JP6124334B2

JP6124334B2 - 植物栽培システム

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Publication number: JP6124334B2
Application number: JP2013063790A
Authority: JP
Inventors: 秀雄島津
Original assignee: NEC Solutions Innovators Ltd
Current assignee: NEC Solutions Innovators Ltd
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2033-03-26
Also published as: EP2979540A4; EP2979540A1; JP2014187891A; US20160286736A1; IL240526A0; IL240526B; KR20150133828A; WO2014156358A1; US10064347B2; EP2979540B1; KR101863424B1

Description

本発明は、植物栽培を管理された環境下で行うための、植物栽培システム、及び植物栽培ユニットに関する。

近年、安全な食料の供給と、食材の周年供給とを目的として、植物工場が注目されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。植物工場では、植物は土壌ではなく養液によって栽培され、更に、自然光と人工光とを光源として、又は人工光のみを光源として、植物の育成が行われる。

そして、植物工場では、温度、湿度、日照時間、二酸化炭素量等が制御され、植物にとって最適な環境が作り出されるため、成長の促進が図られる。その結果、短期間で植物を出荷可能な状態とすることができる。また、栽培する植物のレイアウトを立体的とすることができるので、土地の利用効率を高めることも可能となる。

但し、植物工場の建設、維持には、大きなコストが必要となる。また、電力供給が止まると、植物が死滅してしまうおそれもある。このため、人類の食料供給を植物工場のみでまかなうことは、到底不可能であり、植物の露地栽培も従来と同様に重要である。

特開昭６３−９１０１８号公報特開２０１０−８１８７７号公報特開２０１２−４４８７３号公報

ところで、近年においては、新規に農業に従事しようとする若者の数が減少しており、農家における後継者不足が問題となっている。また、植物の栽培には、種々のノウハウがあり、新規に農業に参入しようとする者にとっては、このことも障壁となっている。従って、新規農業参入者に対して、植物の栽培方法を実施で指導することが、後継者不足の問題の解消に貢献すると思われるが、実施指導には、以下のような問題がある。

まず、新規農業参入者等に対して植物の栽培方法を実地で指導する際、植物の育成期間が長いと実地での習得に時間がかかることが問題となる。例えば、コメやミカンなどは、通常は１年に一度の収穫なので、栽培のすべての過程を実地で習得するには１年かかってしまう。以下、本明細書では、この問題を「時間差の問題」と呼ぶことにする。

また、寒い年、日照りの年、雨の多い年、など気候変動もあり、それぞれの特徴の気候の時にどう対処したらよいかという実地の指導は、そういう年がめぐりまわってこないと実施できないという問題がある。以下、本明細書では、この問題を「変動性の問題」と呼ぶことにする。

一方、農業分野に若年（１０代後半や２０代前半）から従事していれば、独り立ちをする頃には、１０年程度はたっており、確実に１０回程度の経験をしている。しかし、今後、中途からの農業参入、あるいは会社定年後の農業参入者が増加した場合、そこから１０年間の見習い期間を取るのは、時間がもったいないと考えられる。従って、自然の気候に任せて実地の経験をする期間を短縮する仕組を構築することが、新規農業参入者の教育を促成するために求められている。

本発明の目的の一例は、上記問題を解消し、植物の栽培方法の指導において、指導期間の短縮化と、種々の場面への対応方法の効率的な教授とを実現し得る、植物栽培システム、及び植物栽培ユニットを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一側面における植物栽培システムは、複数の植物栽培ユニットと、前記複数の植物栽培ユニットにおける植物の栽培を管理する管理装置とを備え、
前記複数の植物栽培ユニットそれぞれは、植物の栽培のための空間となる温室と、前記温室内の環境を制御する、環境制御部と、前記環境制御部による制御目標となる設定値を、栽培の開始日からの経過日数毎に格納する、記憶部と、前記環境制御部に対して、前記栽培の開始日からの経過日数に応じて、前記記憶部に格納されている前記設定値を設定する、環境設定指示部と、を備え、
前記管理装置は、前記複数の植物栽培ユニットそれぞれに対して、栽培の開始日からの経過日数毎の前記設定値を送り、これを当該植物栽培ユニットの前記記憶部に格納させ、植物の栽培の開始を指示する、単位ユニット起動部を備えている、
ことを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本発明の一側面における植物栽培ユニットは、植物の栽培のための空間となる温室と、前記温室内の環境を制御する、環境制御部と、前記環境制御部による制御目標となる設定値を、栽培の開始日からの経過日数毎に格納する、記憶部と、前記環境制御部に対して、前記栽培の開始日からの経過日数に応じて、前記記憶部に格納されている前記設定値を設定する、環境設定指示部と、を備えている、ことを特徴とする。

