JP2021126079A - Plant cultivation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、温室内で植物を栽培する植物栽培システムに関する。 The present invention relates to a plant cultivation system for cultivating plants in a greenhouse.
従来、温室内で植物を栽培する植物栽培システムとして、外壁及び屋根を有する温室内で植物を栽培することで、天候による影響を抑制した植物栽培システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a plant cultivation system for cultivating plants in a greenhouse, a plant cultivation system in which the influence of the weather is suppressed by cultivating plants in a greenhouse having an outer wall and a roof is known (see, for example, Patent Document 1). ).
特許文献1に記載された植物栽培システムでは、大型の第1温室(ハウジング)と、小型で第1温室内に配置され、内部に植物が配置される第2温室(ハウジング)とを備え、第1温室と第2温室との間に空気層を設けている。
The plant cultivation system described in
しかしながら、特許文献1に記載の植物栽培システムでは、天候による影響を抑制しているが、植物に害虫が付いた場合等の適切に植物が栽培されなかった場合に、何が原因であるか分からず、植物栽培に適した栽培環境を導き出すことができない。
However, although the plant cultivation system described in
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、植物栽培に適した栽培環境を導き出すことができる植物栽培システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of this background, and an object of the present invention is to provide a plant cultivation system capable of deriving a cultivation environment suitable for plant cultivation.
本発明の植物栽培システムは、植物を栽培する植物栽培システムであって、第1温室と、前記第1温室内に配置され、内部に栽培用の植物が配置される第2温室と、前記第2温室内の気圧を、前記第1温室内の気圧よりも高くする気圧制御装置と、前記第2温室内の環境として、温度、湿度、CO2濃度、照度、植物が植えられた土壌水分量、及び土壌水分の電気伝導率の少なくとも1つを計測する環境用センサと、前記第2温室内の植物の生育状態を計測する育成状態計測装置と、前記環境用センサでの環境計測結果、及び前記育成状態計測装置での育成計測結果を記憶する記憶装置と、前記環境計測結果、及び前記育成計測結果に基づいて、植物栽培に適した栽培環境を導き出す栽培環境導出装置と、を備えることを特徴とする。 The plant cultivation system of the present invention is a plant cultivation system for cultivating plants, and includes a first greenhouse, a second greenhouse arranged in the first greenhouse and a plant for cultivation is arranged inside, and the first greenhouse. 2 A pressure control device that raises the pressure in the greenhouse to be higher than the pressure in the first greenhouse, and as the environment in the second greenhouse, temperature, humidity, CO 2 concentration, illuminance, and the amount of water in the soil in which the plant is planted. , And an environmental sensor that measures at least one of the electrical conductivity of soil moisture, a growing state measuring device that measures the growing state of plants in the second greenhouse, environmental measurement results by the environmental sensor, and It is provided with a storage device for storing the growth measurement result of the growth state measuring device, and a cultivation environment derivation device for deriving a cultivation environment suitable for plant cultivation based on the environment measurement result and the growth measurement result. It is a feature.
本発明によれば、第2温室内の温度、湿度、CO2濃度、照度、植物が植えられた土壌水分量、及び土壌水分の電気伝導率の少なくとも1つの計測結果、及び、第2温室内の植物の生育状態計測結果に基づいて、植物栽培に適した栽培環境を導き出すので、この導出された栽培環境に従って栽培することで、簡単に植物を正しく栽培することができる。 According to the present invention, at least one measurement result of temperature, humidity, CO 2 concentration, illuminance, soil water content in which plants are planted, and electrical conductivity of soil water in the second greenhouse, and in the second greenhouse. Since a cultivation environment suitable for plant cultivation is derived based on the measurement result of the growth state of the plant, the plant can be easily and correctly cultivated by cultivating according to the derived cultivation environment.
また、前記栽培環境導出装置は、植物が適切に栽培された場合の前記環境計測結果と、物が適切に栽培されなかった場合の前記環境計測結果とを比較して、植物栽培に適した栽培環境を導き出すことが好ましい。 In addition, the cultivation environment derivation device compares the environmental measurement result when the plant is properly cultivated with the environmental measurement result when the thing is not properly cultivated, and is suitable for cultivation suitable for plant cultivation. It is preferable to derive the environment.
