JP2018148842A

JP2018148842A - 栽培環境監視システム

Info

Publication number: JP2018148842A
Application number: JP2017047345A
Authority: JP
Inventors: 一憲呉; Kazunori Go; 靖祐古川; Seisuke Furukawa; 文敏江藤; Fumitoshi Eto
Original assignee: Osaki Electric Co Ltd
Current assignee: Osaki Electric Co Ltd
Priority date: 2017-03-13
Filing date: 2017-03-13
Publication date: 2018-09-27
Anticipated expiration: 2037-03-13
Also published as: JP6873542B2

Abstract

【課題】園芸ハウス内における作物の植え付け位置によって生じる成育むらを解消することができ、秀品率を向上させることが可能になると共に、栽培従事者の栽培作業の負担を大きく軽減することが可能な栽培環境監視システムを提供する。【解決手段】栽培環境監視システム１は、園芸ハウス２内に設置される複数のセンサ装置３および集約装置４と、園芸ハウス２から離れた場所５に存在する通信端末６とを備えて構成される。センサ装置３は、温度，湿度および照度を計測する温湿照度センサを１つの筐体３ａ内に内蔵しており、温湿照度センサによって測定した温度，湿度および照度の計測データをアンテナ３ｂから無線で送信する。集約装置４は、各センサ装置３と無線アンテナ８によって特定特小無線で通信して計測データを収集すると共に、携帯電話網アンテナ９によってインターネット網１０を介して通信端末６と通信する。【選択図】図１

Description

本発明は、園芸ハウス内の少なくとも温度，湿度および照度を計測して園芸ハウス内の栽培環境を監視する栽培環境監視システムに関するものである。

従来、この種の栽培環境監視システムとしては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。この栽培環境監視システムでは、温室内に栽培環境要素測定装置が設置される。栽培環境要素測定装置は、複数の室が設けられたケーシングと、複数の室のそれぞれに配置される環境要素測定手段と、複数の室のいずれかに配置され、各環境要素測定手段の制御及びデータ収集を行う制御機構部とを有する。制御機構部が配置された室には、結露を回避する必要のある環境要素測定手段であるＣＯ_２センサが配置される。また、他の環境要素測定手段が配置される室は、制御機構部が配置された室から隔離して設けられる。

特許第５７４８５５６号公報

上記従来の栽培環境監視システムは、温室内における各種の栽培環境に関するデータを正確に収集できるかもしれないが、そのデータは、温室内における、栽培環境要素測定装置が設置される１箇所のものに限定される。このため、温室内における作物の植え付け位置によっては栽培環境が異なり、成育にむらが生じて秀品率が低下する。また、温室内における栽培環境を把握するには、その都度、温室に赴き、栽培環境要素測定装置によって測定される栽培環境要素を監視しなければならい。このため、作物の栽培従事者は温室から長時間離れることができず、事務作業や納品作業などを行っているときにも、栽培環境要素の状況が気になり、精神的な負担が大きい。また、栽培環境要素をリアルタイムに把握できないので、温室に赴いて栽培環境データを見てから後追いで栽培環境を改善することになる。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
温度，湿度および照度を計測するセンサを１つの筐体内に内蔵し、温度，湿度および照度の計測データを無線で送信する、園芸ハウス内の任意箇所に設置自在に構成された複数のセンサ装置と、
センサ装置から送信される計測データを受信する受信部、受信部で受信した計測データをインターネット網へ送出すると共にインターネット網を介して外部機器と交信する交信部、および、受信部および交信部に対する通信制御を行う制御部を有する集約装置と、
交信部とインターネット網を介して通信する通信端末と
を備えて、栽培環境監視システムを構成した。

本構成によれば、温度，湿度および照度を計測するセンサを１つの筐体内に内蔵したセンサ装置を、園芸ハウス内の適切な複数箇所に設置することで、園芸ハウス内の各箇所における栽培環境データを集約装置に収集して監視することができる。そして、収集した園芸ハウス内の各箇所における栽培環境データに基づいて、園芸ハウス内に配置される園芸設備に対する適切な制御を行うことができる。このため、園芸ハウス内における作物の植え付け位置によって生じる成育むらを解消することができ、秀品率を向上させることが可能になる。

