JP2018201417A - 収量予測システム - Google Patents

Abstract

【課題】植物の収量を高い精度で予測できる収量予測システムを提供する。【解決手段】収量予測システム８は、入力栽培環境パラメータを栽培領域ごとに設定し、入力栽培環境パラメータに基づいて植物の栽培環境を栽培領域ごとに制御し、出力栽培環境パラメータを栽培領域ごとに測定し、出力栽培環境パラメータを記録し、収穫された植物の重量を測定し、その重量を記録し、出力栽培環境パラメータの中から収量予測に使用する１又は２以上のパラメータを入力栽培環境パラメータごとに選択し、出力栽培環境パラメータのうち選択されたかつ現在栽培中の植物に係るパラメータと、出力栽培環境パラメータのうち選択されかつ過去に収穫された植物に係るパラメータと、記録された植物の重量とに基づいて、収量を推定する。【選択図】図３

Description

本開示は、収量予測システムに関し、さらに詳しくは、植物の成長が複数の段階に分割され、複数の段階に対応して設けられた複数の栽培領域を備える植物工場で用いられる収量予測システムに関する。

近年、気象変動の影響を受けることなく、安定して無農薬の野菜等を生産できる植物工場が普及し始めている。植物工場は、人工光源を利用した人工光型植物工場と、太陽光を利用した太陽光型植物工場とに大別される。植物工場は、露地栽培に比べて多額の初期投資と操業コストを必要とする。特に人工光型植物工場は全ての栽培環境を人工的に制御するので、その額は太陽光型植物工場よりも大きい。このような植物工場において、収量を予測できれば、栽培方法の検証や修正といった品質改善、出荷時期や出荷量の計画といった販売計画や事業計画に大いに役立つ。

特許第６０１８７６５号公報（特許文献１）は、収穫時期の植物の収穫量の推定値として、現在の状態量に基づいて算出した推定値を示す推定収穫量と、植物の成長度合いを示す推定値として、現在の状態量に基づいて推定した結果を示す推定状態量とを算出する植物栽培システムを開示する。本システムは、植物の現在の状態量に基づいて収量を予測している。

特開２０１５−４９号公報（特許文献２）は、気象データの時系列パターンを各生育ステージごとに解析することにより、生育状況に相関のあるパラメータ群を算出し、画像特徴量、ほ場の属性情報とパラメータ群を説明変数とした収量推計を実施する収量予測システムを開示する。本システムは、ほ場の空撮画像を利用するもので、植物工場には適用不可能である。

特許第６０１８７６５号公報 特開２０１５−４９号公報

本開示の目的は、生産される植物の収量を高い精度で予測できる収量予測システムを提供することである。

本開示に係る収量予測システムは、植物工場で用いられる。植物工場は、複数の段階に対応して設けられた複数の栽培領域を備える。植物の成長は複数の段階に分割される。収量予測システムは、栽培環境設定部と、栽培環境制御部と、栽培環境測定部と、栽培環境記録部と、収量測定部と、収量記録部と、収量予測パラメータ選択部と、収量推定部とを備える。栽培環境設定部は、複数の入力栽培環境パラメータを栽培領域ごとに設定する。栽培環境制御部は、栽培環境設定部により設定された入力栽培環境パラメータに基づいて植物の栽培環境を栽培領域ごとに制御する。栽培環境測定部は、複数の出力栽培環境パラメータを栽培領域ごとに測定する。栽培環境記録部は、栽培環境測定部により測定された出力栽培環境パラメータを記録する。収量測定部は、収穫された植物の重量を測定する。収量記録部は、収量測定部により測定された植物の重量を記録する。収量予測パラメータ選択部は、複数の出力栽培環境パラメータの中から、収量予測に使用する１又は２以上の出力栽培環境パラメータを栽培環境設定部により設定された入力栽培環境パラメータごとに選択する。収量推定部は、栽培環境記録部により記録された出力栽培環境パラメータのうち収量予測パラメータ選択部により選択された出力栽培環境パラメータでありかつ現在栽培中の植物に係る出力栽培環境パラメータと、栽培環境記録部により記録された出力栽培環境パラメータのうち収量予測パラメータ選択部により選択された出力栽培環境パラメータでありかつ過去に収穫された植物に係る出力栽培環境パラメータと、収量記録部により記録された植物の重量とに基づいて、現在栽培中の植物が収穫される時に到達するであろう重量を推定する。

収量予測パラメータ選択部は、出力栽培環境パラメータを栽培領域ごとに選択してもよい。収量予測パラメータ選択部は、出力栽培環境パラメータを植物の品種ごとに選択してもよい。入力栽培環境パラメータは、例えば、照明のオン及びオフ、及び／又は設定温度である。

