JP2019194802A - 制御システム、育成方法、その制御方法とプログラム - Google Patents

制御システム、育成方法、その制御方法とプログラム Download PDF

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崇史 岡安
Takashi Okayasu
崇史 岡安
大輔 安武
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大輔 安武
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国立大学法人九州大学
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Abstract

【課題】同じ環境内で育成状態が異なる生育物を育成する場合に、育成する環境を柔軟に対応させること。
【解決手段】同じ環境内の生育物の画像を解析し、その画像解析結果に適した生育物の育成環境を制御する制御システムが、生育物に設定した第1の画像解析対象からの画像解析結果と、第1の画像解析対象とは設定対象が異なる第2の画像解析対象からの画像解析結果により、第1の画像解析対象と第2の画像解析対象の育成状態の差異を判別し、当該差異に適した育成制御により同じ環境内の生育物を育成する。
【選択図】図11

Description

本発明は、生育物の画像を解析して、生育物を育成する環境を制御する技術に関する。

画像解析によって今の植物の生育状態を判定して生育環境を制御する技術がある。

特許文献1には、植物の画像を各部位の画像に分割し、分割により得られた各部位の画像毎に、この植物の特徴に基づく所定の条件を用いて生育状態を判定し、判定された生育状態に基づき操作を決定する技術が開示されている。

特開2016−131517号公報

実際の植物では、イチゴを例にとると、同じ環境(ビニルハウス等)内で育成中の一つ果房の中の一番花、二番花では、ある時点における一番花、二番花の育成状態は異なっている。また、同じ環境内で育成中の別々の果房どうしでも、ある時点における育成状態は異なっている。つまり、同じ環境内では生育物を育成する環境はほぼ均等になるので、このように同じ環境内で育成状態が異なる生育物を育成する場合に、それぞれの育成状態に合わせて育成する環境を制御することは困難である。

本発明は、同じ環境内で育成状態が異なる生育物を育成する場合に、育成する環境を柔軟に対応させるように、同じ環境内で育成状態が異なる生育物の差異を画像から解析して、異なる育成度それぞれに合わせて育成する環境を制御する仕組みを提供することを目的とする。

本発明は、同じ環境内の生育物の画像を解析し、その画像解析結果に適した生育物の育成環境を制御する制御システムであって、生育物に設定した第1の画像解析対象からの画像解析結果と、前記第1の画像解析対象とは設定対象が異なる第2の画像解析対象からの画像解析結果により、前記第1の画像解析対象と前記第2の画像解析対象の育成状態の差異を判別し、当該差異に適した育成制御により前記同じ環境内の生育物を育成することを特徴とする。

本発明は、同じ環境内の生育物の画像を解析し、その画像解析結果に適した育成環境で生育物を育成する育成方法であって、生育物に設定した第1の画像解析対象からの画像解析結果と、前記第1の画像解析対象とは設定対象が異なる第2の画像解析対象からの画像解析結果により、前記第1の画像解析対象と前記第2の画像解析対象の育成状態の差異を判別し、当該差異に適した育成制御により前記同じ環境内の生育物を育成することを特徴とする。

本発明は、同じ環境内の生育物の画像を解析し、その画像解析結果に適した生育物の育成環境を制御する制御システムの制御方法であって、生育物に設定した第1の画像解析対象からの画像解析結果と、前記第1の画像解析対象とは設定対象が異なる第2の画像解析対象からの画像解析結果により、前記第1の画像解析対象と前記第2の画像解析対象の育成状態の差異を判別し、当該差異に適した育成制御により前記同じ環境内の生育物を育成することを特徴とする。

本発明は、同じ環境内の生育物の画像を解析し、その画像解析結果に適した生育物の育成環境を制御する制御システムで読み取り実行可能なプログラムであって、前記制御システムを、生育物に設定した第1の画像解析対象からの画像解析結果と、前記第1の画像解析対象とは設定対象が異なる第2の画像解析対象からの画像解析結果により、前記第1の画像解析対象と前記第2の画像解析対象の育成状態の差異を判別し、当該差異に適した育成制御により前記同じ環境内の生育物を育成する。

本発明によれば、同じ環境内で育成状態が異なる生育物を育成する場合に、育成する環境を柔軟に対応させるように、同じ環境内で育成状態が異なる生育物の差異を画像から解析して、異なる育成度それぞれに合わせて育成する環境を制御する仕組みを提供することが可能となる。