また、園芸ハウス内の各箇所における栽培環境データは、集約装置によってインターネット網へ送出される。したがって、栽培従事者は、どこにいても、インターネット網を介して通信端末に栽培環境データを受信することができる。このため、栽培従事者は、園芸ハウスから離れた場所で、従来のように、栽培環境要素の状況を絶えず気にかける必要がなくなり、精神的な負担が軽減される。また、栽培環境データをリアルタイムに把握できるので、栽培環境の変化をいち早くキャッチして、栽培環境が悪化する前に栽培環境を改善することができる。この結果、栽培従事者の栽培作業の負担を大きく軽減することが可能な栽培環境監視システムを提供することができる。

また、本発明は、制御部が、センサで計測される温度または湿度または照度の計測値が所定値を超えると、登録された通信端末へ交信部によってインターネット網を介して警報を送信することを特徴とする。

本構成によれば、集約装置に通信端末のアドレスを登録しておくことで、栽培従事者は、センサで計測される温度または湿度または照度の計測値が所定値を超えると、自動的に警報を受信することができる。したがって、受信した警報から、園芸ハウス内に異常が生じたことを把握して、その異常を解消する対策を速やかにとることができる。このため、園芸ハウス内の環境を少ない労力で常に万全な状態に保つことが可能になる。

また、本発明は、園芸ハウス内に設置される園芸設備機器を制御する機器制御回路が形成された制御ボードを備え、制御部が、交信部に受信される通信端末からの指令に従って制御ボードに制御信号を送出して園芸設備機器を制御することを特徴とする。

本構成によれば、収集した園芸ハウス内の各箇所における栽培環境データに基づいて、園芸ハウス内に設置される園芸設備機器に対する制御を遠隔地から行うことができる。このため、リアルタイムに把握される栽培環境データに基づいて、リアルタイムに園芸設備機器をより適切に制御することができる。

また、本発明は、複数のセンサ装置が設置箇所から取り外し自在に構成され、集約装置が、持ち運び自在な１つのケース内に受信部、交信部および制御部が収容されて構成されることを特徴とする。

本構成によれば、複数のセンサ装置および集約装置間が無線で通信が行われて配線工事が不要になると共に、複数のセンサ装置を設置箇所から取り外して、集約装置と共に園芸ハウス外へ容易に運び出すことが可能になる。このため、園芸ハウス内における農薬散布時や、園芸ハウス内の蒸し込みによる熱消毒時、散水時におけるセンサ保護時、災害発生時などの緊急避難時等に、栽培環境を監視するための機器全体を簡単に素早く園芸ハウス外へ回収し、避難させることが出来る。さらに、回収した機器の再設置も簡単に素早く行える。

本発明によれば、園芸ハウス内における作物の植え付け位置によって生じる成育むらを解消することができ、秀品率を向上させることが可能になると共に、栽培従事者の栽培作業の負担を大きく軽減することが可能な栽培環境監視システムを提供することができる。

本発明の一実施の形態による栽培環境監視システムの概略構成を示すブロック図である。一実施の形態による栽培環境監視システムが備える集約装置の内部の概略構成を示すブロック図である。園芸ハウス内における一実施の形態による栽培環境監視システムの機器設置状況を示す概念図である。一実施の形態による栽培環境監視システムが備える集約装置にオプション機器を備えた際におけるその概略構成を示すブロック図である。園芸ハウス内における、オプション機器を備えた一実施の形態による栽培環境監視システムの機器設置状況を示す概念図である。

