JP7455372B2 - 植物栽培装置及び植物栽培方法 - Google Patents

Description

本発明は、植物栽培装置及び植物栽培方法に関する。

本技術分野の背景技術として、特開２００８－６１５７５号公報（特許文献１）がある。この公報には、「植物毎の生育環境に応じた栽培状態をユーザに対して報知して適切な栽培管理を促すこと。植物の周辺環境の状態を示す各種検出値を検出する温度検出部１６、湿度検出部１７、照度検出部１８と、温度検出部１６、湿度検出部１７、照度検出部１８により検出された各種検出値を記憶する第１記憶部１１と、温度検出部１６、湿度検出部１７、照度検出部１８により検出された各種検出値と予め定められた判別基準情報とに基づいて、植物の栽培状態の異常の有無や問題傾向を判別するＣＰＵ１０と、ＣＰＵ１０による植物の栽培状態の判別結果に応じて、植物の栽培状態を報知する表示灯１４、鳴動部１５と、外部装置２ａから供給される誘導電磁界又は電波により生じる電力供給に応じて第１記憶部１１に記憶されている各種検出値を当該外部装置２ａに送信する第１通信部１２と、を備える植物管理装置１ａ」と記載されている（要約参照）。

特開２００８－６１５７５号公報

前記特許文献１には、植物栽培装置において、栽培状態をユーザに通知する仕組みが記載されている。しかしながら、この特許文献に記載の植物栽培装置では、植物栽培装置の内部と外部の２重の環境管理が行われていなかった。
そこで、本発明は、植物栽培装置の内部と外部の２重の環境管理を行う仕組みを提供する。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、植物栽培装置を備える植物栽培施設であって、前記植物栽培装置は、栽培する植物の生育状態を監視する複数のセンサと、前記植物栽培装置内の光、空気、水、空間の少なくとも１つの状態である装置内の環境を管理する装置内環境管理手段を有し、前記植物栽培施設は、前記植物栽培装置外の状態を監視する複数のセンサと、前記植物栽培装置外の光、空気、水、空間の少なくとも１つの状態である装置外の環境を管理する装置外環境管理手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、植物栽培装置において装置内の環境管理と植物を栽培する作業工程についての工程管理とを共に行う仕組みを提供することができる。
または、植物栽培装置において環境管理又は工程管理を管理サーバから受信するレシピにもとづいて実施する仕組みを提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

栽培装置１Ａの構成を示す機能ブロック図の例である。 栽培装置１Ａの外観を示す図の例である。 栽培装置１Ａの内部を示す図の例である。 栽培室１０Ａを長手方向から見た断面模式図の例である。 栽培装置１Ａに配置される栽培プレート及び栽培トレイの例である。 栽培装置１Ａが備える人工光源の説明図の例である。 栽培装置１Ａが備える空気循環装置の説明図の例である。 栽培装置１Ａが備える養液循環装置の説明図の例である。 植物栽培システム８００の全体構成図の例である。 管理端末８１０のハードウェア構成の例である。 管理サーバ８２０のハードウェア構成の例である。 作業端末８３０のハードウェア構成の例である。 基本レシピ１２００の例である。 作業レシピ１３００の例である。 レシピ登録処理フロー１４００の例である。 環境管理処理フロー１５００の例である。 工程管理処理フロー１６００の例である。 生育状態監視処理フロー１７００の例である。 監視している生育状態の表示画面の例である。 栽培装置１Ａの内部及び外部の両方の環境管理を行う栽培施設の図の例である。

以下、実施例を図面を用いて説明する。
本発明の栽培装置は、人工光型の植物工場で用いられるものであり、従来では栽培環境の管理が困難であった生産規模の大きい植物工場に好適に用いられる。

第１実施形態の栽培装置１Ａについて、図１～図７を参照して説明する。
図１は本発明の栽培装置１Ａの構成を示す機能ブロック図の例である。
栽培装置１Ａは、栽培室１０Ａと、複数の栽培チャンバ２０Ａと、空気循環装置３０と、養液循環装置４０と、操作部５０と、制御部６０と、表示部７０と、を備える。
栽培室１０Ａは、図２に示すように、内部を密閉可能な直方体形状の外壁を備えており、栽培装置１Ａが配置される植物工場の作業室の環境（温度や湿度）から独立した栽培環境を維持可能である。外壁の素材としては、栽培室１０Ａの外側である作業室の環境の影響を受けにくいように、断熱材を用いるのが好ましい。図３には、栽培室１０Ａの外壁を取り除いた状態の栽培装置１Ａを示す。

図４は、本発明の栽培室１０Ａを長手方向から見た断面模式図の例を示す。
複数の栽培チャンバ２０Ａは、図４に示すように、栽培室１０Ａが上下方向に所定の間隔で棚板１１１により区画されて形成され、それぞれが略直方体形状を有する。複数の栽培チャンバ２０Ａは、従来公知の多段式の栽培棚に外装を設けることにより構成することができる。本実施形態では、５段の栽培棚１００に外装（栽培室１０Ａの外壁）を設けて構成した。

各栽培チャンバ２０Ａには、図５Ａに示すような養液トレイ２１０及び栽培プレート２２０が、図５Ｂに示すように、これらの短手方向が栽培チャンバ２０Ａの長手方向に沿うように、複数枚配置される。養液トレイ２１０は、矩形状の栽培プレート２２０と略同じ大きさで、栽培プレート２２０をはめ込むように配置可能な矩形状トレイで構成されている。本実施形態では、およそ３０ｃｍ×１２０ｃｍの養液トレイ２１０に栽培プレート２２０がはめ込まれた状態（図５Ｂ参照）で、各栽培チャンバ２０Ａに１６枚配置される。

尚、栽培チャンバ２０Ａの形状は、生産規模の大きい植物工場に好適に用いられるため、長手方向の長さが短手方向の長さに対して２倍以上である長尺な形状であることが好ましい。本実施形態では、短手方向の長さ：長手方向の長さ＝１：５である。ただし、栽培チャンバ２０Ａの大きさ（栽培チャンバ２０Ａに配置される栽培プレート２２０の枚数）は、上述の実施形態の大きさに限られない。

また、本実施形態で養液トレイ２１０及び栽培プレート２２０は矩形であるが、これに限らず正方形であってもよい。正方形の場合、正方形の栽培プレート２２０の一辺が栽培チャンバ２０Ａの長手方向に沿うよう配置される。
このように、養液トレイ２１０が配置された状態においては、複数の栽培チャンバ２０Ａは、それぞれが密閉又は半密閉の状態となる。

また、養液トレイ２１０には、供給された養液を排出するための排出口２１１（図４参照）が長手方向の一端側（養液の流れの下流側）に形成される。また、養液トレイ２１０は、養液の流れの下流側が下方になるように、栽培チャンバ２０Ａの短手方向について所定の角度（例えば、１度程度）で傾斜した傾斜面を備えており、これにより、供給された養液が養液トレイ２１０に滞留することなく、供給流量に応じた所定の流速で一方向の流れを作り出すことができる。また、後述する養液回収管４７０が、排出口２１１の下方に配置される（図４参照）。

尚、養液トレイ２１０は、栽培プレート２２０の１枚分に対応するサイズでなくてもよく、複数枚の栽培プレート２２０を１つの養液トレイ２１０に配置することができるよう構成してもよい。
また、各栽培チャンバ２０Ａの上方には、図５Ｂに示すように、人工光源２３０が配置され、人工光源２３０の調光を行う調光器２３１が接続される。本実施形態では、人工光源２３０は、養液トレイ２１０及び栽培プレート２２０の長手方向（栽培チャンバ２０Ａの短手方向）に沿うように、２本配置される。人工光源２３０としては、消費電力が少なく薄型に構成できるＬＥＤが好適に用いられる。また、人工光源として蛍光灯を用いてもよい。

