖ１となるように、水ストレスの制御内容を決定する。

水ストレスの制御内容は、現在時刻以降の養液の供給量であってもよいし、養液の供給間隔であってもよい。養液の供給量は、１回当たりの供給量であってもよいし、所定時間に供給する養液の総量であってもよい。例えば、次の制御タイミングの積算水ストレスｖ１と、現在時刻の積算水ストレスｖ１と、の差を現在時刻以降の供給量とすることが考えられる。

また、制御内容決定部４は、気温などの外部要因を考慮して水ストレスの制御内容を決定してもよい。例えば、現在時刻以降に気温が上昇することがわかっている場合、養液の供給量を大きくすることが考えられる。同様に、現在時刻以降に気温が低下することがわかっている場合、養液の供給量を小さくすることが考えられる。

図１０は、水ストレスの制御内容の決定方法を説明する図である。図１０の上図において、実線は積算水ストレスｖ１であり、一点鎖線は計画値Ｖ１であり、点線は外挿された積算水ストレスｖ１である。図１０の例では、制御タイミングｔ１（現在時刻）において、積算水ストレスｖ１は、計画値Ｖ１より大きい。これは、作物Ｃの実際の成熟度が栽培計画において計画された成熟度より大きい、すなわち、作物Ｃの成熟が栽培計画より進んでいることを示している。

図１０の下図において、実線は積算温度ｖ２であり、一点鎖線は計画値Ｖ２であり、点線は外挿された積算温度ｖ２である。図１０の例では、制御タイミングｔ１において、積算温度ｖ２は、計画値Ｖ２より小さい。これは、作物Ｃの実際の着色度が栽培計画において計画された着色度より小さい、すなわち、作物Ｃの着色が栽培計画より遅れていることを示している。

制御内容決定部４は、制御タイミングｔ１において、図１０に示す積算水ストレスｖ１及び積算温度ｖ２を取得すると、積算温度ｖ２を外挿して第２到達タイミングｔ３を求める（下図参照）。次に、制御内容決定部４は、得られた第２到達タイミングｔ３に第１到達タイミングが一致するように、積算水ストレスｖ１を外挿する（上図参照）。そして、制御内容決定部４は、制御タイミングｔ１以降の積算水ストレスｖ１が、外挿された積算水ストレスｖ１となるように、水ストレスの制御内容を決定する。

図１０の例では、作物Ｃの着色が成熟に対して遅れている。このような場合、制御内容決定部４は、水ストレスが低くなるように水ストレスの制御内容を決定する。具体的には、制御内容決定部４は、養液の供給量を増加させる、又は養液の供給間隔を短くする。これにより、作物Ｃの成熟を抑制し、第１到達タイミングを遅らせることができる。結果として、第１到達タイミングを第２到達タイミングに一致させることができる。

これに対して、作物Ｃの着色が成熟に対して進んでいる場合、制御内容決定部４は、水ストレスが高くなるように水ストレスの制御内容を決定する。具体的には、制御内容決定部４は、養液の供給量を減少させる、又は養液の供給間隔を長くする。これにより、作物Ｃの成熟を促進し、第１到達タイミングを早めることができる。結果として、第１到達タイミングを第２到達タイミングに一致させることができる。

給液制御部５は、制御内容決定部４が決定した積算水ストレスｖ１の制御内容を実現するための、給液装置４００の制御信号を生成し、給液装置４００に送信する。例えば、水ストレスの制御内容が養液の新たな供給量である場合、給液制御部５は、給液装置４００の供給量を新たな供給量に変更する制御信号を送信すればよい。また、水ストレスの制御内容が現在の供給量に対する供給量の変化量である場合、給液制御部５は、現在の供給量と、供給量の変化量（制御内容）と、に基づいて、新たな供給量を算出すればよい。

なお、新たな制御内容と元の制御内容とが略等しい場合、給液制御部５は、制御信号を送信しなくてもよい。このような場合として、新たな供給量が元の供給量に対して所定の範囲内である場合や、供給量の変化量が所定の範囲内である場合などが考えられる。制御信号を送信しないことにより、前回決定された制御内容が維持される。

温度制御部６は、制御内容決定部４が決定した水ストレスの制御内容を実現するための、空調装置５００の制御信号を生成し、空調装置５００に送信する。本実施形態では、温度は制御（変更）されない。したがって、温度制御部６は、毎回一定の制御信号を送信してもよいし、制御信号を送信しなくてもよい。また、空調装置５００が栽培支援装置１００に接続されていなくてもよい。空調装置５００が接続されていない場合や、空調装置５００に制御信号を送信しない場合には、空調装置５００に制御内容を予め設定しておけばよい。

