JP4349573B2 - Greenhouse environmental control device and its environmental control method - Google Patents
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Description
この発明は、植物栽培を行う施設園芸用温室(以下、単に温室という)の環境を制御するための環境制御装置及びその環境制御方法に関するものである。 The present invention relates to an environment control device and an environment control method for controlling the environment of a greenhouse for horticulture (hereinafter simply referred to as a greenhouse) for plant cultivation.
植物栽培には、気温、湿度、日長時間、風速、光強度、培地水分、培地温度など、多数の環境要因が影響を与える。温室において、これら多数の環境要因を植物栽培に好適な環境となるように制御するために、温度計、湿度計、日射計や照度計などの環境要因の計測値を取得する計測機器(以下、単に計測機器という)及び、暖房機、冷房機、天窓開閉装置や換気ファンなどの環境要因を変化させ制御するための制御機器(以下、単に制御機器という)が、多数設置されている。植物工場のような大規模な温室や、一部の温室では、コンピュータを用いた1台の独立した制御装置によって、この設置された多数の制御機器及び、計測機器を集中的に制御することで、環境要因の維持コントロールの省力化を図り、効率的に温室内の環境要因の制御を行っている。 Numerous environmental factors such as temperature, humidity, day length, wind speed, light intensity, medium moisture, and medium temperature affect plant cultivation. In a greenhouse, in order to control these many environmental factors so as to become a suitable environment for plant cultivation, measuring devices (hereinafter referred to as thermometers, hygrometers, pyranometers, illuminometers, etc.) Many control devices (hereinafter simply referred to as control devices) for changing and controlling environmental factors such as heaters, air conditioners, skylight opening / closing devices and ventilation fans are installed. In large-scale greenhouses such as plant factories and some greenhouses, a large number of installed control devices and measurement devices are controlled by a single independent control device using a computer. In order to save labor in maintaining and controlling environmental factors, the environmental factors in the greenhouse are efficiently controlled.
例えば、コンピュータを用いた1台の独立した制御装置によって、集中的に制御される温室内の環境要因の制御装置としては、従来、図4に示すように、温室101内には、栽培環境を調べるために、ハウス日射計121と、ハウス照度計122と、乾球温度計としてハウス温度計123と、湿球温度計としてハウス温度計124と、天井部の温度を計るハウス温度計125とをセンサとして設置している。さらに、温室101外には、乾球温度計として外気温度計131と、湿球温度計として外気温度計132と、風向風速計133と、室外日射計134とをセンサとして設置している。
For example, as a control device for environmental factors in a greenhouse that is centrally controlled by one independent control device using a computer, conventionally, as shown in FIG. In order to investigate,
コンピュータ102は、温室101に設置されたパッド装置111、サイドカーテン装置112、遮光カーテン装置113、補光ランプ装置114、循環ファン装置115、換気ファン装置116、天窓装置117、冷房装置118、暖房装置119のそれぞれの特性を把握し、かつ、温室101のエネルギモデルを基本として、これらの装置111〜119を制御する。
しかしながら、コンピュータを用いた1台の独立した制御装置では、温室の全ての計測機器や制御機器を接続し、この制御装置で集中的に制御することは、以下のような問題点がある。即ち、
(1)温室に設置される制御機器や計測機器の構成は、栽培する植物の種類や、温室の構造、規模等の要因により、多くの構成が必要となる。このような多くの構成に対応して全ての環境要因を集中制御する集中制御型の制御装置を開発することは、プログラム設計などの面からコストが多大になる。
(2)集中制御型の制御装置は、1棟の温室に1台ずつ設置する程度であるから、需要が少なく、このため量産効果が現れにくく、それだけ高価となる。
(3)制御機器や計測機器を僅かしか設置していないような温室に導入する場合にも、この高価な1台の独立した制御装置が必要であるので、非常にコスト高となる。
(4)集中制御型の制御装置が故障した場合、その影響が温室内の環境制御全体に波及してしまう。
However, in one independent control device using a computer, connecting all the measurement devices and control devices in the greenhouse and controlling them centrally with this control device has the following problems. That is,
(1) Many configurations of control devices and measuring devices installed in a greenhouse are required depending on factors such as the type of plant to be cultivated, the structure and scale of the greenhouse, and the like. The development of a centralized control device that centrally controls all environmental factors corresponding to such many configurations is costly in terms of program design and the like.
(2) The central control type control device is only installed one by one in the greenhouse of the building, so there is little demand, and therefore, mass production effects are difficult to appear and the cost is increased accordingly.
(3) Even when introducing into a greenhouse in which only a few control devices and measurement devices are installed, this expensive single control device is necessary, which is very expensive.
(4) When a central control type control device breaks down, the influence spreads over the entire environmental control in the greenhouse.
このような問題により、コンピュータを用いた環境制御システムは、日本における温室等の設置面積の約1%弱しか導入されておらず、非常に普及率が悪いという問題がある。また、現在の農業分野では、単位面積あたりの利益率が悪い上に、単価が高い高級品ほど手作りで丁寧に栽培するのに対して、省力化して効率的に栽培する植物ほど単価が安く、そのような安い植物を栽培するときには、他の分野に比べてより一層のコストダウンを図らなければ利益が上がらないのが実情という問題もある。
この発明の目的は、このような事情に鑑みてなされたもので、これらの問題を解決することのできる温室の環境制御装置およびその環境制御方法を提供することにある。
Due to such problems, an environmental control system using a computer has been introduced with a little less than 1% of the installation area of a greenhouse in Japan, and there is a problem that the diffusion rate is very low. Also, in the current agricultural field, the profit per unit area is bad, and luxury products with high unit prices are handmade and carefully cultivated, whereas labor-saving and efficiently cultivated plants have lower unit prices, When cultivating such cheap plants, there is a problem that the profit cannot be achieved unless the cost is further reduced compared to other fields.