空気循環装置３０は、図２及び図３に示すように、栽培室１０Ａの長手方向の一端側に、栽培棚１００に隣接して配置され、所定の条件に調整された空気を所定の流速で各栽培チャンバ２０Ａに供給し、各栽培チャンバ２０Ａの内部を通過した空気を回収して、所定の条件となるように調整し、これを繰り返して循環供給を行う。

図６を参照して、空気循環装置３０の構成について説明する。空気循環装置３０は、少なくとも温度、湿度、二酸化炭素濃度及び空気の流速（流量）を調整する機能を有していればよい。本実施形態では、空気循環装置３０は、空気滅菌装置３１０と、加温、冷却及び除湿機能を有する直膨式（冷媒で直接空気を冷やす方式）の空調装置３２０と、加湿機能を有する加湿装置３３０と、二酸化炭素濃度を調整する二酸化炭素供給装置３４０と、吸引ポンプ３５０と、圧縮ポンプ３６０と、を備える。
尚、温度を調整する機能を有する装置として、間膨方式（冷媒で水を介して空気を冷やす方式）のチラー装置を用いてもよい。

各栽培チャンバ２０Ａと空気循環装置３０とは、空気回収管３７０Ａ及び空気供給管３８０を介して接続される。空気回収管３７０Ａ及び空気供給管３８０は、栽培チャンバ２０Ａの長手方向に延びている。空気回収管３７０Ａには所定の間隔で設けられる複数の空気回収口３７１が形成されている。また、空気供給管３８０には所定の間隔で設けられる複数の空気供給口３８１が形成され、これら空気供給口３８１には不図示の定流量弁が設けられている。
また、不図示の温度センサ、湿度センサ及び二酸化炭素濃度センサが各栽培チャンバ２０Ａの所定箇所に取り付けられ、循環中の空気の温度、湿度や二酸化炭素濃度がモニタされる。

吸引ポンプ３５０により空気回収管３７０Ａを介して各栽培チャンバ２０Ａから回収された空気は、空気滅菌装置３１０を経て滅菌され、空調装置３２０に送られる。空調装置３２０では、温度センサ及び湿度センサの測定結果に応じて温度調整や除湿がなされたのち、加湿装置３３０で加湿が行われる。その後、二酸化炭素供給装置３４０により、二酸化炭素濃度センサの測定結果に応じて二酸化炭素ボンベ等の二酸化炭素供給源３４１から二酸化炭素が供給される。そして、圧縮ポンプ３６０により空気供給管３８０を介して各栽培チャンバ２０Ａに所定の条件及び所定の流速に調整された空気が供給される。
なお、空気の流速の設定値は、固定でもよく、また変更可能でもよい。

この際、図４に示すように栽培チャンバ２０Ａにおける空気の流れ方向は、栽培チャンバ２０Ａの短手方向に沿っている。これにより、空気の流れ方向を栽培チャンバ２０Ａの長手方向に沿うように供給した場合に比べて、空気の供給から回収までの時間を短くすることができる。よって、空気の流れの上流側と下流側とで生じる温度や湿度、二酸化炭素濃度等の栽培環境の変化を小さくすることができる。
ただし、これに限定されず、栽培チャンバ２０Ａにおける空気の流れ方向は、栽培チャンバ２０Ａの上方から下方に沿っていてもよい。

なお、実施形態においては、１つの栽培装置１Ａが１つの栽培室１０Ａを備え、１つの栽培室１０Ａが複数の栽培チャンバ２０Ａと１つの空気循環装置３０を備え、複数の栽培チャンバ２０Ａに１つの空気循環装置３０から空気が送られる。
ただし、これに限定されず、１つの栽培装置１Ａが１つの栽培室１０Ａを備え、１つの栽培室１０Ａが複数の栽培チャンバ２０Ａと、それぞれの栽培チャンバ２０Ａに対応する複数の空気循環装置３０を備え、複数の栽培チャンバ２０Ａのそれぞれに、対応する空気循環装置３０から空気が送られる構成であってもよい。この場合、栽培チャンバ２０Ａごとに循環中の空気の温度、湿度、二酸化炭素濃度及び流速（流量）等を変えることができる。

また、１つの栽培装置１Ａが複数の栽培室１０Ａを備え、複数の栽培室１０Ａがそれぞれ、複数の栽培チャンバ２０Ａと１つの空気循環装置３０を備えてもよい。
さらに、１つの栽培装置１Ａが複数の栽培室１０Ａを備え、複数の栽培室１０Ａがそれぞれ、複数の栽培チャンバ２０Ａと、それぞれの栽培チャンバ２０Ａに対応する複数の空気循環装置３０を備えてもよい。
養液循環装置４０は、図２及び図３に示すように、栽培室１０Ａの下方に配置され、所定の条件に調整された養液を所定の流速で各栽培チャンバ２０Ａの養液トレイ２１０に供給し、各養液トレイを通過した養液を回収して、所定の条件となるように調整し、これを繰り返して養液の循環供給を行う。

図７を参照して、養液循環装置４０の構成について説明する。養液循環装置４０は、少なくとも養液の温度、養分（窒素、リン酸、カリウム等の各種単肥イオン）を調整する機能を有していればよい。本実施形態では、養液循環装置４０は、養液滅菌装置４１０と、市水供給源と接続される養液タンク４２０と、加温及び冷却機能を有するチラー装置（不図示）と、養分供給装置４４０と、酸素を供給して溶存酸素濃度を調整する酸素供給装置４５０と、養液圧力ポンプ４６０と、を備える。

各栽培チャンバ２０Ａと養液循環装置４０とは、養液回収管４７０及び養液供給管４８０を介して接続される。養液回収管４７０は、栽培チャンバ２０Ａの長手方向に延びており、養液トレイ２１０の排出口から排出される養液を回収できるように構成される。また、養液供給管４８０も同様に栽培チャンバ２０Ａの長手方向に延びており、養液供給管４８０には、所定の間隔で複数の養液供給口４８１が形成されている。養液供給口４８１は、養液供給管４８０において下方を向くように開口していてもよいが、本実施形態のように、養液の流れ方向に沿う方向を向くように開口する方が好ましい（図４及び図７参照）。これにより、下方に開口する場合に比べ、同じ供給量ならば養液の流速を速めることができる。

なお、実施形態においては、１つの栽培装置１Ａが１つの栽培室１０Ａを備え、１つの栽培室１０Ａが複数の栽培チャンバ２０Ａと１つの養液循環装置４０を備え、複数の栽培チャンバ２０Ａに１つの養液循環装置４０から養液が送られる。
なお、養液の流速の設定値は、固定でもよく、また変更可能でもよい。
ただし、これに限定されず、１つの栽培装置１Ａが１つの栽培室１０Ａを備え、１つの栽培室１０Ａが複数の栽培チャンバ２０Ａと、それぞれの栽培チャンバ２０Ａに対応する複数の養液循環装置４０を備え、複数の栽培チャンバ２０Ａのそれぞれに、対応する養液循環装置４０から養液が送られる構成であってもよい。この場合、栽培チャンバ２０Ａごとに養液の温度、養分、流速等を変えることができる。

また、１つの栽培装置１Ａが複数の栽培室１０Ａを備え、複数の栽培室１０Ａがそれぞれ、複数の栽培チャンバ２０Ａと１つの養液循環装置４０を備えてもよい。
さらに、１つの栽培装置１Ａが複数の栽培室１０Ａを備え、複数の栽培室１０Ａがそれぞれ、複数の栽培チャンバ２０Ａと、それぞれの栽培チャンバ２０Ａに対応する複数の養液循環装置４０を備えてもよい。
また、水温センサ（不図示）が養液タンク４２０に、各種養分の濃度を測定する単肥センサＳＦＳが養液タンク４２０の養液回収管４７０との接続口近傍に取り付けられ、循環中の養液の水温、各種単肥イオン濃度をモニタする。チラー装置は水温センサの測定結果に応じて、養液の温度を調整する。