次に、本実施形態に係る栽培システムの動作について説明する。以下では、水ストレスの制御処理について説明する。なお、積算水ストレスｖ１の算出処理及び積算温度ｖ２の算出処理は、第１実施形態と同様である。

図１１は、本実施形態に係る水ストレスの制御処理の一例を示すフローチャートである。

図１１に示すように、制御内容決定部４は、制御タイミングが到来するまで待機する（ステップＳ４０１のＮＯ）。制御タイミングは、水ストレス及び温度の計測タイミングと、同一であってもよいし、異なってもよい。

制御タイミングが到来すると（ステップＳ４０１のＹＥＳ）、制御内容決定部４は、計画値記憶部３から栽培計画、すなわち、計画値Ｖ１，Ｖ２の時系列データを読み出す（ステップＳ４０２）。栽培計画には、第１目標値（収穫予定タイミングｔｅにおける計画値Ｖ１）と、第２目標値（収穫予定タイミングｔｅにおける計画値Ｖ２）と、が含まれる。

次に、制御内容決定部４は、温度積算部２から積算温度ｖ２の履歴データを取得する。制御内容決定部４は、積算温度ｖ２の履歴データと、読み出した第２目標値と、に基づいて、積算温度ｖ２が第２目標値に到達する第２到達タイミングを予測する（ステップＳ４０３）。

続いて、制御内容決定部４は、水ストレス積算部１から積算水ストレスｖ１の履歴データを取得する。制御内容決定部４は、積算水ストレスｖ１の履歴データと、読み出した第１目標値と、予測した第２到達タイミングと、に基づいて、現在時刻以降の積算水ストレスｖ１を外挿する。制御内容決定部４は、外挿された現在時刻以降の積算水ストレスｖ１と、取得した現在時刻以前の積算水ストレスｖ１と、に基づいて、水ストレスの新たな制御内容を決定する（ステップＳ４０４）。制御内容決定部４は、新たな制御内容が決定すると、決定した新たな制御内容を給液制御部５に通知する。ここでは、新たな制御内容として、養液の新たな供給量が決定されたものとする。

給液制御部５は、新たな供給量を通知されると、給液装置４００の供給量を新たな供給量に変更するための制御信号を生成し、生成した制御信号を給液装置４００に送信する（ステップＳ４０５）。上述の通り、給液制御部５は、新たな供給量が元の供給量に対する所定の範囲内である場合、制御信号を送信しなくてもよい。

給液装置４００は、給液制御部５から制御信号を受信すると、制御信号により元の供給量を新たな供給量に変更される。以降、給液装置４００が動作することにより、作物Ｃに与えられる水ストレスが新たな供給量に応じた水ストレスに制御される（ステップＳ４０６）。

その後、制御処理を終了しない場合（ステップＳ４０７のＮＯ）、処理はステップＳ４０１に戻り、制御内容決定部４は、次の制御タイミングまで待機する。制御処理が終了するまで、ステップＳ４０１〜Ｓ４０７の処理が繰り返される。

一方、作物Ｃの栽培が終了した場合や、栽培支援装置１００、給液装置４００、又は空調装置５００の電源がＯＦＦにされた場合、制御処理は終了する（ステップＳ４０７のＹＥＳ）。

以上説明した通り、本実施形態によれば、作物Ｃに与える水ストレスを制御することにより、第１到達タイミングを第２到達タイミングに一致させることができる。これにより、第２到達タイミングにおいて、作物Ｃの品質及び色味を最適な状態にすることができる。第２到達タイミングに作物Ｃを収穫することにより、作物Ｃを、品質及び色味が最適な状態で収穫することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態に係る栽培システムについて、図１２及び図１３を参照して説明する。本実施形態では、第１到達タイミング及び第２到達タイミングが、収穫予定タイミングｔｅに一致するように、温度及び水ストレスの制御内容が決定される栽培システムについて説明する。本実施形態に係る栽培システムの概略構成、及び栽培支援装置１００のハードウェア構成及び機能構成は、第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

本実施形態において、制御内容決定部４は、第１到達タイミングが収穫予定タイミングｔｅに一致するように、水ストレスの制御内容を決定する。具体的には、制御内容決定部４は、収穫予定タイミングｔｅに、第１到達タイミングが一致するように、現在時刻以降の積算水ストレスｖ１を外挿する。そして、制御内容決定部４は、現在時刻以降の積算水ストレスｖ１が、外挿された現在時刻以降の積算水ストレスｖ１となるように、温度の制御内容を決定すればよい。