生育物としてイチゴを例にした各育成ステージとその育成状態との対応関係を示したもの。 生育物としてイチゴを例にした各育成ステージと、同じ環境(ビニルハウス等)内を育成制御するための各環境制御機器による育成制御の条件(設定値)との対応関係を示したもの。 同じ環境(ビニルハウス等)内で同時に生育中の果房Aと果房Bのある時点の状態の一例を示したもの。 同じ環境(ビニルハウス等)内に対して最適な育成制御する条件を決定する処理のフローチャートを示したもの。 同じ環境(ビニルハウス等)内に対して最適な育成制御する条件を決定する処理のフローチャートを示したもの。 同じ環境(ビニルハウス等)のある時点での、一つの果房の中での混在状態の一例を示したもの。 設定画面を示したもの。 同じ環境(ビニルハウス等)内に対して最適な育成制御する条件を決定する処理のフローチャートを示したもの。 同じ環境(ビニルハウス等)内で別の位置におけるイチゴを例にした各育成ステージと経過日数との対応関係を示したもの。 同じ環境(ビニルハウス等)内に対して最適な育成制御する条件を決定する処理のフローチャートを示したもの。 本発明の制御システムの構成図。

(第1の実施例)
図1は、生育物としてイチゴを例にした各育成ステージと、その育成状態との対応関係を示したものである。ステージ1では花の状態である。

その後育成が進み、ステージ2では果実(緑)の状態に育成する。その後育成が進み、ステージ3では果実(白)の状態に育成する。その後育成が進み、ステージ4では果実(赤)の状態に育成する。その中で、果実(赤)が出荷に近い最終ステージである。

各育成ステージは育成状態順に並べた花、果実(緑)、果実(白)、果実(赤)の4つのステージに切り分けられる。また4つのステージに切り分けた各育成ステージを更に細分化してもよい。

各育成ステージによって同じ環境(ビニルハウス等)内を育成制御する条件は異なっている。

図2は、生育物としてイチゴを例にした各育成ステージと、同じ環境(ビニルハウス等)内を育成制御するための各環境制御機器による育成制御の条件(設定値)との対応関係を示したものである。

育成ステージがステージ1の場合には、各環境制御機器による育成制御の条件として環境温度1、光量1、CO2濃度1、養分1にて同じ環境を制御する。

その後育成が進み、育成ステージがステージ2の場合には、各環境制御機器による育成制御の条件として環境温度2、光量2、CO2濃度2、養分2にて同じ環境を制御する。その後育成が進み、育成ステージがステージ3の場合には、各環境制御機器による育成制御の条件として環境温度3、光量3、CO2濃度3、養分3にて同じ環境を制御する。その後育成が進み、育成ステージがステージ4(最終)の場合には、各環境制御機器による育成制御の条件として環境温度4、光量4、CO2濃度4、養分4にて同じ環境を制御する。

この時、環境温度1〜4はそれぞれ異なる最適条件(設定値)であり、同様に光量1〜4、CO2濃度1〜4、養分1〜4はそれぞれ異なる最適条件(設定値)である。

この時、環境温度1〜4はそれぞれ異なる最適条件(設定値)であれば、環境温度、光量、CO2濃度、養分のうち、少なくとも1つ以上でもよい。

育成制御毎の具体的な制御内容(環境温度、光量、CO2濃度、養分)を説明する。なお、以下では図11も参照しながら説明を行う。

環境温度はイチゴを育成するために、同じ環境内の温度等を空調装置5によって制御することができる。

空調装置5は、同じ環境内の温度および湿度も調整する。空調装置5は、天窓、側窓、ボイラー、ヒートポンプ等で構成されているので、同じ環境内の温度、湿度、CO2濃度のムラを循環扇により一定に調整することができる。

光量はイチゴを育成するために、同じ環境内の明るさを照明7によって制御することができる。イチゴの苗の上方位置に照明7を設け、その光によりイチゴの葉は光合成を行う。照明7は複数の白熱電球、LED照明管等があげられる。

CO2濃度はイチゴを育成するために、同じ環境内のCO2濃度等をCO2供給装置6によって制御することができる。

CO2供給装置6は、同じ環境内にCO2を供給して同じ環境内のCO2濃度を調整する。CO2供給装置6は例えば、灯油ストーブあるいはガス燃焼式のCO2発生装置や、CO2ボンベのことである。

養分はイチゴを育成するためにイチゴの苗に養液供給装置8から供給される。養液供給装置8から供給される養液量に従って、イチゴを育成するための養分を制御することができる。

養液供給装置8は水供給部、肥料供給部、ポンプ等で構成されている。水に肥料を溶かした養液がチューブに送り出されながら供給される。水供給部は灌水のための水を供給する。