養分供給装置４４０は、単肥イオン濃度制御部４４１、単肥センサＳＦＳ及び単肥イオン供給プランジャ４４２を含んで構成される。そして、この養分供給装置４４０では、単肥イオン濃度制御部４４１が、各種単肥センサＳＦＳの測定結果に応じて、単肥イオン供給プランジャ４４２を駆動して、養液の単肥イオン濃度を調整する。尚、養液の単肥イオン濃度は、ｐＨセンサ及びＥＣセンサを用いて測定してもよい。

養液タンク４２０に貯留された養液は、チラー装置により所定の水温に調整され、養分供給装置４４０により所定の単肥イオン濃度に調整され、酸素供給装置４５０により所定の溶存酸素量となるように調整される。その後、養液圧力ポンプ４６０により養液供給管４８０を介して各栽培チャンバ２０Ａに配置された養液トレイ２１０に養液が供給される。図４に示すように、養液は養液トレイ２１０を栽培チャンバ２０Ａの短手方向に沿って所定の流速で流れて行き、養液トレイ２１０の排出口２１１から排出されて、養液回収管４７０に流れて行く。各栽培チャンバ２０Ａに接続される養液回収管４７０により回収された養液は、養液滅菌装置４１０で滅菌されたのち、養液タンク４２０に流入する。

この際、栽培チャンバ２０Ａにおける養液の流れ方向は、栽培チャンバ２０Ａの短手方向に沿っている。これにより、養液の流れ方向が栽培チャンバ２０Ａの長手方向に沿う場合に比べて、養液の供給から回収までの時間を短くすることができる。
尚、養液タンク４２０は、栽培チャンバ２０Ａ毎に設けてもよいし、栽培室１０Ａにつき１つだけ設けてもよい。

操作部５０は、栽培室１０Ａ内が所定の栽培環境となるように設定するためのボタンやキーボード等で構成され、図１及び図２に示すように、栽培室１０Ａの長手方向の一端側（空気循環装置３０が配置されている側）の外側に配置される。
制御部６０は、栽培室１０Ａの内部に配置され、空気循環装置３０、養液循環装置４０及び操作部５０からの信号を受けて、空気循環装置３０、養液循環装置４０及び後述の表示部７０を制御するものであり、例えば中央演算処理装置やＲＡＭ、ＲＯＭ等からなるコンピュータ装置で構成される。

表示部７０は、栽培室１０Ａ内の各栽培チャンバ２０Ａにおいて各種センサによりモニタされた測定結果や、操作部５０により設定された所定の栽培環境等を表示するためのもので、液晶パネル等により構成される。表示部７０は、図２及び図３に示すように、栽培室１０Ａの長手方向の一端側（空気循環装置３０が配置されている側）の外側に配置される。
尚、操作部５０、制御部６０及び表示部７０は、栽培室１０Ａと一体で構成することなく、栽培室１０Ａと別体で構成してもよい。その場合、操作部、制御部及び表示部を備える制御盤を植物工場の所定箇所に配置し、この制御盤により複数の栽培室１０Ａそれぞれにおける複数の栽培チャンバ２０Ａの栽培環境を集中して管理してもよい。

実施例２は、栽培装置１Ａを管理サーバ８２０から受信した基本レシピ１２００又は作業レシピ１３００に基づいて制御する構成について説明する。
図８は、植物栽培システム８００の全体構成図の例である。
植物栽培システム８００は、管理端末８１０と作業端末８３０とを備え、それぞれがネットワークを介して管理サーバ８２０に接続されている。栽培装置１Ａは直接ネットワークを介して管理サーバ８２０に接続されてもよいし、管理端末８１０を介してネットワーク経由で管理サーバ８２０に接続されてもよい。
なお、ネットワークは有線、無線を問わず、それぞれの端末はネットワークを介して情報を送受信することができる。

管理端末８１０は、栽培装置１Ａを管理及び制御する端末である。栽培装置１Ａに組み込まれた装置でもよいし、栽培装置１Ａとは独立したコンピュータ等の装置が、ネットワークを経由して栽培装置１Ａの空気循環装置３０や、養液循環装置４０、人工光源等を制御する構成であってもよい。
管理サーバ８２０は、管理端末８１０又は栽培装置１Ａに読み込まれる基本レシピ１２００や作業レシピ１３００を記憶し、管理する装置である。
作業端末８３０は、植物栽培の各作業工程に応じて、作業者が確認や入力を行う端末である。

植物栽培システム８００のそれぞれの端末や管理サーバ８２０は、例えば、スマートフォン、タブレット、携帯電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ）などの携帯端末（モバイル端末）でもよいし、メガネ型や腕時計型、着衣型などのウェアラブル端末でもよい。また、据置型または携帯型のコンピュータや、クラウドやネットワーク上に配置されるサーバでもよい。また、機能としてはＶＲ（仮想現実：Virtual Reality）端末、ＡＲ端末、ＭＲ（複合現実：Mixed Reality）端末でもよい。あるいは、これらの複数の端末の組合せであってもよい。例えば、１台のスマートフォンと１台のウェアラブル端末との組合せが論理的に一つの端末として機能し得る。またこれら以外の情報処理端末であってもよい。

植物栽培システム８００のそれぞれの端末や管理サーバ８２０は、それぞれオペレーティングシステムやアプリケーション、プログラムなどを実行するプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の主記憶装置と、ＩＣカードやハードディスクドライブ、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ等の補助記憶装置と、ネットワークカードや無線通信モジュール、モバイル通信モジュール等の通信制御部と、タッチパネルやキーボード、マウス、音声入力、カメラ部の撮像による動き検知による入力などの入力装置と、モニタやディスプレイ等の出力装置とを備える。なお、出力装置は、外部のモニタやディスプレイ、プリンタ、機器などに、出力するための情報を送信する装置や端子であってもよい。

主記憶装置には、各種プログラムやアプリケーションなど（モジュール）が記憶されており、これらのプログラムやアプリケーションをプロセッサが実行することで全体システムの各機能要素が実現される。なお、これらの各モジュールは集積化する等によりハードウェアで実装してもよい。また、各モジュールはそれぞれ独立したプログラムやアプリケーションでもよいが、１つの統合プログラムやアプリケーションの中の一部のサブプログラムや関数などの形で実装されていてもよい。

本明細書では、各モジュールが、処理を行う主体（主語）として記載をしているが、実際には各種プログラムやアプリケーションなど（モジュール）を処理するプロセッサが処理を実行する。
補助記憶装置には、各種データベース（ＤＢ）が記憶されている。「データベース」とは、プロセッサまたは外部のコンピュータからの任意のデータ操作（例えば、抽出、追加、削除、上書きなど）に対応できるようにデータ集合を記憶する機能要素（記憶部）である。データベースの実装方法は限定されず、例えばデータベース管理システムでもよいし、表計算ソフトウェアでもよいし、ＸＭＬ、ＪＳＯＮなどのテキストファイルでもよい。

図９は、管理端末８１０のハードウェア構成の例である。
管理端末８１０は、例えばスマートフォン、タブレット、ノートＰＣ、デスクトップＰＣ等の端末で構成される。
主記憶装置９０１には、レシピ登録管理モジュール９１１、環境管理モジュール９１２、工程管理モジュール９１３、生育状態監視モジュール９１４、暗号処理モジュール９１５等のプログラムやアプリケーションが記憶されており、これらのプログラムやアプリケーションをプロセッサ９０３が実行することで管理サーバ１０１の各機能要素が実現される。

レシピ登録管理モジュール９１１は、基本レシピ１２００や作業レシピ１３００を管理サーバ８２０から受信し、基本レシピＤＢ９２１や作業レシピＤＢ９２２に記憶する。
環境管理モジュール９１２は、植物を栽培する場合に用いられる光、空気、水、空間の少なくとも１つの状態に関する環境値データ（環境値情報）を規定する基本レシピに基づいて、栽培装置１Ａ内部の環境を管理する。