図１は、実施の形態に係る収量予測システムが用いられる植物工場の２階のレイアウトを示す平面図である。 図２は、図１に示される植物工場の１階のレイアウトを示す平面図である。 図３は、実施の形態に係る収量予測システムの概略構成を示す機能ブロック図である。 図４は、図３に示される収量予測システムの第１の実施の形態に係る構成を示す機能ブロック図である。 図５は、図４中の環境制御履歴データベースのうちＬＥＤに係る構成を示すテーブルである。 図６は、図４中の環境制御履歴データベースのうちエアコンに係る構成を示すテーブルである。 図７は、図４中の環境測定結果データベースのうち播種棚に係る構成を示すテーブルである。 図８は、図４中の環境測定結果データベースのうち育苗棚に係る構成を示すテーブルである。 図９は、図４中の収量実績データベースの構成を示すテーブルである。 図１０は、図４中の品種選択データベースの構成を示すテーブルである。 図１１は、図４中の栽培段階選択データベースの構成を示すテーブルである。 図１２は、図４中の栽培条件データベースの構成を示すテーブルである。 図１３は、図４中のパネル移動計画データベースの構成を示すテーブルである。 図１４は、図４中の栽培計画データベースの構成を示すテーブルである。 図１５は、図４中のパラメータ選択データベースの構成を示すテーブルである。 図１６は、図４中の収量予測データベースの構成を示すテーブルである。 図１７は、図３に示される収量予測システムの第２の実施の形態に係る構成を示す機能ブロック図である。 図１８は、図１７中の環境制御履歴データベースのうち育苗室から生育室への自動搬送機に係る構成を示すテーブルである。 図１９は、図１７中の環境制御履歴データベースのうち生育室から収穫室への自動搬送機に係る構成を示すテーブルである。 図２０は、図１７中の収量予測データベースの構成を示すテーブルである。 図２１は、図１７中のパネル情報データベースの構成を示すテーブルである。

以下、図面を参照し、本実施の形態に係る収量予測システムを説明する。図中同一及び相当する構成には同一の符号を付し、同じ説明を繰り返さない。

［植物工場の構成］
図１及び図２を参照して、植物工場１００は、複数の栽培室、具体的には、播種室１、緑化室５、育苗室２、生育室３、及び収穫室４を備える。図１に示されるように、播種室１、緑化室５、及び育苗室２は、建屋１０内の２階に配置される。図２に示されるように、収穫室４は、建屋１０内の１階に配置される。図１及び図２に示されるように、生育室３は、建屋１０内の１階及び２階を貫通して配置される。

播種室１、緑化室５、育苗室２、生育室３、及び収穫室４は、それぞれ、壁、天井、床などで取り囲まれ、互いに遮蔽される。植物の成長は、複数の段階、本例では、播種段階、緑化段階、育苗段階、及び生育段階という４つの栽培段階に分割される。播種室１、緑化室５、育苗室２、及び生育室３は、播種段階、緑化段階、育苗段階、及び生育段階に対応して設けられる。

図１を参照して、播種室１は、植物の播種を行うための栽培室である。播種室１は、多段の播種棚Ａ１を含む。緑化室５は、播種室１の隣に配置される。緑化室５は、植物の緑化（発芽）を行うための栽培室である。緑化室５は、多段の緑化棚Ｂ１，Ｂ２を含む。育苗室２は、植物の育苗を行うための栽培室である。育苗室２は、多段の育苗棚Ｃ１，Ｃ２を含む。育苗室２はさらに、投入装置２２、取出装置２３、定植機２４、及びコンベア２５を含む。

育苗棚Ｃ１，Ｃ２は、それぞれ、長手方向の一端側に投入口２１１を有し、長手方向の他端側に取出口２１２を有する。育苗棚Ｃ１，Ｃ２は、投入口２１１同士が対向するように、直列に配置される。育苗棚Ｃ１，Ｃ２の間には、苗選別領域７が設けられる。

育苗棚Ｃ１，Ｃ２の各投入口２１１側には、投入装置２２が配置される。育苗棚Ｃ１，Ｃ２の各取出口２１２側には、取出装置２３が配置される。投入装置２２及び取出装置２３は、上下動可能に構成される。各取出口２１２の近傍には、定植機２４が設けられる。各定植機２４の近傍には、コンベア２５が配置される。