肥料供給部は水が肥料に供給され、肥料が溶かされて養液となる。肥料供給部にはミキサーが備えられており、肥料を適当な濃度になるよう水と混合させて養液を作成する。

出液口を備えたチューブがイチゴの苗に沿って配置されている。チューブはパイプに接続されており、このパイプは養液供給装置8に接続されている。

チューブには、水に肥料を溶かした養液が供給されており、出液口から栽培植物に施用される。チューブよって、灌水(水だけ)の供給も行われる。

図3は、同じ環境(ビニルハウス等)内で同時に生育中の果房Aと果房Bのある時点の状態の一例を示したものである。

果房A、果房Bは、同じ生育物の中で互いに異なる部位である。

本実施例では果房Aが第1の画像解析対象となる。

本実施例では果房Bが第2の画像解析対象となる。

ある時点では、果房Aはステージ2である果実(緑)の状態まで生育しており、果房Bはまだステージ1である花の状態であることを示している。

同じ環境(ビニルハウス等)内では、生育物を育成する環境はほぼ均等になるので、仮に複数の環境制御機器で異なる設定値にしたとしても、同じ環境(ビニルハウス等)内ででは平均化されて、育成制御する条件は実質的には1つの条件だけになることになる。

この時、果房Aにより育成ステージがステージ2と判別される場合には、各環境制御機器による育成制御の条件として環境温度2、光量2、CO2濃度2、養分2が実質的に選ばれて同じ環境(ビニルハウス等)を制御する。

また、果房Bにより育成ステージがステージ1と判別される場合には、各環境制御機器による育成制御の条件として環境温度1、光量1、CO2濃度1、養分1が実質的に選ばれて、同じ環境(ビニルハウス等)を制御することになる。

このように、ある時点で同じ環境内で育成状態が異なる場合に、どちらに合わせて育成する環境を制御するかを適切に決めるのは困難である。更に、ある時点で同じ環境内で育成状態がどの程度異なるかを、精度良く判別することも困難である。

図4は、本発明の制御システム100が処理する、育成状態がどの程度異なるかを、精度良く判別するために、画像解析により果房毎に現在どの育成ステージであるかを判別して、育成状態が異なる場合に、どちらに合わせて育成する環境を制御するのを適切に決めるために、同じ環境(ビニルハウス等)内に対して最適な育成制御する条件を決定する処理のフローチャートを示したものである。

S101で制御システム100の主制御部102は、設定時刻(毎日12:00等)になったか否かを判定する。設定時刻(毎日12:00等)になった(YES)と判定した場合にS102に進む。設定時刻(毎日12:00等)になっていない(NO)と判定した場合にはS102に進まない。

S102で制御システム100の主制御部102は、画像センサ111により果房Aと果房Bの両方が撮影された画像を、データベース(図示しない)から取得する。

なお、取得する画像は果房Aと果房Bがそれぞれ写った複数の画像でもよく、果房Aと果房Bが同時に写った1枚の画像でもよい。

S103で制御システム100の主制御部102は、ある時点の同じ環境(ビニルハウス等)内の果房Aと果房Bの各育成ステージをそれぞれ画像解析して、現在どのようない育成ステージに該当するかを判別する。

ここで判別した結果、果房Aと果房Bとの育成ステージが同じであり、育成ステージには差異がないと判定した場合には、ある時点で同じ環境内で育成状態は同じであるので、果房Aの育成ステージをもとにした育成制御を行うことに決定しても問題ない。

一方、果房Aと果房Bとの育成ステージが異なり、果房Aと果房Bとの育成ステージには差異があると判定した場合には、差異に応じた適切な育成制御が決定されるが、以下にその様々な形態を示す。

例えばS103で判別した結果、仮に果房Aの育成ステージがステージ3と判別され、果房Bの育成ステージがステージ1と判別された場合、果房Aと果房Bとの育成ステージには差異があると判定される。しかしながら、果房Aと果房Bとの育成ステージの差異が見られた場合であっても、差異に適した育成制御として生育が早い方である果房Aの育成ステージがステージ3であれば、何ら問題がないと判定され、S105でこのまま果房Aのステージ3をもとにした育成制御を継続して行うこと決定する。

例えばS103で判別した結果、仮に果房Aの育成ステージがステージ4(最終)と判別され、果房Bの育成ステージがステージ1と判別された場合も、果房Aと果房Bとの育成ステージには差異があると判断する。この場合、果房Aの育成ステージがステージ4(最終)であればもうすぐ育成が無事終わるので、今はもう果房Aのステージ4をもとにした育成制御よりも、果房Bのステージ1もとにした育成制御した方が良いと判定され、S105でこれまで続けてきた果房Aのステージ4をもとにした育成制御から、差異に適した育成制御として以降は果房Bの育成ステージをもとにした育成制御に新たに切り替えて行うこと決定する。