具体的には、環境管理モジュール９１２は、基本レシピＤＢ９２１に記憶された基本レシピ１２００を読み込み、読み込まれた情報に基づいて、栽培装置１Ａ内部の空気循環装置３０、養液循環装置４０、人工光源、ロボットマニュピレータ、コンベア等を制御し、栽培装置内の栽培密度、光波長、光量子束密度、温度、湿度、二酸化炭素濃度、電気伝導率、ｐＨ値、各種イオン濃度、水温、水流速、横向きの気流速、上からの気流速、溶存酸素濃度等を制御する。
また、環境管理モジュール９１２は、栽培装置１Ａ内部に設置された各種センサから栽培密度、光波長、光量子束密度、温度、湿度、二酸化炭素濃度、電気伝導率、ｐＨ値、各種イオン濃度、水温、水流速、横向きの気流速、上からの気流速、溶存酸素濃度等に関する情報を取得及び算出し、管理する。

工程管理モジュール９１３は、植物栽培の開始時点からの経過時間に応じて実施すべき作業工程を規定する作業レシピに基づいて、植物を栽培する作業工程を管理する。ここで開始時点とは、例えば、植物を栽培する開始時点又は播種の時点のいずれかが規定されている。
具体的には、工程管理モジュール９１３は、作業レシピＤＢ９２２に記憶された作業レシピ１３００を読み込み、読み込まれた情報に基づいて、ロボットマニュピレータ、コンベア等を制御し、植物栽培の作業工程を実行する。
又は、工程管理モジュール９１３は、作業レシピ１３００に基づいて、作業工程として必要な各作業ステップを、モニタ等の出力装置９０５や、外部の作業端末８３０等に表示し、作業員の作業を管理する。

生育状態監視モジュール９１４は、各種センサから取得した情報に基づいて、栽培する植物の生育状態を監視し、表示する。例えば、栽培する植物に関連する、光合成速度、蒸散速度、吸水速度、葉面積、葉高、葉枚数、株重量、生育異常、菌数等を監視する。
生育状態監視モジュール９１４は、基本レシピに規定された環境値データにより植物を栽培した場合に想定される想定生育状態と、複数のセンサにより取得される植物の実際の生育状態と、を対比可能な状態で表示する。また、生育状態監視モジュール９１４は、実際の生育状態が、想定生育状態から所定の範囲以上外れた場合にアラートを表示したり、適用する基本レシピを変更したりすることができる。

暗号処理モジュール９１５は、管理サーバ８２０、作業端末８３０、栽培装置１Ａ、栽培装置１Ａ内の各種装置との間の通信内容を暗号化・復号化することで、植物栽培システム８００のセキュリティを高める。
なお、栽培装置１Ａは、装置内部に操作部５０、制御部６０、表示部７０を組み込んだ装置とすることもできるが、これらを管理端末８１０で代用することも可能である。この場合には、入力装置９０４が操作部５０に、プロセッサ９０３が制御部６０に、出力装置９０５が表示部７０に対応する。

補助記憶装置９０２は、基本レシピＤＢ９２１及び作業レシピＤＢ９２２を備える。
基本レシピＤＢ９２１は基本レシピ１２００を記憶する。作業レシピＤＢ９２２は作業レシピ１３００を記憶する。
なお、これらの複数のデータベースは、１つのデータベース上に実装してもよいし、より分割された複数のデータベースに実装してもよい。

図１０は、管理サーバ８２０のハードウェア構成の例である。
管理サーバ８２０は、例えばクラウド上に配置されたサーバで構成される。
主記憶装置１００１には、サーバレシピ管理モジュール１０１１等のプログラムやアプリケーションが記憶されており、これらのプログラムやアプリケーションをプロセッサ１００３が実行することで管理サーバ８２０の各機能要素が実現される。

サーバレシピ管理モジュール１０１１は、補助記憶装置１００２のサーバ基本レシピＤＢ１０２１やサーバ作業レシピＤＢ１０２２に記憶される基本レシピ１２００や作業レシピ１３００を管理する。
また、管理端末８１０や栽培装置１Ａからの要求に応じて、基本レシピ１２００や作業レシピ１３００を管理端末８１０や栽培装置１Ａに送信する。

図１１は、作業端末８３０のハードウェア構成の例である。
作業端末８３０は、例えばスマートフォン、タブレット、グラス型等のウェアラブル端末、ノートＰＣ、デスクトップＰＣ、等の端末で構成される。
主記憶装置１１０１には、作業ステップ管理モジュール１１１１等のプログラムやアプリケーションが記憶されており、これらのプログラムやアプリケーションをプロセッサ１１０３が実行することで作業端末８３０の各機能要素が実現される。

作業ステップ管理モジュール１１１１は、管理端末８１０の工程管理モジュール９１３と連携し、植物栽培の作業工程における各作業ステップの情報を表示し、逐次作業員からの入力を受け付け、作業ステップの進捗を管理、確認する。
作業レシピ１３００に基づく各作業工程の各作業ステップに関する情報、例えば作業実施者や作業内容や作業対象等に関する情報は、補助記憶装置１１０２の作業ステップ管理情報１１２１に記憶される。

作業端末８３０は、例えば入力装置１１０４として、バーコードリーダやＲＦＩＤリーダを有し、各作業ステップを実施するタイミングで作業員がバーコードや、ＲＦＩＤタグを読み込むことで、作業ステップの進捗を管理する。
また、作業員の名札等に付されたバーコードをバーコードリーダで読み込むことで、作業を実施する作業員の情報も管理することができる。
また、内蔵または外付けのカメラ部１１０６からの映像を解析することで、作業員の作業を追跡したり、作業員の移動を追跡したり、栽培装置１Ａ内部の栽培プレートや栽培トレイの移動を追跡したりすることもできる。
なお、作業端末８３０の機能を環境管理モジュール９１２が兼ねる構成であってもよい。

図１２は、基本レシピ１２００の例である。
栽培する複数の品種１２１０及び、その仕様１２２０に応じて複数の基本レシピ１２００が規定されており、様々な品種及び仕様に対する栽培装置１Ａの栽培環境を制御し管理することができる。
基本レシピ１２００は、植物を栽培する場合に栽培装置１Ａ内部で適用する光、空気、水、空間の状態に関する環境値データ１２３０を有する。環境値データ１２３０としては例えば、栽培装置内の栽培密度、光波長、光量子束密度（ＰＰＦＤ）、温度、湿度、二酸化炭素濃度（ＣＯ_２）、電気伝導率（ＥＣ）、ｐＨ値（ｐＨ）、各種イオン濃度、水温、水流速、横向きの気流速気（流速横）、上からの気流速（気流速上）、溶存酸素濃度、等の情報が規定されており、栽培開始からの経過時間に応じて適用するこれらの値が定められている。

基本レシピ１２００は、基本レシピに規定された環境値データにより植物を栽培した場合に想定される想定生育状態を示す指標値アラートデータ１２４０を有する。指標値アラートデータ１２４０として、例えば、栽培する植物に関連する、光合成速度、蒸散速度、吸水速度、葉面積、葉高、葉枚数、株重量、生育異常、菌数等の情報が規定されている。
本実施例記載の栽培装置１Ａでは、管理サーバ８２０で管理された基本レシピ１２００及び作業レシピ１３００に基づいて、栽培する植物の栽培環境を適切に管理することができる。また、栽培装置１Ａが外部から密閉又はほぼ密閉可能な栽培装置である場合には、基本レシピ１２００により外気の状況とは大きく異なる特殊な栽培環境を再現することが可能となる。

例えば、光量子束密度を通常より高くしたり、栽培温度を通常より高い温度としたり、二酸化炭素濃度を人間の作業環境より高くしたりすることで、従来の植物工場における植物栽培よりもより生産性の高い栽培が可能となる。
これらの栽培に適したパラメータ値を、管理サーバ８２０上で基本レシピ１２００という形で記憶、管理し、管理サーバ８２０から配布する構成とすることで、複数の異なる拠点に分散された複数の栽培装置１Ａにおいても同一の栽培環境を再現することが可能となる。