次に、本発明による栽培環境監視システムを実施するための形態について説明する。

図１は、本発明の一実施の形態による栽培環境監視システム１の概略構成を示すブロック図である。

栽培環境監視システム１は、園芸ハウス２内に設置される複数のセンサ装置３および集約装置４と、園芸ハウス２から離れた場所５に存在する通信端末６とを備えて構成される。

センサ装置３は、温度，湿度および照度を計測する温湿照度センサを１つの筐体３ａ内に内蔵しており、温湿照度センサによって測定した温度，湿度および照度の計測データをアンテナ３ｂから無線で送信する。筐体３ａには通気口が形成されており、温湿度センサは園芸ハウス２内の空気と同じ空気にさらされる。照度センサは筐体３ａの天面に設けられ、透明ビニールからなる園芸ハウス２内に射し込む光を受けやすい位置に配置されている。筐体３ａは、その天面を除く５面のうちの１面に、マグネットが選択的に取り付け自在に構成されている。センサ装置３は、このマグネットにより、園芸ハウス２内の任意箇所に設置自在に、また、設置箇所から取り外し自在に、構成されている。

集約装置４は分電盤７から電源供給を受けて動作する。この集約装置４は、各センサ装置３と無線アンテナ８によって例えば特定特小無線で通信すると共に、携帯電話網アンテナ９によって携帯電話網およびインターネット網１０を介して通信端末６と通信する。通信端末６は、栽培従事者が所有するスマートフォンや携帯電話、タブレット等の携帯端末６ａや、栽培従事者の自宅１１等に設置されるＰＣ（パーソナルコンピュータ）６ｂ等によって構成される。携帯端末６ａは、収穫した作物を軽トラック１２で客先に納品する際や、旅行中などにおいても、栽培従事者が携帯することができる。

園芸ハウス２が複数設けられる場合、集約装置４は複数の各園芸ハウス２毎に設けられる。または、集約装置４がセンサ装置３と通信できる範囲内における、１箇所の園芸ハウス２に設けられる。本実施形態による集約装置４は１，０００坪の園芸ハウス２を基準にしているので、その範囲内にある複数の園芸ハウス２に対して、１つの集約装置４で対応することができる。

図２は、集約装置４の内部の概略構成を示すブロック図である。

集約装置４は、持ち運び可能なジュラルミンケース１３に収納されて構成されている。集約装置４は、コンパクトパソコン１４、センサ親機１５、携帯通信ルータ１６およびＬＡＮ用ハブ例えばＷｉｆｉルータ１７をジュラルミンケース１３の内部に備え、これら各装置には、電源プラグ１８を経由して分電盤７から電源が供給される。

無線アンテナ８はジュラルミンケース１３の外部に突出してジュラルミンケース１３と一体に設けられ、センサ親機１５に接続される。センサ親機１５は、各センサ装置３から送信され、無線アンテナ８で受信される計測データを集計装置、例えばコンパクトパソコン１４へ出力する。センサ親機１５およびコンパクトパソコン１４間はＵＳＢケーブルによって接続されている。コンパクトパソコン１４は、センサで計測される温度、湿度および照度等の様々な計測値を図示しないサーバへ送信し、センサ親機１５から出力される計測データをサーバに記憶させる。

また、携帯電話網アンテナ９はケーブル１９を介して携帯通信ルータ１６に接続され、園芸ハウス２の任意の位置に設置される。携帯通信ルータ１６は、携帯電話網アンテナ９を介して携帯電話網に接続され、さらにインターネット網１０に接続される。携帯通信ルータ１６、Ｗｉｆｉルータ１７およびコンパクトパソコン１４間はＬＡＮケーブルによって接続されている。コンパクトパソコン１４は、センサで計測される温度または湿度または照度の計測値が所定値を超えると、携帯通信ルータ１６および携帯電話網アンテナ９により、登録された通信端末６へインターネット網１０を介して警報を電子メール等によって送信する。