例えばS103で判別した結果、仮に果房Aは枯れた、あるいは果房Aは無くなったので何れの育成ステージにも該当しない(育成ステージが判別不能)等と判別され、果房Bの育成ステージがステージ1と判別された場合も、果房Aと果房Bの育成ステージの差異が判別不能と判断する。この場合もこのまま果房Aをもとにした育成制御を継続する理由がなくなるので、S105でこれまで続けてきた果房Aをもとにした育成制御から、差異に適した育成制御として、以降は育成ステージが判別可能な果房Bの育成ステージをもとにした育成制御に新たに切り替えて行うこと決定する。

このように、S105で最適な育成制御を決定した後、
S106で制御システム100の主制御部102は、作業者PC104等の表示部等によって、果房Bの育成ステージをもとにした育成制御に切り替えたこと等を表示し、さらに果房Bの育成ステージをもとにした新たな育成制御を、空調装置5、CO2供給装置6、照明7、養液供給装置8でそれぞれ実行する。

尚、作業者PC104等の表示部等によって、果房Bの育成ステージをもとにした育成制御の詳細情報(環境温度、光量、CO2濃度、養分の設定値)を表示してもよい。

(第2の実施例)
また、同じ環境(ビニルハウス等)内の一つの果房の中でも、花が咲き果実に育成するまでの成長速度が異なるものがある。このように一つの果房の中で異なる順番で咲く花のことを1番花、2番花、3番花という。1番花、2番花、3番花はそれぞれ異なる育成スピードで果実に成長していくことになる。

1番花、2番花、3番花は、同じ生育物の中で互いに異なる個体であるといえる。

図6は、同じ環境(ビニルハウス等)のある時点での、一つの果房の中での混在状態の一例を示したものである。過去に咲いた1番花は既にステージ2である果実(緑)の状態まで生育しており、果房の中で2番花が咲き初め、ステージ1である花の状態であることを示している。

本実施例では1番花が第1の画像解析対象となる。

本実施例では2番花が第2の画像解析対象となる。

この場合、図4は、本発明の制御システム100が処理する、育成状態がどの程度異なるかを、精度良く判別するために、画像解析により番花毎に現在どの育成ステージであるかを判別して、育成状態が異なる場合に、どちらに合わせて育成する環境を制御するのを適切に決めるために、同じ環境(ビニルハウス等)内に対して最適な育成制御する条件を決定する処理のフローチャートを示したものにも適用する。

S101で制御システム100の主制御部102は、設定時刻(毎日12:00等)になったか否かを判定する。設定時刻(毎日12:00等)になった(YES)と判定した場合にS102に進む。設定時刻(毎日12:00等)になっていない(NO)と判定した場合にはS102に進まない。

S102で制御システム100の主制御部102は、画像センサ111により1番花と2番花の両方が撮影された画像を、データベース(図示しない)から取得する。

なお、取得する画像は1番花と2番花がそれぞれ写った複数の画像でもよく、1番花と2番花が同時に写った1枚の画像でもよい。

S103で制御システム100の主制御部102は、ある時点の同じ環境(ビニルハウス等)内の1番花と2番花の各育成ステージをそれぞれ画像解析して、現在どのようない育成ステージに該当するかを判別する。

ここで判別した結果、1番花と2番花との育成ステージが同じであり、育成ステージには差異がないと判定した場合には、ある時点で同じ環境内で育成状態は同じであるので、1番花の育成ステージをもとにした育成制御を行うことに決定しても問題ない。

一方、1番花と2番花との育成ステージが異なり、1番花と2番花との育成ステージには差異があると判定した場合には、差異に応じた適切な育成制御が決定されるが、以下にその様々な形態を示す。

例えばS103で判別した結果、仮に1番花の育成ステージがステージ3と判別され、2番花の育成ステージがステージ1と判別された場合、1番花と2番花との育成ステージには差異があると判定される。しかしながら、1番花と2番花との育成ステージの差異が見られた場合であっても、生育が早い方である1番花の育成ステージがステージ3であれば、何ら問題がないと判定され、S105でこのまま1番花のステージ3をもとにした育成制御を継続して行うこと決定する。

例えばS103で判別した結果、仮に1番花の育成ステージがステージ4(最終)と判別され、2番花の育成ステージがステージ1と判別された場合も、1番花と2番花との育成ステージには差異があると判断する。この場合、1番花の育成ステージがステージ4(最終)であればもうすぐ育成が無事終わるので、今はもう1番花のステージ4をもとにした育成制御よりも、2番花のステージ1もとにした育成制御した方が良いと判定され、S105でこれまで続けてきた1番花のステージ4をもとにした育成制御から、以降は2番花の育成ステージをもとにした育成制御に新たに切り替えて行うこと決定する。