また、制御内容決定部４は、制御タイミングにおける積算水ストレスｖ１と、制御タイミングにおける基準値Ｖ１と、に基づいて、積算水ストレスｖ１と基準値Ｖ１と間の誤差を評価する評価値を算出し、評価値に応じた制御内容を決定してもよい。評価値として、例えば、積算水ストレスｖ１と基準値Ｖ１との比や差が考えられる。この場合、評価値に応じた制御内容を、テーブルや関数として予め設定しておき、設定した制御内容を制御内容決定部４に記憶させておけばよい。

また、本実施形態において、制御内容決定部４は、第２到達タイミングが収穫予定タイミングｔｅに一致するように、温度の制御内容を決定する。具体的には、制御内容決定部４は、収穫予定タイミングｔｅに、第２到達タイミングが一致するように、現在時刻以降の積算温度ｖ２を外挿する。そして、制御内容決定部４は、現在時刻以降の積算温度ｖ２が、外挿された現在時刻以降の積算温度ｖ２となるように、温度の制御内容を決定すればよい。

また、制御内容決定部４は、制御タイミングにおける積算温度ｖ２と、制御タイミングにおける基準値Ｖ２と、に基づいて、積算温度ｖ２と基準値Ｖ２と間の誤差を評価する評価値を算出し、評価値に応じた制御内容を決定してもよい。評価値として、例えば、積算温度ｖ２と基準値Ｖ２との比や差が考えられる。この場合、評価値に応じた制御内容を、テーブルや関数として予め設定しておき、設定した制御内容を制御内容決定部４に記憶させておけばよい。

図１２は、水ストレス及び温度の制御内容の決定方法を説明する図である。図１２の上図において、実線は積算水ストレスｖ１であり、一点鎖線は計画値Ｖ１であり、点線は外挿された積算水ストレスｖ１である。図１２の例では、制御タイミングｔ１（現在時刻）において、積算水ストレスｖ１は、計画値Ｖ１より大きい。これは、作物Ｃの実際の成熟度が栽培計画において計画された成熟度より大きい、すなわち、作物Ｃの成熟が栽培計画より進んでいることを示している。

制御内容決定部４は、制御タイミングｔ１において、図１２に示す積算水ストレスｖ１及び計画値Ｖ１を取得すると、第１到達タイミングが収穫予定タイミングｔｅに一致するように、積算水ストレスｖ１を外挿する（上図参照）。そして、制御内容決定部４は、制御タイミングｔ１以降の積算水ストレスｖ１が、外挿された積算水ストレスｖ１となるように、水ストレスの制御内容を決定する。

図１２の例では、作物Ｃの成熟が栽培計画に対して進んでいる。このような場合、制御内容決定部４は、水ストレスが低くなるように水ストレスの制御内容を決定する。具体的には、制御内容決定部４は、養液の供給量を増加させる、又は養液の供給間隔を短くする。これにより、作物Ｃの成熟を抑制し、第１到達タイミングを遅らせることができる。結果として、第１到達タイミングを収穫予定タイミングｔｅに一致させることができる。

これに対して、作物Ｃの成熟が栽培計画に対して遅れている場合、制御内容決定部４は、水ストレスが高くなるように水ストレスの制御内容を決定する。具体的には、制御内容決定部４は、養液の供給量を減少させる、又は養液の供給間隔を長くする。これにより、作物Ｃの成熟を促進し、第１到達タイミングを早めることができる。結果として、第１到達タイミングを収穫予定タイミングｔｅに一致させることができる。

なお、図１２の例では、制御内容決定部４は、積算水ストレスｖ１を外挿することにより、水ストレスの制御内容を決定しているが、上述の通り、評価値に基づいて水ストレスの制御内容を決定してもよい。

図１２の下図において、実線は積算温度ｖ２であり、一点鎖線は計画値Ｖ２であり、点線は外挿された積算温度ｖ２である。図１２の例では、制御タイミングｔ１において、積算温度ｖ２は、計画値Ｖ２より小さい。これは、作物Ｃの実際の着色度が栽培計画において計画された着色度より小さい、すなわち、作物Ｃの着色が栽培計画より遅れていることを示している。

制御内容決定部４は、制御タイミングｔ１において、図１２に示す積算温度ｖ２及び計画値Ｖ２を取得すると、第２到達タイミングが収穫予定タイミングｔｅに一致するように、積算温度ｖ２を外挿する（下図参照）。そして、制御内容決定部４は、制御タイミングｔ１以降の積算温度ｖ２が、外挿された積算温度ｖ２となるように、温度の制御内容を決定する。

図１２の例では、作物Ｃの着色が栽培計画に対して遅れている。このような場合、制御内容決定部４は、温度が高くなるように温度の制御内容を決定する。これにより、作物Ｃの着色を促進し、第２到達タイミングを早めることができる。結果として、第２到達タイミングを収穫予定タイミングｔｅに一致させることができる。