無線アンテナ８およびセンサ親機１５は、センサ装置３から送信される計測データを受信する受信部を構成する。また、携帯電話網アンテナ９および携帯通信ルータ１６は、受信部で受信した計測データをインターネット網１０へ送出すると共に、インターネット網１０を介して通信端末６等の外部機器と交信する交信部を構成する。コンパクトパソコン１４は、受信部および交信部に対する通信制御を行う制御部を構成する。この制御部は、ミニパソコンや、ボードコンピュータ、マイコンボードなどによっても構成することができる。

図３は、園芸ハウス２内における栽培環境監視システム１の機器設置状況を示す概念図である。なお、同図において図１および図２と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。

本実施形態では、センサ装置３は、園芸ハウス２を構成するパイプ２ａにマグネットで５箇所に取り付けられる。センサ装置３のこの５箇所の取り付け位置は、作物の植え付け範囲２０の中心および四隅に設定され、植え付け範囲２０の全体をカバーする。携帯電話網アンテナ９は、園芸ハウス２の、携帯電話網からの電波を受信しやすい位置に設置される。本実施形態では、園芸ハウス２内の出入り口２ｂ付近に設けられる。また、園芸ハウス２内は暖房機２１によって暖房される。暖房機２１は重油を燃料とする。

図４は、集約装置４にオプション機器を備えた際におけるにその概略構成を示すブロック図である。また、図５は、園芸ハウス２内における、オプション機器を備えた栽培環境監視システム１の機器設置状況を示す概念図である。なお、図４および図５において図２および図３と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。

オプション機器には、ＣＯ_２センサ２２、電力・流量センサ２３、土壌センサ２４、定点カメラ２５、Ｉ／Ｏボード２６などがある。

ＣＯ_２センサ２２はジュラルミンケース１３の内部に設けられ、コンパクトパソコン１４にＵＳＢで接続される。このＣＯ_２センサ２２は、園芸ハウス２内の二酸化炭素濃度を測定して、その測定値をコンパクトパソコン１４へ出力する。また、電力・流量センサ２３は分電盤７に設けられ、園芸ハウス２内で使用される電気機器の使用電力量を計測する。また、暖房機２１にはその燃料である重油の流量を計測する流量計２７が設けられている。流量計２７は、暖房機２１に供給される重油の流量に応じたパルス信号を電力・流量センサ２３へ出力する。電力・流量センサ２３は流量計２７から受信するパルス信号に基づいて、暖房機２１で使用される重油の使用量を計測する。電力・流量センサ２３で計測される使用電力量および重油の使用量は、特小無線で送信され、センサ親機１５に受信される。

また、土壌センサ２４は、図５に示すように、作物の植え付け範囲２０における土壌中に差し込まれ、コンパクトパソコン１４と有線または無線で接続される。この土壌センサ２４は、作物の植え付け範囲２０における土壌中のＥＣ値（電気伝導率）を測定し、その計測値をコンパクトパソコン１４へ出力する。また、定点カメラ２５は、園芸ハウス２内の任意箇所のパイプ２ａなどに取り付けられ、コンパクトパソコン１４と有線または無線で接続される。この定点カメラ２５は、作物の成育状況などを静止画または動画で撮影し、その撮影データをコンパクトパソコン１４へ出力する。コンパクトパソコン１４に出力される種々の計測データおよび撮影データは、コンパクトパソコン１４に備えられる記憶部に一時的にログとして記憶され、その後、サーバへ送信されてサーバに時系列で記憶される。

また、Ｉ／Ｏボード２６は制御ボードを構成し、分電盤７に設けられて、コンパクトパソコン１４と有線または無線で接続される。Ｉ／Ｏボード２６には、園芸ハウス２内に設置される園芸設備機器を制御する機器制御回路が形成されている。このＩ／Ｏボード２６は遠隔制御機能を有し、Ｉ／Ｏボード２６に接続される電磁バルブ２８を備える灌水装置などの園芸設備機器を、通信端末６が操作されて遠隔から送信される指令に従って制御する。コンパクトパソコン１４は、携帯通信ルータ１６に受信される通信端末６からの指令に従って自動的に、または、そのキーボードに手動で直接入力される指令に従って、Ｉ／Ｏボード２６に制御信号を送出して、園芸設備機器を制御する。電磁バルブ２８は、作物への灌水を行う灌水用ホース２７への水の供給を、指令に従って断続する。園芸ハウス２内に設けられてこのように遠隔操作される園芸設備機器としては、灌水装置の他に、循環扇、開閉窓、カーテン、除湿器などがある。また、Ｉ／Ｏボード２６は機器エラー通知機能を有し、暖房機２１に設けられた機器エラー検知センサからエラー信号を有線や無線で受信し、コンパクトパソコン１４へエラー信号を出力する。