An object of the present invention is to provide an environmental control device for a greenhouse and an environmental control method thereof that can solve these problems.
請求項1に係る発明は、温室内の複数の環境要因を複合的に制御する温室の環境制御装置において、温室内の少なくとも一つの環境要因を設定する入出力部と、この入出力部を制御するコンピュータとを有する設定手段と、温室内外の少なくとも一つの環境要因の計測を行う計測機器と、この計測機器を制御することで、この計測機器からの環境要因の計測値を取得するコンピュータとを有する少なくとも一つの計測手段と、温室内の少なくとも一つの環境要因に影響を与える制御機器と、この制御機器を制御することで温室内の少なくとも一つの環境要因を制御するコンピュータとを有する少なくとも一つの制御手段と、設定手段が有するコンピュータと計測手段が有するコンピュータと制御手段が有するコンピュータとの間を結合する情報通信ネットワークとを有し、設定手段で設定した温室内の環境要因の設定値に従って、制御手段は、制御を行うために必要な情報を、設定手段と、環境要因の計測値を取得する計測手段と、互いに密接な関係を有する環境要因の計測値を取得するその他の計測手段と、同じ環境要因を制御するその他の制御手段と、互いに密接な関係を有する環境要因を制御するさらにその他の制御手段とから、情報通信ネットワークを介してそれぞれ取得して、自律的に温室内の環境要因を制御し、制御手段は、自律的に取得した情報に応じて、同じ環境要因を制御するその他の制御手段あるいは互いに密接な関係を有する環境要因を制御するさらにその他の制御手段との間で、互いに制御し、又は制御されることで相互に干渉し合うことにより、全体として、温室内の環境要因を複合的に制御するようにしたものである。
The invention according to
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、さらに、情報通信ネットワークを介して、計測手段が取得した温室内外の少なくとも一つの環境要因の計測値と、計測手段及び制御手段の動作状況とをモニタできるコンピュータを有するようにしたものである。
The invention according to
請求項3に係る発明は、温室の環境要因を複合的に制御する温室の環境制御方法において、温室内の少なくとも一つの環境要因を設定するとともに、この設定値を制御可能なコンピュータを有する少なくとも一つの設定手段により、環境要因の求める設定値を設定し、温室内外の少なくとも一つの環境要因の計測を行う計測機器を有するとともに、この計測機器からの環境要因の計測値を取得するコンピュータを有する少なくとも一つの計測手段により、計測値を取得し、温室内の少なくとも一つの環境要因に影響を与える事が可能な制御機器を有するとともに、この制御機器を制御可能なコンピュータを有する少なくとも一つの制御手段により、少なくとも一つの環境要因を制御し、設定手段の有するコンピュータと、計測手段の有するコンピュータと、制御手段の有するコンピュータとを、情報通信ネットワークで互いに結合し、それぞれの制御手段は、設定値と、計測値と、互いに密接な関係を有するその他の環境要因の計測値と、同じ環境要因を制御する制御手段と互いに密接な関係を有する環境要因を制御するさらにその他の制御手段とからは、この制御手段の動作状況のデータを、情報通信ネットワークを介して、それぞれの制御手段が制御する環境要因の制御を行うために必要な情報として、それぞれ自律的に取得し、それぞれの制御手段は、自律的に取得した情報を用いて、それぞれの制御手段が制御する環境要因の制御を、設定手段において設定された設定値に従って実行し、さらに、それぞれの制御手段は、それぞれ自律的に取得した情報に応じて、同じ環境要因を制御するその他の制御手段と互いに密接な関係を有する環境要因を制御するさらにその他の制御手段の制御に干渉し、それぞれの制御手段は、同じ環境要因を制御するその他の制御手段と互いに密接な関係を有する環境要因を制御するさらにその他の制御手段との間で、互いに制御し、又は制御されることにより相互に干渉しあう事で、それぞれの制御手段の分散的な環境要因の制御を統合して、全体として、前記温室内の環境要因を複合的に制御するようにしたものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a greenhouse environmental control method for complexly controlling greenhouse environmental factors, wherein at least one environmental factor in the greenhouse is set and at least one computer having a computer capable of controlling the set value is provided. It has at least one measuring device that sets a setting value for an environmental factor by one setting means and measures at least one environmental factor inside and outside the greenhouse, and at least a computer that acquires the measured value of the environmental factor from this measuring device With a control device capable of obtaining a measured value by one measuring means and influencing at least one environmental factor in the greenhouse, and at least one control means having a computer capable of controlling the control device A computer that controls at least one environmental factor and has setting means, and a computer that has measuring means. The computer and the computer of the control means are coupled to each other by an information communication network, and each control means has the same environment as the set value, the measured value, and the measured value of other environmental factors that are closely related to each other. The control means for controlling the factors and the other control means for controlling environmental factors that are closely related to each other control the data of the operation status of the control means via the information communication network. As the information necessary for controlling the environmental factors to be obtained, each autonomously obtains information, and each control means uses the autonomously obtained information to control the environmental factors controlled by the respective control means, Execute according to the set value set in the setting means, and each control means, in accordance with the information obtained autonomously, the same environment Interfere with the control of the further other control means for controlling the environmental factors with other control means and closely related to each other to control the factors, each of the control means, with each other closely and other control means for controlling the same environmental factors Controlling each other's environmental factors in a distributed manner by controlling each other or interfering with each other by controlling other environmental factors that control environmental factors that have a relative relationship. As a whole, the environmental factors in the greenhouse are controlled in a composite manner.