以上のように本発明によれば、植物の栽培方法の指導において、指導期間の短縮化と、種々の場面への対応方法の効率的な教授とを実現することができる。

図１は、栽培開始日毎の植物の成長状態の一例を示す図である。図２は、栽培環境として想定されるパターンの一例を示す図である。図３は、栽培開始日が同時である場合の植物の成長状態の一例を示す図である。図４は、本発明の実施の形態における植物栽培システム及び植物栽培ユニットの概略構成を示す図である。図５は、本発明の実施の形態１における植物栽培ユニットの構成を示す構成図である。図６は、本発明の実施の形態で用いられる環境設定値の一例を示す図である。図７は、本発明の実施の形態１における植物栽培ユニットに備えられた管理装置の構成を示す構成図である。図８は、本発明の実施の形態１において単位ユニット使用状況記憶部に格納されている情報の一例を示す図である。図９は、本発明の実施の形態１において起動開始日記憶部に格納されている情報の一例を示す図である。図１０は、本発明の実施の形態１における植物栽培ユニットに備えられた管理装置の動作を示すフロー図である。図１１は、本発明の実施の形態２における植物栽培ユニットに備えられた管理装置の構成を示す構成図である。図１２は、本実施の形態２において環境設定値記憶部４６に格納されている環境設定値の一例を示す図である。

（発明の概要）
まず、本発明の概要を、自動車教習所における免許取得のための仕組を例に挙げて説明する。自動車教習所内の練習場は、坂道やクランク（直角カーブの連続）、縦列駐車用スペースなど、教習生が苦労する項目が凝縮して配置されている。普通の道路を運転している際には、クランクや縦列駐車の機会はそれほどおこらないので、普通の道路で路上運転練習をするときには、そのような難しい箇所の訓練はめったにできないが、練習場内では、狭いところに幾つも用意されているので頻繁に遭遇するので、教習生は、それらの難しい箇所の運転技術を習得できるようになる。それゆえ、３０時間前後の技能教習で、すべての状況を経験し、その対処方法を習得できるのである。

そこで、新規農業参入者向けの教習所が今後生まれてくると仮定して、そこに通う人を農業教習生と呼ぶことにする。農業教習生に対しても、短期間の技能教習で必要な技術を身につけさせることができれば、同様に数十時間程度の技能教習で必要な技能を修得させることが可能になり、何年もかける必要がなくなる。

そのため、本発明では、近年普及が進んでいる植物工場を利用する。植物工場によれば、外部の環境に影響を受けずに、植物を栽培可能であり、効率的に運営することで１年に何度も収穫することが可能となる。例えば、レタスの場合、通常の露地栽培だと収穫回数は１年に２回であるが、植物工場では、約５０日に１回の割合で収穫できる。

従って、単純計算をすれば、年に約７回の収穫が可能となる。植物工場のプラントは、業務用が主体だが、最近では、レストラン又はコンビニエンスストアにも設置できるような小型のものも開発されている。例えば、住宅メーカであるダイワハウス社が２０１２年から販売を開始したアグリキューブ（下記ＵＲＬ参照）は、幅４．５ｍ、奥行２．５ｍ、高さ２．６ｍであり家屋内に設置することが想定されている。
（参考ＵＲＬ）
http://www.daiwahouse.co.jp/release/20120321110106.html

ところで、上記の植物工場を１つだけ使用するのであれば、１回の栽培で１回しか収穫できないので、同じ植物工場を複数個設置し、同じ栽培環境下で、例えば、開始時期を３日ずつずらして、レタスの栽培を開始するとする。なお、以降において、一つの植物工場を「植物栽培ユニット」と表記する。

レタスの栽培には、撒種・発芽（３日間）、育苗（４日間）、定植前期（１０日間）、定植中期（１０日間）、定植後期（１５日間）、収穫（４２日目）の各栽培工程が必要である。従って、ある植物栽培ユニットが、収穫直前の状態にあるとき、別の植物栽培ユニットは、それぞれ定植後期、定植中期、定植前期、育苗、又は撒種・発芽の状態にある。

全ての植物栽培ユニットにおいて、同じ栽培環境（温度、湿度、日射量、養液など）を与えることで、それぞれの種の個体差は若干あるとしても、農業教習生は、同一のレタスの異なる成長過程を、同じ時に観察することが可能になる。