上記構成によれば、簡単に植物栽培に適した栽培環境を導き出すことができる。さらに、植物栽培に適した栽培環境は、栽培する季節や栽培する地域によって異なるが、植物が適切に栽培された場合の環境計測結果をマスターとすることで、容易に植物栽培に適した栽培環境を導き出すことができる。 According to the above configuration, a cultivation environment suitable for plant cultivation can be easily derived. Furthermore, the cultivation environment suitable for plant cultivation differs depending on the cultivation season and the cultivation area, but by mastering the environmental measurement results when the plants are properly cultivated, the cultivation environment suitable for plant cultivation can be easily achieved. Can be derived.
さらに、作業者の作業を撮影する作業記録カメラを備え、前記栽培環境導出装置は、前記環境計測結果、前記育成計測結果、及び前記作業記録カメラによる撮影データに基づいて、植物栽培に適した栽培環境を導き出すことが好ましい。 Further, a work recording camera for photographing the work of the worker is provided, and the cultivation environment derivation device is cultivated suitable for plant cultivation based on the environment measurement result, the cultivation measurement result, and the photographed data by the work recording camera. It is preferable to derive the environment.
上記構成によれば、植物栽培に適した作業者の作業内容も知ることができる。 According to the above configuration, it is possible to know the work contents of the worker suitable for plant cultivation.
本発明の植物栽培システムの一実施形態について、図を参照して説明する。 An embodiment of the plant cultivation system of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1〜図3に示すように、植物栽培システム10は、大温室11(第1温室)と、この大温室11の内部に配置された複数(例えば、4つ)の小温室12(第2温室)とを備える。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
大温室11は、いわゆるビニールハウスであり、躯体となる金属製のフレーム11aと、このフレーム11aに取り付けられ、外壁を構成する透明樹脂製のフィルム11bとを備え、前後面、左右面及び天面を有する有天筒状に形成されている。なお、本実施形態では、フレーム11a及びフィルム11bを簡略化して図示しており、フレーム11a及びフィルム11bの構造は適宜変更可能である。
The
大温室11の前面には、開閉可能なドア部11cが設けられている。作業者Wは、ドア部11cを開放して大温室11に入退室する。
A
小温室12は、カバー21と、ベース22とを備える。カバー21は、いわゆるビニールハウスであり、躯体となる金属製のフレーム21aと、このフレーム21aに取り付けられ、外壁を構成する透明樹脂製のフィルム21bとを備え、前後面、左右面及び上面を有する箱状に形成されている。なお、本実施形態では、フレーム21a及びフィルム21bを簡略化して図示しており、フレーム21a及びフィルム21bの構造は適宜変更可能である。
The
ベース22は、例えば、樹脂(例えば、FRP(Fiber Reinforced Plastics))製で、前後面、左右面及び底面を有する有底筒状に形成され、カバー21のフレーム21aの脚部が挿入されている。これにより、カバー21とベース22とを有する小温室12は、前後面、左右面、天面及び底面を有する箱状に形成される。
The
カバー21の前面には、開閉可能なドア部21cが設けられている。ベース22の前面には、ドア部21cを開閉可能するための凹部が形成されている。作業者Wは、ドア部21cを開放して小温室12に入退室する。
A
ベース22は、樹脂により構成されているので、軽量で容易に持ち運びすることができ、持ち運びできないものに比べて利便性が向上する。さらに、ベース22は、側面となる前後面及び左右面を有するので、平板状のベースにカバー21を載せたものに比べて、カバー21とベース22との間から虫が侵入するのを抑制することができる。
Since the
