(57)【要約】      （修正有）【課題】植物の光合成を効率よく促進させるように栽培施設内の環境を調整するための、植物の栽培施設の管理制御装置および管理制御方法を提供する。【解決手段】植物の栽培施設Ｘの管理制御装置１６は、気象データ提供サーバ３０と、二酸化炭素供給装置１５とに接続される。管理制御装置は、日毎に設定された、翌日の二酸化炭供給素処理内容の決定タイミングが到来すると、気象データ提供サーバから提供された天気予報情報に基づいて、翌日の日の出直後の時間帯が晴れる予報であるか否かを判定し、晴れる予報であると判定すると、当該日の出時刻の所定時間前から二酸化炭素供給装置による栽培施設内への二酸化炭素供給処理を開始させるための二酸化炭素供給開始タイミングを決定する。【選択図】図１
2020065457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天気予報情報を提供する気象データ提供サーバと、
植物の栽培施設内に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給装置と
に接続された植物の栽培施設の管理制御装置において、
日毎に設定された、翌日の二酸化炭素供給処理内容の決定タイミングが到来すると、前記気象データ提供サーバから提供された天気予報情報に基づいて、翌日の日の出直後の時間帯が晴れる予報であるか否かを判定し、晴れる予報であると判定すると、当該日の出時刻の所定時間前から前記二酸化炭素供給装置による前記栽培施設内への二酸化炭素供給処理を開始させるための二酸化炭素供給開始タイミングを決定する制御部を備える
ことを特徴とする植物の栽培施設の管理制御装置。
【請求項２】
前記栽培施設の天窓を開閉する天窓開閉装置と、
前記栽培施設の側窓を開閉する側窓開閉装置とにさらに接続され、
前記制御部は、前記二酸化炭素供給開始タイミングが到来したときに、前記天窓開閉装置から前記天窓の開閉状態を示す情報を取得するとともに、前記側窓開閉装置から前記側窓の開閉状態を示す情報を取得し、取得した情報に基づいて前記天窓および前記側窓が閉状態であると判定したときに、前記二酸化炭素供給装置による前記栽培施設内への二酸化炭素供給処理を開始させる
ことを特徴とする請求項１に記載の植物の栽培施設の管理制御装置。
【請求項３】
前記栽培施設内の照度を計測する照度センサにさらに接続され、
植物の光合成に必要な照度があるか否かを判定するための照度閾値として、日の出直後の判定処理で用いる第１照度閾値を記憶する記憶部をさらに備え、
前記制御部は、前記二酸化炭素供給開始タイミングが到来し、前記二酸化炭素供給装置による前記栽培施設内への二酸化炭素供給処理が開始した後、所定の第１時間が経過したときに、前記照度センサによる計測値に基づいて前記栽培施設内の照度が前記第１照度閾値よりも低いと判定すると、前記二酸化炭素供給装置から前記栽培施設内への二酸化炭素供給処理を停止させる
ことを特徴とする請求項２に記載の植物の栽培施設の管理制御装置。
【請求項４】
前記栽培施設内の二酸化炭素濃度を計測する二酸化炭素濃度センサにさらに接続され、
前記記憶部は、植物の光合成に必要な照度があるか否かを判定するための照度閾値として、日の出から所定時間が経過した後から日中の判定処理で用いる第２照度閾値をさらに記憶するとともに、前記栽培施設内に二酸化炭素を供給する必要があるか否かを判定するための二酸化炭素濃度閾値を記憶し、
前記制御部は、前記二酸化炭素供給開始タイミングが到来し、前記二酸化炭素供給装置による前記栽培施設内への二酸化炭素供給処理が開始し、前記第１時間が経過した後、日の入りまでの間、前記二酸化炭素濃度センサによる計測値が前記記憶部に記憶された二酸化炭素濃度閾値以下であると判定し、前記照度センサによる計測値が前記第２照度閾値以上であると判定し、且つ、前記栽培施設の天窓および側窓が閉状態であると判定したときには、前記二酸化炭素供給装置から前記栽培施設内に二酸化炭素を供給させる
ことを特徴とする請求項３に記載の植物の栽培施設の管理制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記二酸化炭素供給装置から、前記第１時間よりも長い第２時間、二酸化炭素を供給させると、その後、所定時間二酸化炭素の供給を停止させる
ことを特徴とする請求項３または４に記載の栽培施設の管理制御装置。
【請求項６】
天気予報情報を提供する気象データ提供サーバと、
植物の栽培施設内に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給装置と
に接続された植物の栽培施設の管理制御装置が、