生育室３は、育苗室２及び収穫室４の隣に配置される。生育室３は、植物の生育を行うための栽培室である。生育室３は周壁３１で囲まれる。生育室３の詳細は後述する。

図２を参照して、収穫室４は、植物の収穫を行うための栽培室である。収穫室４は、播種室１、緑化室５及び育苗室２の階下である１階に配置される。

収穫室４は、コンベア４１、出荷領域４２、及び洗浄領域４３を含む。コンベア４１は、生育室３内から収穫室４へと延び、出荷領域４２を通って洗浄領域４３に到達している。コンベア４１の一部は、生育室３内において、収穫室４に近接する部分に配置される。

出荷領域４２には、ウェイトチェッカ４２１、梱包機４２２、金属探知機４２３、製函封緘機４２４が設けられる。洗浄領域４３には、洗浄機４３１、及び垂直搬送機４３２が設けられる。ウェイトチェッカ４２１は、収穫された植物の重量を測定する。

［生育室の具体的構成］
次に、生育室３の具体的構成を説明する。

図１及び図２に示されるように、生育室３は複数の生育室３２Ａ，３２Ｂに分割される。生育室３２Ａ，３２Ｂは、垂直仕切壁３３で生育室３内を二分することにより形成される。

生育室３２Ａ，３２Ｂは、それぞれ、周壁３１及び垂直仕切壁３３により画定される。周壁３１及び垂直仕切壁３３は、いずれも、建屋１０の床面から天井まで延びている。したがって、生育室３２Ａ，３２Ｂは、それぞれ、全側面及び上下面が閉じられた部屋である。生育室３２Ａ及び３２Ｂは同じ構成を有するが、平面視で線対称に配置される。

以下、生育室３２Ａ，３２Ｂの構成を説明する。生育室３２Ａ，３２Ｂを特に区別しないときは、生育室３２と総称する。

生育室３２は、複数の多段の生育棚Ｄ１〜Ｄ４０、投入用自動搬送機３２２、及び取出用自動搬送機３２３を含む。生育棚Ｄ１〜Ｄ２０は、生育室３２Ａ内に並列に配置される。生育棚Ｄ２１〜Ｄ４０は、生育室３２Ｂ内に並列に配置される。生育棚Ｄ１〜Ｄ４０の各段には、多数のＬＥＤ（図示せず）が配置される。生育棚Ｄ１〜Ｄ４０の各段には、生育中の野菜Ｖが並ぶ。

生育棚Ｄ１〜Ｄ４０は、同一の方向に延びる。生育棚Ｄ１〜Ｄ４０は、それぞれ、長さ方向の一端に投入口３２１１を有し、長さ方向の他端に取出口３２１２を有する。生育棚Ｄ１〜Ｄ４０の投入口３２１１は、生育室３の端側に位置付けられる。生育棚Ｄ１〜Ｄ４０の取出口３２１２は、生育室３の中央側に位置付けられる。これにより、生育室３２Ａ内の生育棚Ｄ１〜Ｄ２０の取出口３２１２は、垂直仕切壁３３を介して、生育室３２Ｂ内の生育棚Ｄ２１〜Ｄ４０の取出口３２１２と対向する。

投入用自動搬送機３２２は、生育室３２内において、生育棚Ｄ１〜Ｄ４０の投入口３２１１側に配置される。取出用自動搬送機３２３は、生育室３２内において、生育棚Ｄ１〜Ｄ４０の取出口３２１２側に配置される。自動搬送機３２２，３２３は、生育棚Ｄ１〜Ｄ４０が並ぶ方向及び上下方向に移動可能に構成される。自動搬送機３２２，３２３は、例えば、スタッカクレーンである。

生育室３２はさらに、エアコン（空調機）３２４及び制御盤３２５を含む。エアコン３２４及び制御盤３２５は、生育室３２内において、生育棚Ｄ１〜Ｄ４０の投入口３２１１側に配置される。エアコン３２４は、生育棚Ｄ１〜Ｄ４０の投入口３２１１から空気を吸引し、生育棚Ｄ１〜Ｄ４０の間に空気を供給する。エアコン３２４と生育棚Ｄ１〜Ｄ４０との間には、差圧壁３５が配置される。エアコン３２４から供給された空気は、生育棚Ｄ１〜Ｄ４０の間、生育棚Ｄ１〜Ｄ４０の取出口３２１２、投入口３２１１の順に循環する。制御盤３２５は、自動搬送機３２２，３２３、エアコン３２４、ＬＥＤ３２６などを制御する。