請求項4に係る発明は、請求項3に係る発明において、それぞれの制御手段は、さらに、設定手段の動作状況のデータと、計測手段の動作状況のデータと、同じ環境要因を制御するその他の制御手段と互いに密接な関係を有する環境要因を制御するさらにその他の制御手段の動作状況のデータとを、情報通信ネットワークを介して、それぞれの制御手段が制御する環境要因の制御を行うために必要な情報として、それぞれ自律的に取得するようにしたものである。
The invention according to
請求項5に係る発明は、請求項3〜請求項4にそれぞれ係る発明において、情報通信ネットワークに、さらに、コンピュータを結合し、このコンピュータにより、情報通信ネットワークを介して、設定手段において設定した全ての環境要因の設定値と、設定手段の動作状況のデータと、全ての計測手段で取得した全ての環境要因の計測値と、全ての計測手段と全ての制御手段の動作状況のデータとをモニタするようにしたものである。
The invention according to
請求項1及び請求項3に係る発明は、上記のように構成したので、制御手段の一つが故障しても、その故障が装置全体に波及することがないので、装置全体として故障に強い。また、各制御手段が自律的に制御を行っているので、制御手段の一つが故障した場合、その故障した制御手段を修理するにしても、新しい制御手段に置き換えるにしても、容易に修理の間の暫定的に使用する制御手段若しくは新しい制御手段に置き換えることができる。また、計測手段や制御手段は、段階的に導入することができるので、初期投資額を抑えることができると共に、その増設、交換、または、既存の施設との置き換えもまた容易である。
Since the inventions according to
請求項4に係る発明は、上記のように構成したので、上記請求項1と同様な効果がある。さらに、各制御手段が、その制御に必要な情報の発信元の動作状況のデータも加味して制御を行うことができるので、制御の信頼性を上げることができる。
Since the invention according to
請求項2及び請求項5に係る発明は、上記のように構成したので、上記請求項1及び請求項4と同様な効果がある。さらに、環境要因の各種設定値や計測値、各手段の制御状況や動作状況のデータ全てを一元化して収集、管理することができる。
Since the inventions according to
温室内外に設置する設定手段と、計測手段と、制御手段とに、それぞれコンピュータを内蔵する。これらのコンピュータは、情報通信ネットワークを介して互いに結合され、相互に必要な情報を交換しながら、且つ、互いに自律的に計測と制御を行う。独立した制御装置を別に設置することなく、各手段に内蔵された各コンピュータの分散的な機能を統合して、全体として環境制御装置を構成する。 Each of the setting means, the measuring means, and the control means installed inside and outside the greenhouse incorporates a computer. These computers are coupled to each other via an information communication network, and autonomously measure and control each other while exchanging necessary information. Without installing an independent control device separately, the distributed functions of each computer built in each means are integrated to constitute an environment control device as a whole.
この発明の第1の実施例を、図1〜図3に基づいて詳細に説明する。
図1は、この発明の全体的な構成を示す概略図、図2は、第1の実施例を説明するための要部構成図、図3は、動作フロー図である。
A first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of the present invention, FIG. 2 is a main configuration diagram for explaining the first embodiment, and FIG. 3 is an operation flow diagram.
図1及び図2において、環境制御装置1は、野菜や果物や花等の園芸作物を栽培するための温室2と、温室2内外の気温を初めとして、温室2内の培地温度、温室2内外の湿度、灌水、肥料(pH)濃度、二酸化炭素濃度、光強度、光質(スペクトル)等の多くの環境要因の設定及びその表示を行う設定手段3と、温室2内外の環境要因の計測値を取得するための計測手段4(4a、4b、4c・・・)と、温室内の環境要因を制御するための制御手段5(5a、5b、5c・・・)と、これらの設定手段3、計測手段4(4a、4b、4c・・・)、制御手段5(5a、5b、5c・・・)との間を互いに結合する情報通信ネットワーク6とから構成されている。
1 and 2, the
設定手段3は、環境制御装置1の基準となる時計(図示せず)と、上記様々な環境要因の設定及びその表示が可能な入出力部(図示せず)と、この入出力部の制御と動作状況の監視とを行うコンピュータ7とにより構成されている。
The setting means 3 includes a clock (not shown) serving as a reference for the
コンピュータ7は、過去の履歴を含めて入出力部の動作状況のデータを設定手段3の動作状況のデータとして、メモリ(図示せず)に記憶している。このコンピュータ7は、環境要因の設定値のデータや、時計からの日時のデータ、記憶された設定手段3の動作状況のデータを、情報通信ネットワーク6を介して、制御手段5や、後述するコンピュータ10により読み出し可能な状態にするとともに、設定手段3の動作状況のデータに関しては、情報通信ネットワーク6を介して、制御手段5や、後述するコンピュータ10へ送信することができる。
The
また、この実施例では、コンピュータ7は、組み込み用コンピュータのボードを使用しており、設定手段3に組み込まれている。この組み込み用コンピュータのボードは、コンピュータ7が制御する入出力部とのインタフェースと、情報通信ネットワーク6を介してその他の各手段と相互に必要な情報を交換するためのインタフェースと、設定値のデータや過去の履歴を含めた設定手段3の動作状況のデータを記憶するのに十分なメモリとを有している。
In this embodiment, the
計測手段4(4a、4b、4c・・・)は、様々な環境要因の内、少なくとも一つの環境要因の計測を行うことができる一台の計測機器(図示せず)と、この計測機器の制御と動作状況の監視とを行うコンピュータ8(8a、8b、8c・・・)とにより構成されている。 The measuring means 4 (4a, 4b, 4c...) Includes one measuring device (not shown) that can measure at least one environmental factor among various environmental factors, It is comprised by the computer 8 (8a, 8b, 8c ...) which performs control and monitoring of an operation condition.