日毎に設定された、翌日の二酸化炭供給素処理内容の決定タイミングが到来すると、前記気象データ提供サーバから提供された天気予報情報に基づいて、翌日の日の出直後の時間帯が晴れる予報であるか否かを判定し、晴れる予報であると判定すると、当該日の出時刻の所定時間前から前記二酸化炭素供給装置による前記栽培施設内への二酸化炭素供給処理を開始させるための二酸化炭素供給開始タイミングを決定する
ことを特徴とする植物の栽培施設の管理制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、植物の栽培施設内の機器の動作を管理するための管理制御装置および管理制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のとおり、植物の栽培過程においては、所定以上の明るさを有する環境下で二酸化炭素（ＣＯ2）濃度を高めることで光合成を促進させて好適な成長を促すことができる。これに鑑み植物の栽培施設では、栽培施設内に設置された照度センサおよびＣＯ2センサの計測値に基づいてＣＯ2供給装置のON／OFFを切り替えることで、好適な栽培環境を保つようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１３５６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
植物の光合成は午前中に特に活発に行われるため、晴れた日には、日の出時に既に栽培施設内のＣＯ2濃度がある程度高くなっていることが好ましい。しかし、ＣＯ2供給装置をONにしてから栽培施設内が好適なＣＯ2濃度に達するまでにはある程度の時間を要するため、日の出時に照度センサによる計測値が上がってからＣＯ2供給装置をONにしても、しばらくの間はＣＯ2濃度が低い状態が続いてしまう。そのため、効率よく光合成を促進させることができない場合があるという問題があった。
【０００５】
本開示は上記事情に鑑みてなされたものであり、植物の光合成を効率よく促進させるように栽培施設内の環境を調整するための、植物の栽培施設の管理制御装置および管理制御方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本開示の植物の栽培施設の管理制御装置は、天気予報情報を提供する気象データ提供サーバと、植物の栽培施設内に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給装置とに接続された植物の栽培施設の管理制御装置において、日毎に設定された、翌日の二酸化炭供給素処理内容の決定タイミングが到来すると、前記気象データ提供サーバから提供された天気予報情報に基づいて、翌日の日の出直後の時間帯が晴れる予報であるか否かを判定し、晴れる予報であると判定すると、当該日の出時刻の所定時間前から前記二酸化炭素供給装置による前記栽培施設内への二酸化炭素供給処理を開始させるための二酸化炭素供給開始タイミングを決定する制御部を備えることを特徴とする。
【０００７】
また本開示の植物の栽培施設の管理制御方法は、天気予報情報を提供する気象データ提供サーバと、植物の栽培施設内に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給装置とに接続された植物の栽培施設の管理制御装置が、日毎に設定された、翌日の二酸化炭供給素処理内容の決定タイミングが到来すると、前記気象データ提供サーバから提供された天気予報情報に基づいて、翌日の日の出直後の時間帯が晴れる予報であるか否かを判定し、晴れる予報であると判定すると、当該日の出時刻の所定時間前から前記二酸化炭素供給装置による前記栽培施設内への二酸化炭素供給処理を開始させるための二酸化炭素供給開始タイミングを決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の植物の栽培施設の管理制御装置および管理制御方法によれば、植物の光合成を効率よく促進させるように栽培施設内の環境を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態による植物の栽培施設の管理制御装置を用いた栽培施設管理システムの構成を示す全体図である。
【図２】一実施形態による植物の栽培施設の管理制御装置で日毎に実行される処理を示すフローチャートである。
【図３】一実施形態による植物の栽培施設の管理制御装置で実行される栽培施設内の照度値に基づいたＣＯ2濃度調整処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
〈一実施形態による管理制御装置を用いた栽培施設管理システムの構成〉