エアコン３２４、制御盤３２５、及びＬＥＤ３２６は、生育室３と同様に、播種室１、緑化室５、及び育苗室２にも配置される。

［収量予測システムの概略構成］
次に、植物工場１００で用いられる収量予測システムの概略構成を説明する。

図３を参照して、収量予測システム８は、栽培環境設定部８１と、栽培環境制御部８２と、栽培環境測定部８３と、栽培環境記録部８４と、収量測定部８５と、収量記録部８６と、収量予測パラメータ選択部８７と、収量推定部８８とを備える。

栽培環境設定部８１は、複数の入力栽培環境パラメータを栽培室ごとに設定する。栽培環境制御部８２は、栽培環境設定部８１により設定された入力栽培環境パラメータに基づいて植物の栽培環境を栽培室ごとに制御する。栽培環境測定部８３は、複数の出力栽培環境パラメータを栽培室ごとに測定する。栽培環境記録部８４は、栽培環境測定部８３により測定された出力栽培環境パラメータを記録する。収量測定部８５は、収穫された植物の重量を測定する。収量記録部８６は、収量測定部８５により測定された植物の重量を記録する。収量予測パラメータ選択部８７は、複数の出力栽培環境パラメータの中から、収量予測に使用する１又は２以上の出力栽培環境パラメータを栽培環境設定部８１により設定された入力栽培環境パラメータごとに選択する。収量推定部８８は、栽培環境記録部８４により記録された出力栽培環境パラメータのうち収量予測パラメータ選択部８７により選択された出力栽培環境パラメータでありかつ現在栽培中の植物に係る出力栽培環境パラメータと、栽培環境記録部８４により記録された出力栽培環境パラメータのうち収量予測パラメータ選択部８７により選択された出力栽培環境パラメータでありかつ過去に収穫された植物に係る出力栽培環境パラメータと、収量記録部８６により記録された植物の重量とに基づいて、現在栽培中の植物が収穫される時に到達するであろう重量を推定する。

収量予測パラメータ選択部８７は、出力栽培環境パラメータを栽培室ごとに選択してもよい。収量予測パラメータ選択部８７は、出力栽培環境パラメータを植物の品種ごとに選択してもよい。入力栽培環境パラメータは、例えば、照明のオン／オフ、及び温度を含む。出力栽培環境パラメータは、例えば、温度、湿度、ｐＨ、炭酸ガス濃度、及びＥＣからなる群から選択される少なくとも２つを含む。

［収量予測システムの具体的構成（第１の実施の形態）］
次に、第１の実施の形態に係る収量予測システム８の具体的構成を説明する。

図４を参照して、収量予測システム８は、環境制御機器９１、環境測定機器９２、サーバ９３、栽培管理者用ＰＣ（パーソナルコンピュータ）９４、及び栽培現場用ＰＣ９６を備える。

環境制御機器９１は、各栽培室に配置されたＬＥＤ３２６と、ＬＥＤ３２６を制御する制御盤９１２と、各栽培室に配置されたエアコン３２４と、エアコン３２４を制御する制御盤９１４とを含む。

環境測定機器９２は、温度計９２１、ｐＨメータ９２２、湿度計９２３、ＣＯ_２センサ９２４、及びＥＣメータ９２５を含む。温度計９２１は、各栽培室の温度を測定する。ｐＨメータ９２２は、水耕栽培に用いられる養液のｐＨを測定する。湿度計９２３は、各栽培室の湿度を測定する。ＣＯ_２センサ９２４は、各栽培室の炭酸ガス濃度を測定する。ＥＣメータ９２５は、水耕栽培に用いられる養液のＥＣ（電気伝導率）を測定する。

サーバ９３は、環境制御履歴データベース９３１、環境測定結果データベース９３２、収量実績データベース９３３、分析プログラム９３４、及び収量予測データベース９３５を含む。サーバ９３は、植物工場内の管理室、複数の植物工場１００を統括する管理会社などに設置される。

栽培管理者用ＰＣ９４は、品種選択データベース９４１、栽培段階選択データベース９４２、栽培条件データベース９４３、パネル移動計画データベース９４４、栽培計画データベース９４５、パラメータ選択データベース９４６、入力部９４７、マウス９４８、キーボード９４９、出力部９５０、及びディスプレイ９５１を含む。栽培管理者用ＰＣ９４は、植物工場１００内の管理室などに設置される。

栽培現場用ＰＣ９６は、ディスプレイ９６１を含む。栽培現場用ＰＣ９６は、播種室１、緑化室５、育苗室２、生育室３、収穫室４などに設置される。

サーバ９３、栽培管理者用ＰＣ９４、及び栽培現場用ＰＣ９６は、ＣＰＵ、メモリ、ハードディスクなどを含むコンピュータであり、それぞれに専用のアプリケーションプログラムがインストールされる。ＣＰＵは、これらのプログラムをメモリに読み出して実行する。