図１は、栽培開始日毎の植物の成長状態の一例を示す図である。例えば、図１に示すように、１０個の植物栽培ユニットを用意し、４月１日から５日おきに栽培開始日をずらせて、同じ外的環境を与えて栽培を順次開始すると、５月１５日頃には、栽培開始日が４月１日の植物栽培ユニットでは収穫時期になる。一方、栽培開始日が５月１５日の植物栽培ユニットでは、撒種・発芽の時期にある。また、栽培開始日が４月３０日の植物栽培ユニットでは、育苗時期になっている。農業教習生が、５月１５日に、この１０台の植物栽培ユニットを見れば、レタスのすべての収穫状況を同時に経験することが可能になる。この結果、上述した「時間差の問題」は解決されることになる。

また、植物工場の場合は栽培環境を完全に制御することが可能であるが、露地栽培では、温度（寒さ、暑さ）、雨量（多雨、少雨）、日射量（多い、少ない）などの外的影響を受けるため、そこでの栽培方法も異なってくる。

例えば、ミカンのような果物の場合は、糖度を上げるために８月に水分ストレスをかける（樹が弱らない程度に水を与えないようにする）ことが行なわれ、９月から１０月にかけては、今度は水を多く与えることで酸度を下げることが行なわれる。また、このような制御の仕方は、温度（寒さ、暑さ）、雨量（多雨、少雨）、日射量（多い、少ない）などの栽培環境によって異なる。

これをこの植物工場ユニットを使って、同時期に様々な栽培環境の下で育成している植物の栽培を実体験させるには、異なる栽培環境パターンを、植物栽培ユニット毎に与えて育成させればよい。例えば、栽培環境が、温度（寒さ、暑さ）、雨量（多雨、少雨）、日射量（多い、少ない）の３属性から構成されるとして、それぞれ、温度が高い又は低い、湿度が高い又は低い、日射量が多い又は少ない、の２値に弁別する。この場合は、図２に示すように、全部で８パターンが存在する。図２は、栽培環境として想定されるパターンの一例を示す図である。

そして、図３に示すように、この異なる８パターンの栽培環境を、８つの植物栽培ユニットそれぞれに対して与え、同時に撒種・発芽から栽培を開始させる。そうすると、ある時期（図３において約２０日目くらい）のレタスの育成状況がパターンごとに異なることがわかる。図３は、栽培開始日が同時である場合の植物の成長状態の一例を示す図である。

従って、ここでどのような栽培を行ってやれば、その後の収穫までに最適な状況になるかを実地で確かめることが可能になる。これにより、通常の露地栽培だと年に２回収穫なので、農業教習生は、最短でも４年（４年＝８パターン／２回）かかるパターンごとの実地体験を、同時に体験できることになる。この結果、上述した、「変動性の問題」は解決されることになる。

なお、図１に示した「時間差問題」の解決には、１０ユニットが同時に必要であり、図３に示した「変動性の問題」の解決には、８ユニットが同時に必要となる。従って、これらの両方の問題を同時に解決するためには、９０（＝１０×９）ユニットが必要になる。９０ユニットを同時に稼動させることには、コスト的な問題があるが、これは、このような植物の栽培「教習所」を事業として運営させて、多くの教習生を集め、１時間ごとに異なる教習生集団が、異なるユニットを使いまわして利用するようにすれば、コスト的にも成立する可能性はある。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における、植物栽培システム及び植物栽培ユニットについて、図４〜図１０を参照しながら説明する。

［全体構成］
最初に、図４を用いて、植物栽培システム及び植物栽培ユニットの概略構成について説明する。図４は、本発明の実施の形態における植物栽培システム及び植物栽培ユニットの概略構成を示す図である。

図４に示すように、本実施の形態１における植物栽培システム１００は、複数の植物栽培ユニット２０と、各植物栽培ユニット２０における植物の栽培を管理する管理装置３０とを備えている。なお、本実施の形態において、植物栽培ユニット２０の数は特に限定されるものではない。

また、図４に示すように、各植物栽培ユニット２０は、植物の栽培のための空間となる温室１と、温室１内の環境（温度、湿度、日射量等）を制御する環境制御部１２と、温室制御装置１１とを備えている。更に、温室制御装置１１は、記憶部９と、環境設定指示部１０とを備えている。

温室制御装置１１において、記憶部９は、環境制御部１２による制御目標となる設定値を、栽培の開始日からの経過日数毎に格納している。また、環境設定指示部１０は、環境制御部１２に対して、栽培の開始日からの経過日数に応じて、記憶部９に格納されている設定値を設定する。これにより、環境制御部１２は、設定値を制御目標として、温室１内の環境を制御する。

また、管理装置３０は、植物栽培ユニット２０それぞれに対して、栽培の開始日からの経過日数毎の設定値を送り、これを各植物栽培ユニット２０の記憶部９に格納させ、そして、植物の栽培の開始を指示する。