図１３は、作業レシピ１３００の例である。
作業レシピ１３００には、複数の作業工程毎に作業環境１３１０及び作業制約条件１３２０が規定されている。作業レシピ１３００は、栽培の開始時点からの経過時間や植物栽培装置の状況、又は植物栽培システム８００の状況、基本レシピ１２００の環境値データ１２３０の変化（すなわち環境の変化）等に応じて、実施すべき栽培の作業工程を規定する。
作業レシピ１３００による工程管理は、播種等の特定の時点からの絶対時間で管理する。又は、基本レシピ１２００の環境値データ１２３０が変化し、栽培環境が変化する場合に、これに作業レシピ１３００を対応づけておき、作業レシピ１３００を参照することで、生育環境が変更される際に工程管理を行う仕組みとしてもよい。
作業工程としては、例えば播種、１５０から３２株への移植、３２から１２株への移植、収穫、トリミング、包装、保管、輸送などがあり、原材料である種が成長し、収穫され、製品として梱包されて出荷されるまでの一連の活動の進行過程を工程と呼ぶ。

作業環境１３１０は、各作業工程毎に、前記作業工程を実施する場合に満たすべき作業環境の制約条件を規定する。例えば、作業工程「播種」については、制約条件として、作業時間は３００秒間が規定され、また、温度について、基本レシピ１２００の経過時間０時間（播種のタイミング）に規定された基準の温度２５度からの許容可能な温度の変動範囲が±５度と規定されている。
同様に、播種の作業工程での許容可能な変動範囲が、湿度について、基本レシピ１２００の基準値からの変動範囲±１０％、二酸化炭素濃度について４００から１０００ｐｐｍの範囲が規定されている。

作業制約条件１３２０には、作業を行うにあたって作業環境以外に制御が必要な項目も規定されている。例えば自動化されていない作業の場合についての作業員への作業上の注意点等が規定されている。
たとえば、棚割ロジックとして、作業工程毎の栽培数、栽培する際にどの装置のどの段、位置を使用するかが規定されている。
また、基本レシピ１２００により栽培装置１Ａ内の栽培環境を再現するにあたり、装置によって制御方法が異なる場合がある。装置毎の制御ロジックは、これらの装置毎特有の制御内容を規定する。例えば、環境温度を２０度にするためには、装置Ｘではエアコンの設定温度を２０度に設定する。一方装置ＹではＡ＋１度に設定する。装置Ｚではエアコンがないため冷水と温水で２０度に制御する等の制御内容が規定されている。

作業制約条件１３２０には、各作業工程で実施する作業ステップ（一工程）が規定されており、工程管理モジュール９１３が、作業レシピＤＢ９２２に記憶された作業レシピ１３００を読み込み、読み込まれた情報に基づいて、ロボットマニュピレータ、コンベア等を制御し、植物栽培の作業工程を実行する。
又は、工程管理モジュール９１３は、作業レシピ１３００に基づいて、作業工程として必要な各作業ステップを、モニタ等の出力装置９０５や、外部の作業端末８３０等に表示し、作業員の作業を管理する。
例えば、播種のためにトレイなどの道具を準備する、作業者が種をまく、種をまいたトレイを自動機に設置する、自動機がトレイを所定の位置まで移動させる、環境管理された装置の中でしばらく成長させる、などが作業ステップの一工程に該当する。

作業員の作業を監視する場合には、各作業ステップを実施するタイミングで作業員が作業端末８３０又は管理端末８１０に接続されたバーコードや、ＲＦＩＤタグを読み込むことで、作業ステップの進捗を管理する。
また、作業員の名札等に付されたバーコードをバーコードリーダで読み込むことで、作業を実施する作業員の情報も管理することができる。
このように、作業制約条件１３２０には、各作業工程で実施する作業ステップ（一工程）毎に、作業員の情報、作業内容の情報、作業対象の情報の少なくとも１つが適宜取得され管理されることで、作業工程全体を管理及び制御する。

例えば１５０→３２移植（１次移植）の工程について説明する。
１次移植では、サブ工程として、密閉又は半密閉された栽培装置１Ａから栽培トレイを取り出す棚出し工程と、移植する移植工程と、再び栽培装置１Ａに入れる棚入れ工程が存在する。

棚出し工程では、取得したいデータとして例えば以下が作業制約条件１３２０に規定されている。
１．作業開始時間
２．作業した人のＩＤ
３．装置ＩＤ
４．作業の内容を表示（育苗工程出し作業）
５．装置に付されているバーコードを読む
６．栽培装置１Ａの棚外に出る栽培トレイのトレイＩＤを確認
７．棚が開いた時間を計測
８．栽培トレイの扉開閉による温度差を計測
９．栽培トレイが棚から出た時間を計測
１０．棚が閉まった時間を計測
１１．栽培トレイ取り出しのための栽培装置１Ａの扉開閉での温度差を計測

また、データの取得手順として例えば以下が作業制約条件１３２０に規定されている。
１．作業員のＩＤをバーコードリーダで読むことで作業開始情報を取得
２．栽培装置１Ａに張り付けてあるバーコードを読むことで、スタートＩＤを取得
３．作業工程及び工程程中の作業ステップの内容を、栽培装置１Ａに付されているバーコードを読むことで表示（育苗工程出し作業）
４．手元スイッチで扉を開いた時間を取得することで、棚の扉が開いた時間を計測
５．棚の入り口のＲＦＩＤリーダ信号から取得することで、栽培トレイが棚から出た時間を計測
６．手元スイッチで扉を閉じた時間を取得することで、棚の扉が閉じた時間を計測
７．栽培装置１Ａに張り付けてあるバーコードを読むことで、栽培装置１Ａの終了ＩＤを取得

同様に作業レシピ１３００には、移植する移植工程と、再び栽培装置１Ａに入れる棚入れ工程が規定されている。
本実施例記載の栽培装置１Ａでは、管理サーバ８２０で管理されたこれらの作業レシピ１３００に記載された作業工程毎の作業ステップの一覧と、その確認事項、取得したいデータ情報等に基づいて、植物栽培の作業工程を適切に管理することが可能となる。
なお、栽培装置１Ａが外部から密閉又はほぼ密閉可能な栽培装置である場合には、播種、移植、収穫などの作業工程を実行する場合には、基本レシピ１２００により密閉又は半密閉可能な栽培装置１Ａから栽培トレイを栽培装置１Ａ外部取りだす必要がある。
この場合、基本レシピ１２００は植物栽培装置内の環境値データを規定しており、作業レシピ１３００は、栽培する前記植物が前記植物栽培装置の外部に出された場合に満たすべき環境値データを、作業環境１３１０及び作業制約条件１３２０に規定している。

図１４は、レシピ登録処理フロー１４００の例である。
管理端末８１０のレシピ登録管理モジュール９１１は、栽培管理者または作業者から栽培装置１Ａで栽培する植物の選択を受け付ける（ステップ１４１０）。
レシピ登録管理モジュール９１１は、栽培する植物の仕様の選択を受け付ける（ステップ１４２０）
レシピ登録管理モジュール９１１は、選択した植物及び仕様に対応する基本レシピ１２００及び作業レシピ１３００を管理サーバ８２０からダウンロードする（ステップ１４３０）。
レシピ登録管理モジュール９１１は、ダウンロードした基本レシピ１２００及び作業レシピ１３００を管理端末８１０の基本レシピＤＢ９２１及び作業レシピＤＢ９２２に登録する。

管理サーバ８２０には、複数の植物の複数の仕様に応じた基本レシピ１２００が登録されており、栽培する植物及び仕様に対応する基本レシピ１２００を受信し、登録することにより、栽培装置１Ａを制御して最適な栽培環境を再現することができる。
また、管理サーバ８２０には、複数の植物の複数の仕様に応じた作業レシピ１３００が登録されており、栽培する植物及び仕様に対応する作業レシピ１３００を受信し、登録することにより、栽培の作業工程を制御、管理することができる。