環境制御履歴データベース９３１には、ＬＥＤ３２６のオン／オフ、エアコン３２４の設定温度などの制御履歴が記録される。具体的には図５に示されるように、ＬＥＤ３２６をオン又はオフした日時、そのＬＥＤ３２６を含む棚の識別番号、及び制御盤９１２から取得したＬＥＤ３２６の状態（オン又はオフ）を記録する。また、図６に示されるように、栽培室の温度が設定温度になるようにエアコン３２４が動作を開始した日時、そのエアコン３２４に対応する棚の識別番号、及び制御盤９１４から取得したエアコン３２４の設定温度が記録される。ＬＥＤ３２６の状態及びエアコン３２４の設定温度は、栽培室ごとに設定される「入力栽培環境パラメータ」である。

環境測定結果データベース９３２には、温度、ｐＨ、湿度、炭酸ガス濃度、ＥＣなどの測定結果が記録される。具体的には図７及び図８に示されるように、測定日時、棚番号、測定結果が記録される。図７は、播種棚Ａ１の環境測定機器９２１から取得した測定結果の例を示す。図８は、生育棚Ｄ１の環境測定機器９２１から取得した測定結果の例を示す。温度、ｐＨ、湿度、炭酸ガス濃度、及びＥＣは、栽培室ごとに測定される「出力栽培環境パラメータ」である。

収量実績データベース９３３には、収穫され、ウェイトチェッカ４２１により測定された植物の重量、作業員が目視で確認した植物の品種などが記録される。具体的には図９に示されるように、収穫日時、１株当たりの重量、品種などが記録される。

再び図４を参照して、分析プログラム９３２は、これらのデータベース９３１〜９３３のほか、後述するデータベース９４１〜９４６から必要なデータを読み出し、収穫される植物の収量を予測し、収量予測データベース９３５に記録する。

品種選択データベース９４１には、具体的には図１０に示されるように、選択可能な品種が記録される。本実施例では、フリルレタスとプリーツレタスという品種をそれぞれ「フリル」と「プリーツ」という略称で品種選択データベース９４１に記録している。栽培段階選択データベース９４２には、具体的には図１１に示されるように、選択可能な栽培段階が記録される。

栽培条件データベース９４３には、栽培条件が記録される。具体的には図１２に示されるように、栽培段階、品種、日数、栽培棚の数、棚番号と、温度などの環境制御の目標値が記録される。例えば育苗段階には、品種「フリル」、日数「７日」、栽培段階「Ｃ」（育苗）、育苗棚の数「２台」、棚番号「Ｃ１」、目標温度「２０度」、目標湿度「３０％」、明期時間（ＬＥＤがオンの時間）「１２時間」が記録される。

パネル移動計画データベース９４４には、栽培パネルを投入する栽培棚の順番が記録される。具体的には図１３に示されるように、播種予定日、並びに播種棚、緑化棚、育苗棚、及び生育棚の番号が記録される。例えば４月２９日にフリルレタスを播種しようとする場合、播種棚Ａ１、緑化棚Ｂ１、育苗棚Ｃ１、生育棚Ｄ１という順番で、栽培パネルを移動する計画が記録される。

栽培計画データベース９４５には、栽培パネルを移動する予定日が記録される。具体的には図１４に示されるように、播種予定日、緑化予定日、育苗予定日、生育予定日、収穫予定日が記録される。例えば４月２９日にフリルレタスを播種しようとする場合、播種予定日「４月２９日」、栽培パネルを播種棚から緑化棚に移動する予定日「５月１日」、栽培パネルを緑化棚から育苗棚に移動する予定日「５月５日」、栽培パネルを育苗棚から生育棚に移動する予定日「５月１２日」、フリルレタスを収穫する予定日「６月１日」が記録される。播種予定日が入力されると、図１２に示される栽培条件データベース９４３の日数を参照して、緑化予定日、育苗予定日、生育予定日、及び収穫予定日が自動的に算出される。

自動搬送機３２２，３２３は、パネル移動計画データベース９４４及び栽培計画データベース９４５を参照し、栽培パネルを移動する。本実施の形態では、計画通りに栽培パネルを移動しているため、収穫した植物の入力栽培環境パラメータ、出力栽培環境パラメータ、及び収量を対応付けて記録することができる。