このコンピュータ8は、計測機器の制御を行うことにより、計測値を取得し、過去の履歴を含めてこの計測値と、計測手段4の動作状況として計測機器の動作状況のデータをメモリ(図示せず)に記憶している。コンピュータ8は、これら記憶された計測値や計測手段4の動作状況のデータを、情報通信ネットワーク6を介して制御手段5や後述するコンピュータ10により読み出し可能な状態にするとともに、計測手段4の動作状況のデータに関しては、情報通信ネットワーク6を介して制御手段5や後述するコンピュータ10へ送信することができる。
The
また、この実施例では、コンピュータ8は、コンピュータ7と同様の組み込み用コンピュータのボードを使用しており、計測手段4に組み込まれている。この組み込み用コンピュータのボードは、コンピュータ8が制御する計測機器とのインタフェースと、情報通信ネットワーク6を介してその他の各手段と相互に必要な情報を交換するためのインタフェースと、過去の履歴を含めた計測値や計測手段4の動作状況のデータを記憶するのに十分なメモリとを有している。
In this embodiment, the
また、環境制御装置1は、少なくとも一つの計測手段4により構成されている。計測手段4は、温室2の規模や環境制御装置1の導入状況によりその数が増減する。環境制御装置1の導入状況は、計測機器と制御機器とがどの様な種類の機器がそれぞれ何台使用されているのかを示している。即ち、計測手段4で使用する計測機器は、どのような環境要因を計測するかにより計測機器の種類が決まる。例えば、温度を測定する計測機器は温度センサであり、湿度を測定する計測機器は湿度計であり、日射量を測定する計測機器は日射計である。例えば、温度センサが3台、湿度計が1台、日射計が2台といったように、これら3種類の計測機器が、それぞれ何台使用されているかにより、計測手段4の数は増減する。
The
なお、この計測手段4で使用する計測機器は、温度センサ、日射計、湿度計、雨量計、土壌水分センサ、CO2ガスセンサ等多くの種類があり、多くの環境要因の内、少なくとも一つの環境要因の計測を行うことができる。 There are many types of measuring equipment used in the measuring means 4, such as a temperature sensor, a pyranometer, a hygrometer, a rain gauge, a soil moisture sensor, a CO 2 gas sensor, and at least one environment among many environmental factors. Factors can be measured.
制御手段5(5a、5b、5c・・・)は、多くの環境要因の内、少なくとも一つの環境要因に影響を与えることができる一台の制御機器(図示せず)と、この制御機器の制御と動作状況の監視とを行うコンピュータ9(9a、9b、9c・・・)とにより構成されている。
The control means 5 (5a, 5b, 5c...) Includes one control device (not shown) that can affect at least one of the many environmental factors, and the
コンピュータ9は、情報通信ネットワーク6を介して制御機器の制御を行うために必要な情報を、設定手段3と計測手段4と同じ環境要因や互いに密接な関係を有する環境要因を制御するその他の制御手段5とから入手し、この入手した情報により制御機器の制御を行うとともに、この制御機器の動作状況を過去の履歴を含めてメモリ(図示せず)に記憶している。さらに、コンピュータ9は、情報通信ネットワーク6を介してこれら記憶された制御機器の動作状況のデータを、自己の制御手段5の動作状況のデータとして、コンピュータ10やその他の制御手段5からの読み出しに応じて送信することができる。なお、その他の制御手段5とは、このコンピュータ9が制御する制御手段5以外の制御手段5をいう。
The
また、コンピュータ9は、その他の制御手段5との間で、情報通信ネットワーク6を介して、互いの制御手段5への制御命令を送信または受信することができるとともに、この送信または受信した制御命令により、制御手段5の有する制御機器を互いに制御し、または、制御されることが可能となっている。
Further, the
また、この実施例では、コンピュータ9は、コンピュータ7と同様の組み込み用コンピュータのボードを使用しており、制御手段5に組み込まれている。この組み込み用コンピュータのボードは、コンピュータ9が制御する制御機器とのインタフェースと、情報通信ネットワーク6を介してその他の各手段と相互に必要な情報を交換するためのインタフェースと、過去の履歴を含めた制御機器の動作状況のデータを記憶するのに十分なメモリとを有している。
In this embodiment, the
また、環境制御装置1は、少なくとも一つの制御手段5により構成されている。この制御手段5は、温室2の規模や環境制御装置1の導入状況によりその数が増減する。即ち、制御手段5で使用する制御機器は、制御する環境要因により制御機器の種類が決まる。例えば、この温室では、制御したい環境要因は温度であり、この温度を制御するための制御機器には、冷房機、天窓装置、換気扇等の種類がある。そして、それぞれ冷房機を2台、天窓装置を1台、換気扇を3台といった様に、これらの制御機器をそれぞれ何台使用するかにより、制御手段5の数は増減する。
The
この制御手段5で使用する制御機器は、冷房機、天窓装置、側窓巻上機、暖房機、換気扇、遮光カーテン、補光ランプ等多くの種類がある。各制御機器は、多くの環境要因の内、少なくとも一つの環境要因に影響を与えることができる。 There are many types of control devices used in the control means 5, such as a cooling device, a skylight device, a side window hoisting device, a heating device, a ventilation fan, a light shielding curtain, and a supplementary lamp. Each control device can affect at least one of the many environmental factors.