小温室12の内部には、複数(例えば6個)のテーブル31が配置されている。各テーブル31には、複数の植物Pが植えられた鉢植33が、例えば2個ずつ載せられている。すなわち、本実施形態では、12個の鉢植33が小温室12の内部に配置されている。なお、テーブル31の構造は適宜変更可能であり、作業者Wが作業しやすい高さであることが好ましい。また、本実施形態では、植物Pを含む鉢植33を簡略化して図示している。
A plurality of (for example, 6) tables 31 are arranged inside the
図4に示すように、植物栽培システム10は、制御装置50と、太陽光パネル51と、発電装置52と、蓄電池53と、太陽熱集熱器54と、地下水汲み取り装置55とを備える。制御装置50は、例えばPCから構成され、植物栽培システム10の各部を統括的に制御する。
As shown in FIG. 4, the
作業者Wは、制御装置50を操作して、小温室12内の温度及び湿度を設定する。制御装置50は、設定された温度及び湿度となるように、詳しくは後述する温湿度調整装置56を制御する。
The worker W operates the
また、制御装置50は、無線通信(例えば、Wi-Fi)を介してインターネットに接続されており、制御装置50に接続されている環境情報、すなわち、詳しくは後述する各センサ61〜66のセンサ情報に基づいて、制御装置50が作動する。
Further, the
太陽光パネル51は、周知のものであり、その詳細な説明を簡略化するが、太陽光を受けて電気を作り、この作られた電気は蓄電池53で蓄電される。
The solar panel 51 is a well-known one, and the detailed description thereof is simplified, but the solar panel 51 receives sunlight to generate electricity, and the generated electricity is stored in the
発電装置52は、太陽光パネル51で作られ、蓄電池53で蓄電された電気により発電するものであり、電力を植物栽培システム10の各部に供給する。
The
小温室12の内部には、温度及び湿度を調整する温湿度調整装置56と気圧制御装置57とが配置されている。温湿度調整装置56と太陽熱集熱器54とは、発電装置52から供給される電力により駆動され、温水(例えば、60°C〜80°C)を製造する。
Inside the
温湿度調整装置56は、上記製造した温水と、地下水汲み取り装置55により汲み取られた地下水(例えば、14°C〜16°C)とを組み合わせた混合水を、小温室12の内部で循環路(図示せず)を循環させ、且つ、加湿及び除湿することにより、小温室12内の温度及び湿度を設定された温度及び湿度に保つ。
The temperature /
気圧制御装置57は、周知のものであり、その詳細な説明を簡略化するが、小温室12の内部の圧力を、大温室11の内部の圧力よりも高くする。これにより、大温室11の内部に存在する害虫等が、小温室12の隙間を通って小温室12の内部に入り込むのを抑制することができる。
The air
小温室12の内部には、小温室12内の温度を計測する温度センサ61、小温室12内の湿度を計測する湿度センサ62、小温室12内のCO2濃度を計測するCO2濃度センサ63が設けられている。
Inside the
小温室12の内部には、小温室12内の照度を計測する照度センサ64と、鉢植33の土壌水分量を計測する土壌水分量センサ65、土壌水分の電気伝導率を計測するECセンサ66が設けられている。
Inside the
各センサ61〜66の計測データは、制御装置50に送られ、データベース68に記憶される。制御装置50は、この計測データに基づいて、植物栽培システム10の各部を制御する。本実施形態では、データベース68でのデータ容量を抑制するため、所定時間毎(例えば、1時間毎)の計測データがデータベース68に記憶される。
The measurement data of each
小温室12の内部には、12個の鉢植33それぞれの植物Pを撮影する育成状態計測カメラ71と、作業者Wの作業を撮影する作業記録カメラ72と、スピーカ73とが設けられている。
Inside the
育成状態計測カメラ71で撮影された育成状態記録撮影データ(12個の鉢植33それぞれの植物Pの撮影データ)は、制御装置50に送られ、データベース68に記憶される。本実施形態では、データベース68でのデータ容量を抑制するため、自在に設定できる所定時間毎(例えば、1時間毎)の育成状態記録撮影データがデータベース68に記憶される。
The growth state recording photography data (photographed data of each of the 12 potted
作業記録カメラ72は、動体検知センサ(図示せず)を備え、動体(例えば、作業者W)を検知すると撮影(静止画、動画)を開始し、動体が検知されなくなると撮影を終了する。作業記録カメラ72で撮影された作業記録データは、制御装置50に送られ、データベース68に記憶される。
The
データベース68に記憶される各センサ61〜65の計測データ、育成状態計測カメラ71で撮影された育成状態撮影データ、及び、作業記録カメラ72で撮影された作業記録データは、それぞれ紐づけられて記憶されている。
The measurement data of each
