JP6782715B2 - 植物栽培装置、及び植物栽培方法 - Google Patents
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Description
本発明は、植物を定植する培地が複数載置される定植パネルを複数段に収納する栽培棚、を備えた植物栽培装置、及び植物栽培方法に関する。
従来、定植パネルを複数段に収納する栽培棚を備えた植物栽培装置については種々の構造のものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
図3は、植物栽培装置の従来構成の一例を示す正面図であり、図中の符号102は、植物Vを定植する培地が複数載置されてなる定植パネルを示し、符号103は、そのような定植パネル102を複数収納するように構成された栽培棚を示し、符号107は、植物Vに光を照射する照明装置を示している。そして、図示の植物栽培装置101は、植物Vの高さを検知する高さセンサ部106A,106Bと、前記照明装置107を昇降可能に支持する昇降装置112と、を備えていて、前記高さセンサ部106A,106Bの検知結果に応じて植物Vと前記照明装置107との距離が一定となるように前記昇降装置112を駆動するように構成されている。これにより、多数の植物Vに確実に照明光を照射できるので、植物を安定して栽培できることとなる。
しかしながら、図3に例示する構造のものでは、照明装置107を昇降可能に構成しているので、栽培棚103自体の構造が複雑化してしまうという問題があった。
なお、植物工場(植物栽培装置)においては、成長不良によって横方向に成長しないで高さ方向にのみ成長(徒長)するような植物も生じうるが、前記植物栽培装置101は高さセンサ部106A,106Bによる高さ検知しか行っていないので、そのような成長不良の植物の検知結果に基づいて前記昇降装置112等を誤制御してしまうおそれがあった。
本発明は、上述の問題を解消することのできる植物栽培装置、及び植物栽培方法を提供することを目的とするものである。
本発明の第1の観点は、図1及び図2に例示するものであって、植物(V)を定植する培地(不図示)が複数載置される定植パネル(2)を複数段に収納する栽培棚(3)、を備えた植物栽培装置(1)において、
前記定植パネル(2)の上方に配置されて該定植パネル(2)に定植された植物(V)を上方から撮影するように構成されたカメラ部(4)と、
該カメラ部(4)からの前記植物(V)の画像を処理することにより該植物(V)の生育幅を解析する生育幅解析部(5)と、
前記植物(V)の生育高さを検知する高さセンサ部(6)と、
前記定植パネル(2)に定植された植物(V)に光を照射する照明装置(7)と、
該照明装置(7)を制御して前記植物(V)に照射される光の量を調整する照明制御部(8)と、
を備え、該照明制御部(8)は、
前記植物(V)の生育幅が所定の閾値を超えていないことを前記生育幅解析部(5)の解析結果が示し、かつ、該植物(V)の生育高さが所定の閾値を超えていないことを前記高さセンサ部(6)が示している場合には、前記生育幅解析部(5)による解析結果、及び/又は前記高さセンサ部(6)による検知結果に基づいて前記植物(V)に照射される光の量を調整し、
前記植物(V)の生育幅が所定の閾値を超えていることを前記生育幅解析部(5)の解析結果が示し、かつ、該植物(V)の生育高さが所定の閾値を超えていることを前記高さセンサ部(6)が示している場合には、前記生育幅解析部(5)による解析結果や前記高さセンサ部(6)による検知結果にかかわらず、前記植物(V)に照射される光の量を所定量に減少させる、
ように構成されたことを特徴とする。
前記定植パネル(2)の上方に配置されて該定植パネル(2)に定植された植物(V)を上方から撮影するように構成されたカメラ部(4)と、
該カメラ部(4)からの前記植物(V)の画像を処理することにより該植物(V)の生育幅を解析する生育幅解析部(5)と、
前記植物(V)の生育高さを検知する高さセンサ部(6)と、
前記定植パネル(2)に定植された植物(V)に光を照射する照明装置(7)と、
該照明装置(7)を制御して前記植物(V)に照射される光の量を調整する照明制御部(8)と、
を備え、該照明制御部(8)は、
前記植物(V)の生育幅が所定の閾値を超えていないことを前記生育幅解析部(5)の解析結果が示し、かつ、該植物(V)の生育高さが所定の閾値を超えていないことを前記高さセンサ部(6)が示している場合には、前記生育幅解析部(5)による解析結果、及び/又は前記高さセンサ部(6)による検知結果に基づいて前記植物(V)に照射される光の量を調整し、
前記植物(V)の生育幅が所定の閾値を超えていることを前記生育幅解析部(5)の解析結果が示し、かつ、該植物(V)の生育高さが所定の閾値を超えていることを前記高さセンサ部(6)が示している場合には、前記生育幅解析部(5)による解析結果や前記高さセンサ部(6)による検知結果にかかわらず、前記植物(V)に照射される光の量を所定量に減少させる、
ように構成されたことを特徴とする。
本発明の第2の観点は、前記カメラ部(4)が、前記定植パネル(2)に定植された複数株の植物(V)を上方から撮影し得る位置に配置され、前記生育幅解析部(5)は、前定植パネル(2)に定植された複数株の植物(V)の最大幅寸法、及び/又は該定植パネル(2)に定植された複数株の植物(V)の水平投影面積を解析するように構成され、
前記カメラ部(4)が撮影する複数株の植物(V)の中に成長不良の株が混じっているような場合には、前記生育幅解析部(5)は、該成長不良の株以外の株の最大幅寸法及び/又は水平投影面積を解析するように構成されたことを特徴とする。
