JP2508856B2 - 施設園芸における複合環境制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、施設園芸用のハウス内の環境制御装置に関
する。

［従来の技術］ 従来、施設園芸におけるハウス内の温度、換気、給
液、日照量等の環境制御においてはコンピュータを利用
した制御装置が用いられている。これは、第１図のハウ
ス環境制御装置の概念構成図に示すように気圧計１、日
射計２、雨量計26等の気象観測装置あるいはハウス４内
の室温計３、炭酸ガス濃度計７、湿度計19、養液タンク
20内のEC計21、pH計22、液温計23、液面計25等の計測装
置からの信号をコントロールボックス16を介してコンピ
ュータ６に入力させ、予め設置されたプログラムに従っ
て、例えば、天窓開閉用モータ10、カーテン開閉用モー
タ11、暖房機12、給液用ポンプ13、炭酸ガス発生装置15
等を作動させるものである。なお、養液タンク20には、
コントロールボックス16で制御される原液注入用弁29が
設けられ、これらもコンピュータ６で制御されている。

例えば、ハウス４における環境制御の基本となる温度
制御方法は次の通りである。

温度制御は、換気窓の開閉調節と暖房装置によって行
うことが、一般的な方法である。上限温度として換気設
定温度、下限温度として暖房設定温度をあたえる。即
ち、温度制御の目標値は、換気設定温度と暖房設定温度
との間の温度域となる。そして、一日を４から６区分に
分割して、ハウス内の温度を、それぞれに設定できるよ
うにしてある。

時間帯の区分は、早朝の光合成を活発にするために加
温する早朝加温時間等、日中の光合成促進時間帯、夕刻
から夜間にかけて光合成成分の葉から植物本体への移動
を促進するために温度を下げる転流促進時間等、深夜の
過度な呼吸による消耗を抑えるための夜間時間帯など、
植物の一日の生理機能に対応させて時間帯に名称がつけ
られ、区分されている場合が多い。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のコンピュータを利用した環境制御装置は、例え
ば室温計などのセンサから計測値と目標値とを比較して
暖房機の運転等の制御を行うフィードバック制御を行う
ものであった。しかし、このフィードバック制御による
方法は、その制御方式の性格上、制御量が目標値に達す
るには計測時点より時間的遅れがあることは避けられな
い。したがって、天候の変化があっても、それに迅速に
対応したハウス内の制御ができなく、特に日の出前後の
急速にすすむ環境変化に対応した制御ができなかった。

本発明は、上記問題点を解決するもので、急激な天候
の変化にも迅速に対応でき、現在の天候に適したハウス
内の環境制御を行うことを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記の目的を達成するために、次の構成を採
用する。すなわち、 気圧計および／または日射計の測定値により予め設定
された気圧および／または日射量と天候との関係から現
在の天候を判断する天候判断手段と、一定時間前の気圧
と給液直前の気圧との偏差に基づき天候毎に予め設定さ
れたハウス環境制御要因の調整員を求めてハウス内の環
境を調整するハウス環境制御要因調整手段と、を設けた
施設園芸における複合環境制御装置、または、 気圧計の測定値により予め設定された気圧と天候との
関係から現在の天候を判断する天候判断手段と、日射計
により測定される日射量と天候との関係から、予め設定
された現在の季節を判断する季節判断手段と、一定時間
前の気圧と給液直前の気圧との偏差に基づき天候毎およ
び季節毎に予め設定されたハウス環境制御要因の調整量
を求めてハウス内の環境を調整するハウス環境制御要因
調整手段と、を設けた施設園芸における複合環境制御装
置、 である。

ここでハウス環境制御要因として室温、給液量、炭酸
ガス施肥濃度が例示できるが、本発明はこれに限らず、
例えば換気、遮光、湿度等、施設園芸におけるハウス内
の環境制御要因であればいかなる要因でも制御の対象と
することができる。

［作用］ 天候判断手段は、気圧計により予め設定された気圧と
天候との関係から、現在の天候を判断する。また、日中
は気圧計に代えて日射計により求められる日射量により
天候を判断してもよい。

