JP2018156693A - 計測機器の異常判定システムおよびこれを用いた農業設備の環境制御システム - Google Patents
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Abstract
Description
図2に示すように第1実施形態による環境制御システム10は、農業設備11の内部における環境を制御する。農業設備11は、例えばビニールハウスや温室などである。ビニールハウスは、金属や樹脂で構成された骨格にビニールのシートを取り付けることにより構成されている。また、温室は、ビニールに代えて、ガラス製の板が取り付けられている。このように、本実施形態における農業設備11とは、作物などを栽培するために外部から隔離された空間を形成する設備を意味する。農業設備11の内部では、栽培の対象に応じて気温、湿度、日照、送風および炭酸ガスをはじめとする各種の環境的な条件を調整する必要がある。環境制御システム10は、農業設備11の内部におけるこれらの条件を調整する。
また、音波を媒体とする第1実施形態は、通信用の周波数を適当に設定することにより、害虫や鳥獣の忌避に用いることができる。さらに、第1実施形態は、音波を媒体とするため、例えば心臓のペースメーカなどの医療機器への影響がほとんど生じない。そのため、高齢化が進む農業従事者の安全性を高めることができる。
第2実施形態による農業設備の環境制御システムを図3に示す。
図3に示すように第1実施形態による環境制御システム10は、計測機器12に設けられている送信部35、および制御装置14に設けられている受信部36の取り付け方向が規定されている。具体的には、計測機器12に設けられている送信部35は、水平または地表面に向かう下向きに音波を発信する。これにより、送信部35から送信された音波は、受信部36へ向けて水平または地表面へ向けて下向きに進む。
第2実施形態の変形例を図4に示す。
第2実施形態では、計測機器12の送信部35と制御装置14の受信部36との間を音波を媒体として通信を行う例について説明した。しかし、図4に示すように変形例として、複数の農業設備11の相互間における通信に音波を用いるデータ転送装置15を適用してもよい。すなわち、農業設備11に設けられている送信部35と受信部36との間においても、音波を媒体として通信を行ってもよい。この場合、第2実施形態と同様に、送信部35は、水平または下向きに音波を発信する。
これにより、複数の農業設備11の間でも、音波を媒体として精度の高い無線による通信を確立することができる。
第3実施形態による農業設備の環境制御システムを図5に示す。
第3実施形態では、計測機器12は、温度センサ41および湿度センサ42を有している。温度センサ41は、農業設備11の内部における温度を検出する。温度センサ41は、検出した温度を電気信号としてデータ転送装置15を経由して制御装置14へ出力する。湿度センサ42は、農業設備11の内部における湿度を検出する。湿度センサ42は、検出した湿度を電気信号としてデータ転送装置15を経由して制御装置14へ出力する。
農業設備11の内部の温度とデータ転送装置15で伝達される音波の速度つまり音速との間には、式(1)に示すような関係がある。すなわち、音速c(m/s)は、温度t(℃)が高くなるほど速く、温度tが低くなるほど遅くなる。
また、農業設備11の内部の湿度と音速との間には、式(2)に示すような関係がある。すなわち、湿気を含む空気の音速c’は、式(1)に基づく温度に相関する乾燥した空気の音速cとの間に、式(2)に示すような関係がある。つまり、音速c’は、湿度が高くなるほど速くなる傾向にある。
環境制御システム10が起動されると、制御装置14は、温度センサ41から農業設備11の内部における温度tmを取得するとともに(S101)、湿度センサ42から農業設備11の内部における湿度hmを取得する(S102)。また、制御装置14は、データ転送装置15における音波の伝達時間Tmを取得する(S103)。制御装置14は、送信部35による音波の発信から受信部36による音波の受信までの所要時間を音波の伝達時間Tmとして取得する。これら、温度tmの取得、湿度hmの取得、および伝達時間Tmは、同時または任意の順序で取得してもよい。
ところで、農業設備11の内部環境は、農業設備11の内部で栽培する植物の成長などによって徐々に変化する。そのため、伝達時間Tmと温度tmおよび湿度hmとの関係も、時間とともに変化することが考えられる。温度センサ41や湿度センサ42に異常がないと判断されると、取得された温度tm、湿度hmおよび伝達時間Tmは記憶装置に蓄積される。そこで、異常判定部51は、この蓄積された温度tm、湿度hmおよび伝達時間Tmを用いて警告温度差taおよび注意温度差twを補正してもよい。また、温度センサ41や湿度センサ42が農業設備11に複数設けられている場合、異常判定部51は各温度センサ41および湿度センサ42についてそれぞれ異常判定を行う。このとき、異常判定部51は、複数の温度センサ41に優先順位を付けて異常を判定したり、複数の温度センサ41間で算出された値を比較する構成としてもよい。
上記で説明したように、温度tm、湿度hmおよび伝達時間Tmの関係は、制御装置14の図示しない記憶装置に蓄積される。そのため、制御装置14の記憶装置には、音波の伝達時間Tmに対応する温度tmが蓄積されている。ところで、温度センサ41に異常が生じると、農業設備11における温度は検出できない。このように農業設備11において温度センサ41の異常によって温度の制御が停止すると、農業設備11で管理される生物に大きな影響を及ぼすおそれがある。
Claims (4)
- 温度を取得する温度センサ、および湿度を取得する湿度センサを有し、前記温度および前記湿度に関するデータを取得する計測機器と、
前記計測機器で取得したデータに基づいて、機器を制御する制御装置と、
前記計測機器と前記制御装置との間において、前記計測機器で取得したデータを、音波を媒体として前記制御装置へ伝達するデータ転送手段と、
前記温度センサで取得した温度および前記湿度センサで取得した湿度と、前記データ転送手段により伝達される音波の前記計測機器から前記制御装置への伝達時間との関係から、前記計測機器の異常を判定する異常判定手段と、
を備える計測機器の異常判定システム。 - 前記異常判定手段において前記温度センサが異常であると判断されたとき、前記データ転送手段により伝達される音波の前記計測機器から前記制御装置への伝達時間から、温度を推定する温度推定手段をさらに備える請求項1記載の計測機器の異常判定システム。
- 前記データ転送手段は、前記計測機器で取得したデータを送信する送信部、および前記制御装置に設けられ前記送信部から送信されたデータを受信する受信部を有し、
前記送信部からの音波の送信方向は、水平または地表面に向かう下向きである請求項1または2記載の計測機器の異常判定システム。 - 請求項1から3のいずれか一項記載の計測機器の異常判定システムを備え、農業設備の環境を制御する環境制御システムであって、
前記農業設備の内部における環境を調整する調整機器を備え、
前記計測機器は、前記農業設備の内部における環境に関するデータを取得し、
前記制御装置は、前記計測機器で取得した前記農業設備の内部における環境に関するデータに基づいて前記調整機器を制御して前記農業設備の内部の環境を調整し、
前記データ転送手段は、前記計測機器と前記制御装置との間において、前記計測機器で取得したデータを、音波を媒体として前記制御装置へ伝達する農業設備の環境制御システム。
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