前記カメラ部(4)が撮影する複数株の植物(V)の中に成長不良の株が混じっているような場合には、前記生育幅解析部(5)は、該成長不良の株以外の株の最大幅寸法及び/又は水平投影面積を解析するように構成されたことを特徴とする。
本発明の第3の観点は、時間経過を計測するタイマー部(9)を備え、
前記照明制御部(8)は、前記植物(V)の生育幅が所定の閾値を超えたことを前記生育幅解析部(5)の解析結果が示し、かつ、該植物(V)の生育高さが所定の閾値を超えたことを前記高さセンサ部(6)が示した場合には、前記タイマー部(9)が計測した時間に伴って前記植物(V)に照射される光の量を段階的に減少させるように構成されたことを特徴とする。
前記照明制御部(8)は、前記植物(V)の生育幅が所定の閾値を超えたことを前記生育幅解析部(5)の解析結果が示し、かつ、該植物(V)の生育高さが所定の閾値を超えたことを前記高さセンサ部(6)が示した場合には、前記タイマー部(9)が計測した時間に伴って前記植物(V)に照射される光の量を段階的に減少させるように構成されたことを特徴とする。
本発明の第4の観点は、前記定植パネル(2)に定植されている植物(V)の品種がどの品種であるかのデータを入力する品種データ入力部(10)と、
様々な品種の植物(V)についての最適な光量に関するデータを保持する最適光量データ保持部(11)と、を備え、
前記照明制御部(8)は、前記品種データ入力部(10)により入力されたデータと前記最適光量データ保持部(11)に保持されているデータとに基づいて、植物(V)に照射する光の量が最適になるように調整するように構成されたことを特徴とする。
様々な品種の植物(V)についての最適な光量に関するデータを保持する最適光量データ保持部(11)と、を備え、
前記照明制御部(8)は、前記品種データ入力部(10)により入力されたデータと前記最適光量データ保持部(11)に保持されているデータとに基づいて、植物(V)に照射する光の量が最適になるように調整するように構成されたことを特徴とする。
本発明の第5の観点は、植物(V)を定植する培地(不図示)が複数載置される定植パネル(2)を複数段に収納する栽培棚(3)、を利用して植物(V)を栽培する植物栽培方法において、
前記定植パネル(2)の上方に配置したカメラ部(4)により該定植パネル(2)に定植された植物(V)を上方から撮影する工程と、
生育幅解析部(5)によって該カメラ部(4)からの前記植物(V)の画像を処理して該植物(V)の生育幅を解析する工程と、
前記植物(V)の生育高さを高さセンサ部(6)により検知する工程と、
前記植物(V)の生育幅が所定の閾値を超えていないことを前記生育幅解析部(5)の解析結果が示し、かつ、該植物(V)の生育高さが所定の閾値を超えていないことを前記高さセンサ部(6)が示している場合には、前記生育幅解析部(5)による解析結果、及び/又は前記高さセンサ部(6)による検知結果に基づいて照明制御部(8)が照明装置(7)を制御して前記植物(V)に照射される光の量を調整する工程と、
前記植物(V)の生育幅が所定の閾値を超えていることを前記生育幅解析部(5)の解析結果が示し、かつ、該植物(V)の生育高さが所定の閾値を超えていることを前記高さセンサ部(6)が示している場合には、前記生育幅解析部(5)による解析結果や前記高さセンサ部(6)による検知結果にかかわらず、前記照明制御部(8)が前記照明装置(7)を制御して前記植物(V)に照射される光の量を所定量に減少させる工程と、を備えたことを特徴とする。
前記定植パネル(2)の上方に配置したカメラ部(4)により該定植パネル(2)に定植された植物(V)を上方から撮影する工程と、
生育幅解析部(5)によって該カメラ部(4)からの前記植物(V)の画像を処理して該植物(V)の生育幅を解析する工程と、
前記植物(V)の生育高さを高さセンサ部(6)により検知する工程と、
前記植物(V)の生育幅が所定の閾値を超えていないことを前記生育幅解析部(5)の解析結果が示し、かつ、該植物(V)の生育高さが所定の閾値を超えていないことを前記高さセンサ部(6)が示している場合には、前記生育幅解析部(5)による解析結果、及び/又は前記高さセンサ部(6)による検知結果に基づいて照明制御部(8)が照明装置(7)を制御して前記植物(V)に照射される光の量を調整する工程と、
前記植物(V)の生育幅が所定の閾値を超えていることを前記生育幅解析部(5)の解析結果が示し、かつ、該植物(V)の生育高さが所定の閾値を超えていることを前記高さセンサ部(6)が示している場合には、前記生育幅解析部(5)による解析結果や前記高さセンサ部(6)による検知結果にかかわらず、前記照明制御部(8)が前記照明装置(7)を制御して前記植物(V)に照射される光の量を所定量に減少させる工程と、を備えたことを特徴とする。
本発明の第6の観点は、前記カメラ部(4)が、前記定植パネル(2)に定植された複数株の植物(V)を上方から撮影し、
該カメラ部(4)が撮影する複数株の植物(V)の中に成長不良の株が混じっているような場合には、前記生育幅解析部(5)は、該成長不良の株以外の株の最大幅寸法、及び/又は水平投影面積を解析することを特徴とする。
該カメラ部(4)が撮影する複数株の植物(V)の中に成長不良の株が混じっているような場合には、前記生育幅解析部(5)は、該成長不良の株以外の株の最大幅寸法、及び/又は水平投影面積を解析することを特徴とする。
本発明の第7の観点は、前記照明制御部(8)が、前記植物(V)の生育幅が所定の閾値を超えたことを前記生育幅解析部(5)の解析結果が示し、かつ、該植物(V)の生育高さが所定の閾値を超えたことを前記高さセンサ部(6)が示した場合には、時間経過に伴って前記植物(V)に照射される光の量を段階的に減少させることを特徴とする。