図１５は、環境管理処理フロー１５００の例である。
管理端末８１０の環境管理モジュール９１２は、基本レシピＤＢ９２１に記憶された基本レシピ１２００を読み込む（ステップ１５１０）。
環境管理モジュール９１２は、読み込んだ基本レシピ１２００に従い、栽培装置１Ａ内の環境を制御する。
例えば、環境管理モジュール９１２は、基本レシピ１２００に規定された環境値データ１２３０に基づいて、栽培装置１Ａ内部の空気循環装置３０、養液循環装置４０、人工光源、ロボットマニュピレータ、コンベア等を制御し、栽培装置内の栽培密度、光波長、光量子束密度、温度、湿度、二酸化炭素濃度、電気伝導率、ｐＨ値、各種イオン濃度、水温、水流速、横向きの気流速、上からの気流速、溶存酸素濃度等を制御する。

本実施例の栽培装置１Ａは、密閉又は半密閉型の栽培装置であり、装置外部の外気の影響をほとんど受けることなく基本レシピ１２００に基づいて光、空気、水、空間に関する栽培環境の正確な制御及び管理を行うことができる。
なお、栽培装置１Ａは密閉又は半密閉型の栽培装置ではなく、栽培工場内部の人が作業を行う環境にある外気と同じ環境で栽培する開放型の栽培装置にも適用することができる。管理サーバ８２０からダウンロードした基本レシピ１２００に基づいて、開放型の棚等の上で栽培される植物に対する光、空気、水、空間に関する栽培環境を制御・管理する。密閉又は半密閉型の栽培装置と比べると完全ではないものの、開放型であっても十分に栽培環境の制御及び管理を行うことが可能である。

図１６は、工程管理処理フロー１６００の例である。
工程管理処理フロー１６００は、基本レシピ１２００の環境値データ１２３０の値が変化することに応じて開始される。又は、播種等の特定時点からの絶対時間により管理され、所定の時間になった場合に開始されることしてもよい。
管理サーバ８２０の工程管理モジュール９１３は、作業レシピＤＢ９２２に記憶された作業レシピ１３００を読み込む（ステップ１６１０）。

工程管理モジュール９１３は、作業レシピ１３００に規定された作業工程についての作業の開始を確認する（ステップ１６２０）。例えば、作業レシピ１３００に規定された作業工程の各作業ステップをモニタや、作業端末８３０の画面に表示し、作業員が作業内容を確認するとともに、作業の開始ボタンをタップする。
又は、作業端末８３０に接続されたバーコードリーダやカメラやＲＦＩＤリーダにより、作業開始を示す情報やバーコードやＲＦＩＤタグ等を読み込むことで、作業開始を確認してもよい。
また、移植などの工程では、栽培トレイを取り出すために栽培装置１Ａの扉が空けられたことを感知して、作業の開始としてもよい。

工程管理モジュール９１３は、作業レシピ１３００に規定された作業工程の各作業ステップを確認する情報及び関連情報を取得する（ステップ１６３０）。
ここで取得した各作業ステップに応じて作業員もしくは栽培装置１Ａのロボットマニュピレータやコンベア等が作業工程の各作業ステップを実施する。
作業員が人力で作業ステップを実施する場合には、各作業ステップについてチェック項目を設け、そのチェック項目ごとにバーコードリーダやＲＦＩＤリーダや作業員からの入力による確認データの取得を行うことで、作業ステップの進捗を管理することができる。

工程管理モジュール９１３は、栽培装置１Ａ内や、栽培装置１Ａの外部の作業場所に設置された温度センサ、湿度センサ、二酸化炭素濃度センサ等の複数のセンサから環境等に関する各種データを取得する（ステップ１６４０）。
センサから取得された環境等のデータが、作業レシピ１３００に規定された制約条件である作業環境１３１０及び作業制約条件１３２０の範囲内かどうかを判定する（ステップ１６５０）。

制約条件の範囲内である場合には（ステップ１６５０がＹｅｓ）、そのまま各作業ステップを実施し、作業の終了まで作業を繰り返す（ステップ１６８０がＮｏ）。
制約条件の範囲外である場合には（ステップ１６５０がＮｏ）、アラートを表示する（ステップ１６７０）。
作業環境１３１０には、作業工程を実施する場合に満たすべき作業環境の制約条件が規定されているが、例えば、作業工程「播種」については、制約条件として、作業時間は３００秒間が規定され、また、温度について、基本レシピ１２００の経過時間０時間（播種のタイミング）に規定された基準の温度２５度からの許容可能な温度の変動範囲が±５度と規定されている。

密閉又は半密閉された栽培装置１Ａの内部の温度が基本レシピ１２００に基づいて摂氏２５度に管理されており、栽培装置１Ａの外部で播種を行うが、この播種を行う作業場所での温度は２５度±５度の範囲から外れた場合には、アラートが通知される。
また、制約条件として設定された３００秒の作業時間を超えた場合にもアラートが通知される。
このように、本実施例の栽培装置１Ａは、植物を栽培する栽培装置１Ａ内を外部から密閉可能な栽培装置であり、基本レシピ１２００ではこの栽培装置１Ａ内の環境値データを規定しており、作業レシピ１３００は、栽培する植物が栽培装置１Ａの外部に出された場合に満たすべき環境値データを規定している。

図１７は、生育状態監視処理フロー１７００の例である。
管理サーバ８２０の生育状態監視モジュール９１４は、基本レシピＤＢ９２１に記憶された基本レシピ１２００を読み込む（ステップ１７１０）。
生育状態監視モジュール９１４は、栽培装置１Ａ内外に設置された複数のセンサから各種データを取得する（ステップ１７２０）。
生育状態監視モジュール９１４は、各種センサから取得した情報に基づいて、栽培する植物の生育状態を監視し、表示する（ステップ１７３０）。例えば、栽培する植物に関連する、光合成速度、蒸散速度、吸水速度、葉面積、葉高、葉枚数、株重量、生育異常、菌数等を監視する。

生育状態監視モジュール９１４は、基本レシピ１２００に規定された環境値データ１２３０により植物を栽培した場合に想定される想定生育状態と、複数のセンサにより取得された植物の実際の生育状態と、を対比可能な状態で表示する。想定育成状態は指標値アラートデータ１２４０に規定されている。例えば、指標値アラートデータ１２４０として、栽培する植物に関連する、光合成速度、蒸散速度、吸水速度、葉面積、葉高、葉枚数、株重量、生育異常、菌数等の情報が規定されている。

生育状態監視モジュール９１４は、実際の生育状態が、想定生育状態から所定の範囲内かどうかを確認する（ステップ１７４０）。実際の生育状態が想定生育状態から所定の範囲以上外れた場合（例えば５％以上ずれている場合）にはアラートを表示する（ステップ１７５０）。
また、生育状態監視モジュール９１４は、実際の生育状態が想定生育状態から所定の範囲以上外れた場合に、環境管理モジュール９１２と連携して栽培装置１Ａに適用する基本レシピ１２００を変更してもよい。
生育状態監視モジュール９１４は、監視の終了指示があるまで生育状態監視処理を繰り返す（ステップ１７６０）。

図１８は、監視している生育状態の表示画面の例である。
生育状態監視モジュール９１４は、複数のセンサにより取得された植物の実際の生育状態を管理端末８１０の出力装置９０５であるモニタや、作業端末８３０の画面に表示する。
表示する項目としては、基本レシピ１２００の指標値アラートデータ１２４０に記載された光合成速度、蒸散速度、吸水速度、葉面積、葉高、葉枚数、株重量、生育異常、菌数等の情報をトラックして表示することが可能である。図１８の例では、栽培する植物の株重量を測定することで、その重量の増加率を表示した例である。