例えば、補光ランプを例にとって説明すると、補光ランプを点灯させることにより、温室2内の光強度は増加し、気温は上昇する。また、温室2内の植物は、光合成をするのに十分な二酸化炭素濃度があり、且つ植物が光合成を十分に行った状態でなければ、光強度の増加によって光合成を行う。すると、植物が光合成を行うことで温室2内の二酸化炭素濃度は減少する。従って、補光ランプは、これらの環境要因に影響を与えることができる。
For example, taking an auxiliary lamp as an example, lighting the auxiliary lamp increases the light intensity in the
情報通信ネットワーク6は、設定手段3と全ての計測手段4と全ての制御手段5との間を結合している。即ち、各手段の有する各コンピュータ間(コンピュータ7と全てのコンピュータ8と全てのコンピュータ9との間)を結合している。
The
なお、情報通信ネットワーク6としては、この実施例ではLANを用い、その通信プロトコルとしてはTCP/IPを用い、HUBを用いてケーブルをスター結線することで各コンピュータ間を結合している。しかし、これに限定されるものではなく、情報通信ネットワーク6は、そのネットワーク上のあらゆる装置との対話が可能な通信路で結合されたものであれば、如何なるものでも良い。
In this embodiment, LAN is used as the
情報通信ネットワーク6には、さらに、情報収集用のコンピュータ10が結合されている。コンピュータ10は、情報通信ネットワーク6を介してコンピュータ7とコンピュータ8とコンピュータ9とからのデータを取得して、環境制御装置1全体の動作状況の情報収集や監視を行う。ここで、コンピュータ10は、コンピュータ7からは、設定手段3で設定した全ての環境要因の設定値と設定手段3の動作状況とを取得し、コンピュータ8からは、計測手段4で取得した計測値と計測手段4の有する計測機器の動作状況とを取得し、コンピュータ9からは、制御手段5の有する制御機器の動作状況を取得する。なお、この実施例では、コンピュータ10は、市販されている既存のノート型パソコンを使用している。
An
情報通信ネットワーク6を介して行われる各コンピュータ間の通信は、この実施例では、XML形式のデータによって行われているので、コンピュータ10は、特別なソフトウェアを使用する必要が無く、各コンピュータに割り当てられているIPアドレスを指定して、一般のwebブラウザを使用するだけで、簡単に設定値や計測値や動作状況のデータを取得する事ができる。
In this embodiment, the communication between the computers performed via the
次に、作用動作について説明する。この発明では、全ての制御手段5(5a、5b、5c・・・)がそれぞれ備えているコンピュータ9(9a、9b、9c・・・)は、各制御手段5が備えている制御機器を制御するために、情報通信ネットワーク6を介してその制御に必要な情報を、設定手段3の有するコンピュータ7や計測手段4の有するコンピュータ8やその他の制御手段5の有するコンピュータ9からそれぞれ取得して、各制御手段5の有する制御機器をそれぞれ独立して制御している。
Next, the operation will be described. In the present invention, the computers 9 (9a, 9b, 9c...) Provided in all the control means 5 (5a, 5b, 5c...) Control the control equipment provided in each control means 5. In order to do this, information necessary for the control is acquired from the
また、コンピュータ9は、自己の制御手段5の有する制御機器をそれぞれ制御するために必要な場合には、情報通信ネットワーク6を介してその他の制御手段5の有するコンピュータ9へ制御命令を送信し、その他の制御手段5の有する制御機器の制御に関与する。
Further, the
このようにして、情報通信ネットワーク6で結合された全ての制御手段5は、それぞれ自律的にそれぞれの環境要因の制御を行うとともに、これらの制御を統合することにより、全体として温室2内の環境要因を複合的に制御する。
In this way, all the control means 5 coupled by the
しかし、これらのコンピュータ9が制御を行う制御手段5で行う制御手順は、温室2の規模、及び計測手段4や制御手段5の組み合わせによってその数や種類は多い。従って、この実施例では、計測機器及び制御機器は、温室2外の気温を測定する温度センサ、温室2内の気温を測定する温度センサ、温室2内に設置された日射計、温室2の天窓を開閉する天窓装置、及び冷房機とした場合に限定して、冷房機による温室2内の温度制御について図2及び図3に基づき詳細に説明する。
However, the number and types of control procedures performed by the control means 5 controlled by these
図2において、計測手段4aは、温室2内の気温を計測するための温度センサであり、コンピュータ8aを内蔵している。計測手段4bは、温室2外の気温を計測するための温度センサであり、コンピュータ8bを内蔵している。同様に、計測手段4cは、温室2内の日射量を計測する日射計であり、コンピュータ8cを内蔵している。制御手段5aは、温室2内の冷房を行う冷房機で、コンピュータ9aを内蔵している。同様に、制御手段5bは、温室2に設けられている天窓を開閉することにより温室2の換気を行う天窓装置であり、コンピュータ9bを内蔵している。
In FIG. 2, the measuring means 4a is a temperature sensor for measuring the temperature in the
まず、初期設定として、温室2内の気温は、何度に保持すべきかを設定手段3により設定(以下、設定値という)する。次いで、温室2内への日射量(cal/cm2)に対する温室2内の気温の上昇率と温度差条件値とを設定する。ここで、温度差条件値とは、温度センサ4aで計測した温室2内の気温が、設定値を何℃上回った時、冷房機5aにより温室2内の冷房を開始するかという条件を満足する温度差(即ち、計測値−設定値)をいう。
First, as an initial setting, the setting means 3 sets how many times the temperature in the
次に、作用動作について、図2、図3に基づいて説明する。
まず、冷房機5aの有するコンピュータ9aは、情報通信ネットワーク6を介して温度センサ4aで計測した温室2内の気温の計測値を、温度センサ4aの有するコンピュータ8aから取得し(ステップ21)、続いて、設定手段3で設定された温室2内の気温の設定値を、設定手段3の有するコンピュータ7から同様に取得する(ステップ22)。
Next, the operation will be described with reference to FIGS.
First, the computer 9a which the air conditioner 5a has acquires the measured value of the temperature in the