例えばS103で判別した結果、仮に1番花は枯れた、あるいは1番花は無くなった(何れの育成ステージにも該当しない等)と判別され、2番花の育成ステージがステージ1と判別された場合も、1番花と2番花との育成ステージには差異があると判断する。この場合もこのまま1番花をもとにした育成制御を継続する理由がなくなるので、S105でこれまで続けてきた1番花をもとにした育成制御から、以降は2番花の育成ステージをもとにした育成制御に新たに切り替えて行うこと決定する。

更に、1番花の生育が悪い(設定時刻(毎日12:00等)になって、毎日の複数の画像解析結果を比較しても1番花の育成ステージが変化していない場合等、1番花がステージ1から一行に生育しない進まない場合)も、このまま1番花をもとにした育成制御を継続する理由がなくなるので、S105でこれまで続けてきた1番花をもとにした育成制御から、以降は2番花の育成ステージをもとにした育成制御に新たに切り替えて行うこと決定する。

このように、S105で最適な育成制御を決定した後、
S106で制御システム100の主制御部102は、作業者PC104等の表示部等によって、2番花の育成ステージをもとにした育成制御に切り替えたこと等を表示し、さらに2番花の育成ステージをもとにした新たな育成制御を、空調装置5、CO2供給装置6、照明7、養液供給装置8でそれぞれ実行する。

尚、作業者PC104等の表示部等によって、2番花の育成ステージをもとにした育成制御の詳細情報(環境温度、光量、CO2濃度、養分の設定値)を表示してもよい。

(第3の実施例)
第3の実施例では、図5に示すように、図4の最適な育成制御する条件を決定する処理のフローチャートに、S104のステップが追加される。S104では、制御システム100の主制御部102が、ある時点の同じ環境(ビニルハウス等)内の果房Aと果房Bの収穫予想日を算出する。

この時S104では、図7に示したようなUI(設定画面700)から収穫予定日701をユーザ入力により設定させる。

収穫予定日701は、○○農園が各育成ステージの花、果実(緑)等を実際に収穫してイチゴとして出荷したい予定日である。

例えばS103で判別した結果、ある時点で果房Aの育成ステージがステージ3であり、果房Bの育成ステージがステージ1となった場合、生育予想データ(ステージ3をもとにした育成制御を行った場合、何日後に次の育成ステージ4に成長していくのかの例年値)を参照することで、仮にこのまま果房Aのステージ3をもとにした育成制御を行った場合、何日後にステージ4に成長するのかの収穫予想日を算出することができる。

その結果、S104で設定した収穫予定日701と算出した収穫予想日により、このまま果房Aのステージ3をもとにした育成制御を行った場合、S104で設定した収穫予定日701に間に合うかどうかを判定することができる。

このように、多数の生育予想データ(各育成ステージをもとにした育成制御を行った場合、何日後に次の育成ステージに成長していくのかの例年値)を予め記憶しておくことで、各育成ステージをもとにした育成制御が、何日後に次の育成ステージに成長していくのかの収穫予測日を算出することができる。

S104で設定した収穫予定日701に間に合うかどうかを判定した結果、S104で設定した収穫予定日701に間に合わないと判定した場合には、果房Aのステージ3をもとにした育成制御ではなく、もっと加速させたい別の条件である環境温度3+、光量3+、CO2濃度3+、養分3+等を行うこと決定する。

また、S104で設定した収穫予定日701に間に合うかどうかを判定した結果、S104で設定した収穫予定日701に間に合う(ほぼ一致する)と判定した場合には、果房Aのステージ3をもとにした育成制御を行うこと決定する。

一方、S104で設定した収穫予定日701に間に合うかどうかを判定した結果、S104で設定した収穫予定日701よりも早く収穫できると判定した場合には、果房Aのステージ3をもとにした育成制御ではなく、もっと減速させたい別の条件である環境温度3−、光量3−、CO2濃度3−、養分3−等を行うこと決定する。

尚、育成制御は、加速させたい場合は、標準(ほぼ一致する)よりも、温度を高く、光量を多く、CO2濃度を高く、養分を多くし、減速させたい場合は、標準(ほぼ一致する)よりも、温度を低く、光量を少なく、CO2濃度を低く、養分を少なくすることになる。

更に、S104で設定した収穫予定日701に間に合うかどうかを判定した結果、如何なる育成制御に変更したとしても、S104で設定した収穫予定日701に間に合わないと判定した場合には、S104で設定した収穫予定日701を別の日に自動変更して間に合うかどうかを再判定してもよい。

また如何なる育成制御に変更したとしても、S104で設定した収穫予定日701に間に合わないと判定した場合には、設定した収穫予定日701に間に合わないことを警告するアラートを出力させてもよい。