以上のように本実施の形態１では、任意の栽培環境下で植物の栽培を実行できる複数の植物栽培ユニットが用いられ、更に、これらにおける植物の栽培は管理装置３０によって管理されている。従って、以降において具体的に説明するように、植物栽培ユニット毎に、植物の栽培の開始日を変えたり、栽培環境を変えたり、更には両方を変えたりして、植物の栽培を実行できる。このため、本実施の形態によれば、上述した時間差の問題及び変動制の問題を解決でき、植物の栽培方法の指導において、指導期間の短縮化と、種々の場面への対応方法の効率的な教授とを実現することができる。

［植物栽培ユニット］
続いて、図５及び図６を用いて、本実施の形態１における植物栽培ユニットの構成について更に具体的に説明する。図５は、本発明の実施の形態１における植物栽培ユニットの構成を示す構成図である。

まず、本実施の形態１において、温室１は、外部からの影響を排除し、温室内の温度、湿度、日射量等の栽培環境を設定値に保つことが可能な空間を有しており、箱状に形成されている。温室の壁の形成材料は、外部からの影響を十分に排除できる材料であれば特に限定されるものではない。また、温室内の空間の大きさは、栽培される植物に合わせて設定されていれば良い。

また、本実施の形態において、栽培環境としては、主に、温度、湿度、日射量の３つが挙げられるが、これに限定される趣旨ではない。栽培環境には、これら以外の人工的に制御できる要素、例えば、酸素量、二酸化炭素量、風量等が含まれていても良い。

更に、本実施の形態では、環境制御部１２は、温度制御部２と、湿度制御部３と、日射量制御部４とを備えている。このうち、温度制御部２は、外部からの指示に応じて、温室内の温度を調整する装置で構成されている。具体的には、温度制御部２としては、エアーコンディショナーが挙げられる。また、植物栽培ユニット２０が、温度が高めの地域に設置される場合は、温度制御部２は、クーラーであっても良い。更に、植物栽培ユニット２０が、寒い地域に設置される場合は、温度制御部２は、ヒーターであっても良い。加えて、温度制御部２は、クーラーとヒーターとの両方で構成されていても良く、温度制御部２の構成は特に限定されるものではない。

また、湿度制御部３は、外部からの指示に応じて、温室内の湿度を調整する装置で構成されている。具体的には、湿度制御部３としても、温度制御部２と同様に、エアーコンディショナーが挙げられる。従って、一台のエアーコンディショナーを温度制御部２及び湿度制御部３として利用することもできる。なお、湿度制御部３は、エアーコンディショナー以外の装置であっても良い。

日射量制御部４は、外部からの指示に応じて、温室内の日射量を調整する装置で構成されている。具体的には、日射量制御部４としては、ハロゲンランプといった光源が挙げられる。また、日射量制御部４は、植物栽培ユニット２０が、日射量が安定的な地域に設置されている場合は、温室１に設けられた窓を開閉する装置であっても良い。この場合は、窓の開閉量、窓が開いている時間によって、日射量が調整される。

また、図１に示すように、本実施の形態１では、記憶部９には、栽培の開始日からの経過日数毎の設定値（以下「環境設定値」と表記する。）６に加え、後述するように、情報として、起動開始日５、現在日付７、及びユニットＩＤ８を格納している。

起動開始日５は、その植物栽培ユニット２０における植物栽培の開始日である。起動開始日５は、利用者によって、管理装置１３を介して設定される。この起動開始日５を基準にして、毎日、温度制御部２による温度制御、湿度制御部３による湿度制御、日射量制御部４による日射量制御が行われる。

環境設定値６は、起動開始日から相対的な経過日数毎に設定された、温度、湿度、日射量の設定値であり、各制御部に対する制御目標（指示値）である。図６は、本発明の実施の形態で用いられる環境設定値の一例を示す図である。図６において「相対日」は、栽培の開始日（起動開始日）からの経過日数を表している。

また、図６の例では、撒種・発芽期（起動開始日から３日間）では、温度２０℃、湿度７０％、積算日射量１０MJ/m^２ (月換算）が環境設定値として設定されている。また、育苗期（起動開始日から４日間）は、温度１８℃、湿度７５%、積算日射量１２MJ/m^２（月換算）が環境設定値として設定されている。また、定植前期（起動開始日から１０日間）は、温度２０℃、湿度７０%、積算日射量１４MJ/m^２（月換算）が環境設定値として設定されている。また、本実施の形態１において、環境設定値６は、利用者によって、栽培される植物に関する知識及び経験に基づいて、事前に定義される。

また、現在日付７は、現在（本日）の日付であり、例えば、温室制御装置１１を構成するコンピュータの時計機能によって、日々更新される。なお、現在日付７は、記憶部９に記憶されずに、環境設定指示部１０によって、必要に応じて、コンピュータの時計機能を用いて取得されても良い。