植物栽培システム10は、栽培環境導出部76を備える。栽培環境導出部76は、育成状態撮影データを画像解析し、適切に育成された植物Pであるか否かを判定し、さらに、詳しくは後述するように、データベース68に記憶されたデータに基づいて、植物栽培に適した栽培環境を導出する。
The
[植物栽培情報]
データベース68には、温度センサ61で計測された温度データ、湿度センサ62で計測された湿度データ、CO2濃度センサ63で計測されたCO2濃度データ、照度センサ64で計測された照度データ、及び、土壌水分量センサ65で計測された土壌水分量データが記憶されている。各データは、自在に時間設定できる計測データとなっている。
[Plant cultivation information]
The
図5に示すように、育成状態計測カメラ71で撮影され、データベース68に記憶された育成状態記録撮影データ(12個の鉢植33それぞれの植物Pの撮影データ)は、植物栽培システム10を管理する管理者が運営する記録システムに自動的にアップロードされ蓄えられる。これにより、植物栽培システム10の管理者や、植物Pの製造者等は、スマートフォンからインターネットを介して管理者が運営する記録システムに接続することで、図5に示す育成状態記録撮影データを閲覧することができる。
As shown in FIG. 5, the growth state recording photography data (photographed data of each plant P of 12 potted plants 33) photographed by the growing state measuring camera 71 and stored in the
図6及び図7に示すように、作業記録カメラ72で撮影され、データベース68に記憶された作業記録データは、管理者が運営する記録システムにアップロードされ蓄えられる。これにより、植物栽培システム10の管理者や、植物Pの製造者等は、スマートフォンからインターネットを介して管理者が運営する記録システムに接続することで、図6及び図7に示す作業記録データを閲覧することができる。なお、図6及び図7では、作業記録データを簡略化し図示している。
As shown in FIGS. 6 and 7, the work record data photographed by the
図8及び図9に、インターネットを介して管理者が運営する記録システムに接続することで閲覧する育成状態記録撮影データ及び作業記録データの一例を示す。 8 and 9 show an example of the training state recording shooting data and the work recording data to be browsed by connecting to the recording system operated by the administrator via the Internet.
制御装置50は、データベースに記憶されたグラフ作成プログラムに基づいて、図8〜図10に示すようなグラフを作成する。ここで、図8〜図10に示すグラフは、温度の変化、湿度の変化、CO2濃度の変化を示すグラフである。同様に、制御装置50は、照度の変化を示すグラフ、土壌水分量の変化を示すグラフ、電気伝導率ECを示すグラフ(いずれも図示せず)を作成する。
The
[最適栽培環境導出]
データベース68には、各センサ61〜65の計測データ、育成状態計測カメラ71で撮影された育成状態撮影データ、及び、作業記録カメラ72で撮影された作業記録動画データは、それぞれ紐づけられて記憶されている。
[Derivation of optimal cultivation environment]
In the
栽培環境導出部76は、育成状態記録撮影データを画像解析し、適切に育成された植物Pであるか否かを判定する。栽培環境導出部76は、育成状態記録撮影データから適切に育成された植物Pであると判定した場合に、この植物Pに紐づけられた各センサ61〜66の計測データ及び作業記録データを検索する。この検索された各センサ61〜66の計測データ及び作業記録データは、適切なデータとしての情報が付加されて記憶される。
The cultivation
一方、栽培環境導出部76は、適切に育成されていない(例えば、害虫が付いた)植物Pであると判定した場合に、この植物Pに紐づけられた各センサ61〜66の計測データ及び作業記録データを検索する。この検索された各センサ61〜66の計測データ及び作業記録データは、不適切なデータとしての情報が付加されて記憶される。
On the other hand, when the cultivation
栽培環境導出部76は、適切なデータとしての情報が付加された各センサ61〜66の計測データ及び作業記録データと、不適切なデータとしての情報が付加された各センサ61〜66の計測データ及び作業記録データとを比較して、異なる部分を探す。
The cultivation
栽培環境導出部76は、探し出した異なる部分のタイミングで植物Pに害虫が付いたことを認定し、その旨を示す音声(例えば、「×時の温度が設定温度よりも高くなっていたため、植物に害虫が付きました」)をスピーカ73から出力させる。
The cultivation