これに対して、作物Ｃの着色が栽培計画に対して進んでいる場合、制御内容決定部４は、温度が低くなるように温度の制御内容を決定する。これにより、作物Ｃの着色を抑制し、第２到達タイミングを遅らせることができる。結果として、第２到達タイミングを収穫予定タイミングｔｅに一致させることができる。

なお、図１２の例では、制御内容決定部４は、積算温度ｖ２を外挿することにより、温度の制御内容を決定しているが、上述の通り、評価値に基づいて温度の制御内容を決定してもよい。

給液制御部５は、制御内容決定部４が決定した積算水ストレスｖ１の制御内容を実現するための、給液装置４００の制御信号を生成し、給液装置４００に送信する。例えば、水ストレスの制御内容が養液の新たな供給量である場合、給液制御部５は、給液装置４００の供給量を新たな供給量に変更する制御信号を送信すればよい。また、水ストレスの制御内容が現在の供給量に対する供給量の変化量である場合、給液制御部５は、現在の供給量と、供給量の変化量（制御内容）と、に基づいて、新たな供給量を算出すればよい。

なお、新たな制御内容と元の制御内容とが略等しい場合、給液制御部５は、制御信号を送信しなくてもよい。このような場合として、新たな供給量が元の供給量に対して所定の範囲内である場合や、供給量の変化量が所定の範囲内である場合などが考えられる。制御信号を送信しないことにより、前回決定された制御内容が維持される。

温度制御部６は、制御内容決定部４が決定した温度の制御内容を実現するための、空調装置５００の制御信号を生成し、空調装置５００に送信する。例えば、温度の制御内容が新たな設定温度である場合、温度制御部６は、空調装置５００の設定温度を新たな設定温度に変更する制御信号を送信すればよい。また、温度の制御内容が現在の設定温度に対する温度の変化量である場合、温度制御部６は、現在の設定温度と、温度の変化量（制御内容）と、に基づいて、新たな設定温度を算出すればよい。

なお、新たな制御内容と元の制御内容とが略等しい場合、温度制御部６は、制御信号を送信しなくてもよい。このような場合として、新たな設定温度が元の設定温度に対して所定の範囲内である場合や、温度の変化量が所定の範囲内である場合などが考えられる。制御信号を送信しないことにより、前回決定された制御内容が維持される。

次に、本実施形態に係る栽培システムの動作について説明する。以下では、水ストレス及び温度の制御処理について説明する。なお、積算水ストレスｖ１の算出処理及び積算温度ｖ２の算出処理は、第１実施形態と同様である。

図１３は、本実施形態に係る水ストレス及び温度の制御処理の一例を示すフローチャートである。

図１３に示すように、制御内容決定部４は、制御タイミングが到来するまで待機する（ステップＳ５０１のＮＯ）。制御タイミングは、水ストレス及び温度の計測タイミングと、同一であってもよいし、異なってもよい。

制御タイミングが到来すると（ステップＳ５０１のＹＥＳ）、制御内容決定部４は、計画値記憶部３から栽培計画、すなわち、計画値Ｖ１，Ｖ２の時系列データを読み出す（ステップＳ５０２）。栽培計画には、第１目標値（収穫予定タイミングｔｅにおける計画値Ｖ１）と、第２目標値（収穫予定タイミングｔｅにおける計画値Ｖ２）と、が含まれる。

次に、制御内容決定部４は、温度積算部２から積算水ストレスｖ１及び積算温度ｖ２の履歴データを取得する。制御内容決定部４は、積算水ストレスｖ１の履歴データと計画値Ｖ１の時系列データと、に基づいて、水ストレスの制御内容を決定し、積算温度ｖ２の履歴データと計画値Ｖ２の時系列データと、に基づいて、温度の制御内容を決定する（ステップＳ５０３）。

制御内容決定部４は、新たな制御内容が決定すると、決定した水ストレスの新たな制御内容を給液制御部５に通知し、決定した温度の新たな制御内容を温度制御部６に通知する。ここでは、水ストレスの新たな制御内容として、養液の新たな供給量が決定され、温度の新たな制御内容として、新たな設定温度が決定されたものとする。

給液制御部５は、新たな供給量を通知されると、給液装置４００の供給量を新たな供給量に変更するための制御信号を生成し、生成した制御信号を給液装置４００に送信する（ステップＳ５０４）。上述の通り、給液制御部５は、新たな供給量が元の供給量に対する所定の範囲内である場合、制御信号を送信しなくてもよい。