パラメータ選択データベース９４６には、収量予測に使用する出力栽培環境パラメータが記録される。具体的には図１５に示されるように、ＬＥＤの状態、栽培段階、品種、収量予測に使用する出力栽培環境パラメータ（温度、湿度、炭酸ガス濃度、ｐＨ、及びＥＣ）などが記録される。○印は当該パラメータの使用を示す。空欄は当該パラメータの不使用を示す。例えば栽培段階が緑化にあるフリルレタスにおいて、ＬＥＤを制御してオフにした時間帯は、収量予測に使用すべき出力栽培環境パラメータとして、温度、炭酸ガス濃度、及びｐＨが記録され、収量予測に使用すべきでない出力栽培環境パラメータとして湿度及びＥＣが記録される。

収量予測に使用する出力栽培環境パラメータは、植物工場の長年の実績から得た経験則で決定してもよく、また、人工知能技術を利用して自動的に決定してもよい。

収量予測データベース９３５には、分析プログラム９３２により予測された収量が記録される。具体的には図１６に示されるように、収穫予定日、品種、予測された重量などが記録される。

［収量予測システムの動作］
以下、図３及び図４を参照し、収量予測システム８の動作を説明する。

栽培環境設定部８１は、複数の入力栽培環境パラメータを栽培室ごとに設定する。具体的には、播種室１、緑化室５、育苗室２、及び生育室３の各々に、入力栽培環境パラメータとして、ＬＥＤ３２６のオン／オフ及びエアコン３２４の温度を設定する。

栽培環境制御部８２は、栽培環境設定部８１により設定された入力栽培環境パラメータに基づいて植物の栽培環境を栽培室ごとに制御する。具体的には、播種室１、緑化室５、育苗室２、及び生育室３の各々において、制御盤９１２はＬＥＤ３２６を制御してオン又はオフにする。また、制御盤９１４は各栽培室の温度が設定温度になるようにエアコン３２４を制御する。サーバ９３は、制御盤９１２からＬＥＤ３２６の状態（オン又はオフ）と制御盤９１４からエアコン３２４の設定温度とを取得し、図５及び図６に示されるように、現在の日時及び制御対象の栽培棚の識別番号とともに栽培制御履歴データベース９３１に記録する。

栽培環境測定部８３は、複数の出力栽培環境パラメータを栽培室ごとに測定する。具体的には、播種室１、緑化室５、育苗室２、及び生育室３の各々において、環境測定機器９２は、出力栽培環境パラメータとして、温度、ｐＨ、湿度、炭酸ガス濃度、及びＥＣを測定する。

栽培環境記録部８４は、栽培環境測定部８３により測定された出力栽培環境パラメータを記録する。具体的には、サーバ９３は、環境測定機器９２から測定結果である出力栽培環境パラメータを取得し、図７及び図８に示されるように、測定日時及び制御対象の栽培棚の識別番号とともに環境測定結果データベース９３２に記録する。

収量測定部８５は、収穫された植物の重量を測定する。具体的には、ウェイトチェッカ４２１は収穫された植物の重量を測定する。収量記録部８６は、収量測定部８５により測定された植物の重量を記録する。具体的には、サーバ９３は、ウェイトチェッカ４２１から測定された植物の重量と作業員により入力された植物の品種とを取得し、図９に示されるように、収穫日時とともに収量実績データベース９３３に記録する。

収量予測パラメータ選択部８７は、複数の出力栽培環境パラメータの中から、収量予測に使用する１又は２以上の出力栽培環境パラメータを栽培環境設定部８１により設定された入力栽培環境パラメータごとに選択する。具体的には、サーバ９３は、パラメータ選択データベース９４６を参照し、収量予測に使用すべき出力栽培環境パラメータを選択する。ここで選択すべき出力栽培環境パラメータは、入力栽培環境パラメータ（ＬＥＤ３２６の状態及びエアコン３２４の設定温度）ごと、栽培室ごと、品種ごとに変更する。

例えばフリルレタスの場合、播種段階において、ＬＥＤ３２６をオンにしたときは、播種室１の温度を選択する。播種段階の明期（ＬＥＤ３２６がオンの期間）では、フリルレタスの成長は主として温度に依存するからである。また、播種段階にあるフリルレタスにおいて、ＬＥＤ３２６をオフにしたときは、播種室１の炭酸ガス濃度を選択する。播種段階の暗期（ＬＥＤ３２６がオフの期間）では、フリルレタスの成長は主として炭酸ガス濃度に依存するからである。また、緑化段階にあるフリルレタスにおいて、ＬＥＤ３２６をオンにしたときは、緑化室５の温度及び湿度を選択する。緑化段階の明期では、フリルレタスの成長は主として温度及び湿度に依存するからである。また、緑化段階にあるフリルレタスにおいて、ＬＥＤ３２６をオフにしたときは、緑化室５の温度、炭酸ガス濃度、及び養液のｐＨを選択する。緑化段階の暗期では、フリルレタスの成長は主として温度、炭酸ガス濃度、及びｐＨに依存するからである。