破線で示す部分が、環境値データ１２３０により栽培した場合に想定される想定生育状態１８１０であり、実線で示す部分が実際の生育状態１８２０である。
生育状態監視モジュール９１４は、このように想定生育状態と実際の生育状態とを対比可能な状態で表示することが可能である。
１８３０と１８４０は、移植を行った部分である。移植を行う際に密閉又は半密閉の栽培装置１Ａから取り出すことで、短時間ではあるが栽培環境が変化し、植物の成長速度に著しい遅れが生じていることが分かる。

生育状態監視モジュール９１４は、１８３０や１８４０のような想定生育状態１８１０と実際の生育状態１８２０との間に、所定の値（例えば５%以上）の乖離が生じた場合に、アラートを表示する。
または、例えば遅れた成長を促進する環境値データ１２３０に変更するなど、適用する作業レシピ１３００を変更することもできる。

本実施例の栽培装置１Ａは、密閉又は半密閉型であり、内部を通常の外気とは異なる例えば光量子束密度を通常より高くしたり、栽培温度を通常より高い温度としたり、二酸化炭素濃度を人間の作業環境より高くしたりすることで、従来の植物工場における植物栽培よりもより生産性の高い栽培が可能となる環境に設定している。作業工程において、このような特殊な栽培環境から取り出し、通常の外気環境下で移植等の作業工程を行うことで、植物の栽培に著しい遅れが生じてしまう。
そこで本実施例では、作業レシピ１３００により、栽培装置１Ａ外部で行われる作業工程についても作業環境１３１０や作業制約条件１３２０等の制約条件を設定して、その作業環境を栽培装置１Ａ内部から大きく乖離しない一定の範囲の環境品質で維持する。これにより植物の栽培工程全体の環境管理と工程管理を併せて実施して、植物栽培の速度や品質をより高いものにしている。

実施例３は、栽培装置１Ａを密閉又は半密閉された栽培施設１内に配置し、栽培装置１Ａの外部の環境も併せて管理する構成について説明する。
図１９は、栽培装置１Ａの内部及び外部の両方の環境管理を行う栽培施設の図の例である。
栽培施設１は、その施設外から内部を密閉又は半密閉可能な構造物である。栽培施設１は内部に実施例１又は実施例２で説明した栽培装置１Ａを備えており、栽培装置１Ａの外部の光、空気、水、空間を管理することができる。
栽培施設１は植物栽培システム８００の一部を構成し、ネットワークを介して、管理端末８１０、管理サーバ８２０、作業端末８３０、栽培装置１Ａと接続される。

栽培施設１は、光、空気、水、空間の各種状況を監視する複数のセンサ１９０１を備え、光、空気、水、空間の各種状態である栽培装置１Ａ外部の環境を管理するための、空気循環装置１９０３や人工光源１９０２等を備える。
空気循環装置１９０３は、栽培装置１Ａ内に設置された空気循環装置３０と同様の機能、すなわち、少なくとも温度、湿度、二酸化炭素濃度及び空気の流速（流量）を調整する機能を有している。
人工光源１９０２は、栽培装置１Ａ内に設置された人工光源２３０と同様の機能を備えており、任意の明るさや波長の光による調光が可能である。

栽培施設１は、実施例２において説明した基本レシピ１２００に従い、栽培施設１内（かつ栽培装置１Ａ外）の光、空気、水、空間の環境を調整・管理することが可能である。基本レシピ１２００は管理サーバ８２０から管理端末８１０に受信され、基本レシピＤＢ９２１に記憶される。
管理端末８１０の環境管理モジュール９１２は、基本レシピＤＢ９２１に記憶された基本レシピ１２００を読み込み、読み込まれた情報に基づいて、栽培施設１内部の空気循環装置、人工光源、ロボットマニュピレータ、コンベア等を制御し、栽培施設１内の光波長、光量子束密度、温度、湿度、二酸化炭素濃度、各種イオン濃度、横向きの気流速、上からの気流速等を制御する。
なお、管理端末８１０の代わりに、管理サーバ８２０が、栽培施設１を操作する構成であってもよい。

このように管理サーバ８２０から受信する基本レシピ１２００に基づいて、栽培装置１Ａ内部及び栽培施設１（栽培装置１Ａ外部）の光、空気、水、空間の各種環境を管理することが可能である。
栽培装置１Ａに適用される基本レシピ１２００は、環境値データ１２３０に基づいて管理される前記栽培装置内の環境からの許容可能な変動範囲である制約条件を定めている。また、栽培施設１に適用される基本レシピ１２００は、環境値データ１２３０に基づいて管理される栽培施設１内（すなわち前記栽培装置外）の環境からの許容可能な変動範囲である制約条件を定めている。
栽培装置１Ａ内部及び外部は、栽培する植物の生育や移動、栽培する植物への作業等により、その環境が変化することになるが、これらの制約条件を満たすように環境が管理される。

環境管理モジュール９１２は、各種センサからの情報により、栽培装置１Ａ内部又は外部のこれら制約条件として定められた環境値の許容可能な変動範囲を超えた環境になったことを検知した場合には、管理端末８１０や管理サーバ８２０にアラートを出力する。また、環境管理モジュール９１２は、空気循環装置、養液循環装置４０、人工光源、ロボットマニュピレータ、コンベア等を制御し、制約条件に収まるように、栽培装置１Ａ内部又は外部の環境を調整する。

ここで、栽培装置１Ａ内部と外部に設定される環境値データ１２３０について説明する。
密閉又は半密閉型の栽培装置１Ａ内部は、基本的には作業を行う人間（作業員）が入ることは無いため、基本レシピにより管理される植物栽培装置内の環境は、栽培する植物に対応するものに設定される。
一方、栽培装置１Ａ外部であって栽培施設１内部は、作業員が滞在して栽培植物に対する作業を行う可能性があるため、基本レシピにより管理される植物栽培装置外の環境は、作業を行う人間に対応するものに設定される。
栽培装置１Ａ内部の環境は、作業を行う人間に許容される範囲外のものにすることも可能であり、例えば、栽培装置１Ａ外部は、空気環境の環境衛生管理基準で定められた二酸化炭素濃度である１０００ｐｐｍ以下の環境とし、栽培装置１Ａ内部は、この基準値を超える二酸化炭素濃度に設定し、従来の植物工場における植物栽培よりもより生産性の高い栽培が可能となる環境に設定する。

実施例２における作業工程を実施する場合に、栽培植物を栽培装置１Ａ外部に取り出す場合がある。このような場合に、栽培植物は、一時的ではあるが栽培装置１Ａ内部の環境と大きく異なる環境に置かれることになる。
図１８で説明したように、例え短時間ではあっても栽培環境が変化することで、植物の成長速度に著しい遅れが生じてしまう。

そこで、本実施例では、栽培装置１Ａ外部の環境も併せて管理することで、できる限り植物の栽培環境の変動を抑制し、成長速度を維持する。
例えば、栽培装置１Ａ外部の環境について、作業員がいない状態であれば、栽培植物に対する環境の適正値のみでその環境を決定する。具体的には、栽培装置１Ａ内部と同等もしくはこれに近い環境を設定する。
一方、栽培装置１Ａ外部に栽培植物がない状態であれば、作業員に対する環境の適正値のみでその環境を決定する。例えば二酸化炭素の含有率１０００ｐｐｍ以下、温度１７度以上２８度以下、相対湿度４０％以上７０％以下等、作業員に適した環境に設定する。

また、作業員と栽培植物とが混在する状態であれば、栽培植物に対する環境の適正値と、作業員に対する環境の適正値との間の値を設定する。すなわち、栽培施設１内部（栽培装置１Ａ外部）の環境を、栽培装置１Ａ内部の環境を定める基本レシピと、栽培装置１Ａ外部の環境を定める栽培施設１に対する基本レシピと、の両方から算出された環境値データに基づいて栽培装置１Ａ外の環境を設定する。
例えば、栽培装置１Ａの基本レシピの制約条件と、栽培施設１の基本レシピの制約条件と、に基づいて栽培装置１Ａ外の環境を設定する。具体的には、栽培装置１Ａの基本レシピで定められた栽培植物に対する環境許容範囲から設定環境値までのずれ、及び、栽培施設１の基本レシピで定められた作業員に対する環境許容範囲から設定環境値までのずれ、の和が最小となるような環境設定値を算出する。
ここで、栽培植物に対する環境の適正値は複数の項目や値が混在する場合がある。
またさらに、栽培植物や人間に重要度係数をつけて、環境設定値を算出することにより、前述のずれに重要度を加味した和を最小とする方式も考えられる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
なお、上述の実施例は少なくとも特許請求の範囲に記載の構成を開示している。