また、温度制御部６は、新たな設定温度を通知されると、空調装置５００の設定温度を新たな設定温度に変更するための制御信号を生成し、生成した制御信号を空調装置５００に送信する（ステップＳ５０４）。上述の通り、温度制御部６は、新たな設定温度が元の設定温度に対する所定の範囲内である場合、制御信号を送信しなくてもよい。

給液装置４００は、給液制御部５から制御信号を受信すると、制御信号により元の供給量を新たな供給量に変更される。以降、給液装置４００が動作することにより、作物Ｃに与えられる水ストレスが新たな供給量に応じた水ストレスに制御される（ステップＳ５０５）。

また、空調装置５００は、温度制御部６から制御信号を受信すると、制御信号により元の設定温度を新たな設定温度に変更される。以降、空調装置５００が動作することにより、作物Ｃの周囲の温度が新たな設定温度に制御される（ステップＳ５０５）。

その後、制御処理を終了しない場合（ステップＳ５０６のＮＯ）、処理はステップＳ５０１に戻り、制御内容決定部４は、次の制御タイミングまで待機する。制御処理が終了するまで、ステップＳ５０１〜Ｓ５０６の処理が繰り返される。

一方、作物Ｃの栽培が終了した場合や、栽培支援装置１００、給液装置４００、又は空調装置５００の電源がＯＦＦにされた場合、制御処理は終了する（ステップＳ５０６のＹＥＳ）。

以上説明した通り、本実施形態によれば、作物Ｃに与える水ストレスを制御することにより、第１到達タイミングを収穫予定タイミングｔｅに一致させることができる。また、作物Ｃの周囲の温度を制御することにより、第２到達タイミングを収穫予定タイミングｔｅに一致させることができる。これにより、収穫予定タイミングｔｅにおいて、作物Ｃの品質及び色味を最適な状態にすることができる。収穫予定タイミングｔｅに作物Ｃを収穫することにより、作物Ｃを、品質及び色味が最適な状態で収穫することができる。結果として、本実施形態によれば、栽培計画に従って作物Ｃを栽培することができる。

（第４実施形態）
第４実施形態に係る栽培システムについて、図１４を参照して説明する。本実施形態では、水ストレスセンサ２００の一例として、作物Ｃまでの距離に基づいて水ストレスを推定する水ストレスセンサ２００について説明する。

まず、本実施形態に係る水ストレスセンサ２００のハードウェア構成について説明する。図１４は、本実施形態に係る水ストレスセンサ２００のハードウェア構成の一例を示す図である。図１４の水ストレスセンサ２００は、距離センサ２０１と、処理回路２０２と、接続インタフェース２０３と、を備える。

距離センサ２０１は、自装置から作物Ｃまでの距離を計測するセンサである。距離センサ２０１は、水ストレスの計測タイミングにおいて、作物Ｃまでの距離を計測し、計測した距離を出力する。距離センサ２０１が出力した距離は、処理回路２０２に入力される。

距離センサ２０１は、レンズ焦点法やパッシブ・ステレオ法などの、受動型の方式を採用する受動型センサであってもよい。受動型センサとして、単眼カメラやステレオカメラなどが挙げられる。また、距離センサ２０１は、ＴｏＦ（Time-of-Flight）法やアクティブ・ステレオ法などの能動型の方式を採用する能動型センサであってもよい。能動型センサとして、光レーダやプロジェクタカメラなどが考えられる。

距離センサ２０１は、作物Ｃが視野角に含まれる任意の位置に設置可能であるが、図１の例のように、作物Ｃの鉛直上方に設置されるのが好ましい。これにより、水ストレスの推定が容易になる。

なお、距離センサ２０１は、作物Ｃの一点までの距離を計測してもよいし、作物Ｃの複数点までの距離をそれぞれ計測してもよい。また、複数点までの距離に基づいて代表値（例えば、重心値）を算出し、得られた代表値を作物Ｃまでの距離として出力してもよい。

処理回路２０２は、距離センサ２０１から入力された作物Ｃまでの距離に基づいて、作物Ｃの水ストレスを推定し、推定した水ストレスを出力する回路である。処理回路２０２が出力した水ストレスは、接続インタフェース２０３に入力される。水ストレスの推定方法については、後述する。

接続インタフェース２０３は、水ストレスセンサ２００を栽培支援装置１００と接続するためのインタフェースである。接続インタフェース２０３は、処理回路２０２から入力された水ストレスを、水ストレスの計測値として栽培支援装置１００に送信する。接続インタフェース２０３が送信した水ストレスは、栽培支援装置１００の接続インタフェース１０８により受信される。