収量推定部８８は、栽培環境記録部８４により記録された出力栽培環境パラメータのうち収量予測パラメータ選択部８７により選択された出力栽培環境パラメータでありかつ現在栽培中の植物に係る出力栽培環境パラメータと、栽培環境記録部８４により記録された出力栽培環境パラメータのうち収量予測パラメータ選択部８７により選択された出力栽培環境パラメータでありかつ過去に収穫された植物に係る出力栽培環境パラメータと、収量記録部８６により記録された植物の重量とに基づいて、現在栽培中の植物が収穫される時に到達するであろう重量を推定する。

具体的には、サーバ９３は、選択した出力栽培環境パラメータを環境測定結果データベース９３２から読み出す。より具体的には、現在栽培中の植物に係る出力栽培環境パラメータと、過去に収穫された植物に係る出力栽培環境パラメータとを読み出す。サーバ９３はまた、収量実績データベース９３３から過去に収穫された植物の重量を読み出す。過去に収穫された植物に係る出力栽培環境パラメータとその重量との間には相関関係が存在する。したがって、この相関関係を参照すれば、現在栽培中の植物に係る出力栽培環境パラメータからその植物が収穫される時に到達するであろう重量を推定することができる。

以上、本実施の形態によれば、植物の成長に大きく依存する出力栽培環境パラメータのみに着目し、この出力栽培環境パラメータを、入力栽培環境パラメータごと、栽培室ごと、品種ごとに適宜変更することで、収穫される植物の重量を高い精度で予測することができる。

［収量予測システムの具体的構成（第２の実施の形態）］
図１７を参照して、第２の実施の形態に係る収量予測システム８においては、環境制御機器９１はさらに、自動搬送機３２２，３２３と、自動搬送機３２２，３２３を制御する制御盤９１６とを含む。栽培管理者用ＰＣ９４は、図４に示されるパネル移動計画データベース９４４に代えて、パネル情報データベース９５２を含む。

環境制御履歴データベース９３１には、図５及び図６に示されるＬＥＤ３２６のオン／オフ、エアコン３２４の設定温度に加えて、栽培パネルの移動に係る制御履歴も記録される。具体的には図１８に示されるように、投入用自動搬送機３２２が栽培パネルを育苗室２から生育室３に移動させた場合、その移動日時、栽培パネルを取り出した育苗棚の識別番号、パネルＩＤ（識別子）、及び栽培パネルを投入した生育棚の識別番号が記録される。また、具体的には図１９に示されるように、取出用自動搬送機３２３が栽培パネルを生育室３から収穫室４に移動させた場合、その移動日時、栽培パネルを取り出した生育棚の識別番号、及びパネルＩＤが記録される。このような栽培パネルの移動に係る制御履歴は、図１７に示されるサーバ９３が制御盤９１６からこれを取得して環境制御履歴データベース９３１に記録する。

収量実績データベース９３３には、図９に示される収穫日時、１株当たりの重量に加えて、図２０に示されるようにパネルＩＤも記録される。パネルＩＤは、図１７に示されるサーバ９３がウェイトチェッカ４２１からこれを取得して収量実績データベース９３３に記録する。パネルＩＤは、収穫室４の作業員がウェイトチェッカ４２１に入力してもよいが、各栽培パネルにＩＣタグを付け、タグリーダがこれを読み取るようにしてもよい。

パネル情報データベース９５２には、栽培パネルの全ての移動に係る制御履歴が記録される。具体的には図２１に示されるように、パネルＩＤ、その栽培パネルに植えられた植物の品種、その栽培パネルを播種棚に投入した日時及びその播種棚の識別番号、その栽培パネルを緑化棚に投入した日時及びその緑化棚の識別番号、その栽培パネルを育苗棚に投入した日時及びその育苗棚の識別番号、並びにその栽培パネルを生育棚に投入した日時及びその生育棚の識別番号が記録される。

生育棚への栽培パネルの投入に係る制御履歴は、栽培管理者用ＰＣ９４が環境制御履歴データベース９３１からこれを読み出してパネル情報データベース９５２に記録する。育苗棚への栽培パネルの投入に係る制御履歴は、栽培管理者用ＰＣ９４が図１に示される投入装置２２からこれを取得してパネル情報データベース９５２に記録する。