本発明の第8の観点は、前記定植パネル(2)に定植されている植物(V)の品種がどの品種であるかのデータを入力する工程と、
最適光量データ保持部(11)に保持されている様々な品種の植物(V)についての最適光量に関するデータと前記入力されたデータとから前記定植パネル(2)に定植されている植物(V)に照射する最適光量を求める工程と、
を備え、
前記照明制御部(8)は、該植物(V)に照射する光の量が前記最適光量となるように前記照明装置(7)を制御することを特徴とする。
最適光量データ保持部(11)に保持されている様々な品種の植物(V)についての最適光量に関するデータと前記入力されたデータとから前記定植パネル(2)に定植されている植物(V)に照射する最適光量を求める工程と、
を備え、
前記照明制御部(8)は、該植物(V)に照射する光の量が前記最適光量となるように前記照明装置(7)を制御することを特徴とする。
なお、括弧内の番号などは、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
上記した第1及び5の観点によれば、図3に例示したような昇降装置を設けておらず、その分、栽培棚の構造を簡素化できる。また、前記生育幅解析部により解析した前記植物の生育幅が所定の生育幅閾値を超えると共に前記高さセンサ部により検知した生育高さが所定の高さ閾値を超えた場合に前記照明制御部は前記照明装置を制御して前記植物に照射する光の量を所定量に減少するように構成されているので、該植物の生育を弱めることができ、植物が上側の定植パネルにぶつかって折れたりするおそれを回避することができる。さらに、光の過照射に伴うチップバーン現象を回避できる。ところで、植物工場(植物栽培装置)においては、成長不良によって横方向に成長しないで高さ方向にのみ成長(徒長)するような植物も生じうるが、本発明によれば、前記高さセンサ部による植物の生育高さ検知だけでなく、前記カメラ部による生育幅の検知も行うようになっているので、そのような成長不良の検知を的確に行うことができる。
上記した第2及び6の観点によれば、成長不良の株の影響を受けること無く、植物の成長状態の判定を的確に行うことができる。
上記した第3及び7の観点によれば、適正な光量管理をすることができる。
上記した第4及び8の観点によれば、植物の品種ごとに設定した適切な照明光量でエネルギー効率の良い植物栽培を行うことが出来る。
以下、図1及び図2に沿って、本発明の実施の形態について説明する。
本発明に係る植物栽培装置は、図1及び図2に符号1で例示するものであって、定植パネル2を複数段に収納する栽培棚3を備えており、各定植パネル2には、植物Vを定植する培地(不図示)が複数載置されるように構成されている。
そして、本発明に係る植物栽培装置1は、
・ 前記定植パネル2の上方に配置されて該定植パネル2に定植された植物Vを上方から撮影するように構成されたカメラ部4と、
・ 該カメラ部4からの前記植物Vの画像を公知の方法で処理することにより該植物Vの生育幅(具体的には、該植物Vの最大幅寸法、及び/又は水平投影面積)を解析する生育幅解析部5と、
・ 前記植物Vの生育高さ(最大の生育高さ)を検知する高さセンサ部6と、
・ 前記定植パネル2に定植された植物Vに光を照射する照明装置7と、
・ 該照明装置7を制御して前記植物Vに照射される光の量を調整する照明制御部8と、
を備え、該照明制御部8は、
・ 前記植物Vの生育幅が所定の閾値(生育幅閾値)を超えていないことを前記生育幅解析部5の解析結果が示し、かつ、該植物Vの生育高さが所定の閾値(高さ閾値)を超えていないことを前記高さセンサ部6が示している場合には、前記生育幅解析部5による解析結果、及び/又は前記高さセンサ部6による検知結果に基づいて前記植物Vに照射される光の量を調整し、
・ 前記植物Vの生育幅が所定の生育幅閾値を超えていることを前記生育幅解析部5の解析結果が示し、かつ、該植物Vの生育高さが所定の高さ閾値を超えていることを前記高さセンサ部6が示している場合には、前記生育幅解析部5による解析結果や前記高さセンサ部6による検知結果にかかわらず、前記植物Vに照射される光の量を所定量に減少させる、
ように構成されている。なお、本明細書において「前記生育幅解析部5による解析結果や前記高さセンサ部6による検知結果にかかわらず」とは、「前記照明制御部8が前記照明装置7を制御する際に“前記生育幅解析部5による解析結果”や“前記高さセンサ部6による検知結果”を考慮に入れないで」という意味であり、「該照明制御部8はそれらの解析結果や検知結果を加味することなく前記照明装置7を制御する」という意味である。その場合、該照明制御部8は、“前記生育幅解析部5による解析結果”や“前記高さセンサ部6による検知結果”を考慮することなく前記植物Vに照射される光の量を所定量に減少させることとなる。また、前記生育幅解析部5により解析した前記植物Vの生育幅、及び前記高さセンサ部6により検知した生育高さのいずれか一方だけが所定の閾値を超えていて他方が所定の閾値を超えていないような場合には、前記照明制御部8は、閾値を超えていない方の結果(つまり、前記生育幅解析部5により解析した前記植物Vの生育幅が所定の生育幅閾値を超えていない場合にはその生育幅であり、前記高さセンサ部6により検知した生育高さが所定の高さ閾値を超えていない場合には該生育高さ)に従って光量制御を行えば良い。
・ 前記定植パネル2の上方に配置されて該定植パネル2に定植された植物Vを上方から撮影するように構成されたカメラ部4と、