また如何なる育成制御に変更したとしても、S104で設定した収穫予定日701に間に合わないと判定した場合には、果房Aのステージ3をもとにした育成制御はあきらめ、果房Bのステージ1をもとにした育成制御に自動で切り替えて、図7に示したUI(設定画面700)から果房Bの収穫予定日を新たに設定させるように誘導してもよい。

(第4の実施例)
図8は、本発明の制御システム100が処理する、例年値と育成状態がどの程度異なるかを、精度良く判別するために、画像解析により果房単位でどの育成ステージであるかを判別し、例年値と比較して、例年値と育成状態が異なる場合に、育成する環境を制御するのを適切に決めるために、同じ環境(ビニルハウス等)内に対して最適な育成制御する条件を決定する処理のフローチャートを示したものである。

S201で制御システム100の主制御部102は、設定時刻(毎日12:00等)になったか否かを判定する。設定時刻(毎日12:00等)になった(YES)と判定した場合にS202に進む。設定時刻(毎日12:00等)になっていない(NO)と判定した場合にはS202に進まない。

S202で制御システム100の主制御部102は、画像センサ111により果房Aと果房Bの両方が撮影された画像を、データベース(図示しない)から取得する。

S203で制御システム100の主制御部102は、ある時点の同じ環境(ビニルハウス等)内の果房Aの育成ステージを画像解析して、現在どのような育成ステージに該当するかを判別する。

S204で制御システム100の主制御部102は、同じ環境(ビニルハウス等)内の同じ場所の現在果房Aに該当する例年の果房Aの経過日数(同じような育成制御を行った場合、1番花の状態から何日後に次の育成ステージに成長していくのかの例年値)と比較する。

S204で比較した結果、仮にある時点の果房Aの育成ステージが20日でステージ1であり、経過日数から導いた例年の果房Aの育成ステージが20日でステージ2となった場合、今年の果房Aと例年の果房Aと比べて育成ステージに遅れ(生育不良)があると判定する。つまり、1番花の開花日等のから今の果房Aの育成ステージまでの経過日数を、例年の果房Aの1番花の開花日等から今の果房Aの育成ステージまでの経過日数と比較することで、ある時点の果房Aの生育が正常であるか否かを果房単位で判定することができる。

S205で、S204で現在の果房Aの生育が例年と比べて、正常であるか否かを判定した結果、異常(生育不良)であると判定した場合には、同じ環境(ビニルハウス等)内で別の位置にある果房Bの育成ステージを画像解析して、現在の果房Bがどの育成ステージに該当するかを判別する。同じ環境(ビニルハウス等)内の同じ場所の現在果房Bに該当する例年の果房Bの経過日数(同じような育成制御を行った場合、1番花の状態から何日後に次の育成ステージに成長していくのかの例年値)と比較する。

比較した結果、仮にある時点の果房Bの育成ステージが10日でステージ1であり、経過日数から導いた例年の果房Bの育成ステージが10日でステージ1となった場合、今年の果房Bと例年の果房Bと比べて育成ステージに遅れが無いと判定する。つまり、ある時点の果房Aの生育は異常であるが、ある時点の果房Bの生育の方は正常であることがわかるので、S205でこれまで続けてきた果房Aをもとにした育成制御から、以降は果房Bの育成ステージをもとにした育成制御に新たに切り替えて行うこと決定する。

更に、図8では、本発明の制御システム100が処理する、例年値と育成状態がどの程度異なるかを、精度良く判別するために、画像解析により果房単位でどの育成ステージであるかを判別し、例年値と比較して、例年値と育成状態が異なる場合に、育成する環境を制御するのを適切に決めるために、同じ環境(ビニルハウス等)内に対して最適な育成制御する条件を決定する処理のフローチャートを示したが、画像解析により番花単位でどの育成ステージであるかを判別し、例年値と比較して、例年値と育成状態が異なる場合に、育成する環境を制御するのを適切に決めるために、同じ環境(ビニルハウス等)内に対して最適な育成制御する条件を決定する処理のフローチャートであってもよい。

図9は、同じ環境(ビニルハウス等)内で別の位置におけるイチゴを例にした各育成ステージと経過日数との対応関係を示したものである。

果房Aは、例年同じ環境(ビニルハウス等)内のハウス内入口付近にあり、1番花の開花日(0日)から10日まで育成ステージがステージ1に育成する。1番花の開花日10日から20日まで育成ステージがステージ2に育成する。1番花の開花日20日から30日まで育成ステージがステージ3に育成する。1番花の開花日30日から40日まで育成ステージがステージ4に育成する。