さらに、栽培環境導出部76は、適切なデータとしての情報が付加された各センサ61〜66の計測データ及び作業記録データにおいて上記異なる部分の情報を、適切な作業方法として導出し、その旨を示す音声(例えば、「×時の温度が設定温度と同じである場合には、植物に害虫が付きませんでした」)をスピーカ73から出力させる。
Further, the cultivation
栽培環境導出部76は、探し出した異なる部分は、上記したものに限らず、例えば、×時に灌水を行っていることを、異なる部分であるとして探し出す場合もある。この場合、例えば、その旨を示す音声(例えば、「×時に灌水を行ったため、植物に害虫が付きました」)をスピーカ73から出力させ、さらに、「×時に灌水を行わなかった場合には、植物に害虫が付きませんでした」)をスピーカ73から出力させる。
The cultivation
以上、本発明を、その好適な実施形態について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 The present invention has been described above with respect to preferred embodiments thereof, but as can be easily understood by those skilled in the art, the present invention is not limited to such embodiments and deviates from the gist of the present invention. It can be changed as appropriate as long as it does not.
例えば、上記実施形態では、温度、湿度、CO2濃度、照度、土壌水分量、電気伝導率ECを計測しているが、少なくとも1つを計測すれば本発明は実施可能である。 For example, in the above embodiment, the temperature, humidity, CO 2 concentration, illuminance, soil water content, and electrical conductivity EC are measured, but the present invention can be implemented by measuring at least one of them.
また、作業記録カメラ72は設けないようにしてもよく、この場合、栽培環境導出部76は、各センサ61〜66の計測データに基づいて、植物栽培に適した栽培環境を導出する。
Further, the
さらに、上記実施形態では、ベース22を、樹脂(FRP)製で形成しているが、軽量な樹脂製であれば適宜変更可能であり、例えば、CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)製でもよく、さらには、樹脂に限らず、軽量なゴム、金属(例えば、アルミ)等により形成することで、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
Further, in the above embodiment, the
また、図11に示すように、ベース100を、複数のベース部材を連結して構成するようにしてもよい。
Further, as shown in FIG. 11, the
図11Aに示すように、第1のベース100は、前ベース部材101と、後ベース部材102と、中間ベース部材103とを連結して構成され、有底筒状に形成されている。前ベース部材101は、ベース100の前端部を構成し、後ベース部材102は、ベース100の後端部を構成し、中間ベース部材103は、ベース100の前ベース部材101と後ベース部材102との間の中間部を構成する。
As shown in FIG. 11A, the
各ベース部材101〜103の連結は、例えば、一方のベース部材の凸部を、他方のベース部材の凹部に挿入することで行われる。なお、連結方法は適宜変更可能であり、例えば、各ベース部材101〜103とは別に、連結部材を設けるようにしてもよい。
The connection of the
図11Bに示すように、第2のベース100は、前ベース部材101及び後ベース部材102と、2個の中間ベース部材103とを連結して構成され、有底筒状に形成されている。ている。中間ベース部材103を2個設けることで、第2のベース100のサイズ(前後方向の長さ)を、図11Aに示す第1のベース100よりも大きくすることができる。これにより、サイズの異なる小温室12に対応可能となる。
As shown in FIG. 11B, the
さらに、ベース100を、複数のベース部材に分割して持ち運ぶことができるので、より一層利便性が向上する。また、ベース100を、複数のベース部材に分割して保管することができるので、保管スペースを小さくすることができる。 Further, since the base 100 can be divided into a plurality of base members and carried, the convenience is further improved. Further, since the base 100 can be divided into a plurality of base members and stored, the storage space can be reduced.