・ 該カメラ部4からの前記植物Vの画像を公知の方法で処理することにより該植物Vの生育幅(具体的には、該植物Vの最大幅寸法、及び/又は水平投影面積)を解析する生育幅解析部5と、
・ 前記植物Vの生育高さ(最大の生育高さ)を検知する高さセンサ部6と、
・ 前記定植パネル2に定植された植物Vに光を照射する照明装置7と、
・ 該照明装置7を制御して前記植物Vに照射される光の量を調整する照明制御部8と、
を備え、該照明制御部8は、
・ 前記植物Vの生育幅が所定の閾値(生育幅閾値)を超えていないことを前記生育幅解析部5の解析結果が示し、かつ、該植物Vの生育高さが所定の閾値(高さ閾値)を超えていないことを前記高さセンサ部6が示している場合には、前記生育幅解析部5による解析結果、及び/又は前記高さセンサ部6による検知結果に基づいて前記植物Vに照射される光の量を調整し、
・ 前記植物Vの生育幅が所定の生育幅閾値を超えていることを前記生育幅解析部5の解析結果が示し、かつ、該植物Vの生育高さが所定の高さ閾値を超えていることを前記高さセンサ部6が示している場合には、前記生育幅解析部5による解析結果や前記高さセンサ部6による検知結果にかかわらず、前記植物Vに照射される光の量を所定量に減少させる、
ように構成されている。なお、本明細書において「前記生育幅解析部5による解析結果や前記高さセンサ部6による検知結果にかかわらず」とは、「前記照明制御部8が前記照明装置7を制御する際に“前記生育幅解析部5による解析結果”や“前記高さセンサ部6による検知結果”を考慮に入れないで」という意味であり、「該照明制御部8はそれらの解析結果や検知結果を加味することなく前記照明装置7を制御する」という意味である。その場合、該照明制御部8は、“前記生育幅解析部5による解析結果”や“前記高さセンサ部6による検知結果”を考慮することなく前記植物Vに照射される光の量を所定量に減少させることとなる。また、前記生育幅解析部5により解析した前記植物Vの生育幅、及び前記高さセンサ部6により検知した生育高さのいずれか一方だけが所定の閾値を超えていて他方が所定の閾値を超えていないような場合には、前記照明制御部8は、閾値を超えていない方の結果(つまり、前記生育幅解析部5により解析した前記植物Vの生育幅が所定の生育幅閾値を超えていない場合にはその生育幅であり、前記高さセンサ部6により検知した生育高さが所定の高さ閾値を超えていない場合には該生育高さ)に従って光量制御を行えば良い。
また、前記照明装置7としてはLED光源が好ましいが、その他の公知の光源、例えば、蛍光灯や高圧ナトリウムランプやメタルハライドランプなどを排除するものではない。
さらに、前記照明制御部8による前記照明装置7の制御の態様としては、
・ アナログ調光(照明装置に供給する電流量を変化させることで明るさを調整する調光方式)と、
・ PWM調光(点灯時間と消灯時間を制御することで明るさを調整する調光方式)と、を挙げることができ、照明装置7の種類に応じて使い分ければ良い。なお、前記照明装置7にLED光源を用いた場合には、これらのアナログ調光とPWM調光の両方を使って光量を制御するようにしても良い。因みに、植物には連続的な光照射を行うよりも間欠的な光照射(植物の品種によって多少は異なるものの、明期の幅は200μsec程度で明暗周期は2.5kHz程度の光照射)を行った方が光合成速度は増加することが分かっており、前記アナログ調光による連続的な光照射よりも前記PWM調光による間欠的な光照射を行った方が光合成促進の点からは好ましい。
・ アナログ調光(照明装置に供給する電流量を変化させることで明るさを調整する調光方式)と、
・ PWM調光(点灯時間と消灯時間を制御することで明るさを調整する調光方式)と、を挙げることができ、照明装置7の種類に応じて使い分ければ良い。なお、前記照明装置7にLED光源を用いた場合には、これらのアナログ調光とPWM調光の両方を使って光量を制御するようにしても良い。因みに、植物には連続的な光照射を行うよりも間欠的な光照射(植物の品種によって多少は異なるものの、明期の幅は200μsec程度で明暗周期は2.5kHz程度の光照射)を行った方が光合成速度は増加することが分かっており、前記アナログ調光による連続的な光照射よりも前記PWM調光による間欠的な光照射を行った方が光合成促進の点からは好ましい。
またさらに、前記カメラ部4は、静止画を撮影できるものであれば良いが、動画撮影機能を有するものを排除する趣旨では無い。なお、前記照明装置7の調光を上述のようなPWM調光で行う場合には、前記カメラ部4による撮影のタイミングを前記照明装置7の光照射のタイミングに同期させるようにすると良い。
本発明によれば、図3に例示したような昇降装置112を設けておらず、栽培棚3の構造を簡素化できる。また、前記生育幅解析部5により解析した前記植物Vの生育幅が所定の生育幅閾値を超えると共に前記高さセンサ部6により検知した生育高さが所定の高さ閾値を超えた場合に前記照明制御部8は前記照明装置7を制御して前記植物Vに照射する光の量を所定量に減少するように構成されているので、該植物Vの生育を弱めることができ、植物Vが上側の定植パネル2にぶつかって折れたりするおそれを回避することができる。さらに、光の過照射に伴うチップバーン現象を回避できる。ところで、植物工場(植物栽培装置)においては、成長不良によって横方向に成長しないで高さ方向にのみ成長(徒長)するような植物も生じうるが、本発明によれば、前記高さセンサ部6による植物Vの生育高さ検知だけでなく、前記カメラ部4による生育幅の検知も行うようになっているので、そのような成長不良の検知を的確に行うことができる。
