JP7172006B2

JP7172006B2 - 植物栽培システム

Info

Publication number: JP7172006B2
Application number: JP2020023109A
Authority: JP
Inventors: 幹男本村; 寿光小野; 聡遠藤; 典明伊藤; 直人高橋
Original assignee: RISE CORPORATION
Current assignee: RISE CORPORATION
Priority date: 2020-02-14
Filing date: 2020-02-14
Publication date: 2022-11-16
Anticipated expiration: 2040-02-14
Also published as: JP2021126079A

Description

本発明は、温室内で植物を栽培する植物栽培システムに関する。

従来、温室内で植物を栽培する植物栽培システムとして、外壁及び屋根を有する温室内で植物を栽培することで、天候による影響を抑制した植物栽培システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された植物栽培システムでは、大型の第１温室（ハウジング）と、小型で第１温室内に配置され、内部に植物が配置される第２温室（ハウジング）とを備え、第１温室と第２温室との間に空気層を設けている。

特開２０１９－０４７７３２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の植物栽培システムでは、天候による影響を抑制しているが、植物に害虫が付いた場合等の適切に植物が栽培されなかった場合に、何が原因であるか分からず、植物栽培に適した栽培環境を導き出すことができない。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、植物栽培に適した栽培環境を導き出すことができる植物栽培システムを提供することを目的とする。

本発明の植物栽培システムは、植物を栽培する植物栽培システムであって、第１温室と、前記第１温室内に配置され、内部に栽培用の植物が配置される第２温室と、前記第２温室内の気圧を、前記第１温室内の気圧よりも高くする気圧制御装置と、前記第２温室内の環境として、温度、湿度、ＣＯ２濃度、照度、及び植物が植えられた土壌の水分量又は電気伝導率を計測する環境用センサと、前記第２温室内の植物の害虫付着の有無を含む育成状態を計測する育成状態計測装置と、前記環境用センサによる所定時間毎の環境計測結果、及び前記育成状態計測装置による所定時間毎の育成計測結果を紐づけて記憶する記憶装置と、前記環境計測結果、及び前記育成計測結果に基づいて、前記第２温室における少なくとも害虫付着の無い栽培環境を導き出す栽培環境導出装置とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、第２温室内の温度、湿度、ＣＯ２濃度、照度、及び植物が植えられた土壌の水分量又は電気伝導率の計測結果、及び、第２温室内の植物の生育状態計測結果に基づいて、害虫付着の無い栽培環境を導き出すので、この導出された栽培環境に従って栽培することで、簡単に害虫付着の無い植物を栽培することができる。

また、前記栽培環境導出装置は、前記害虫付着が無い場合の前記育成計測結果に対応する前記環境計測結果と、前記害虫付着が有る場合の前記育成計測結果に対応する前記環境計測結果とを比較して、前記第２温室における害虫付着の無い栽培環境を導き出すものであることが好ましい。

上記構成によれば、簡単に害虫付着の無い栽培環境を導き出すことができる。さらに、害虫付着の無い栽培環境は、栽培する季節や栽培する地域によって異なるが、害虫付着の無い植物が栽培された場合の環境計測結果をマスターとすることで、容易に害虫付着の無い栽培環境を導き出すことができる。

さらに、前記第２温室内での作業者の作業を撮影する作業記録カメラを備え、前記記憶装置は、前記作業記録カメラで撮影された前記作業を、作業記録画像データとして、前記育成結果に紐づけて記憶するものであり、前記栽培環境導出装置は、前記害虫付着が無い場合の前記育成計測結果に対応する前記作業記録画像データ、及び前記害虫付着が有る場合の前記育成計測結果に対応する前記作業記録画像データに基づいて、前記第２温室における害虫付着の無い栽培環境を導き出すものであることが好ましい。

上記構成によれば、害虫付着の無い植物栽培に適した作業者の作業内容も知ることができる。

本発明の一実施形態の植物栽培システムを示す斜視図。小温室を示す斜視図。小温室のベースを示す斜視図。植物栽培システムの構成を示すブロック図。植物の撮影画像。作業者の撮影画像。作業者の撮影画像。育成状態記録撮影データ、作業記録データ及びグラフを示す図。育成状態記録撮影データ、作業記録データ及びグラフを示す図。温度計測データ、湿度計測データ、及びＣＯ_２濃度計測データのグラフ。複数のベース部材から構成されるベースを示す斜視図。