次いで、温室2内の気温の計測値と設定値とを比較する(ステップ23)。その結果、温室2内の気温の温度差(即ち、計測値−設定値)<温度差条件値の場合には、冷房しない(ステップ24)。この際、冷房機5aの有するコンピュータ9aは、冷房機5aの動作状況を取得し、もし、冷房機5aが稼働している場合には、これを停止する(ステップ24)。
Next, the measured value of the temperature in the
温室2内の気温の温度差(即ち、計測値−設定値)≧温度差条件値の場合には、冷房機5aの有するコンピュータ9aは、情報通信ネットワーク6を介して温度センサ4bで計測した温室2外の気温の計測値を、温度センサ4bの有するコンピュータ8bから取得し(ステップ25)、続いて、日射計4cで計測した温室2内の日射量の計測値を、日射計4cの有するコンピュータ8cから同様に取得する(ステップ26)。
When the temperature difference of the temperature in the greenhouse 2 (that is, the measured value−the set value) ≧ the temperature difference condition value, the computer 9a included in the air conditioner 5a has the greenhouse measured by the temperature sensor 4b via the
この取得した温室2内の日射量の計測値と、初期設定で設定した温室2内への日射量(cal/cm2)に対する温室2内の気温の上昇率から、日射量条件値が算出される。ここで、日射量条件値とは、温室2内の日射量による温室2内の気温の上昇分(以下、日射量条件という)をいう。次いで、設定手段3で設定された温室2内の気温の設定値と、温室2外の気温の計測値とを比較する(ステップ27)。
The solar radiation condition value is calculated from the measured value of the solar radiation in the
その結果、(温室2内の設定値−温室2外の気温)≧日射量条件値の場合には、冷房機5aを稼働させるまでもなく、天窓を開けることによって外気による温室2内の冷却効果が期待できる。
As a result, in the case of (the set value in the
そこで、このような場合には、冷房機5aの有するコンピュータ9aは、情報通信ネットワーク6を介して天窓装置5bの動作状況、即ち、天窓がどの程度開いているかという情報を、天窓装置5bの有するコンピュータ9bから取得し(ステップ28)、もし天窓が閉まっていたら、天窓を開けるための制御命令を、天窓装置5bの有するコンピュータ9bへ送信し、天窓装置5bの有するコンピュータ9bによる天窓装置の制御に干渉して天窓を開け(ステップ29)、冷房しない(ステップ24)。この際、冷房機5aの有するコンピュータ9aは、冷房機5aの動作状況を取得し、もし、冷房機5aが稼働している場合には、これを停止する(ステップ24)。
Therefore, in such a case, the computer 9a included in the air conditioner 5a has the operation status of the skylight device 5b via the
一方、日差しが強い場合や、温室2外の気温が温室2内に比較してそれほど低くない場合等のように、温室2内の設定値−温室2外の気温<日射量条件値の場合には、天窓を開けても外気による温室2内の冷却効果は、期待できない。
On the other hand, when the setting value in the greenhouse 2-the temperature outside the
そこで、このような場合には、冷房機5aの有するコンピュータ9aは、情報通信ネットワーク6を介して天窓装置5bの動作状況、即ち、天窓がどの程度開いているかという情報を、天窓装置5bの有するコンピュータ9bから取得し(ステップ30)、もし天窓が開いていたら、天窓を閉めるための制御命令を、天窓装置5bの有するコンピュータ9bへ送信し、天窓装置5bの有するコンピュータ9bによる天窓装置の制御に干渉して天窓を閉め(ステップ31)、冷房する(ステップ32)。この際、冷房機5aの有するコンピュータ9aは、冷房機5aの動作状況を取得し、もし、冷房していなければ、冷房する(ステップ32)。
Therefore, in such a case, the computer 9a included in the air conditioner 5a has the operation status of the skylight device 5b via the
このように構成されているので、各制御手段、計測手段同士の情報交換が可能であり、制御効率が良くなる。さらに、制御手段の一つが故障しても、その故障が装置全体に波及することがないので、装置全体として故障に強い。また、各制御手段が自律的に制御を行っているので、制御手段の一つが故障した場合、その故障した制御手段を修理するにしても、新しい制御手段に置き換えるにしても、修理の間の暫定的に使用する制御手段若しくは新しい制御手段に容易に置き換えることができる。また、計測手段や制御手段は、段階的に導入することができるので、初期投資額を抑えることができると共に、その増設、交換、既存の施設の置き換えも容易である。 Since it is configured in this manner, information can be exchanged between the control means and the measurement means, and the control efficiency is improved. Furthermore, even if one of the control means fails, the failure does not spread to the entire apparatus, so that the entire apparatus is resistant to failure. In addition, since each control means performs control autonomously, if one of the control means fails, even if the failed control means is repaired or replaced with a new control means, It can be easily replaced with a temporarily used control means or a new control means. In addition, since the measuring means and the control means can be introduced in stages, the initial investment can be suppressed, and the addition, replacement, and replacement of existing facilities are easy.