一方、前記カメラ部4は、前記定植パネル2に定植された複数株の植物Vを上方から撮影し得る位置に配置され、前記生育幅解析部5は、前記定植パネル2に定植された複数株の植物Vの最大幅寸法、及び/又は該定植パネル2に定植された複数株の植物Vの水平投影面積を解析するように構成されていると良い。その場合、前記カメラ部4が撮影する複数株の植物Vの中に上述のような成長不良の株(つまり、徒長植物)が混じっているような場合には、前記生育幅解析部5は、該成長不良の株を除外することとし、該成長不良の株以外の株の最大幅寸法及び/又は水平投影面積を解析するようにすると良い。そのようにした場合には、成長不良の株の影響を受けること無く、植物の成長状態の判定を的確に行うことができる。
ところで、前記照明制御部8は、上述したように、前記植物Vの生育幅が所定の生育幅閾値を超えたことを前記生育幅解析部5の解析結果が示し、かつ、該植物Vの生育高さが所定の高さ閾値を超えたことを前記高さセンサ部6が示した場合には、前記生育幅解析部5による解析結果や前記高さセンサ部6による検知結果にかかわらず、前記植物Vに照射される光の量を所定量に減少させるように構成されているが、該植物Vに照射される光の量を時間経過と共に段階的に減少させるようにしても良い。具体的には、時間経過を計測するタイマー部9を前記植物栽培装置1に設けておいて、前記照明制御部8は、該タイマー部9が計測した時間に伴って、前記植物Vに照射される光の量を時間経過と共に段階的に減少させるようにしても良い。例えば、前記生育幅解析部5により解析した前記植物Vの生育幅が所定の生育幅閾値を超えると共に前記高さセンサ部6により検知した生育高さが所定の高さ閾値を超えた瞬間における光の照射量が50%だとすると、
・ 1日目(つまり、前記生育幅解析部5により解析した前記植物Vの生育幅が所定の生育幅閾値を超えると共に前記高さセンサ部6により検知した生育高さが所定の高さ閾値を超えたときを基準とした1日目)の光の照射量を45%、
・ 2日目の光の照射量を40%、
……というように、光の照射量を段階的に減少させるようにしても良い。植物によっては、例えばレタス類のように、ある程度の高さまで成長すると高さ方向への成長は止めるものの横方向へは成長を続けるという品種がある。そのような品種においては、上述した高さセンサ部6だけで成長度合いを検知し続けることは困難である。また、上述のように横方向への成長を続けると、隣どうしの植物が入り混じってしまって前記生育幅解析部5による解析(つまり、植物の1株当たりの幅寸法や水平投影面積の解析)も困難となる場合がある。しかしながら、植物Vの成長が所定の閾値を超えた後は該植物Vに照射される光の量を時間経過と共に段階的に減少させるようにした場合には、上述のような高さセンサ部6や生育幅解析部5には頼らなくて済み、適正な光量管理をすることができる。
・ 1日目(つまり、前記生育幅解析部5により解析した前記植物Vの生育幅が所定の生育幅閾値を超えると共に前記高さセンサ部6により検知した生育高さが所定の高さ閾値を超えたときを基準とした1日目)の光の照射量を45%、
・ 2日目の光の照射量を40%、
……というように、光の照射量を段階的に減少させるようにしても良い。植物によっては、例えばレタス類のように、ある程度の高さまで成長すると高さ方向への成長は止めるものの横方向へは成長を続けるという品種がある。そのような品種においては、上述した高さセンサ部6だけで成長度合いを検知し続けることは困難である。また、上述のように横方向への成長を続けると、隣どうしの植物が入り混じってしまって前記生育幅解析部5による解析(つまり、植物の1株当たりの幅寸法や水平投影面積の解析)も困難となる場合がある。しかしながら、植物Vの成長が所定の閾値を超えた後は該植物Vに照射される光の量を時間経過と共に段階的に減少させるようにした場合には、上述のような高さセンサ部6や生育幅解析部5には頼らなくて済み、適正な光量管理をすることができる。
一方、成長期の植物Vに照射すべき光の最適量(つまり、PWM調光の場合は、上述したように光合成速度と密接に関連する明期の幅や明暗周期であり、アナログ調光の場合は、照明装置7に供給する電流量)、及び収穫前の植物に照射すべき光の最適量(言い換えれば、上述したように植物Vの生育幅が所定の生育幅閾値を超えると共に前記生育高さが所定の高さ閾値を超えた場合に前記照明制御部8により減少させる光の量)は、植物の品種によって多少異なるものとなる。そこで、本発明に係る植物栽培装置1には、
・ 前記定植パネル2に定植されている植物Vの品種がどの品種であるかのデータを入力する品種データ入力部10と、
・ 様々な品種の植物についての最適な光量に関するデータを保持する最適光量データ保持部11と、
を設けておいて、前記照明制御部8は、前記品種データ入力部10により入力されたデータ(つまり、前記定植パネル2に定植されている植物Vの品種がどの品種であるかのデータ)と、前記最適光量データ保持部11に保持されているデータ(つまり、様々な品種の植物についての最適な光量についてのデータ)とに基づいて、植物に照射する光の量を調整するようにすると良い。つまり、前記照明制御部8は、前記生育幅解析部5により解析した前記植物Vの生育幅が所定の生育幅閾値を超えておらず、かつ、前記高さセンサ部6により検知した生育高さが所定の高さ閾値を超えていない場合には、
・ 前記生育幅解析部5による解析結果、又は前記高さセンサ部6による検知結果と、
・ 前記品種データ入力部10により入力されたデータ(つまり、前記定植パネル2に定植されている植物Vの品種がどの品種であるかのデータ)、及び、前記最適光量データ保持部11に保持されているデータ(つまり、様々な品種の植物についての栽培終期における最適な光量についてのデータ)、