ユニットＩＤ８は、当該植物栽培ユニット２０を識別するための識別子であり、利用者によって一意に設定されている。なお、以降においては、一つの植物栽培ユニット２０を、「単位ユニット」２０と表記することもある。

環境設定指示部１０は、本実施の形態１では、毎日１度自動的に起動し、記憶部９に格納されている、現在日付７、起動開始日５、及び環境設定値６を参照して、本日の日付に対応する制御目標、即ち、温度、湿度、及び日射量の設定値を特定し、これらを、温度制御部２、湿度制御部３、及び日射量制御部４それぞれに指示する。なお、環境設定指示部１０における処理は、指示後に終了する。

このような植物栽培ユニット２０によれば、温度、湿度、日射量などの栽培環境を制御することができるので、自然環境を模倣した温室を実現できる。このため、今後の地球温暖化に伴う気候変動に対応して、「例年より暑い日（あるいは少雨、など）が続いた場合の対応方法」を実地で試す環境を人工的に構築できる。これにより、農業教習生は、そういう例外的な環境での栽培方法を効率的に習得することができる。

［管理装置］
続いて、図７〜図１０を用いて、本実施の形態１における植物栽培ユニットを構成する管理装置３０について具体的に説明する。図７は、本発明の実施の形態１における植物栽培ユニットに備えられた管理装置の構成を示す構成図である。

図７に示すように、管理装置３０は、単位ユニット起動部３１と、単位ユニット使用状況記憶部３２と、現在日付格納部３３と、必要数記憶部３４と、単位ユニット確保部３５と、起動開始日記憶部３６と、環境設定値記憶部３７と、初期設定部３８とを備えている。なお、図７においても、複数の植物栽培ユニット２０が図示されているが、これらの詳細については省略している。

単位ユニット使用状況記憶部３２は、図８に示すように、単位ユニット毎の使用状況を格納している。図８は、本発明の実施の形態１において単位ユニット使用状況記憶部に格納されている情報の一例を示す図である。

具体的には、単位ユニット使用状況記憶部３２は、項目「単位ユニット」と項目「使用状況」とが一つのレコードとなったテーブル構造のデータを、格納している。また、テーブルの項目「単位ユニット」には、利用される植物栽培ユニット２０のユニットＩＤ８（図５参照）が登録される。

項目「使用状況」には、そのＩＤに相当する単位ユニットが現在「使用中」であるときは、「使用中」であることを示す値が登録され、「未使用」のときは、「未使用」であることを示す値が登録される。また、図８においては、図中の矢印は、使用状況の変化を表しており、使用状況に応じて、項目「使用状況」に登録されている値が変化している状況を示している。

また、単位ユニット使用状況記憶部３２の項目「使用状況」には、運用開始時においては、全て「未使用」の値が登録されるが、単位ユニットが使用される度に、後述の単位ユニット確保部３５によって「使用中」に書き換えられる。また、単位ユニットの使用が終わると、利用者が「未使用」に書き換える。

必要数記憶部３４は、利用者によって計算された、単位ユニット２０の必要数を格納する。本実施の形態１では、例えば、利用者は、時間差問題を解決するために、ある植物の栽培を、時間差を取って順次開始するときに、予め、必要な単位ユニットの数を計算する。

単位ユニット確保部３５は、後述する初期設定部３８から特定の個数の単位ユニット２０を確保するよう指示を受けると、単位ユニット使用状況記憶部３２を参照して、現在「未使用」のユニットＩＤを特定する。そして、単位ユニット確保部３５は、特定したユニットＩＤの対応する使用状況を「使用中」に書き換え、特定したユニットＩＤを、初期設定部３８に返却する。

起動開始日記憶部３６は、図９に示すように、「相対日」、「実起動開始日」、「割当単位ユニット」の３項目を１つのレコードとして格納している。図９は、本発明の実施の形態１において起動開始日記憶部に格納されている情報の一例を示す図である。

また、図９に示すように、項目「相対日」には、時間差をつけて順次起動を開始すべき複数の単位ユニットの起動を開始する日が、最初に起動される単位ユニットの起動開始日からの相対的な経過日数で表現した値で格納されている。項目「実起動開始日」には、実際に起動を開始する日付（栽培開始の日付）が格納されている。項目「割当単位ユニット」項目には、割り当てる単位ユニットのユニットＩＤが格納されている。