１…植物栽培システム８００、８１０…管理端末、８２０…管理サーバ、８３０…作業端末、９１１…レシピ登録管理モジュール、９１２…環境管理モジュール、９１３…工程管理モジュール、９１４…生育状態監視モジュール、９１５…暗号処理モジュール、９２１…基本レシピＤＢ、９２２…作業レシピＤＢ

Claims (16)

1. 植物栽培装置を備える植物栽培施設であって、
   前記植物栽培装置は、
   栽培する植物の生育状態を監視する複数のセンサと、
   前記植物栽培装置内の光、空気、水、空間の少なくとも１つの状態である装置内の環境を管理する装置内環境管理手段を有し、
   前記植物栽培施設は、
   前記植物栽培装置外の状態を監視する複数のセンサと、
   前記植物栽培装置外の光、空気、水、空間の少なくとも１つの状態である装置外の環境を管理する装置外環境管理手段を有し、
   前記装置内環境管理手段は、前記植物を栽培する場合に用いる光、空気、水、空間の少なくとも１つの状態に関する環境値情報を定める第１の基本レシピに基づいて、前記植物栽培装置内の前記環境を管理し、
   前記第１の基本レシピは、前記環境値情報に基づいて管理される前記植物栽培装置内の前記環境からの許容可能な変動範囲である制約条件を定め、
   前記装置外環境管理手段は、前記植物栽培装置外の光、空気、水、空間の少なくとも１つの状態に関する第２の環境値情報を定める第２の基本レシピに基づいて、前記植物栽培装置外の前記環境を管理し、
   前記第２の基本レシピは、前記第２の環境値情報に基づいて管理される前記植物栽培装置外の前記環境からの許容可能な変動範囲である第２の制約条件を定め、
   前記装置外環境管理手段は、前記第２の基本レシピに基づく前記植物栽培装置外の前記環境の設定と、前記第１の基本レシピと前記第２の基本レシピとに基づく前記植物栽培装置外の前記環境の設定とを、切り替えて管理する、
   ことを特徴とする植物栽培施設。
2. 他の管理サーバは、栽培する植物毎に定められた複数の前記第１の基本レシピを記憶しており、前記装置内環境管理手段は、栽培する前記植物に対応する前記他の管理サーバから受信した前記第１の基本レシピに基づいて、前記植物栽培装置内の前記環境を管理する
   ことを特徴とする請求項１に記載の植物栽培施設。
3. 前記装置外環境管理手段は、前記他の管理サーバから受信した前記第２の基本レシピに基づいて、前記植物栽培装置外の前記環境を管理する
   ことを特徴とする請求項２に記載の植物栽培施設。
4. 前記第１の基本レシピにより管理される前記植物栽培装置内の前記環境は、栽培する前記植物に対応するものであり、
   前記第２の基本レシピにより管理される前記植物栽培装置外の前記環境は、作業を行う人間に対応するものである
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の植物栽培施設。
5. 前記第１の基本レシピにより管理される前記植物栽培装置内の前記環境は、作業を行う前記人間に許容される範囲外のものである
   ことを特徴とする請求項４に記載の植物栽培施設。
6. 前記装置外環境管理手段は、前記植物栽培装置外に栽培する前記植物が配置されない場合には、前記第２の基本レシピに基づいて前記植物栽培装置外の前記環境を管理する
   ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の植物栽培施設。
7. 前記装置外環境管理手段は、前記植物栽培装置外に栽培する前記植物が配置される場合には、前記第１の基本レシピと前記第２の基本レシピとに基づいて前記植物栽培装置外の前記環境を管理する
   ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の植物栽培施設。
8. 前記装置外環境管理手段は、前記植物栽培装置外に栽培する前記植物が配置される場合には、前記第１の基本レシピの前記制約条件と前記第２の基本レシピの前記第２の制約条件とに基づいて前記植物栽培装置外の前記環境を管理する
   ことを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の植物栽培施設。
9. 植物栽培装置を備える植物栽培施設における植物生産方法であって、
   前記植物栽培装置は、栽培する植物の生育状態を監視する複数のセンサを備え、
   前記植物栽培装置内の光、空気、水、空間の少なくとも１つの状態である装置内の環境を管理し、
   前記植物栽培施設は、前記植物栽培装置外の状態を監視する複数のセンサを備え、
   前記植物栽培装置外の光、空気、水、空間の少なくとも１つの状態である装置外の環境を管理し
   前記植物栽培装置は、前記植物を栽培する場合に用いる光、空気、水、空間の少なくとも１つの状態に関する環境値情報を定める第１の基本レシピに基づいて、前記植物栽培装置内の前記環境を管理し、
   前記第１の基本レシピは、前記環境値情報に基づいて管理される前記植物栽培装置内の前記環境からの許容可能な変動範囲である制約条件を定め、
   前記植物栽培施設は、前記植物栽培装置外の光、空気、水、空間の少なくとも１つの状態に関する第２の環境値情報を定める第２の基本レシピに基づいて、前記植物栽培装置外の前記環境を管理し、
   前記第２の基本レシピは、前記第２の環境値情報に基づいて管理される前記植物栽培装置外の前記環境からの許容可能な変動範囲である第２の制約条件を定め、
   前記植物栽培施設は、前記第２の基本レシピに基づく前記植物栽培装置外の前記環境の設定と、前記第１の基本レシピと前記第２の基本レシピとに基づく前記植物栽培装置外の前記環境の設定とを、切り替えて管理する、
   ことを特徴とする植物生産方法。
10. 他の管理サーバは、栽培する植物毎に定められた複数の前記第１の基本レシピを記憶しており、前記植物栽培装置は、栽培する前記植物に対応する前記他の管理サーバから受信した前記第１の基本レシピに基づいて、前記植物栽培装置内の前記環境を管理する
    ことを特徴とする請求項９に記載の植物生産方法。
11. 前記植物栽培施設は、前記他の管理サーバから受信した前記第２の基本レシピに基づいて、前記植物栽培装置外の前記環境を管理する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の植物生産方法。
12. 前記第１の基本レシピにより管理される前記植物栽培装置内の前記環境は、栽培する前記植物に対応するものであり、
    前記第２の基本レシピにより管理される前記植物栽培装置外の前記環境は、作業を行う人間に対応するものである
    ことを特徴とする請求項９～１１のいずれか１項に記載の植物生産方法。
13. 前記植物栽培施設は、前記植物栽培装置外に栽培する前記植物が配置されない場合には、前記第２の基本レシピに基づいて前記植物栽培装置外の前記環境を管理する
    ことを特徴とする請求項９～１２のいずれか１項に記載の植物生産方法。
14. 前記植物栽培施設は、前記植物栽培装置外に栽培する前記植物が配置される場合には、前記第１の基本レシピと前記第２の基本レシピとに基づいて前記植物栽培装置外の前記環境を管理する
    ことを特徴とする請求項９～１３のいずれか１項に記載の植物生産方法。
15. 前記植物栽培施設は、前記植物栽培装置外に栽培する前記植物が配置される場合には、前記第１の基本レシピの前記制約条件と前記第２の基本レシピの前記第２の制約条件とに基づいて前記植物栽培装置外の前記環境を管理する
    ことを特徴とする請求項９～１４のいずれか１項に記載の植物生産方法。
16. 請求項９～１５のいずれか１項に記載の植物生産方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。

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