このような本実施形態による栽培環境監視システム１によれば、温度，湿度および照度を計測する温湿照度センサを１つの筐体３ａ内に内蔵したセンサ装置３を、園芸ハウス２内の適切な複数箇所に３次元的に自由に設置することで、園芸ハウス２内の各箇所における栽培環境データを集約装置４に収集して監視することができる。このことによって園芸ハウス２内の空間環境および環境むらが一瞬にして把握され、従来の一点測定では成し得なかった東西南北等の方位的な環境差、山や谷における園芸ハウス２内の環境差、さらに、園芸ハウス２内の５測定点の平均値や測定値を、時系列に基づいたデータとして正確に把握できる。したがって、収集した園芸ハウス２内の各箇所における栽培環境データに基づいて、園芸ハウス２内に配置される園芸設備に対する適切な制御を行うことができる。また、園芸ハウス２のハウスビニールの劣化や汚れによる光透過率の変化、暖房機２１の図示しない熱風ダクト配管位置および長さ、灌水用ホース２７の位置および長さ、園芸ハウス２内の空気を循環させる循環扇の配置や送風の強弱などを最適化することができる。このため、園芸ハウス２内における作物の植え付け位置によって生じる成育むらを解消することができ、秀品率を向上させることが可能になる。

また、園芸ハウス２内の各箇所における栽培環境データは、集約装置４によってインターネット網１０へ送出される。したがって、栽培従事者は、どこにいても、インターネット網１０を介して携帯端末６ａに栽培環境データを受信することができる。また、定点カメラ２５で撮影された画像を通信端末６によって必要なときに随時確認したり、さらに、必要なときに定点カメラ２５で園芸ハウス２内を随時撮影して、その画像を確認することができる。このため、栽培従事者は、園芸ハウスから離れた場所５で、自宅１１に居たり、軽トラック１２で作物を納品しているときでも、また、旅行中などにおいても、従来のように、栽培環境要素の状況を絶えず気にかける必要がなくなり、精神的な負担が軽減される。また、栽培環境データをリアルタイムに把握できるので、栽培環境の変化をいち早くキャッチして、栽培環境が悪化する前に栽培環境を改善することができる。この結果、栽培従事者の栽培作業の負担を大きく軽減することが可能な栽培環境監視システム１を提供することができる。

また、本実施形態による栽培環境監視システム１によれば、集約装置４に通信端末６のアドレスを登録しておくことで、栽培従事者は、センサ装置３で計測される温度または湿度または照度の計測値が所定値を超えると、自動的に警報を通信端末６の電子メールなどで受信することができる。また、園芸ハウス２内における園芸設備機器の機器エラー信号も同様に受信することができる。したがって、受信した警報や機器エラー信号から、園芸ハウス２内に異常が生じたことを把握して、その異常を解消する対策を速やかにとることができる。例えば、園芸ハウス２内における園芸設備機器の不具合や、異常気象による環境変化などの、不測のトラブルによる園芸ハウス２内の異常をタイムリーに捕らえることで、作物への被害を最小限に抑えることができる。このため、園芸ハウス２内の環境を少ない労力で常に万全な状態に保つことが可能になる。