次に、処理回路２０２による水ストレスの推定方法について説明する。以下では、３つの推定方法についてそれぞれ説明する。

第１の推定方法では、複数の作物ｃを利用することにより、距離に応じた水ストレスの検量線を予め用意する。作物ｃは、栽培する作物Ｃと同種の作物である。検量線は、破壊計測などにより計測した作物ｃの水ストレスと、この計測時に距離センサ２０１により計測された作物ｃまでの距離と、を対応付けることにより用意できる。こうして用意された検量線と、距離センサ２０１により計測された作物Ｃまでの距離と、を比較することにより、作物Ｃの水ストレスを推定することができる。

第２の推定方法では、複数の作物ｃを利用することにより、しおれ率ｄに応じた水ストレスの検量線を予め用意する。検量線は、破壊計測などにより計測した作物ｃの水ストレスと、この計測時の作物ｃのしおれ率ｄと、を対応付けることにより用意できる。作物ｃのしおれ率ｄは、作物ｃがしおれていない状態で計測された作物ｃまでの距離の代表値Ｄ０と、しおれ率ｄの算出時に計測された作物ｃまでの距離の代表値Ｄｔと、に基づいて算出される。しおれ率Ｄは、例えば、代表値Ｄ０と代表値Ｄ１との差（ｄ＝Ｄ０−Ｄ１）や比（ｄ＝Ｄ１／Ｄ０）である。こうして用意された検量線と、作物Ｃまでの距離の代表値Ｄに基づいて算出されたしおれ率ｄと、を比較することにより、作物Ｃの水ストレスを推定することができる。

第３の推定方法では、作物Ｃの複数点の距離に基づいて、作物Ｃの全体又は一部（葉など）の形状を三次元的に復元し、得られた三次元形状を利用して作物Ｃの水ストレスを推定する。具体的には、複数の作物ｃの三次元形状を利用することにより、しおれ率ｄに応じた水ストレスの検量線を用意する。検量線は、破壊計測などにより計測した作物ｃの水ストレスと、この計測時の作物ｃのしおれ率ｄと、を対応付けることにより用意できる。

作物ｃのしおれ率ｄは、作物ｃがしおれていない状態の三次元形状と、しおれ率ｄの算出時の作物ｃの三次元形状と、に基づいて算出される。三次元形状の代わりに、作物ｃの樹幹の幅、樹幹の体積、葉の傾き、及び葉の面積などが利用されてもよい。こうして用意された検量線と、作物Ｃの三次元形状に基づいて算出されたしおれ率ｄと、を比較することにより、作物Ｃの水ストレスを推定することができる。

以上説明した通り、本実施形態に係る水ストレスセンサ２００は、距離センサ２０１により測定した作物Ｃまでの距離に基づいて、作物Ｃの水ストレスを推定することができる。

（第５実施形態）
第５実施形態に係る栽培システムについて、図１５を参照して説明する。本実施形態では、制御内容を通知する栽培支援装置１００について説明する。

図１５は、本実施形態に係る栽培支援装置１００の機能構成の一例を示す図である。図１５の栽培支援装置１００は、給液制御部５と温度制御部６と、を備えず、通知部７を備える。他の構成は第１実施形態と同様である。また、栽培支援装置１００のハードウェア構成は第１実施形態と同様である。

通知部７は、制御内容決定部４から新たに決定した制御内容を受け取り、受け取った制御内容に応じたメッセージを生成し、生成したメッセージをユーザ端末６００に通知する。ユーザ端末６００は、栽培システムのユーザが利用するコンピュータであり、通信インタフェース１０７を介して、栽培支援装置１００に接続される。ユーザ端末６００は、例えば、クライアント端末、スマートフォン、携帯電話、及びタブレット端末などである。ユーザ端末６００のハードウェア構成は、栽培支援装置１００と同様である。

通知部７は、例えば、ユーザ端末６００にテキストデータを送信し、ユーザ端末６００の表示装置にメッセージをテキスト表示させる。また、通知部７は、ユーザ端末６００に音声データを送信し、ユーザ端末６００に接続されたスピーカに、メッセージを音声出力させてもよい。さらに、通知部７は、栽培支援装置１００の表示装置１０６に、メッセージをテキスト表示させてもよいし、栽培支援装置１００に接続されたスピーカに、メッセージを音声出力させてもよい。

通知部７は、新たな制御内容を示すメッセージを通知することができる。例えば、設定温度を２７℃にするという制御内容を受け取った場合、「設定温度を２７℃にしてください。」というメッセージを通知することが考えられる。

また、通知部７は、新たな制御内容に応じたアドバイスを示すメッセージを通知することができる。例えば、元の設定温度が２５℃であり、設定温度を２７℃にするという制御内容を受け取った場合、「設定温度を上げてください。」というメッセージを通知することが考えられる。