とに基づいて光の量を制御し、前記生育幅解析部5により解析した前記植物Vの生育幅が所定の生育幅閾値を超えると共に前記高さセンサ部6により検知した生育高さが所定の高さ閾値を超えた場合には、
・ 前記品種データ入力部10により入力されたデータ(つまり、前記定植パネル2に定植されている植物Vの品種がどの品種であるかのデータ)、及び、前記最適光量データ保持部11に保持されているデータ(つまり、様々な品種の植物についての最適な光量についてのデータ)、
に基づいて光の量を制御するようにすると良い。そのようにした場合には、植物の品種ごとに設定した適切な照明光量でエネルギー効率の良い植物栽培を行うことが出来る。なお、前記品種データ入力部10としては、公知のタッチパネルやスイッチを挙げることができ、図2に例示する位置に配置すると良い。また、前記最適光量データ保持部11としては、ハードディスクやSSDやUSBメモリやSDカードなどの公知のメディアを挙げることができる。
・ 前記定植パネル2に定植されている植物Vの品種がどの品種であるかのデータを入力する品種データ入力部10と、
・ 様々な品種の植物についての最適な光量に関するデータを保持する最適光量データ保持部11と、
を設けておいて、前記照明制御部8は、前記品種データ入力部10により入力されたデータ(つまり、前記定植パネル2に定植されている植物Vの品種がどの品種であるかのデータ)と、前記最適光量データ保持部11に保持されているデータ(つまり、様々な品種の植物についての最適な光量についてのデータ)とに基づいて、植物に照射する光の量を調整するようにすると良い。つまり、前記照明制御部8は、前記生育幅解析部5により解析した前記植物Vの生育幅が所定の生育幅閾値を超えておらず、かつ、前記高さセンサ部6により検知した生育高さが所定の高さ閾値を超えていない場合には、
・ 前記生育幅解析部5による解析結果、又は前記高さセンサ部6による検知結果と、
・ 前記品種データ入力部10により入力されたデータ(つまり、前記定植パネル2に定植されている植物Vの品種がどの品種であるかのデータ)、及び、前記最適光量データ保持部11に保持されているデータ(つまり、様々な品種の植物についての栽培終期における最適な光量についてのデータ)、
とに基づいて光の量を制御し、前記生育幅解析部5により解析した前記植物Vの生育幅が所定の生育幅閾値を超えると共に前記高さセンサ部6により検知した生育高さが所定の高さ閾値を超えた場合には、
・ 前記品種データ入力部10により入力されたデータ(つまり、前記定植パネル2に定植されている植物Vの品種がどの品種であるかのデータ)、及び、前記最適光量データ保持部11に保持されているデータ(つまり、様々な品種の植物についての最適な光量についてのデータ)、
に基づいて光の量を制御するようにすると良い。そのようにした場合には、植物の品種ごとに設定した適切な照明光量でエネルギー効率の良い植物栽培を行うことが出来る。なお、前記品種データ入力部10としては、公知のタッチパネルやスイッチを挙げることができ、図2に例示する位置に配置すると良い。また、前記最適光量データ保持部11としては、ハードディスクやSSDやUSBメモリやSDカードなどの公知のメディアを挙げることができる。
一方、図1に例示する高さセンサ部6は、発光部6Aと受光部6Bとで構成されてなる非接触式の光電センサであるが、もちろんこれに限られるものではなく、その他の公知の非接触式センサや接触式センサを用いても良い。あるいはカメラ部4とは別のカメラを高さセンサ部6として設けても良く、この場合取り込んだ画像を画像解析部に入力させて画像処理にて高さを検知することになるが、この画像解析部は生育幅解析部5であっても良い。
また、前記栽培棚3には前記定植パネル2が複数段に配置されているので、前記カメラ部4は、いずれかの定植パネル2の上方(具体的には、いずれの定植パネル2の上方に配置された定植パネル2の下面)に取り付けると良い。なお、植物工場においては、1つの栽培棚3には同じ植物を定植することが一般的に行われていて、1つの栽培棚3に異なる種類の植物を混植することは少ない。したがって、1つの栽培棚3に同じ植物を定植されているような場合には、それら全ての植物を前記カメラ部4が撮影する必要は無く、少なくとも1つの株の植物、好ましくは、複数の株の植物を撮影するようにすると良い。また、該カメラ部4を前記照明装置7とを一体化したユニットにして前記栽培棚3に取り付けるようにしても良い。そのようにした場合には、該カメラ部4及び該照明装置7の取り付け作業を簡素化できる。
一方、本発明に係る植物栽培方法は、植物Vを定植する培地(不図示)が複数載置される定植パネル2を複数段に収納する栽培棚3を利用して植物Vを栽培する方法であって、
・ 前記定植パネル2の上方に配置したカメラ部4により該定植パネル2に定植された植物Vを上方から撮影する工程と、
・ 生育幅解析部5によって該カメラ部4からの前記植物Vの画像を処理して該植物Vの生育幅(具体的には、該植物Vの最大幅寸法、及び/又は水平投影面積)を解析する工程と、
・ 前記植物Vの生育高さを高さセンサ部6により検知する工程と、
・ 前記植物Vの生育幅が所定の生育幅閾値を超えていないことを前記生育幅解析部5の解析結果が示し、かつ、該植物Vの生育高さが所定の高さ閾値を超えていないことを前記高さセンサ部6が示している場合には、前記生育幅解析部5による解析結果、及び/又は前記高さセンサ部6による検知結果に基づいて照明制御部8が照明装置7を制御して前記植物Vに照射される光の量を調整する工程と、