そして、ハウス環境制御要因調整手段、例えば室内温
度設定手段は一定時間前の気圧と現在の気圧との偏差か
ら求められる温度補正値により、各天候毎に決められた
一日を複数の時間帯に分けた各時間帯の設定室内温度を
補正して、温度の室内温度制御を行う。

同様にハウス環境制御要因調整手段が給液または／お
よび炭酸ガス施肥手段であれば、気圧計および／または
日射計により判断した現在の天候と、一定時間前の気圧
と現在との偏差に応じて、一日を複数の時間帯に分けた
各時間帯毎に予め設定した給液量の給液および／または
予め設定された濃度の炭酸ガスの施肥を行う。

また、気圧計および／または日射計の測定値により天
候判断手段が現在の天候を判断し、さらに、その上に季
節判断手段が、現在の天候と日射量との関係から現在の
季節を判断し、ハウス環境制御要因調整手段、例えば給
液調整手段が、一定時間前と給液直前の気圧の偏差に基
づき、天候毎および季節毎に、一日を複数の時間帯に分
けた各時間帯に応じて予め設定された給液量およびEC値
を求めて給液を行うこともできる。

ここで、上記各環境制御要因はそれぞれ単独で制御し
てもよいが、これらの二以上の要因を組み合わせて制御
してもよい。

［実施例］ 本発明の一実施例を図面と共に説明する。

本実施例のハウス環境制御装置の制御部のブロック図
を第２図に示す。気圧計１、日射計２、室温計３等から
の計測信号が入力インタフェース５を介して、CPU7に入
力され、CPU7で予め設定されたプログラムに従って算出
された温度にハウス４室内がなるように出力インタフェ
ース９を介して、天窓開閉用モータ10、カーテン開閉用
モータ11、暖房機12等が運転制御される。

また、同時に給液用ポンプ13および炭酸ガス発生装置
15が作動される。

本発明の概念構成図は第１図に示した通りである。

（実施例１） 本実施例は気圧計１および／または日射計２の測定値
により予め設定された気圧および／または日射量と天候
との関係から現在の天候を判断する天候判断手段と、一
定時間前の気圧と現在の気圧との偏差に基づき温度補正
値を求める温度補正値算出手段と、一日を複数の時間帯
に分けた各時間帯に応じて天候毎に予め設定された室内
温度を上記温度補正値により補正して室内温度を測定す
る室内温度設定手段および／または一定時間前の気圧と
現在の気圧との偏差に基づき、一日を複数の時間帯に分
けた各時間帯に応じて天候毎に予め設定された給液量お
よび／または炭酸ガス施肥濃度を求めて、給液および／
または炭酸ガス施肥を行う給液および／または炭酸ガス
施肥手段とからなる施設園芸における複合環境制御装置
である。

ハウス４内の室温、給液量および炭酸ガス施肥濃度の
三つのハウス環境制御要因のすべての制御を行う例につ
いて説明する。

まず、現行の天候の設定のための手順を説明する。

気圧計１のみで現在の天候を決定するには第１表の通
り、測定した気圧により晴れ、くもり、雨に区分する。

なお、場合によっては1025mbを晴れとくもりの境界気
圧にするなど、天候の境界気圧は適宜選択し得る。ま
た、このとき晴れからくもり等天候が変化する領域にお
いては一定のニュートラル幅をもたせる。

また、日中における天候の決定は日射計２を用い第２
表の通りに瞬時の測定日射量により行うこともできる。

日射計２で天候を決定するときには、後述する転流時
間帯と夜温（１）については、転流時間帯の始まる時間
までの日射量の積算により、その日の光合成量をほぼ予
測できるので、その光合成量（積算日射量）に従い、転
流時間帯と夜温（１）の両時間帯の室温等の測定値を決
定する。このため、転流時間帯の始まる時刻までの日射
量を積算し、（その日の）その時刻までの平均的な天候
を知る必要がある。こうして転流時間帯と夜温（１）に
ついては、転流時間帯が始まるまでの積算量により、第
３表のとおり天候を決定する。

こうして、現在の天候が決定されると、次に一定時間
前、たとえば、30分前から現在までの気圧変化を算出
し、その気圧差により現在から数時間後の天候を予測
し、温度制御、給液量、炭酸ガス施肥濃度等の決定の基
準とする。