本発明の植物栽培システムの一実施形態について、図を参照して説明する。

図１～図３に示すように、植物栽培システム１０は、大温室１１（第１温室）と、この大温室１１の内部に配置された複数（例えば、４つ）の小温室１２（第２温室）とを備える。

大温室１１は、いわゆるビニールハウスであり、躯体となる金属製のフレーム１１ａと、このフレーム１１ａに取り付けられ、外壁を構成する透明樹脂製のフィルム１１ｂとを備え、前後面、左右面及び天面を有する有天筒状に形成されている。なお、本実施形態では、フレーム１１ａ及びフィルム１１ｂを簡略化して図示しており、フレーム１１ａ及びフィルム１１ｂの構造は適宜変更可能である。

大温室１１の前面には、開閉可能なドア部１１ｃが設けられている。作業者Ｗは、ドア部１１ｃを開放して大温室１１に入退室する。

小温室１２は、カバー２１と、ベース２２とを備える。カバー２１は、いわゆるビニールハウスであり、躯体となる金属製のフレーム２１ａと、このフレーム２１ａに取り付けられ、外壁を構成する透明樹脂製のフィルム２１ｂとを備え、前後面、左右面及び上面を有する箱状に形成されている。なお、本実施形態では、フレーム２１ａ及びフィルム２１ｂを簡略化して図示しており、フレーム２１ａ及びフィルム２１ｂの構造は適宜変更可能である。

ベース２２は、例えば、樹脂（例えば、ＦＲＰ（ＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ））製で、前後面、左右面及び底面を有する有底筒状に形成され、カバー２１のフレーム２１ａの脚部が挿入されている。これにより、カバー２１とベース２２とを有する小温室１２は、前後面、左右面、天面及び底面を有する箱状に形成される。

カバー２１の前面には、開閉可能なドア部２１ｃが設けられている。ベース２２の前面には、ドア部２１ｃを開閉可能するための凹部が形成されている。作業者Ｗは、ドア部２１ｃを開放して小温室１２に入退室する。

ベース２２は、樹脂により構成されているので、軽量で容易に持ち運びすることができ、持ち運びできないものに比べて利便性が向上する。さらに、ベース２２は、側面となる前後面及び左右面を有するので、平板状のベースにカバー２１を載せたものに比べて、カバー２１とベース２２との間から虫が侵入するのを抑制することができる。

小温室１２の内部には、複数（例えば６個）のテーブル３１が配置されている。各テーブル３１には、複数の植物Ｐが植えられた鉢植３３が、例えば２個ずつ載せられている。すなわち、本実施形態では、１２個の鉢植３３が小温室１２の内部に配置されている。なお、テーブル３１の構造は適宜変更可能であり、作業者Ｗが作業しやすい高さであることが好ましい。また、本実施形態では、植物Ｐを含む鉢植３３を簡略化して図示している。

図４に示すように、植物栽培システム１０は、制御装置５０と、太陽光パネル５１と、発電装置５２と、蓄電池５３と、太陽熱集熱器５４と、地下水汲み取り装置５５とを備える。制御装置５０は、例えばＰＣから構成され、植物栽培システム１０の各部を統括的に制御する。

作業者Ｗは、制御装置５０を操作して、小温室１２内の温度及び湿度を設定する。制御装置５０は、設定された温度及び湿度となるように、詳しくは後述する温湿度調整装置５６を制御する。

また、制御装置５０は、無線通信（例えば、Ｗｉ-Ｆｉ）を介してインターネットに接続されており、制御装置５０に接続されている環境情報、すなわち、詳しくは後述する各センサ６１～６６のセンサ情報に基づいて、制御装置５０が作動する。

太陽光パネル５１は、周知のものであり、その詳細な説明を簡略化するが、太陽光を受けて電気を作り、この作られた電気は蓄電池５３で蓄電される。

発電装置５２は、太陽光パネル５１で作られ、蓄電池５３で蓄電された電気により発電するものであり、電力を植物栽培システム１０の各部に供給する。

小温室１２の内部には、温度及び湿度を調整する温湿度調整装置５６と気圧制御装置５７とが配置されている。温湿度調整装置５６と太陽熱集熱器５４とは、発電装置５２から供給される電力により駆動され、温水（例えば、６０°Ｃ～８０°Ｃ）を製造する。