・ 前記植物Vの生育幅が所定の生育幅閾値を超えていることを前記生育幅解析部5の解析結果が示し、かつ、該植物Vの生育高さが所定の高さ閾値を超えていることを前記高さセンサ部6が示している場合には、前記生育幅解析部5による解析結果や前記高さセンサ部6による検知結果にかかわらず、前記照明制御部8が前記照明装置7を制御して前記植物Vに照射される光の量を所定量に減少させる工程と、
を備えている。なお、前記高さセンサ部6による高さ検知や、前記カメラ部4による前記植物Vの撮影や、前記生育幅解析部5による解析などは常時行う必要はない。例えば、栽培終期の10日間(例えば、1日に2回程度)行うと良い。
・ 前記定植パネル2の上方に配置したカメラ部4により該定植パネル2に定植された植物Vを上方から撮影する工程と、
・ 生育幅解析部5によって該カメラ部4からの前記植物Vの画像を処理して該植物Vの生育幅(具体的には、該植物Vの最大幅寸法、及び/又は水平投影面積)を解析する工程と、
・ 前記植物Vの生育高さを高さセンサ部6により検知する工程と、
・ 前記植物Vの生育幅が所定の生育幅閾値を超えていないことを前記生育幅解析部5の解析結果が示し、かつ、該植物Vの生育高さが所定の高さ閾値を超えていないことを前記高さセンサ部6が示している場合には、前記生育幅解析部5による解析結果、及び/又は前記高さセンサ部6による検知結果に基づいて照明制御部8が照明装置7を制御して前記植物Vに照射される光の量を調整する工程と、
・ 前記植物Vの生育幅が所定の生育幅閾値を超えていることを前記生育幅解析部5の解析結果が示し、かつ、該植物Vの生育高さが所定の高さ閾値を超えていることを前記高さセンサ部6が示している場合には、前記生育幅解析部5による解析結果や前記高さセンサ部6による検知結果にかかわらず、前記照明制御部8が前記照明装置7を制御して前記植物Vに照射される光の量を所定量に減少させる工程と、
を備えている。なお、前記高さセンサ部6による高さ検知や、前記カメラ部4による前記植物Vの撮影や、前記生育幅解析部5による解析などは常時行う必要はない。例えば、栽培終期の10日間(例えば、1日に2回程度)行うと良い。
本発明によれば、図3に例示したような昇降装置112を設けておらず、栽培棚3の構造を簡素化できる。また、前記生育幅解析部5により解析した前記植物Vの生育幅が所定の生育幅閾値を超えると共に前記高さセンサ部6により検知した生育高さが所定の高さ閾値を超えた場合に前記照明制御部8は前記照明装置7を制御して前記植物Vに照射する光の量を所定量に減少するように構成されているので、該植物Vの生育を弱めることができ、植物Vが上側の定植パネル2にぶつかって折れたりするおそれを回避することができる。さらに、光の過照射に伴うチップバーン現象を回避できる。ところで、植物工場(植物栽培装置)においては、成長不良によって横方向に成長しないで高さ方向にのみ成長(徒長)するような植物も生じうるが、本発明によれば、前記高さセンサ部6による植物Vの生育高さ検知だけでなく、前記カメラ部4による生育幅の検知も行うようになっているので、そのような成長不良の検知を的確に行うことができる。
この場合、前記カメラ部4は、前記定植パネル2に定植された複数株の植物Vを上方から撮影し、該カメラ部4が撮影する複数株の植物Vの中に成長不良の株が混じっているような場合には、前記生育幅解析部5は、該成長不良の株以外の株の最大幅寸法、及び/又は水平投影面積を解析するようにすると良い。そのようにした場合には、成長不良の株の影響を受けること無く、植物の成長状態の判定を的確に行うことができる。
また、前記照明制御部8は、前記植物Vの生育幅が所定の生育幅閾値を超えたことを前記生育幅解析部5の解析結果が示し、かつ、該植物Vの生育高さが所定の高さ閾値を超えたことを前記高さセンサ部6が示した場合には、時間経過に伴って前記植物Vに照射される光の量を段階的に減少させるようにしても良い。そのようにした場合には、適正な光量管理をすることができる。
さらに、本発明に係る植物栽培方法は、
・ 前記定植パネル2に定植されている植物Vの品種がどの品種であるかのデータを入力する工程と、
・ 最適光量データ保持部11に保持されている様々な品種の植物Vについての最適光量に関するデータと前記入力されたデータとから前記定植パネル2に定植されている植物Vに照射する最適光量を求める工程と、
を備え、前記照明制御部8は、該植物Vに照射する光の量が前記最適光量となるように前記照明装置7を制御するようにすると良い。そのようにした場合には、植物の品種ごとに設定した適切な照明光量でエネルギー効率の良い植物栽培を行うことが出来る。
・ 前記定植パネル2に定植されている植物Vの品種がどの品種であるかのデータを入力する工程と、
・ 最適光量データ保持部11に保持されている様々な品種の植物Vについての最適光量に関するデータと前記入力されたデータとから前記定植パネル2に定植されている植物Vに照射する最適光量を求める工程と、
を備え、前記照明制御部8は、該植物Vに照射する光の量が前記最適光量となるように前記照明装置7を制御するようにすると良い。そのようにした場合には、植物の品種ごとに設定した適切な照明光量でエネルギー効率の良い植物栽培を行うことが出来る。
1 植物栽培装置
2 定植パネル
3 栽培棚
4 カメラ部
5 生育幅解析部
6 高さセンサ部
7 照明装置
8 照明制御部
9 タイマー部
10 品種データ入力部
11 最適光量データ保持部
V 植物
2 定植パネル
3 栽培棚
4 カメラ部
5 生育幅解析部
6 高さセンサ部
7 照明装置
8 照明制御部
9 タイマー部
10 品種データ入力部