まず、ハウス４の室内温度設定の手順から説明する。

前述したように、30分前と現在の気圧差が第４表の通
りであるとすると、気圧差に応じて数時間後の天候の変
化を予測し、それに対応する設定温度の補正を行う。

また、第１表の天候に従い一日の各時間帯の設定温度
を第５表に示す通りにしておく。

したがって、上記第５表で示す天候と時間帯に応じて
求められる設定温度に第４表で示す各温度補正値を加え
ることにより、ハウス４の室内温度を設定することがで
きる。

ただし、このとき気圧が晴れとくもり、くもりと雨と
の間に亙って変化した場合は温度補正はリセットし、改
めて、新たな天候になってから30分後の気圧を計測し
て、気圧差を求めて設定温度の補正量を求める。

次に給液回数の決定のための手順を説明する。

現在の天候の決定は第１表に示す通りであるが、30分
前から現在までの気圧差については第６表に示す通りに
各領域において、現在から３時間後までの給液回数を決
定する。

こうして、３時間おきに給液回数の決定を行う。

次に、炭酸ガス施肥濃度の決定は次のようにして行
う。

日の出時の天候の決定を第１表の基準にしたがって行
い、30分前から現在までの気圧差を測定して、日の出時
の天候とそれから６時間以内の天候の変化を予測して、
第７表にしたがって炭酸ガス施肥の濃度を決める。

このとき、室温、給液量および炭酸ガス施肥濃度のす
べてを制御するのではなく、それぞれの環境制御因子を
単独で制御してもよいし、二種類の環境制御因子を制御
対象としてもよい。さらに、湿度等の制御を加えること
もできる。

こうして気圧変化によるフィードフォワード制御によ
り実際の天候と並行して、あるいは先行して室温等の制
御ができ、例えば植物の成長に大きな影響力をもつと言
われる早期加温帯において、適切に環境制御が行える。

（実施例２） 次に、給液量の制御の例を説明する。

本実施例は気圧計１の測定値により予め設定された気
圧と天候との関係から現在の天候を判断する天候判断手
段と、少なくとも、一定時間前の気圧と現在の気圧との
偏差に基づき、一日を複数の時間帯に分けた各時間帯に
応じて天候毎に予め設定された給液量を求めて、給液を
行う給液手段と、からなる施設園芸における複合環境制
御装置である。

まず、第１表のように気圧により天候を決定し、ま
た、一時間前から現在の給液時刻までの気圧差について
第８表に従って、給液時間を求め、第９表に示す時刻毎
に、第８表で決められた時間の間給液する。

こうして、気圧計１を用いることにより、数時間後の
天候まで予測しながら、その天候に合った必要量の給液
を行うことができるので、給液量に過不足がなくなり、
無駄な廃液を出すことも防げる。

（実施例３） 次に、天候に加えて季節を加味した給液量の制御の手
順を説明する。

本実施例は気圧計１および／または日射計２の測定値
により予め設定された気圧および／または日射量と天候
との関係から現在の天候を判断する天候判断手段と、日
射計２により測定される日射量の天候との関係から、予
め設定された現在の季節を判断する季節判断手段と、一
定時間前の気圧と給液直前の気圧との偏差に基づき、一
日を複数の時間帯に分けた各時間帯に応じて天候毎およ
び季節毎に給液量およびEC値を求めて給液を行う給液調
整手段と、からなる施設園芸における複合環境制御装置
である。

まず、第１表のように気圧計１により天候を決定し、
瞬時の日射量を測定し各天候におけるそれぞれの季節を
第10表から決定する。

さらに、給液一時間５分前から給液５分前の気圧差に
より、第11〜13表に示すように給液時間を求めて第９表
の時刻毎に給液する。

さらにEC値（電気伝導度）を各天候Ａ、Ｂ、Ｃと各気
圧差ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅとの組み合わせと季節の関係か
ら第14表の通り決定する。

