JP6862682B2 - 水耕栽培システム、水耕栽培制御装置、水耕栽培方法及びプログラム - Google Patents
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Description
一般に、苗床の反射率が葉の反射率よりも高い場合、葉の生長に伴って苗床から反射する光が減少し、苗床の反射率が低い場合は、葉が生長するに従って、葉から反射する光の量が増加するので、採光センサで検出する反射光が増加する。
このように、反射率を考慮したうえで、採光センサで検出する反射光と目標の葉面積に達している場合の基準の反射光との誤差を判断し、葉の生長を管理することができる。
水耕栽培ユニットに、栽培対象の植物の苗が移植される苗床を配置し、
上記苗床に対向する放光面に外部から自然光を採り入れて上記放光面から上記苗に出射させ、
上記苗床から離間した位置に設けられた採光センサによって検出された、上記放光面から出射する上記自然光の光量を基に、上記苗床の上記苗の栽培面に照射される上記自然光の光量の予測値を算出し、
上記予測値に基づいて、上記苗に照射される人工光の照射量を制御することを含む。
栽培対象の植物の苗が移植される苗床から離間した位置に設けられた採光センサから、上記苗床に対向する放光面に採光口から採り入れられて当該放光面から上記苗に出射する自然光の光量の検出値を受信するステップと、
上記受信された検出値を基に、上記苗床の上記苗の栽培面に照射される上記自然光の光量の予測値を算出するステップと、
上記予測値に基づいて、上記苗に照射される人工光の照射量を制御するステップとを実行させる。
図1は、本実施形態に係る水耕栽培システムの構成を横断面から示した図である。
栽培パネル12の形状は特に限定されず、板、柱、筒、棚田状、傾斜など、植物の苗を保持することが可能であればよい。
アクリル板15の素材はアクリルに限定されず、ポリカーボネート、ビニールなど透明な素材であればよい。また、アクリル板15の形状は板状に限定されず、フィルム状など種々の形状のものが用いられる。このアクリル板等の透明仕切りは、栽培空間の空調効率を向上させるために設置することが好ましいが、作業性やコスト面を考慮して設置しなくてもよい。
図2は、上記制御装置10のハードウェア構成を示した図である。同図に示すように、制御装置10は、CPU(Central Processing Unit)1、ROM(Read Only Memory)2、RAM(Random Access Memory)3、入出力インタフェース5、及び、これらを互いに接続するバス4を備える。
次に、以上のように構成された水耕栽培システム100の動作について説明する。当該動作は、上記制御装置10のCPU1等のハードウェアと、記憶部8に記憶されたソフトウェア、及び制御装置10に接続されたLED17、採光センサ18、屋外光センサ19との協働により実行される。
上記調光制御処理の具体的な手法としては、例えば以下の4つの例が挙げられる。
(1)ON/OFF制御:
屋外光量に閾値を設け、屋外光量が閾値未満になった場合にLED17をONにし、屋外光量が閾値以上になった場合にLED17をOFFにする。
(2)目標値制御:
目標の栽培面12aの光量が常に目標値となるように、LED17の出力を0%〜100%との間で制御する。
(3)積算量制御:
1日の必要積算光量(目標値)の不足分を、夜間にLED17によって補光し、1日の光量のうち目標値を上回った光量(過剰分)は、次の日の光量として計算する。
(4)ON/OFF制御+積算量制御:
屋外光量もしくは放光面に設置した採光センサに閾値を設け、光量が閾値未満になった場合にLED17をONにし、光量が閾値以上になった場合にLED17をOFFにするとともに、1日のうちの時間帯毎に栽培面12aの光量の必要積算量(時間帯毎の目標値)に対する過不足を次の時間帯で補正し、一日に必要な積算光量(一日の目標値)を制御する。
屋外光量Zは屋外光センサ19によって検出された値でもよい。
同様に、ある時間帯における栽培面12aにおける光量が目標値を下回った場合(X4)は、その不足分を次の時間帯の栽培面12aの目標値Hに加算して、目標値Hの過不足を監視する。
予測光量:Xp=(Xm÷tm)×(3600−tm)+Xm
LED予測光量:Lp=160×(3600−tm)
本実施形態では、制御装置10は、前記各種の調光制御処理に加えて、採光センサ18を用いた苗Vの生長管理処理も実行することができる。以下、この生長管理処理の詳細について説明する。
