JP7059708B2 - 温室屋根の積雪検知方法、装置、及び、これを用いた温室屋根の融雪方法、装置 - Google Patents

温室屋根の積雪検知方法、装置、及び、これを用いた温室屋根の融雪方法、装置 Download PDF

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Description

本発明は、温室屋根の積雪検知方法、装置、及び、これを用いた温室屋根の融雪方法、装置に係り、特に、降雪地帯に配置される栽培用温室に用いるのに好適な、温室屋根の積雪検知方法、装置、及び、これを用いた温室屋根の融雪方法、装置に関する。
一般に、野菜、果物、花等の植物を栽培する栽培用温室は、太陽光をより多く入れる必要から、図１に例示する如く、できるだけ細い部材で枠組形成される温室フレーム１２を透光性のビニール屋根１４及びビニール側板１６で覆うことで形成され、そして、ビニール屋根１４及びビニール側板１６で覆われる温室１０内は常時、温風暖房機等の暖房装置によって温度管理されている。しかしながら、単棟であれば、ビニール屋根１４上に積もった雪は自然に棟横に落下するが、特に図１に例示したような連棟式（図では３棟式）の温室１０においては、棟間のビニール屋根１４上に積もった雪が落下せずに溜まってしまう。このため、大量降雪時には積雪荷重に耐えられずに温室１０が倒壊する等の問題となっていた。
そこで従来は、温水ボイラ２２を含む融雪装置２０を設け、この温水ボイラ２２から各棟の間の谷部に設けた融雪管２４に温水を流し、溶けた雪を樋２６で回収・排出するようにしていた。
図において、３４は、暖房装置や融雪装置２０を制御するためのコントローラである。
前記のような融雪装置を稼働させるためには、積雪を検知する必要があり、一般の積雪センサーとしては、次のようなものが実用化されている。
（１）積雪面にレーザ、赤外線、超音波等を照射した時の反射から積雪を検知するレーザ・赤外線・超音波方式
（２）温度から積雪を検知する温度センサー方式
（３）特許文献１に記載されたような、感雨センサー、風向センサー、および外気温センサーの測定値に基づいた降雪検知方式
（４）特許文献２に記載されたような、カメラで撮影した画像を用いて積雪を測定するカメラ画像処理方式
実開平１－１４６８４２号公報 特開２０１７－１９１０４４号公報
しかしながら、（１）のレーザ・赤外線・超音波方式は、反射型であるため、積雪面の影響を受けやすく、又、吹雪や霜、露などの影響を受けて誤判定することがある。
又、（１）のレーザ・赤外線・超音波方式、（２）の温度センサー方式を大規模施設園芸の温室の融雪に使用する場合には、広い屋根全体に渡る融雪状況を検知するためにセンサーを多数配置する必要がある。
又、（３）の降雪検知方式では、雪が止んでしまうと積雪の判別ができなくなるため、降雪を検知しなくなった後もタイマーなどで一定時間以上融雪装置２０を稼働させるなどの対応が必要となるが、確実に融雪を完了させることができない場合や逆に積雪が無くなった状態でも融雪装置２０が稼働して融雪エネルギーのロスを生じさせることがある。
又、（４）のカメラ画像処理方式は、時間帯による太陽光照射角度の影響を受ける、晴天、曇天などの天気の動きの影響を受けやすい、検出結果が樋部、煙突、旗などの影響を受けるため、これらを視野に入らない位置とする必要がある、太陽の反射光が映っている場合は検出不可能、夜間の画像、吹雪状態などは照明が充分に当たらないため検出が不安定になる、昼間と夜間の違いや屋根への太陽・雲・景色の反射が影響し、積雪状態を二値化処理などで判別することが困難である等の問題点を有していた。
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、屋根面への周囲の景色や太陽・雲の映り込みの影響を抑制させて、高精度の積雪判定を行うことを第１の課題とする。
本発明は、融雪エネルギーのロスが少ない融雪を可能とすることを第２の課題とする。
本発明は、上記課題を解決するべくなされたもので、温室屋根面のカメラ画像を使用して屋根に堆積している雪の積雪状態を判別する方法において、温室屋根構造部材に発光体を配設すると共に、画像処理の範囲を前記温室屋根構造部材の位置に対応する範囲に限定して画像処理を行うことにより、前記第１の課題を解決するものである。
ここで、前記温室屋根構造部材を雪と判別可能な色に着色することができる。
本発明は、又、温室屋根の積雪を融雪するに際して、前記温室屋根の積雪検知方法で積雪有りを検知したときに融雪を開始し、積雪無しを検知したときに融雪を終了することにより、前記第２の課題を解決するものである。
本発明は、又、温室屋根面のカメラ画像を使用して屋根に堆積している雪の積雪状態を判別する装置において、温室屋根構造部材に配設された発光体と、温室屋根面を撮像するカメラと、該カメラによって得られた画像の処理範囲を前記温室屋根構造部材の位置に対応する範囲に限定して画像処理を行う手段と、を備えたことを特徴とする温室屋根の積雪検知装置を提供することにより、前記第１の課題を解決するものである。
本発明は、又、温室屋根の積雪を融雪するための融雪手段と、前記温室屋根の積雪検知装置で積雪有りを検知したときに前記融雪手段による融雪を開始し、積雪無しを検知したときに前記融雪手段による融雪を終了するコントローラと、を備えたことを特徴とする温室屋根の融雪装置を提供することにより、前記第２の課題を解決するものである。
本発明によれば、画像処理の際に温室屋根構造部材に対応する画像データを二値化の基準とすることで、屋根面（フィルム、ガラス）の影響を排除することが可能となり、判別の精度を上げることができる。
又、本発明に係る積雪センサーを使用することにより、屋根部に雪が残っている場合に限り融雪装置を作動させることが可能となり、省エネルギー化が可能となる。
本発明の適用対象である栽培用温室の一例を示す斜視図 第１参考形態を示す斜視図 第１参考形態の積雪判定カメラ画像における画像抽出範囲を示す図 同じく雪が積もった状態を示す図 第２参考形態を示す斜視図 第２参考形態の積雪判定カメラ画像における画像抽出範囲を示す図 同じく雪が積もった状態を示す図 本発明の第１実施形態を示す斜視図 第１実施形態の積雪判定カメラ画像における画像抽出範囲を示す図 同じく雪が積もった状態を示す図
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態及び実施例に記載した内容により限定されるものではない。又、以下に記載した実施形態及び実施例における構成要件には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。
第１参考形態は、図２に示すような、温室屋根面のカメラ画像を使用して屋根に堆積している雪の積雪状態を判別する装置において、温室屋根面を撮像するカメラ４０と、該カメラ４０によって得られた画像の処理の範囲を図３に示す如く、温室屋根構造部材１８の位置に対応する画像処理範囲４２に限定して画像処理を行う画像処理回路４４と、を備えたものである。
図において、２４は融雪管、２６は樋である。
これにより、図４に示す如く、屋根面への周囲の景色や、太陽・雲の映り込みの影響を抑制させて雪８を検出することが可能となる。
次に、第２参考形態は、図５に示す如く、温室屋根構造部材１８の上を雪と判別可能な色、例えばオレンジ色や赤色に塗装して着色構造部材１９としたものである。
本参考形態の画像処理範囲４２を図６に示す。
本参考形態においては、温室屋根構造部材１８をオレンジ色や赤色に塗装して着色構造部材１９としているので、図７に示す如く、第１参考形態のように無塗装の場合に比べて判別の精度を上げることが可能となる。
次に、本発明の第１実施形態は、図８に示す如く、温室屋根構造部材１８にＬＥＤ素子などの発光体５０を配設したものである。
本実施形態の画像処理範囲４２を図９に示す。
この第１実施形態においては、温室屋根構造部材１８に発光体５０を設けているので、図１０に示す如く、第２参考形態に比べて更に判別の精度を上げることができる。
なお、第１実施形態と第２参考形態を組み合せて、着色構造部材１９の上に発光体５０を配設することも可能である。
図１に示したような融雪装置２０を前記実施形態によって検出される降雪、積雪状態に応じて、屋根部に雪が残っている場合に限り稼働させることが可能となり、省エネルギー化が可能となる。
なお、温室屋根構造部材１８に塗布する色はオレンジ色や赤色に限定されず、着色の方法も塗装に限定されない。又、発光体５０もＬＥＤ素子に限定されない。
８…雪
１０…温室
１２…温室フレーム
１４…ビニール屋根
１８…温室屋根構造部材
１９…着色構造部材
２０…融雪装置
２２…温水ボイラ
２４…融雪管
３４…コントローラ
４０…カメラ
４２…画像処理範囲
４４…画像処理回路
５０…発光体