そして、図９の上段に示すように、実際に起動開始の指示を受けるまでは、項目「相対日」のみに起動初日からの相対的な経過日数が登録されており、残りの項目は空欄となている。具体的には、項目「相対日」には、それぞれ０、５、１０という数字が登録されている。これらは、それぞれ「起動開始日から０日経過後に起動すること（同日ということ）」、「起動開始日から５日後に起動すること」、「起動開始日から１０日後に起動すること」という意味である。残りの２つの項目の値への書き込みについては、初期設定部３８の説明と共に説明する。

環境設定値記憶部３７は、起動開始日からの相対的な経過日数の数え方に基づいて、日単位で、制御目標となる設定値、つまり、温度、湿度、日射量として設定すべき値を格納している。環境設定値記憶部３７に格納されている設定値は、図６に示した環境設定値６と同様であり、同じデータ構成をしている。そのため、後述する単位ユニット起動部３１は、環境設定値記憶部３７の値を、単位ユニット２０の記憶部９において、環境設定値６として複写する事が可能である。

初期設定部３８は、複数の単位ユニット２０それぞれにおける栽培の開始日を、互いに異なるように設定する。具体的には、初期設定部３８は、まず、利用者から起動開始の指示を受けると、必要数記憶部３４から必要なユニット数を取り出して単位ユニット確保部３５に必要なユニット数を渡して単位ユニットの確保を指示する。次に、初期設定部３８は、単位ユニット確保部３５から、ユニットのＩＤを受け取ると、これらを、起動開始日記憶部３６（図９参照）の項目「単位ユニット」に１つずつ登録する。

次に、初期設定部３８は、登録した各ユニットＩＤに対応する項目「相対日」の値を取り出し、取り出した値に、現在日付格納部３３に格納されている現在の日付を加算し、加算値を、起動開始日記憶部３６の項目「実起動開始日」に登録する。これにより、複数の単位ユニット２０それぞれにおける栽培の開始日が設定されたことになる。

具体的には、現在日付格納部３３に４月１日という値が格納されていたとすると、図９に示すように、初期設定部３８は、それより０日目、５日目、１０日目、に相当する４／１、４／５、４／１０を算出し、それぞれを、項目「実起動開始日」に登録する。

また、このとき、初期設定部３８が、単位ユニット確保部３５から受け取ったユニットＩＤが、２、４、５であったとする。これにより、図８に示すように、単位ユニット使用状況記憶部３２では、単位ユニット２、４、５の使用状況が、「未使用」から「使用中」に書き換えられる。

また、初期設定部３８は、単位ユニット確保部３５から受け取ったユニットＩＤを、起動開始日記憶部３６の項目「単位ユニット」に登録する。この結果、起動開始日記憶部３６の状態は、図９の下段に示す矢印の先の変更後の状態となる。なお、図９において、ユニットＩＤ２、４、５の順序は任意であって、例えば、ユニットＩＤ４、５、２の順に設定されても良い。これは、単位ユニットはいずれも同じ機能及び同じ性能を有しているからである。

単位ユニット起動部３１は、単位ユニット２０それぞれに対して、対応する起動開始日を指定し、更に、環境設定値を送り、これを単位ユニット２０の記憶部９に格納させ、植物の栽培の開始を指示する。

具体的には、単位ユニット起動部３１は、まず、毎日定期的に起動し、起動開始日記憶部３６に格納されたレコードを１つずつ取り出して、項目「実起動開始日」の値を調べる。次に、単位ユニット起動部３１は、項目「実起動開始日」の値と、現在日付格納部３３に格納されている現在の日付とが一致している場合は、実起動開始日が一致したレコードの項目「単位ユニット」に格納されているユニットＩＤを特定する。

次に、単位ユニット起動部３１は、特定した単位ユニットＩＤ毎に、対応する単位ユニット２０に対して、環境設定値記憶部３７に格納されている環境設定値を送信し、その記憶部９に、送信した値を格納させ、環境設定指示部１０（図５参照）に対して起動開始を指示する。

ここで、図１０を用いて管理装置１３の動作について説明する。図１０は、本発明の実施の形態１における植物栽培ユニットに備えられた管理装置の動作を示すフロー図である。

図１０にしめすように、まず、単位ユニット起動部３１は、まず、毎日定期的に起動し、起動開始日記憶部３６に格納されたレコードを１つずつ取り出して、項目「実起動開始日」の値を調べる（ステップＡ１）。

次に、単位ユニット起動部３１は、項目「実起動開始日」の値と、現在日付格納部３３に格納されている現在の日付とが一致しているかどうかを判定する（ステップＡ２）。判定の結果、一致していない場合は、単位ユニット起動部３１は処理を終了する。一方、判定の結果、一致している場合は、単位ユニット起動部３１は、実起動開始日が一致したレコードの項目「単位ユニット」に格納されているユニットＩＤを特定する（ステップＡ３）。