温湿度調整装置５６は、上記製造した温水と、地下水汲み取り装置５５により汲み取られた地下水（例えば、１４°Ｃ～１６°Ｃ）とを組み合わせた混合水を、小温室１２の内部で循環路（図示せず）を循環させ、且つ、加湿及び除湿することにより、小温室１２内の温度及び湿度を設定された温度及び湿度に保つ。

気圧制御装置５７は、周知のものであり、その詳細な説明を簡略化するが、小温室１２の内部の圧力を、大温室１１の内部の圧力よりも高くする。これにより、大温室１１の内部に存在する害虫等が、小温室１２の隙間を通って小温室１２の内部に入り込むのを抑制することができる。

小温室１２の内部には、小温室１２内の温度を計測する温度センサ６１、小温室１２内の湿度を計測する湿度センサ６２、小温室１２内のＣＯ_２濃度を計測するＣＯ_２濃度センサ６３が設けられている。

小温室１２の内部には、小温室１２内の照度を計測する照度センサ６４と、鉢植３３の土壌水分量を計測する土壌水分量センサ６５、土壌水分の電気伝導率を計測するＥＣセンサ６６が設けられている。

各センサ６１～６６の計測データは、制御装置５０に送られ、データベース６８に記憶される。制御装置５０は、この計測データに基づいて、植物栽培システム１０の各部を制御する。本実施形態では、データベース６８でのデータ容量を抑制するため、所定時間毎（例えば、１時間毎）の計測データがデータベース６８に記憶される。

小温室１２の内部には、１２個の鉢植３３それぞれの植物Ｐを撮影する育成状態計測カメラ７１と、作業者Ｗの作業を撮影する作業記録カメラ７２と、スピーカ７３とが設けられている。

育成状態計測カメラ７１で撮影された育成状態記録撮影データ（１２個の鉢植３３それぞれの植物Ｐの撮影データ）は、制御装置５０に送られ、データベース６８に記憶される。本実施形態では、データベース６８でのデータ容量を抑制するため、自在に設定できる所定時間毎（例えば、１時間毎）の育成状態記録撮影データがデータベース６８に記憶される。

作業記録カメラ７２は、動体検知センサ（図示せず）を備え、動体（例えば、作業者Ｗ）を検知すると撮影（静止画、動画）を開始し、動体が検知されなくなると撮影を終了する。作業記録カメラ７２で撮影された作業記録データは、制御装置５０に送られ、データベース６８に記憶される。

データベース６８に記憶される各センサ６１～６５の計測データ、育成状態計測カメラ７１で撮影された育成状態撮影データ、及び、作業記録カメラ７２で撮影された作業記録データは、それぞれ紐づけられて記憶されている。

植物栽培システム１０は、栽培環境導出部７６を備える。栽培環境導出部７６は、育成状態撮影データを画像解析し、適切に育成された植物Ｐであるか否かを判定し、さらに、詳しくは後述するように、データベース６８に記憶されたデータに基づいて、植物栽培に適した栽培環境を導出する。

[植物栽培情報]
データベース６８には、温度センサ６１で計測された温度データ、湿度センサ６２で計測された湿度データ、ＣＯ_２濃度センサ６３で計測されたＣＯ_２濃度データ、照度センサ６４で計測された照度データ、及び、土壌水分量センサ６５で計測された土壌水分量データが記憶されている。各データは、自在に時間設定できる計測データとなっている。

図５に示すように、育成状態計測カメラ７１で撮影され、データベース６８に記憶された育成状態記録撮影データ（１２個の鉢植３３それぞれの植物Ｐの撮影データ）は、植物栽培システム１０を管理する管理者が運営する記録システムに自動的にアップロードされ蓄えられる。これにより、植物栽培システム１０の管理者や、植物Ｐの製造者等は、スマートフォンからインターネットを介して管理者が運営する記録システムに接続することで、図５に示す育成状態記録撮影データを閲覧することができる。