なお、天候を決めるのが給液時刻より５分早いのは、
その５分間にEC値を設定値に調節するためである。

こうすることにより気圧、日射量によりその時の給液
時間を決定し、暑いほど、また天気が良いほど給液時間
を長くする。

また、気圧、日射量によりEC値を決めるため、例え
ば、夏や天候の良い時は蒸散が多いので、植物ま水をよ
く吸いそのため濃度は薄くても一定量の養分を吸収する
ことができる。このようにEC値を季節と天候に合わせて
変化させるため給液の過剰や不足がなくなり廃液の処理
問題や給液不足による植物への悪影響が少なくなる。

なお、瞬時の日射量を測定して、予め設定された日射
量と天候との関係から現在の天候を判断する天候判断手
段と、各設定給液時刻における天候に応じて予め設定さ
れた給液量を求めて、給液を行う給液手段と、からなる
施設園芸における複合環境制御装置を提供することもで
きる。

すなわち、気圧計による天候の判断の代わりに、日射
計により、瞬時の天候を決め、第15表のように天候毎に
予め設定された給液時間に従って、第９表の各給液時刻
毎に、そのときの天候により給液を行う。

この場合には、各給液時刻毎に天候をセンシングし、
給液時間を決めるため、その時の天候にあった液量を給
液することができる。そのため、過剰給液がないため廃
液が少なく、急な天候の変化に対応できるため、晴れの
時の養液不足がない。また、給液量を適性化することに
より過度にストレスを植物に与えることができる。この
方式は一定期間内の天候を一度決定するとその間の給液
回数を決定する場合に問題となる、途中で天候が変わっ
ても給液量を変えることがむずかしいといったことがな
く、天候により臨機応変に給液量を変えることができ
る。

［発明の効果］ 気圧変化をもとにしたフィードフォワード制御によ
り、実際の天候と並行してあるいはそれ以前に天候を予
測できるので日射計のみでは把握しえない、日の出前の
天候を知ることができ、ハウス内の室温、給液量、炭酸
ガスの施肥濃度の制御などを適切に行うことができる。

例えば植物の成長に大きな影響力をもつと言われる早
期加温帯における適切に環境制御が行える。また、日の
出前に限らず、一日を複数の時間帯に分けた各時間帯に
おいて、予め天候を予測しながらハウス環境制御をする
ので給液の過剰や不足がなくなり、廃液の処理の問題や
給液不足による植物への悪影響をなくすことができる。

なお、日中は気圧計の代わりに日射計を用いると計測
時点の正確な天候を知ることができる。

また、気圧、日射量により、天候と季節を判断し、し
かも、その時の気圧変化に応じて給液時間およびEC値を
決定するので、暑い季節ほど、また天気が良いほど給液
時間を長くするなど天候の変化を予測しながら細かくハ
ウス環境制御をすることができる。例えば、夏や天候の
良い時は蒸散が多いので、植物が水をよく吸いそのため
濃度は薄くても一定量の養分を吸収することができる。
このように季節と天候に合わせて変化させるため給液の
過剰や不足がなくなり廃液の処理問題や給液不足による
植物への悪影響が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の複合環境制御装置の概念構成図、第
２図は本発明の複合環境制御装置の制御部のブロック図
である。 １……気圧計、２……日射計、３……室温計

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気圧計および／または日射計の測定値によ
   り予め設定された気圧および／または日射量と天候との
   関係から現在の天候を判断する天候判断手段と、一定時
   間前の気圧と給液直前の気圧との偏差に基づき天候毎に
   予め設定されたハウス環境制御要因の調整量を求めてハ
   ウス内の環境を調整するハウス環境制御要因調整手段
   と、を設けたことを特徴とする施設園芸における複合環
   境制御装置。
2. 【請求項２】気圧計の測定値により予め設定された気圧
   と天候との関係から現在の天候を判断する天候判断手段
   と、日射計により測定される日射量と天候との関係か
   ら、予め設定された現在の季節を判断する季節判断手段
   と、一定時間前の気圧と給液直前の気圧との偏差に基づ
   き天候毎および季節毎に予め設定されたハウス環境制御
   要因の調整量を求めてハウス内の環境を調整するハウス
   環境制御要因調整手段と、を設けたことを特徴とする施
   設園芸における複合環境制御装置。