11 最適光量データ保持部
V 植物
Claims (8)
- 植物を定植する培地が複数載置される定植パネルを複数段に収納する栽培棚、を備えた植物栽培装置において、
前記定植パネルの上方に配置されて該定植パネルに定植された植物を上方から撮影するように構成されたカメラ部と、
該カメラ部からの前記植物の画像を処理することにより該植物の生育幅を解析する生育幅解析部と、
前記植物の生育高さを検知する高さセンサ部と、
前記定植パネルに定植された植物に光を照射する照明装置と、
該照明装置を制御して前記植物に照射される光の量を調整する照明制御部と、
を備え、該照明制御部は、
前記植物の生育幅が所定の閾値を超えていないことを前記生育幅解析部の解析結果が示し、かつ、該植物の生育高さが所定の閾値を超えていないことを前記高さセンサ部が示している場合には、前記生育幅解析部による解析結果、及び/又は前記高さセンサ部による検知結果に基づいて前記植物に照射される光の量を調整し、
前記植物の生育幅が所定の閾値を超えていることを前記生育幅解析部の解析結果が示し、かつ、該植物の生育高さが所定の閾値を超えていることを前記高さセンサ部が示している場合には、前記生育幅解析部による解析結果や前記高さセンサ部による検知結果にかかわらず、前記植物に照射される光の量を所定量に減少させる、ように構成された、
ことを特徴とする植物栽培装置。 - 前記カメラ部は、前記定植パネルに定植された複数株の植物を上方から撮影し得る位置に配置され、前記生育幅解析部は、前記定植パネルに定植された複数株の植物の最大幅寸法、及び/又は該定植パネルに定植された複数株の植物の水平投影面積を解析するように構成され、
前記カメラ部が撮影する複数株の植物の中に成長不良の株が混じっているような場合には、前記生育幅解析部は、該成長不良の株以外の株の最大幅寸法及び/又は水平投影面積を解析するように構成された、
ことを特徴とする請求項1に記載の植物栽培装置。 - 時間経過を計測するタイマー部を備え、
前記照明制御部は、前記植物の生育幅が所定の閾値を超えたことを前記生育幅解析部の解析結果が示し、かつ、該植物の生育高さが所定の閾値を超えたことを前記高さセンサ部が示した場合には、前記タイマー部が計測した時間に伴って前記植物に照射される光の量を段階的に減少させるように構成された、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の植物栽培装置。 - 前記定植パネルに定植されている植物の品種がどの品種であるかのデータを入力する品種データ入力部と、
様々な品種の植物についての最適な光量に関するデータを保持する最適光量データ保持部と、
を備え、
前記照明制御部は、前記品種データ入力部により入力されたデータと前記最適光量データ保持部に保持されているデータとに基づいて、植物に照射する光の量が最適になるように調整するように構成された、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の植物栽培装置。 - 植物を定植する培地が複数載置される定植パネルを複数段に収納する栽培棚、を利用して植物を栽培する植物栽培方法において、
前記定植パネルの上方に配置したカメラ部により該定植パネルに定植された植物を上方から撮影する工程と、
生育幅解析部によって該カメラ部からの前記植物の画像を処理して該植物の生育幅を解析する工程と、
前記植物の生育高さを高さセンサ部により検知する工程と、
前記植物の生育幅が所定の閾値を超えていないことを前記生育幅解析部の解析結果が示し、かつ、該植物の生育高さが所定の閾値を超えていないことを前記高さセンサ部が示している場合には、前記生育幅解析部による解析結果、及び/又は前記高さセンサ部による検知結果に基づいて照明制御部が照明装置を制御して前記植物に照射される光の量を調整する工程と、
前記植物の生育幅が所定の閾値を超えていることを前記生育幅解析部の解析結果が示し、かつ、該植物の生育高さが所定の閾値を超えていることを前記高さセンサ部が示している場合には、前記生育幅解析部による解析結果や前記高さセンサ部による検知結果にかかわらず、前記照明制御部が前記照明装置を制御して前記植物に照射される光の量を所定量に減少させる工程と、
を備えたことを特徴とする植物栽培方法。 - 前記カメラ部は、前記定植パネルに定植された複数株の植物を上方から撮影し、
該カメラ部が撮影する複数株の植物の中に成長不良の株が混じっているような場合には、前記生育幅解析部は、該成長不良の株以外の株の最大幅寸法、及び/又は水平投影面積を解析する、
ことを特徴とする請求項5に記載の植物栽培方法。 - 前記照明制御部は、前記植物の生育幅が所定の閾値を超えたことを前記生育幅解析部の解析結果が示し、かつ、該植物の生育高さが所定の閾値を超えたことを前記高さセンサ部が示した場合には、時間経過に伴って前記植物に照射される光の量を段階的に減少させる、
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の植物栽培方法。 - 前記定植パネルに定植されている植物の品種がどの品種であるかのデータを入力する工程と、
最適光量データ保持部に保持されている様々な品種の植物についての最適光量に関するデータと前記入力されたデータとから前記定植パネルに定植されている植物に照射する最適光量を求める工程と、
を備え、
前記照明制御部は、該植物に照射する光の量が前記最適光量となるように前記照明装置を制御する、
ことを特徴とする請求項7に記載の植物栽培方法。
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