例えば、単位ユニット起動部３１は、起動したときに、日付が４／１、４／５、又は４／１０であると、図９に示すように、起動開始日記憶部３６に照合が一致するレコードが存在するので、項目「単位ユニット」に登録されているユニットＩＤを特定する。

次に、単位ユニット起動部３１は、対応する単位ユニットの温室制御装置１１を起動する。そして、単位ユニット起動部３１は、温室制御装置１１の起動時に必要な環境設定値６の値を、環境設定値記憶部３７から複写し、更に、対応する単位ユニットＩＤの起動開始日５の値に、現在の日付の値を複写する（ステップＡ４）。

ステップＡ１〜Ａ４が実行されると、対応する単位ユニット２０において、温度制御装置１１が起動を開始する。以後は、各単位ユニットにおいて、温室制御部１１は、境設定値６を参照しながら、毎日の温度、湿度、照度の制御を独立に実行する。

以上のように、本実施の形態１における植物栽培システムによれば、農業教習生は、１つの作物の栽培を学習するに際して、栽培のワンラウンド（例：レタスの場合、撒種・発芽、育苗、定植、収穫の４２日）を待たずに、最初から最後までを時間的に同時に経験することができる。即ち、農業教習生は、１日で撒種・発芽、育苗、定植、収穫の全プロセスを経験することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における、植物栽培システム及び植物栽培ユニットについて、図１１及び図１２を参照しながら説明する。

本実施の形態２における植物栽培システム１１０において、植物栽培ユニット（単位ユニット）２０は、実施の形態１において図４及び図５に示した植物栽培ユニット２０と同様である。本実施の形態２においては、管理装置４０の構成において、実施の形態１と異なっている。以下、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

図１１は、本発明の実施の形態２における植物栽培ユニットに備えられた管理装置の構成を示す構成図である。図１１に示すように、本実施の形態２において、管理装置４０は、単位ユニット起動部４１と、単位ユニット使用状況記憶部４２と、現在日付格納部４３と、必要数記憶部４４と、単位ユニット確保部４５と、環境設定値記憶部４６とを備えている。

このうち、単位ユニット使用状況記憶部４２、現在日付格納部４３、必要数記憶部４４、単及び位ユニット確保部４５は、それぞれ、図７に示した、単位ユニット使用状況記憶部３２、現在日付格納部３３、必要数記憶部３４、単位ユニット確保部３５と同様のものである。

一方、環境設定値記憶部４６は、本実施の形態２では、植物の栽培環境が異なるように設定された、複数種類の環境設定値（栽培の開始日からの経過日数毎の設定値）を格納する。つまり、実施の形態１では、単位ユニット２０毎に、起動開始日のみが異なり、与える栽培環境は１種類であったが、本実施の形態２では、単位ユニット２０毎に、異なる温度、湿度、日射量が規定された環境設定値が渡される。このため、環境設定値は、使用される単位ユニット２０の数だけ複数個用意される。なお、各単位ユニット２０における環境設定値は、利用者によって設定され、環境設定値記憶部４６に格納される。

図１２は、本実施の形態２において環境設定値記憶部４６に格納されている環境設定値の一例を示す図である。図１２に示すように、本実施の形態２では、環境設定値記憶部４６には、植物の栽培環境が異なるように設定された、複数種類の環境設定値が格納されている。

また、本実施の形態２では、単位ユニット起動部４１は、複数の単位ユニット２０を、環境設定値の種類の数のグループに分け、グループ毎に、対応する種類の、環境設定値を送信する。

具体的には、単位ユニット起動部４１は、まず、利用者から起動開始の指示を受けると単位ユニット確保部４５に、単位ユニット２０を１つ要求し、そのユニットＩＤを受け取る。次に、単位ユニット起動部４１は、環境設定値記憶部４６から、受け取ったユニットＩＤに対応している１種類の環境設定値を取り出す。

続いて、単位ユニット起動部４１は、受け取ったユニットＩＤの単位ユニット２０に対して、取り出した環境設定値を送信し、その記憶部９に、送信した値を格納させ、環境設定指示部１０（図５参照）に対して起動開始を指示する。

また、単位ユニット起動部４１は、上記の処理を、必要数記憶部４４に格納された値の回数分、繰り返し実行する。単位ユニット起動部４１が、複数の単位ユニット２０の温室制御装置１１（図５参照）に対して起動を指示した後は、個々の温室制御装置１１が、与えられた環境設定値に従って、温度制御、湿度制御、日射量制御を自立的に実行する。このため、単位ユニット起動部４１の役割は、起動時のみで終了する。

また、本実施の形態２では、図１２に示すように、環境設定値の種類は、高温・高湿度、高温・低湿度、低温・高湿度、低温・低湿度の４種類である。図１２の例では、日射量は全て同一に設定されている。