一方果房Bは、例年同じ環境(ビニルハウス等)内のハウス内奥側付近にあり、1番花の開花日(0日)から10日まで育成ステージがステージ1に育成する。1番花の開花日10日から20日まで育成ステージがステージ2に育成する。1番花の開花日20日から30日まで育成ステージがステージ3に育成する。1番花の開花日30日から40日まで育成ステージがステージ4に育成する。

図9のように、同じ環境(ビニルハウス等)内で別の位置にある経過日数(同じような育成制御を行った場合、1番花の状態から何日後に次の育成ステージに成長していくのかの例年値)を予め記憶しておくことで、当初設定した果房Aの生育途中で正常で無くなった場合に、果房Bの育成ステージをもとにした育成制御に切り替えて行うことができる。

(第5の実施例)
図10は、本発明の制御システム100が処理する、気象情報を取得して、今の育成制御のままで良いかを判別して、同じ環境(ビニルハウス等)内に対して最適な育成制御する条件を決定する処理のフローチャートを示したものである。

S301で制御システム100の主制御部102は、最新の圃場外の環境データ(お天気データ、照度データ、湿度データ、気温データ等)による圃場付近の天気情報を取得する。

S302で制御システム100の主制御部102は、取得した天気情報から、圃場付近の天気が晴天かまたは曇りであるかを判定する。

S303で制御システム100の主制御部102は、晴天と判定した場合には、図5に示した画像解析により果房毎に現在どの育成ステージであるかを判別して、同じ圃場内に対して最適な育成制御する。一方曇りと判定した場合には、図5に示した育成制御を止めて、曇り用の圃場内の育成制御モードの方を優先する。

例えば、晴天と判定した場合には、画像解析によって、光合成のためのCO2をハウス内に供給してCO2濃度を1000ppmにすべきと決定されるが、曇りと判定した段階で、光合成のためのCO2を供給しても無駄になるので、光合成のためのCO2の供給を停止することを決定する。

このように、曇りと判定した段階で、ハウス内を大気中の自然なCO2濃度にすることで、無駄なCO2の供給を防ぐことができる。

図11に示すように、制御システム100は、生育環境調整するために、養液供給装置8、空調装置5、CO2供給装置6、照明7、更に、センサとして、画像センサ111、温湿度センサ110、照度センサ(図示しない。)、CO2センサ110を備え、主制御部102、養液制御部105、空調制御部108、CO2制御部106、照明制御部107、画像解析部101を備え、更に、通信部103、メモリ部109、作業者PC部104にて構成されている。

養液制御部105は、養液供給装置8における養液のEC値(電気伝導度)を制御する。これは水供給部における水量、肥料供給部における肥料の量を調整することで制御可能となる。

空調制御部108は、空調装置5の動作を制御する。

照明制御部107は、照明7に供給する電圧を制御することにより、照明7の明るさを制御する。

画像解析部101は、画像センサ111が取得した生育物の葉、花、果実の画像を解析する。更に、各画像センサ111が取得した監視対象の個々の生育物について、葉、花、受粉状態、果実の区分や状態、更にはその大きさ色等、生育状態毎に種々の判定を行う。

主制御部102は、定常的に、生育環境が生育物の生育を促進させる環境となるように制御を行っている。したがって、主制御部102は、画像解析部101の解析結果を受けて、数や生育の程度が所定条件の場合には、生育促進制御を維持する。なお、生育状態等により、生育促進制御を加速・増強することもできる。一方、主制御部は、数や生育の程度が所定条件の場合に、生育物の生育環境が生育を抑制する環境となるように制御を行う。

本実施の形態において、主制御部102による生育促進制御および生育抑制制御の対象は、養液供給装置、CO2供給装置、空調装置、照明であり、直接的には、養液制御部、CO2制御部、空調制御部、照明制御部である。

温湿度センサ110は温度および湿度を測定するものである。

日射量センサ112は太陽光の照度(日射量)を計測するものである。

CO2センサ110はCO2供給装置6のCO2供給量を管理するものである。

画像センサ(カメラ)111は、畝にて栽培される植物(生育物)を撮像し、生育物の画像を取得するカメラである。画像センサは色の識別が可能なものであり、生育物の、特に葉、花、果実の画像を撮像して取得可能なものである。

生育物の複数の株が画像センサ111による監視対象である。画像センサ111は監視対象の複数の株に対して個々に配置され、複数の株の画像を撮影してもよい。

あるいは、同じ環境(ビニルハウス等)上方に画像センサ111が直線移動可能な移動路を設けて、画像センサ111が栽培される植物(生育物)の上を移動して、監視対象の複数の株を撮影してもよい。