本実施の形態では、播種棚及び緑化棚への栽培パネルの投入は作業員が行うので、作業員がこれらの履歴情報を入力しているが、投入装置が栽培パネルを自動的に投入するようにしてもよく、この場合、栽培管理者用ＰＣ９４が投入装置からこれらの制御履歴を取得してパネル情報データベース９５２に記録するようにしてもよい。

パネルＩＤは、作業員が入力してもよいが、各栽培パネルにＩＣタグを付けた場合、タグリーダを各栽培棚の投入口付近に設け、タグリーダがＩＣタグからパネルＩＤを読み取るようにしてもよい。

品種は、作業員が入力してもよいが、品種ごとに栽培パネルを使い分けるようにしてもよく、この場合、品種を入力する必要はない。また、植物をカメラで撮影し、画像処理により品種を判別するようにしてもよい。

上記第２の実施の形態では、栽培パネルにパネルＩＤを付与し、栽培パネルを投入する栽培棚の種類及びその投入日時を管理しているため、収穫した植物の入力栽培環境パラメータ、出力栽培環境パラメータ、及び収量を対応付けて記録することができる。その結果、過去に収穫された植物に係る出力栽培環境パラメータ及びその収量を参照し、現在栽培中の植物に係る出力栽培環境パラメータからその収量を予測することができる。

上記栽培環境の制御及び測定は、栽培室ごとに行ってもよいが、栽培棚ごとに行ってもよく、さらに栽培棚の段ごとに行ってもよい。

また、上記実施の形態では、各栽培室は独立した部屋であり、他の栽培室から遮蔽されているが、必ずしもこのような部屋でなくてもよい。例えば播種棚、緑化棚、育苗棚など、複数種類の栽培棚を１つの大きな部屋に設置し、各栽培棚の周辺に専用のエアコンを設置してもよい。この場合、空調制御を完全に独立して行うことはできないが、ある程度は独立して行うことはできる。複数の栽培室は、複数の栽培段階に対応して設けられた複数の栽培領域でもよい。

以上、実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限り種々の変更が可能である。

１：播種室
２：育苗室
３：生育室
４：収穫室
５：緑化室
８：収量予測システム
８１：栽培環境設定部
８２：栽培環境制御部
８３：栽培環境測定部
８４：栽培環境記録部
８５：収量測定部
８６：収量記録部
８７：収量予測パラメータ選択部
８８：収量推定部
１００：植物工場

Claims (4)

1. 植物の成長が複数の段階に分割され、前記複数の段階に対応して設けられた複数の栽培領域を備える植物工場で用いられる収量予測システムであって、
   複数の入力栽培環境パラメータを前記栽培領域ごとに設定する栽培環境設定部と、
   前記栽培環境設定部により設定された入力栽培環境パラメータに基づいて植物の栽培環境を前記栽培領域ごとに制御する栽培環境制御部と、
   複数の出力栽培環境パラメータを前記栽培領域ごとに測定する栽培環境測定部と、
   前記栽培環境測定部により測定された出力栽培環境パラメータを記録する栽培環境記録部と、
   収穫された植物の重量を測定する収量測定部と、
   前記収量測定部により測定された植物の重量を記録する収量記録部と、
   前記複数の出力栽培環境パラメータの中から、収量予測に使用する１又は２以上の出力栽培環境パラメータを前記栽培環境設定部により設定された入力栽培環境パラメータごとに選択する収量予測パラメータ選択部と、
   前記栽培環境記録部により記録された出力栽培環境パラメータのうち前記収量予測パラメータ選択部により選択された出力栽培環境パラメータでありかつ現在栽培中の植物に係る出力栽培環境パラメータと、前記栽培環境記録部により記録された出力栽培環境パラメータのうち前記収量予測パラメータ選択部により選択された出力栽培環境パラメータでありかつ過去に収穫された植物に係る出力栽培環境パラメータと、前記収量記録部により記録された植物の重量とに基づいて、前記現在栽培中の植物が収穫される時に到達するであろう重量を推定する収量推定部とを備える、収量予測システム。
2. 請求項１に記載の収量予測システムであって、
   前記収量予測パラメータ選択部は、前記出力栽培環境パラメータを前記栽培領域ごとに選択する、収量予測システム。
3. 請求項１又は２に記載の収量予測システムであって、
   前記収量予測パラメータ選択部は、前記出力栽培環境パラメータを植物の品種ごとに選択する、収量予測システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の収量予測システムであって、
   前記入力栽培環境パラメータは、照明のオン及びオフ、及び／又は設定温度である、収量予測システム。

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