なお、中間ベース部材103の数は適宜変更可能であり、3個以上連結させてもよく、さらには、中間ベース部材103を設けずに、前ベース部材101と後ベース部材102とを連結させるようにしてもよい。また、中間ベース部材103として、サイズ(前後方向の長さ)が異なる複数種類設けるようにしてもよい。
The number of the
また、前後方向に変えて、又は加えて、左右方向にサイズ変更可能な複数のベース部材からベースを構成するようにしてもよい。 Further, the base may be composed of a plurality of base members that can be changed in the front-rear direction or in addition, and the size can be changed in the left-right direction.
10…植物栽培システム、11…大温室(第1温室)、12…小温室(第2温室)、21…カバー、22,100…ベース、101…前ベース部材、102…後ベース部材、103…中間ベース部材 10 ... Plant cultivation system, 11 ... Large greenhouse (1st greenhouse), 12 ... Small greenhouse (2nd greenhouse), 21 ... Cover, 22,100 ... Base, 101 ... Front base member, 102 ... Rear base member, 103 ... Intermediate base member
Claims (3)
第1温室と、
前記第1温室内に配置され、内部に栽培用の植物が配置される第2温室と、
前記第2温室内の気圧を、前記第1温室内の気圧よりも高くする気圧制御装置と、
前記第2温室内の環境として、温度、湿度、CO2濃度、照度、植物が植えられた土壌水分量、及び土壌水分の電気伝導率の少なくとも1つを計測する環境用センサと、
前記第2温室内の植物の生育状態を計測する育成状態計測装置と、
前記環境用センサでの環境計測結果、及び前記育成状態計測装置での育成計測結果を記憶する記憶装置と、
前記環境計測結果、及び前記育成計測結果に基づいて、植物栽培に適した栽培環境を導き出す栽培環境導出装置と、
を備えることを特徴とする植物栽培システム。 It is a plant cultivation system that grows plants.
The first greenhouse and
The second greenhouse, which is located in the first greenhouse and has plants for cultivation inside,
An air pressure control device that raises the air pressure in the second greenhouse higher than the air pressure in the first greenhouse.
The environment in the second greenhouse includes an environmental sensor that measures at least one of temperature, humidity, CO 2 concentration, illuminance, soil moisture content in which plants are planted, and electrical conductivity of soil moisture.
A growth state measuring device for measuring the growth state of plants in the second greenhouse, and
A storage device that stores the environmental measurement results of the environmental sensor and the breeding measurement results of the breeding state measuring device.
A cultivation environment derivation device that derives a cultivation environment suitable for plant cultivation based on the environmental measurement result and the cultivation measurement result.
A plant cultivation system characterized by being equipped with.
前記栽培環境導出装置は、植物が適切に栽培された場合の前記環境計測結果と、物が適切に栽培されなかった場合の前記環境計測結果とを比較して、植物栽培に適した栽培環境を導き出すことを特徴とする植物栽培システム。 In the plant cultivation system according to claim 1,
The cultivation environment derivation device compares the environmental measurement result when the plant is properly cultivated with the environmental measurement result when the thing is not properly cultivated, and obtains a cultivation environment suitable for plant cultivation. A plant cultivation system characterized by deriving.
作業者の作業を撮影する作業記録カメラを備え、
前記栽培環境導出装置は、前記環境計測結果、前記育成計測結果、及び前記作業記録カメラによる撮影データに基づいて、植物栽培に適した栽培環境を導き出すことを特徴とする植物栽培システム。 In the plant cultivation system according to claim 1 or 2.
Equipped with a work recording camera that captures the work of the worker
The cultivation environment derivation device is a plant cultivation system characterized in that a cultivation environment suitable for plant cultivation is derived based on the environment measurement result, the growth measurement result, and the data taken by the work record camera.
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