この発明による環境制御装置は、温室内の環境要因の制御を、各制御手段が分散して独立的に行っているため、計測手段や制御手段の数も様々に構成でき、小規模な温室から大規模な温室まで幅広く対応することができる。計測手段や制御手段を付け加えることができ、段階的に導入することが可能であるため、新規に本装置を導入する場合だけでなく、既存の設備と置き換える場合でも、段階的に導入可能であり、初期投資額を抑えたい場合に特に適している。また、交換・増設にも容易に対応することができる。 The environmental control device according to the present invention controls the environmental factors in the greenhouse independently by each control means, so that the number of measurement means and control means can be variously configured. It can handle a wide range of greenhouses. Measurement means and control means can be added and can be introduced in stages, so it can be introduced in stages not only when newly installing this device, but also when replacing existing equipment. This is especially suitable when you want to reduce the initial investment. In addition, replacement and expansion can be easily handled.
1 環境制御装置
2 温室
3 設定手段
4 計測手段
5 制御手段
6 情報通信ネットワーク
7 コンピュータ
8 コンピュータ
9 コンピュータ
10 コンピュータ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記温室内の少なくとも一つの環境要因を設定する入出力部と、この入出力部を制御するコンピュータとを有する設定手段と、
前記温室内外の少なくとも一つの環境要因の計測を行う計測機器と、この計測機器を制御することで、この計測機器からの環境要因の計測値を取得するコンピュータとを有する少なくとも一つの計測手段と、
前記温室内の少なくとも一つの環境要因に影響を与える制御機器と、この制御機器を制御することで、前記温室内の少なくとも一つの環境要因を制御するコンピュータとを有する少なくとも一つの制御手段と、
前記設定手段が有するコンピュータと前記計測手段が有するコンピュータと前記制御手段が有するコンピュータとの間を結合する情報通信ネットワークとを有し、
前記設定手段で設定した前記温室内の環境要因の設定値に従って、前記制御手段は、制御を行うために必要な情報を、前記設定手段と、環境要因の計測値を取得する前記計測手段と、互いに密接な関係を有する環境要因の計測値を取得するその他の計測手段と、同じ環境要因を制御するその他の制御手段と、互いに密接な関係を有する環境要因を制御するさらにその他の制御手段とから、前記情報通信ネットワークを介してそれぞれ取得して、自律的に前記温室内の環境要因を制御し、
前記制御手段は、前記自律的に取得した情報に応じて、同じ環境要因を制御するその他の制御手段あるいは互いに密接な関係を有する環境要因を制御するさらにその他の制御手段との間で、互いに制御し、又は制御されることで相互に干渉し合うことにより、全体として、前記温室内の環境要因を複合的に制御すること
を特徴とする温室の環境制御装置。 In a greenhouse environmental control device that controls multiple environmental factors in a greenhouse in a complex manner,
A setting means having an input / output unit for setting at least one environmental factor in the greenhouse, and a computer for controlling the input / output unit;
At least one measuring means having a measuring device that measures at least one environmental factor inside and outside the greenhouse, and a computer that acquires the measured value of the environmental factor from the measuring device by controlling the measuring device;
At least one control means comprising: a control device that affects at least one environmental factor in the greenhouse; and a computer that controls the control device to control at least one environmental factor in the greenhouse;
An information communication network for connecting a computer included in the setting unit, a computer included in the measurement unit, and a computer included in the control unit;
According to the setting value of the environmental factor in the greenhouse set by the setting unit, the control unit includes information necessary for performing control, the setting unit, and the measurement unit that acquires the measured value of the environmental factor, From other measuring means for acquiring measured values of environmental factors that are closely related to each other, other control means for controlling the same environmental factors, and other control means for controlling environmental factors that are closely related to each other , Obtain each via the information communication network, autonomously control environmental factors in the greenhouse,
The control means, in response to the autonomously acquired information between more other control means for controlling the environmental factors with other control means or closely related to each other for controlling the same environmental factors, control each other In addition, the environmental control apparatus for a greenhouse is characterized in that, as a whole, the environmental factors in the greenhouse are controlled in a complex manner by interfering with each other by being controlled.