通信部103は、外部装置と通信するためのものであり、本実施の形態において、圃場の作業者が使用する通信端末装置である作業者PC104と通信する。

作業者PC104は収穫予定日設定手段となり、作業者が収穫予定日701を設定する。

このように通信部は、収穫予定日設定手段としての作業者PC104から収穫予定日701が入力され、表示手段としての作業者PC104に生育関連情報が出力される。

100…制御システム。

Claims (14)

  1. 同じ環境内の生育物の画像を解析し、その画像解析結果に適した生育物の育成環境を制御する制御システムであって、
    生育物に設定した第1の画像解析対象からの画像解析結果と、前記第1の画像解析対象とは設定対象が異なる第2の画像解析対象からの画像解析結果により、前記第1の画像解析対象と前記第2の画像解析対象の育成状態の差異を判別し、当該差異に適した育成制御により前記同じ環境内の生育物を育成することを特徴とする制御システム。
  2. 前記育成状態を、育成状態順に並べた育成ステージに細分化し、
    前記第1の画像解析対象の育成状態が最終ステージと判別できる場合には、前記第2の画像解析対象に適した育成制御により前記同じ環境内の生育物を育成することを特徴とする請求項1に記載の制御システム。
  3. 前記育成状態を、育成状態が異なる育成ステージに細分化し、
    前記第1の画像解析対象と前記第2の画像解析対象の育成状態の差異が判別不能の場合には、育成状態が判別可能な前記第1の画像解析対象または前記第2の画像解析対象に適した育成制御により前記同じ環境内の生育物を育成することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の制御システム。
  4. 前記第1の画像解析対象及び前記第2の画像解析対象は、前記同じ環境内の生育物の中で互いに異なる部位であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の制御システム。
  5. 前記第1の画像解析対象及び前記第2の画像解析対象は、前記同じ環境内の生育物の中で互いに異なる個体であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の制御システム。
  6. 前記育成状態の差異に従って、前記差異に適した育成制御に切り替えた旨を表示することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の制御システム。
  7. 前記差異に適した育成制御の詳細情報を表示することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の制御システム。
  8. 前記差異に適した育成制御では、環境温度、光量、CO2濃度、養分のうち、少なくとも1つを用いて、前記同じ環境内の生育物を育成することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の制御システム。
  9. 収穫予定日の設定を受け付ける設定手段を有し、
    生育物に設定した第1の画像解析対象からの画像解析結果と当該第1の画像解析対象の生育予想データに従って、前記第1の画像解析対象に適した育成制御のままで、収穫予定日までに育成が間に合うかを判定し、前記収穫予定日までに育成が間に合わないと判定される場合は、前記第2の画像解析対象に適した育成制御により前記同じ環境内の生育物を育成することを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の制御システム。
  10. 前記第1の画像解析対象に適した育成制御のままで、収穫予定日までに育成が間に合うかを判定した後、如何なる育成制御に変更したとしても、前記収穫予定日までに間に合わないと判定した場合には、前記収穫予定日を別の日に変更して間に合うかどうかを再判定することを特徴とする請求項9に記載の制御システム。
  11. 最新の圃場外の環境データによる圃場付近の天気情報を取得し、取得した天気情報よって、前記第1の画像解析対象に適した育成制御は止めて、前記天気情報による育成制御で前記同じ環境内の生育物を育成することを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の制御システム。
  12. 同じ環境内の生育物の画像を解析し、その画像解析結果に適した育成環境で生育物を育成する育成方法であって、
    生育物に設定した第1の画像解析対象からの画像解析結果と、前記第1の画像解析対象とは設定対象が異なる第2の画像解析対象からの画像解析結果により、前記第1の画像解析対象と前記第2の画像解析対象の育成状態の差異を判別し、当該差異に適した育成制御により前記同じ環境内の生育物を育成することを特徴とする育成方法。
  13. 同じ環境内の生育物の画像を解析し、その画像解析結果に適した生育物の育成環境を制御する制御システムの制御方法であって、
    生育物に設定した第1の画像解析対象からの画像解析結果と、前記第1の画像解析対象とは設定対象が異なる第2の画像解析対象からの画像解析結果により、前記第1の画像解析対象と前記第2の画像解析対象の育成状態の差異を判別し、当該差異に適した育成制御により前記同じ環境内の生育物を育成することを特徴とする制御方法。
  14. 同じ環境内の生育物の画像を解析し、その画像解析結果に適した生育物の育成環境を制御する制御システムで読み取り実行可能なプログラムであって、
    前記制御システムを、
    生育物に設定した第1の画像解析対象からの画像解析結果と、前記第1の画像解析対象とは設定対象が異なる第2の画像解析対象からの画像解析結果により、前記第1の画像解析対象と前記第2の画像解析対象の育成状態の差異を判別し、当該差異に適した育成制御により前記同じ環境内の生育物を育成するためのプログラム。
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