図６及び図７に示すように、作業記録カメラ７２で撮影され、データベース６８に記憶された作業記録データは、管理者が運営する記録システムにアップロードされ蓄えられる。これにより、植物栽培システム１０の管理者や、植物Ｐの製造者等は、スマートフォンからインターネットを介して管理者が運営する記録システムに接続することで、図６及び図７に示す作業記録データを閲覧することができる。なお、図６及び図７では、作業記録データを簡略化し図示している。

図８及び図９に、インターネットを介して管理者が運営する記録システムに接続することで閲覧する育成状態記録撮影データ及び作業記録データの一例を示す。

制御装置５０は、データベースに記憶されたグラフ作成プログラムに基づいて、図８～図１０に示すようなグラフを作成する。ここで、図８～図１０に示すグラフは、温度の変化、湿度の変化、ＣＯ_２濃度の変化を示すグラフである。同様に、制御装置５０は、照度の変化を示すグラフ、土壌水分量の変化を示すグラフ、電気伝導率ＥＣを示すグラフ（いずれも図示せず）を作成する。

[最適栽培環境導出]
データベース６８には、各センサ６１～６５の計測データ、育成状態計測カメラ７１で撮影された育成状態撮影データ、及び、作業記録カメラ７２で撮影された作業記録動画データは、それぞれ紐づけられて記憶されている。

栽培環境導出部７６は、育成状態記録撮影データを画像解析し、適切に育成された植物Ｐであるか否かを判定する。栽培環境導出部７６は、育成状態記録撮影データから適切に育成された植物Ｐであると判定した場合に、この植物Ｐに紐づけられた各センサ６１～６６の計測データ及び作業記録データを検索する。この検索された各センサ６１～６６の計測データ及び作業記録データは、適切なデータとしての情報が付加されて記憶される。

一方、栽培環境導出部７６は、適切に育成されていない（例えば、害虫が付いた）植物Ｐであると判定した場合に、この植物Ｐに紐づけられた各センサ６１～６６の計測データ及び作業記録データを検索する。この検索された各センサ６１～６６の計測データ及び作業記録データは、不適切なデータとしての情報が付加されて記憶される。

栽培環境導出部７６は、適切なデータとしての情報が付加された各センサ６１～６６の計測データ及び作業記録データと、不適切なデータとしての情報が付加された各センサ６１～６６の計測データ及び作業記録データとを比較して、異なる部分を探す。

栽培環境導出部７６は、探し出した異なる部分のタイミングで植物Ｐに害虫が付いたことを認定し、その旨を示す音声（例えば、「×時の温度が設定温度よりも高くなっていたため、植物に害虫が付きました」）をスピーカ７３から出力させる。

さらに、栽培環境導出部７６は、適切なデータとしての情報が付加された各センサ６１～６６の計測データ及び作業記録データにおいて上記異なる部分の情報を、適切な作業方法として導出し、その旨を示す音声（例えば、「×時の温度が設定温度と同じである場合には、植物に害虫が付きませんでした」）をスピーカ７３から出力させる。

栽培環境導出部７６は、探し出した異なる部分は、上記したものに限らず、例えば、×時に灌水を行っていることを、異なる部分であるとして探し出す場合もある。この場合、例えば、その旨を示す音声（例えば、「×時に灌水を行ったため、植物に害虫が付きました」）をスピーカ７３から出力させ、さらに、「×時に灌水を行わなかった場合には、植物に害虫が付きませんでした」）をスピーカ７３から出力させる。

以上、本発明を、その好適な実施形態について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、温度、湿度、ＣＯ_２濃度、照度、土壌水分量、電気伝導率ＥＣを計測しているが、少なくとも１つを計測すれば本発明は実施可能である。

また、作業記録カメラ７２は設けないようにしてもよく、この場合、栽培環境導出部７６は、各センサ６１～６６の計測データに基づいて、植物栽培に適した栽培環境を導出する。

さらに、上記実施形態では、ベース２２を、樹脂（ＦＲＰ）製で形成しているが、軽量な樹脂製であれば適宜変更可能であり、例えば、ＣＦＲＰ（ＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃ）製でもよく、さらには、樹脂に限らず、軽量なゴム、金属（例えば、アルミ）等により形成することで、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、図１１に示すように、ベース１００を、複数のベース部材を連結して構成するようにしてもよい。