を特徴とする請求項1に記載の温室の環境制御装置。 The environmental control device for the greenhouse can further monitor the measured value of at least one environmental factor inside and outside the greenhouse acquired by the measurement unit and the operating status of the measurement unit and the control unit, via the information communication network. The greenhouse environmental control device according to claim 1, further comprising a computer.
温室内の少なくとも一つの環境要因を設定するとともに、この設定値を制御可能なコンピュータを有する少なくとも一つの設定手段により、環境要因の求める設定値を設定し、
温室内外の少なくとも一つの環境要因の計測を行う計測機器を有するとともに、この計測機器からの環境要因の計測値を取得するコンピュータを有する少なくとも一つの計測手段により、前記計測値を取得し、
前記温室内の少なくとも一つの環境要因に影響を与える事が可能な制御機器を有するとともに、この制御機器を制御可能なコンピュータを有する少なくとも一つの制御手段により、少なくとも一つの環境要因を制御し、
前記設定手段の有するコンピュータと、前記計測手段の有するコンピュータと、前記制御手段の有するコンピュータとを、情報通信ネットワークで互いに結合し、
それぞれの前記制御手段は、前記設定値と、前記計測値と、互いに密接な関係を有するその他の環境要因の計測値と、同じ環境要因を制御する制御手段と互いに密接な関係を有する環境要因を制御するさらにその他の制御手段とからは、この制御手段の動作状況のデータを、前記情報通信ネットワークを介して、それぞれの前記制御手段が制御する環境要因の制御を行うために必要な情報として、それぞれ自律的に取得し、
それぞれの前記制御手段は、前記自律的に取得した情報を用いて、それぞれの前記制御手段が制御する環境要因の制御を、前記設定手段において設定された設定値に従って実行し、
さらに、それぞれの前記制御手段は、それぞれ前記自律的に取得した情報に応じて、同じ環境要因を制御するその他の制御手段と互いに密接な関係を有する環境要因を制御するさらにその他の制御手段の制御に干渉し、
それぞれの前記制御手段は、同じ環境要因を制御するその他の制御手段と互いに密接な関係を有する環境要因を制御するさらにその他の制御手段との間で、互いに制御し、又は制御されることにより相互に干渉しあう事で、それぞれの制御手段の分散的な環境要因の制御を統合して、全体として、前記温室内の環境要因を複合的に制御すること
を特徴とする温室の環境制御方法。 In the greenhouse environmental control method that controls the environmental factors of the greenhouse in a complex manner,
Set at least one environmental factor in the greenhouse, and set the setting value for the environmental factor by at least one setting means having a computer capable of controlling this setting value,
It has a measuring device that measures at least one environmental factor inside and outside the greenhouse, and obtains the measured value by at least one measuring means having a computer that acquires a measured value of the environmental factor from the measuring device,
Having at least one control factor capable of affecting at least one environmental factor in the greenhouse, and controlling at least one environmental factor by at least one control means having a computer capable of controlling the control factor;
A computer having the setting unit, a computer having the measuring unit, and a computer having the control unit are coupled to each other via an information communication network,
Each of the control means includes the set value, the measured value, the measured value of other environmental factors that are closely related to each other, and the environmental factor that is closely related to the control means that controls the same environmental factors. From the other control means to control, the data of the operation status of the control means is necessary as information necessary for controlling the environmental factors controlled by the control means via the information communication network. Each acquired autonomously,
Each of the control means, using the autonomously acquired information, executes control of environmental factors controlled by the control means according to the setting value set in the setting means,
Furthermore, each of the control means, in response to each of the autonomously acquired information, the control of the further other control means for controlling the environmental factors have a close relationship with each other and other control means for controlling the same environmental factors Interfering with
Each of the control means controls each other or is mutually controlled by other control means for controlling the same environmental factor and other control means for controlling the environmental factor having a close relationship with each other. An environmental control method for a greenhouse characterized by integrating control of distributed environmental factors of each control means by interfering with each other, and controlling the environmental factors in the greenhouse in a composite manner as a whole.
を特徴とする請求項3に記載の温室の環境制御方法。 Each of the control means further controls environmental factors that are closely related to the operational status data of the setting means, the operational status data of the measuring means, and other control means that control the same environmental factors. And autonomously acquiring data on the operating status of other control means as information necessary for controlling environmental factors controlled by the control means via the information communication network. The environmental control method for a greenhouse according to claim 3.
このコンピュータにより、前記情報通信ネットワークを介して、前記設定手段において設定した全ての環境要因の設定値と、前記設定手段の動作状況のデータと、全ての前記計測手段で取得した全ての環境要因の計測値と、全ての前記計測手段と全ての前記制御手段の動作状況のデータとをモニタすること
を特徴とする請求項3〜請求項4にそれぞれ記載の温室の環境制御方法。 A computer is further coupled to the information communication network;
By this computer, the setting values of all the environmental factors set in the setting means, the operation status data of the setting means, and all the environmental factors acquired by all the measuring means via the information communication network. 5. The greenhouse environmental control method according to claim 3, wherein the measured value and all the measurement means and the data of the operation status of all the control means are monitored.
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