また、本実施形態による栽培環境監視システム１によれば、収集した園芸ハウス２内の各箇所における栽培環境データに基づいて、園芸ハウス２内に設置される灌水装置等の園芸設備機器に対する制御を遠隔地から行うことができる。例えば、栽培従事者は、受信した栽培環境データに基づき、通信端末６によってインターネット網１０を介して集約装置４と通信することで、園芸ハウス２内に配置される暖房機２１や灌水装置、循環扇のオン・オフや窓の開閉等を、Ｉ／Ｏボード２６によって遠隔制御することができる。このため、リアルタイムに把握される栽培環境データに基づいて、リアルタイムに園芸設備機器をより適切に制御することができる。

また、本実施形態による栽培環境監視システム１によれば、複数のセンサ装置３および集約装置４間が無線で通信が行われて配線工事が不要になると共に、複数のセンサ装置３を設置箇所から取り外して、集約装置４と共に園芸ハウス２の外へ容易に運び出すことが可能になる。このため、園芸ハウス２内における農薬散布時や、園芸ハウス２内の蒸し込みによる熱消毒時、散水時におけるセンサ装置３の保護時、災害発生時などの緊急避難時等に、栽培環境を監視するための機器全体を簡単に素早く園芸ハウス２の外へ回収し、避難させることが出来る。さらに、回収した機器の再設置も簡単に素早く行える。

また、本実施形態による栽培環境監視システム１によれば、各種センサで計測される温度または湿度または照度等の種々の計測値がサーバに記憶されて蓄積される。したがって、栽培従事者は、年月の経過によってサーバに蓄積される過去の計測データを閲覧して、栽培環境と作物の成育との関係を解析することができる。このため、翌年以降の生産性向上や、品種の変更による適切な環境調整などに資することができる栽培環境監視システム１を提供することができる。

１…栽培環境監視システム
２…園芸ハウス
２ａ…パイプ
２ｂ…出入り口
３…センサ装置
３ａ…筐体
３ｂ…アンテナ
４…集約装置
５…園芸ハウス２から離れた場所
６…通信端末
６ａ…携帯端末
６ｂ…ＰＣ
７…分電盤
８…無線アンテナ
９…携帯電話網アンテナ
１０…インターネット網
１１…自宅
１２…軽トラック
１３…ジュラルミンケース
１４…コンパクトパソコン
１５…センサ親機
１６…携帯通信ルータ
１７…Ｗｉｆｉルータ
１８…コンセント
１９…ケーブル
２０…作物の植え付け範囲
２１…暖房機
２２…ＣＯ_２センサ
２３…電力・流量センサ
２４…土壌センサ
２５…定点カメラ
２６…Ｉ／Ｏボード
２７…灌水用ホース
２８…電磁バルブ

Claims

温度，湿度および照度を計測するセンサを１つの筐体内に内蔵し、温度，湿度および照度の計測データを無線で送信する、園芸ハウス内の任意箇所に設置自在に構成された複数のセンサ装置と、
前記センサ装置から送信される計測データを受信する受信部、前記受信部で受信した計測データをインターネット網へ送出すると共にインターネット網を介して外部機器と交信する交信部、および、前記受信部および前記交信部に対する通信制御を行う制御部を有する集約装置と、
前記交信部とインターネット網を介して通信する通信端末と
を備えて構成される栽培環境監視システム。
前記制御部は、前記センサで計測される温度または湿度または照度の計測値が所定値を超えると、登録された前記通信端末へ前記交信部によってインターネット網を介して警報を送信することを特徴とする請求項１に記載の栽培環境監視システム。
園芸ハウス内に設置される園芸設備機器を制御する機器制御回路が形成された制御ボードを備え、
前記制御部は、前記交信部に受信される前記通信端末からの指令に従って前記制御ボードに制御信号を送出して園芸設備機器を制御する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の栽培環境監視システム。
前記複数のセンサ装置は設置箇所から取り外し自在に構成され、
前記集約装置は、持ち運び自在な１つのケース内に前記受信部、前記交信部および前記制御部が収容されて構成される
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の栽培環境監視システム。