また、通知部７は、新たな制御内容に基づいて予測される作物Ｃの収穫日（第１到達タイミング及び第２到達タイミング）を示すメッセージを通知してもよい。

以上説明した通り、本実施形態によれば、新たな制御内容に応じたメッセージをユーザに通知することができる。ユーザは、メッセージに応じて手動で水ストレスや温度を管理することができる。これにより、ユーザによる制御内容の確認や、栽培ノウハウの反映を可能とすることができる。

なお、本実施形態において、栽培支援装置１００は、給液制御部５及び温度制御部６の少なくとも一方を備え、水ストレス及び温度の少なくとも一方を自動的に制御してもよい。この場合、通知部７は、制御結果を示すメッセージを通知することが考えられる。

（第６実施形態）
第６実施形態に係る栽培システムについて説明する。本実施形態では、水ストレス積算部１による水ストレスの積算方法、及び温度積算部２による温度の積算方法について説明する。以下では、５つの積算方法について、水ストレスを例にそれぞれ説明する。

第１の積算方法は、水ストレスに対して、時刻（又は時間帯）に応じた重み付けをして積算する方法である。植物の細胞内の様々な機能（光合成や代謝など）は、概日リズムに従って活性化される。このため、同じ水ストレスが与えられた場合であっても、与えられた時刻によって、水ストレスが作物Ｃの成熟に対して与える影響が異なると考えられる。

第１の積算方法により、作物Ｃの概日リズムを考慮した積算水ストレスｖ１（成熟度）を算出することができる。なお、時刻に応じた重み係数は、実験やシミュレーションにより予め設定することができる。水ストレス積算部１は、こうして設定された重み係数を予め記憶しておけばよい。

第２の積算方法は、水ストレスに対して、基準日時からの経過時間に応じた重み付けをして積算する方法である。基準日時は、例えば、作物Ｃの定植時、開花時、及び結実時などの起算タイミングｔｓである。同じ水ストレスが与えられた場合であっても、与えられた作物Ｃの成長度合いによって、水ストレスが作物Ｃの成熟に対して与える影響が異なると考えられる。例えば、果実肥大期に強い水ストレスが与えられると、果実の肥大が阻害されることがある。

第２の積算方法により、作物Ｃの成長度合いを考慮した積算水ストレスｖ１（成熟度）を算出することができる。なお、成長度合いに応じた重み係数は、実験やシミュレーションにより予め設定することができる。また、重み係数は、経過時間の関数として設定されてもよい。この場合、関数は、一次関数やシグモイド関数のような単調増加又は単調減少する関数であってもよいし、ガウス分布やベータ分布のような極大値又は極小値を有する関数であってもよい。水ストレス積算部１は、こうして設定された重み係数を予め記憶しておけばよい。

第３の積算方法は、水ストレスに対して、湿度に応じた重み付けをして積算する方法である。植物の蒸散要求は、湿度に依存して変化する。そして、蒸散要求の大きさは、植物が受けるストレスの大きさに影響する。このため、同じ水ストレスが与えられた場合であっても、与えられた際の周囲の湿度によって、水ストレスが作物Ｃの成熟に対して与える影響が異なると考えられる。一般に、湿度が低いほど水ストレスの影響は大きくなり、湿度が高いほど水ストレスの影響は小さくなる。

第３の積算方法により、作物Ｃの周囲の湿度を考慮した積算水ストレスｖ１（成熟度）を算出することができる。なお、湿度に応じた重み係数は、実験やシミュレーションにより予め設定することができる。水ストレス積算部１は、こうして設定された重み係数を予め記憶しておけばよい。

第４の積算方法は、水ストレスに対して、日射量に応じた重み付けをして積算する方法である。植物の光合成の速度は、日射量に依存するため、日射量に応じて光合成による生産物（酸素など）の量が変化する。この生産物の量は、植物が受けるストレスの大きさに影響する。このため、同じ水ストレスが与えられた場合であっても、与えられた際の日射量によって、水ストレスが作物Ｃの成熟に対して与える影響が異なると考えられる。

第４の積算方法により、作物Ｃへの日射量を考慮した積算水ストレスｖ１（成熟度）を算出することができる。なお、日射量に応じた重み係数は、実験やシミュレーションにより予め設定することができる。水ストレス積算部１は、こうして設定された重み係数を予め記憶しておけばよい。また、第４の積算方法では、日射量の代わりに、日射強度、照度、及び光量子量などを利用することも可能である。

第５の積算方法は、水ストレスに対して、温度に応じた重み付けをして積算する方法である。植物の細胞内の様々な機能（光合成や代謝など）は、周囲の温度に応じて活性化される。また、植物は、周囲の温度によってストレスを受ける。このため、同じ水ストレスが与えられた場合であっても、与えられた際の周囲の温度によって、水ストレスが作物Ｃの成熟に対して与える影響が異なると考えられる。