図１１Ａに示すように、第１のベース１００は、前ベース部材１０１と、後ベース部材１０２と、中間ベース部材１０３とを連結して構成され、有底筒状に形成されている。前ベース部材１０１は、ベース１００の前端部を構成し、後ベース部材１０２は、ベース１００の後端部を構成し、中間ベース部材１０３は、ベース１００の前ベース部材１０１と後ベース部材１０２との間の中間部を構成する。

各ベース部材１０１～１０３の連結は、例えば、一方のベース部材の凸部を、他方のベース部材の凹部に挿入することで行われる。なお、連結方法は適宜変更可能であり、例えば、各ベース部材１０１～１０３とは別に、連結部材を設けるようにしてもよい。

図１１Ｂに示すように、第２のベース１００は、前ベース部材１０１及び後ベース部材１０２と、２個の中間ベース部材１０３とを連結して構成され、有底筒状に形成されている。ている。中間ベース部材１０３を２個設けることで、第２のベース１００のサイズ（前後方向の長さ）を、図１１Ａに示す第１のベース１００よりも大きくすることができる。これにより、サイズの異なる小温室１２に対応可能となる。

さらに、ベース１００を、複数のベース部材に分割して持ち運ぶことができるので、より一層利便性が向上する。また、ベース１００を、複数のベース部材に分割して保管することができるので、保管スペースを小さくすることができる。

なお、中間ベース部材１０３の数は適宜変更可能であり、３個以上連結させてもよく、さらには、中間ベース部材１０３を設けずに、前ベース部材１０１と後ベース部材１０２とを連結させるようにしてもよい。また、中間ベース部材１０３として、サイズ（前後方向の長さ）が異なる複数種類設けるようにしてもよい。

また、前後方向に変えて、又は加えて、左右方向にサイズ変更可能な複数のベース部材からベースを構成するようにしてもよい。

１０…植物栽培システム、１１…大温室（第１温室）、１２…小温室（第２温室）、２１…カバー、２２，１００…ベース、１０１…前ベース部材、１０２…後ベース部材、１０３…中間ベース部材

Claims

植物を栽培する植物栽培システムであって、
第１温室と、
前記第１温室内に配置され、内部に栽培用の植物が配置される第２温室と、
前記第２温室内の気圧を、前記第１温室内の気圧よりも高くする気圧制御装置と、
前記第２温室内の環境として、温度、湿度、ＣＯ２濃度、照度、及び植物が植えられた土壌の水分量又は電気伝導率を計測する環境用センサと、
前記第２温室内の植物の害虫付着の有無を含む育成状態を計測する育成状態計測装置と、
前記環境用センサによる所定時間毎の環境計測結果、及び前記育成状態計測装置による所定時間毎の育成計測結果を紐づけて記憶する記憶装置と、
前記環境計測結果、及び前記育成計測結果に基づいて、前記第２温室における少なくとも害虫付着の無い栽培環境を導き出す栽培環境導出装置とを備えることを特徴とする植物栽培システム。
請求項１に記載の植物栽培システムにおいて、
前記栽培環境導出装置は、前記害虫付着が無い場合の前記育成計測結果に対応する前記環境計測結果と、前記害虫付着が有る場合の前記育成計測結果に対応する前記環境計測結果とを比較して、前記第２温室における害虫付着の無い栽培環境を導き出すものであることを特徴とする植物栽培システム。
請求項１又は２に記載の植物栽培システムにおいて、
前記第２温室内での作業者の作業を撮影する作業記録カメラを備え、
前記記憶装置は、前記作業記録カメラで撮影された前記作業を、作業記録画像データとして、前記育成計測結果に紐づけて記憶するものであり、
前記栽培環境導出装置は、前記害虫付着が無い場合の前記育成計測結果に対応する前記作業記録画像データ、及び前記害虫付着が有る場合の前記育成計測結果に対応する前記作業記録画像データに基づいて、前記第２温室における害虫付着の無い栽培環境を導き出すものであることを特徴とする植物栽培システム。