また、図１２に示すように、異なる栽培環境が実現されるように、環境設定値記憶部４６に格納されている４種類の環境設定値は、日単位で、温度、湿度、日射量を設定している。単位ユニット起動部４１は、利用者から起動開始の指示を受け取ると、単位ユニット２０を４つのグループに分け、グループ毎に異なる環境設定値を送信する。

以上のように、本実施の形態２における植物栽培システムによれば、農業教習生は、１つの作物の栽培を学習するに際して、栽培環境（温度、湿度、日射量など）の違いによる栽培方法の違いを、栽培の複数ラウンド（例：レタスで言えば４２日を複数回）をかけずに、同時に経験することができる。例えば、農業教習生は、例年並みの気候での定植方法と同時に、例年より暑い気候（寒い気候、日射量が多い気候、少ない気候など）のもとでの定植方法を同時に経験できることになり、非常に効率的に経験をつむことができる。

以上のように本発明によれば、植物の栽培方法の指導において、指導期間の短縮化と、種々の場面への対応方法の効率的な教授とを実現することができる。本発明は、農業の実地研修を行う場合に有用である。

１温室
２温度制御部
３湿度制御部
４日射量制御部
５起動開始日
６環境設定値
７現在日付
８ユニットＩＤ
９記憶部
１０環境設定指示部
１１温室制御装置
１２環境制御部
２０植物栽培ユニット（単位ユニット）
３０管理装置
３１単位ユニット起動部
３２単位ユニット使用状況記憶部
３３現在日付記憶部
３４必要数格納部
３５単位ユニット確保部
３６起動開始日記憶部
３７環境設定値記憶部
３８初期設定部
４１単位ユニット起動部
４２単位ユニット使用状況記憶部
４３現在日付記憶部
４４必要数格納部
４５単位ユニット確保部
４６環境設定値記憶部
１００植物栽培システム

Claims

複数の植物栽培ユニットと、前記複数の植物栽培ユニットにおける植物の栽培を管理する管理装置とを備え、
前記複数の植物栽培ユニットそれぞれは、
植物の栽培のための空間となる温室と、
前記温室内の環境を制御する、環境制御部と、
前記環境制御部による制御目標となる設定値を、栽培の開始日からの経過日数毎に格納する、記憶部と、
前記環境制御部に対して、前記栽培の開始日からの経過日数に応じて、前記記憶部に格納されている前記設定値を設定する、環境設定指示部と、を備え、
前記管理装置は、
前記複数の植物栽培ユニットそれぞれに対して、栽培の開始日からの経過日数毎の前記設定値を送り、これを当該植物栽培ユニットの前記記憶部に格納させ、植物の栽培の開始を指示する、単位ユニット起動部と、
前記複数の植物栽培ユニットそれぞれの使用状況を格納している、単位ユニット使用状況記憶部と、
植物の栽培に必要となる前記植物栽培ユニットの数を格納する、必要数記憶部と、
前記単位ユニット使用状況記憶部に格納されている使用状況に基づいて、使用されていない前記植物栽培ユニットを特定し、前記必要数記憶部に格納された、必要となる前記植物栽培ユニット数に応じて、特定した前記植物栽培ユニットの使用状況を使用中とする、単位ユニット確保部と、
を備えている、
ことを特徴とする植物栽培システム。
前記管理装置が、前記複数の植物栽培ユニットそれぞれにおける栽培の開始日を、互いに異なるように設定する、初期設定部を更に備え、
前記単位ユニット起動部は、前記複数の植物栽培ユニットそれぞれ毎に、対応する前記開始日を指定して、栽培の開始日からの経過日数毎の前記設定値を送る、
請求項１に記載の植物栽培システム。
前記管理装置が、植物の栽培環境が異なるように設定された、複数種類の、栽培の開始日からの経過日数毎の前記設定値を格納する、環境設定値記憶部を備え、
前記単位ユニット起動部は、前記複数の植物栽培ユニットを、前記設定値の種類の数のグループに分け、グループ毎に、対応する種類の、栽培の開始日からの経過日数毎の前記設定値を送る、
請求項１または２に記載の植物栽培システム。
前記複数の植物栽培ユニットにおいて、
前記環境制御部が、前記温室内の温度を制御する温度制御部と、前記温室内の湿度を制御する湿度制御部と、前記温室内の日射量を制御する日射量制御部と、を備え、
前記記憶部が、前記設定値として、栽培の開始日からの経過日数毎に、目標となる温度、目標となる湿度、目標となる日射量を格納する、
請求項１〜３のいずれかに記載の植物栽培システム。