Claims (6)

  1. 温室屋根面のカメラ画像を使用して屋根に堆積している雪の積雪状態を判別する方法において、
    温室屋根構造部材に発光体を配設すると共に、
    画像処理の範囲を前記温室屋根構造部材の位置に対応する範囲に限定して画像処理を行うことを特徴とする温室屋根の積雪検知方法。
  2. 前記温室屋根構造部材を雪と判別可能な色に着色することを特徴とする請求項１に記載の温室屋根の積雪検知方法。
  3. 温室屋根の積雪を融雪するに際して、
    請求項１又は２に記載の温室屋根の積雪検知方法で積雪有りを検知したときに融雪を開始し、積雪無しを検知したときに融雪を終了することを特徴とする温室屋根の融雪方法。
  4. 温室屋根面のカメラ画像を使用して屋根に堆積している雪の積雪状態を判別する装置において、
    温室屋根構造部材に配設された発光体と、
    温室屋根面を撮像するカメラと、
    該カメラによって得られた画像の処理範囲を前記温室屋根構造部材の位置に対応する範囲に限定して画像処理を行う手段と、
    を備えたことを特徴とする温室屋根の積雪検知装置。
  5. 前記温室屋根構造部材が雪と判別可能な色に着色されていることを特徴とする請求項４に記載の温室屋根の積雪検知装置。
  6. 温室屋根の積雪を融雪するための融雪手段と、
    請求項４又は５に記載の温室屋根の積雪検知装置で積雪有りを検知したときに前記融雪手段による融雪を開始し、積雪無しを検知したときに前記融雪手段による融雪を終了するコントローラと、
    を備えたことを特徴とする温室屋根の融雪装置。
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