以上説明したように、本実施形態によれば、水耕栽培システムは、栽培面12aに照射される太陽光の光量(放光面15aの光量から予測された値)を基に、LED17から照射される人工光の照射量を制御することで、太陽光のみで栽培する場合の苗Vの生長のばらつきを防止して安定的に生産できるとともに、必要に応じて人工光を照射することで人工光の照明用の電力コストを削減することができる。
本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更され得る。
8…記憶部
9…通信部
10…制御装置
11…水耕栽培ユニット
12…栽培パネル
12a…栽培面
13…採光装置
14…採光口
15…アクリル板
15a…放光面
16…拡散板
17…LED
18…採光センサ
19…屋外光センサ
100…水耕栽培システム
L…液肥
V…苗
Claims (9)
- 栽培対象の植物の苗が移植される苗床が配置された水耕栽培ユニットと、
前記苗床に対向する放光面に採光口から自然光を採り入れて前記放光面から前記苗に出射させる採光装置と、
前記苗に人工光を照射する人工光照射装置と、
前記放光面に設けられ、前記放光面から出射する前記自然光の光量を検出する採光センサと、
前記検出された光量を基に、前記苗床の前記苗の栽培面に照射される前記自然光の光量の予測値を算出し、当該予測値に基づいて、前記人工光の照射量を制御する制御装置と
を具備する水耕栽培システム。 - 請求項1に記載の水耕栽培システムであって、
前記制御装置は、所定期間における前記予測値の積算値との和が所定の目標瞬時光量となるように前記所定期間における前記人工光の照射量を制御する
水耕栽培システム。 - 請求項1に記載の水耕栽培システムであって、
前記人工光照射装置は、前記放光面に設けられ、
前記採光センサは、前記放光面の前記人工光の影響を受けない位置に設けられる
水耕栽培システム。 - 請求項3に記載の水耕栽培システムであって、
前記苗床は、水平方向で互いに逆向きに設けられた一対の放光面を挟んで前記水平方向で対向して設けられ、
前記採光センサは、前記自然光の非照射時において、当該採光センサが設けられた放光面に対向する放光面に設けられた前記人工光照射装置から前記苗に照射された人工光の反射光の光量を検出可能であり、
前記制御装置は、前記検出された反射光の光量の推移を基に、前記人工光の照射量を制御する
水耕栽培システム。 - 請求項1に記載の水耕栽培システムであって、
屋外の自然光の光量を検出する屋外光センサをさらに具備し、
前記制御装置は、前記採光センサによって検出された自然光の光量の推移と前記屋外光センサによって検出された自然光の光量の推移とに相関が無いと判断された場合に、異常を示す情報を出力する
水耕栽培システム。 - 栽培対象の植物の苗が移植される苗床が配置された水耕栽培ユニットと、
前記苗床に対向する放光面に採光口から自然光を採り入れて前記放光面から前記苗に出射させる採光装置と、
前記苗に人工光を照射する人工光照射装置と、
前記放光面の前記人工光の影響を受けない位置に設けられ、前記放光面から出射する前記自然光の光量を、前記人工光の照射量の制御のために検出する採光センサと
を具備する水耕栽培システム。 - 栽培対象の植物の苗が移植される苗床に対向する放光面に設けられた採光センサから、前記放光面に採光口から採り入れられて当該放光面から出射する自然光の光量の検出値を受信する受信部と、
前記受信された検出値を基に、前記苗床の前記苗の栽培面に照射される前記自然光の光量の予測値を算出し、当該予測値に基づいて、前記苗に照射される人工光の照射量を制御する制御部と
を具備する水耕栽培制御装置。 - 水耕栽培ユニットに、栽培対象の植物の苗が移植される苗床を配置し、
前記苗床に対向する放光面に外部から自然光を採り入れて前記放光面から前記苗に照射し、
前記放光面に設けられた採光センサによって検出された、前記放光面から出射する前記自然光の光量を基に、前記苗床の前記苗の栽培面に照射される前記自然光の光量の予測値を算出し、
前記予測値に基づいて、前記苗に照射される人工光の照射量を制御する
水耕栽培方法。 - 水耕栽培制御装置に、
栽培対象の植物の苗が移植される苗床に対向する放光面に設けられた採光センサから、前記放光面に採光口から採り入れられて当該放光面から出射する自然光の光量の検出値を受信するステップと、
前記受信された検出値を基に、前記苗床の前記苗の栽培面に照射される前記自然光の光量の予測値を算出するステップと、
前記予測値に基づいて、前記苗に照射される人工光の照射量を制御するステップと
を実行させるプログラム。
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