第５の積算方法により、作物Ｃの周囲の温度を考慮した積算水ストレスｖ１（成熟度）を算出することができる。なお、温度に応じた重み係数は、実験やシミュレーションにより予め設定することができる。水ストレス積算部１は、こうして設定された重み係数を予め記憶しておけばよい。

以上説明した通り、水ストレス積算部１は、時刻、基準日時からの経過時間、及び環境条件（湿度、日射量、及び温度）に基づいて、水ストレスに対して重みづけをすることにより、水ストレスを積算することができる。これにより、水ストレス積算部１は、作物Ｃの概日リズム、成長度合い、及び環境条件に起因する状態変化を考慮した積算水ストレスｖ１（成熟度）を算出することができる。結果として、水ストレス積算部１は、作物Ｃの成熟度を精度よく評価することができる。

なお、上述の第１の積算方法乃至第４の積算方法は、温度積算部２による温度の積算方法として利用されてもよい。すなわち、温度積算部２は、時刻、基準日時からの経過時間、及び環境条件（湿度及び日射量）に基づいて、温度に対して重みづけをすることにより、温度を積算してもよい。これにより、温度積算部２は、作物Ｃの概日リズム、成長度合い、及び環境条件に起因する状態変化を考慮した積算温度ｖ２（着色度）を算出することができる。結果として、温度積算部２は、作物Ｃの着色度を精度よく評価することができる。

なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１：水ストレス積算部
２：温度積算部
３：計画値記憶部
４：制御内容決定部
５：給液制御部
６：温度制御部
７：通知部
１００：栽培支援装置
２００：水ストレスセンサ
３００：温度センサ
４００：給液装置
５００：空調装置
６００：ユーザ端末

特開２００８−０４３２８２号公報

Claims (11)

1. 作物に与えられた水ストレスを積算し、積算水ストレスを算出する水ストレス積算部と、
   前記作物の周囲の温度を積算し、積算温度を算出する温度積算部と、
   前記積算水ストレスと、前記積算水ストレスの計画値と、前記積算温度と、前記積算温度の計画値と、に基づいて、前記水ストレス及び前記温度の制御内容を決定する制御内容決定部と、
   を備える栽培支援装置。
2. 前記制御内容決定部は、前記積算水ストレスが第１目標値に到達する第１到達タイミングと、前記積算温度が第２目標値に到達する第２到達タイミングと、が一致するように、前記制御内容を決定する
   請求項１に記載の栽培支援装置。
3. 前記制御内容決定部は、前記積算水ストレスに基づいて前記第１到達タイミングを予測し、予測された前記第１到達タイミングに前記第２到達タイミングが一致するように、前記温度の前記制御内容を決定する
   請求項２に記載の栽培支援装置。
4. 前記制御内容決定部は、前記積算温度に基づいて前記第２到達タイミングを予測し、予測された前記第２到達タイミングに前記第１到達タイミングが一致するように、前記水ストレスの前記制御内容を決定する
   請求項２に記載の栽培支援装置。
5. 前記制御内容決定部は、予め設定された収穫予定タイミングに前記第１到達タイミングが一致するように前記水ストレスの前記制御内容を決定し、前記収穫予定タイミングに前記第２到達タイミングが一致するように前記温度の前記制御内容を決定する
   請求項２に記載の栽培支援装置。
6. 前記水ストレス積算部は、時刻、基準日時からの経過時間、及び環境条件の少なくとも１つに基づいて、前記水ストレスに重みづけする
   請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の栽培支援装置。
7. 前記温度積算部は、時刻、基準日時からの経過時間、及び環境条件の少なくとも１つに基づいて、前記温度に重みづけする
   請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の栽培支援装置。
8. 前記制御内容に従って前記温度を制御する温度制御部と、
   前記制御内容に従って前記作物への養液の供給を制御する給液制御部と、
   を更に備える請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の栽培支援装置。
9. 前記制御内容に応じたメッセージを通知する通知部を更に備える
   請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の栽培支援装置。
10. 前記水ストレスを計測する水ストレスセンサと、
    前記温度を計測する温度センサと、
    請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の栽培支援装置と、
    を備える栽培システム。
11. 作物に与えられた水ストレスを積算し、積算水ストレスを算出する工程と、
    前記作物の周囲の温度を積算し、積算温度を算出する工程と、
    前記積算水ストレスと、前記積算水ストレスの計画値と、前記積算温度と、前記積算温度の計画値と、に基づいて、前記水ストレス及び前記温度の制御内容を決定する工程と、
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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