以下に、一実施形態による管理制御装置を用いた栽培施設管理システム１の構成について、図１を参照して説明する。本実施形態による栽培施設管理システム１が搭載される栽培施設Ｘは、内部に複数の植物Ｐ1〜Ｐ5がそれぞれ容器１０−１〜１０−５内の土壌に栽植されて設置されている。この栽培施設Ｘは、天井の一部を解放するための天窓２−１、２−２と、側壁の一部を解放するための側窓３−１、３−２とを備える。
【００１１】
栽培施設管理システム１は、栽培施設Ｘ内に設置された各種装置と、当該栽培施設Ｘにネットワーク２０を介して接続された気象データ提供サーバ３０とで構成される。気象データ提供サーバ３０は、地域ごとの天気予報情報を含む気象データを提供する。栽培施設Ｘ内に設置された各種装置としては、天窓開閉装置１１と、側窓開閉装置１２と、ＣＯ2濃度センサ１３と、照度センサ１４と、ＣＯ2供給装置１５と、管理制御装置１６とがある。
【００１２】
天窓開閉装置１１は、天窓２−１、２−２を開閉させる。側窓開閉装置１２は、側窓３−１、３−２を開閉させる。ＣＯ2濃度センサ１３は、栽培施設Ｘ内のＣＯ2濃度を計測する。照度センサ１４は、栽培施設Ｘ内の照度を計測する。ＣＯ2供給装置１５は、例えば、栽培施設Ｘ内に設置された加温器（図示せず）による燃焼処理で発生したＣＯ2を用いて、栽培施設Ｘ内にＣＯ2を供給する。
【００１３】
管理制御装置１６は、記憶部１６１と、制御部１６２とを有する。記憶部１６１は、日毎の日の出時刻および日の入り時刻を記憶する。また記憶部１６１は、予め設定された、栽培施設Ｘ内にＣＯ2を供給する必要があるか否かを判定するためのＣＯ2濃度閾値として、午前中の判定処理で用いる第１ＣＯ2濃度閾値と、午後の判定処理で用いる第２ＣＯ2閾値とを記憶する。また記憶部１６１は、予め設定された、植物の光合成に必要な照度があるか否かを判定するための照度閾値として、日の出直後の判定処理で用いる第１照度閾値と、日の出から所定時間経過した後から日中の判定処理で用いる第２照度閾値とを記憶する。
【００１４】
制御部１６２は、気象データ提供サーバ３０から提供される天気予報情報、ＣＯ2濃度センサ１３による計測値、照度センサ１４による計測値、天窓開閉装置１１による天窓２−１、２−２の開閉状態、側窓開閉装置１２による側窓３−１、３−２の開閉状態、および記憶部１６１に記憶された情報に基づいて、ＣＯ2供給装置１５の動作を制御する。
【００１５】
〈一実施形態による栽培施設管理システムの動作〉
次に、本実施形態による栽培施設管理システム１で日毎に実行される処理について、図２のフローチャートを参照して説明する。本実施形態において、管理制御装置１６の記憶部１６１には、日毎の日の出時刻および日の入りの時刻と、予め設定された第１ＣＯ2濃度閾値および第２ＣＯ2濃度閾値と、予め設定された第１照度閾値および第２照度閾値とが記憶されている。
【００１６】
午前中は植物の光合成活動が活発であるため、午前中の処理で用いる第１ＣＯ2濃度閾値は、午後の処理で用いる第２ＣＯ2濃度閾値よりも高い値で設定されている。例えば、第１ＣＯ2濃度閾値は1000ppm、第２ＣＯ2濃度閾値は800ppmとして設定されている。また、日の出直後は日中に比べて照度が低いため、第１照度閾値は第２照度閾値よりも低い値で設定されている。例えば、第１照度閾値は3000lux、第２照度閾値は5000luxとして設定されている。これらの照度閾値は、当該栽培施設Ｘの設置場所および、季節により異なる日射角度に基づいて適宜補正される。
【００１７】
これらの情報が記憶された状態で、夜間に、管理制御装置１６の制御部１６２により、日毎に設定された、翌日のＣＯ2供給処理内容の決定タイミング（例えば毎夜23:00）が到来したか否かが監視される。翌日のＣＯ2供給処理内容の決定タイミングが到来すると（Ｓ１の「YES」）、制御部１６２において、ネットワーク２０を介して気象データ提供サーバ３０から、翌日の天気予報情報が取得される（Ｓ２）。
【００１８】
制御部１６２で翌日の天気予報情報が取得されると、取得された情報の中の栽培施設Ｘが設置された地域の情報に基づいて、翌日の日の出直後の時間帯が晴れる予報であるか否かが判定される（Ｓ３）。翌日の日の出直後の時間帯が晴れる予報であると判定されると（Ｓ３の「YES」）、翌日の日の出時刻の所定時間前からＣＯ2の供給処理が開始するように、ＣＯ2供給開始タイミングが決定される（Ｓ４）。ＣＯ2供給開始タイミングは、日の出時刻に栽培施設Ｘ内が光合成に好適なＣＯ2濃度になるように、栽培施設の大きさおよびＣＯ2供給装置の性能に基づいて決定される。
【００１９】
その後、決定されたＣＯ2供給開始タイミングが到来したか否かが監視され、到来したと判定されると（Ｓ５の「YES」）、制御部１６２により、天窓開閉装置１１から天窓２−１、２−２の開閉状態を示す情報が取得される。また、側窓開閉装置１２から側窓３−１、３−２の開閉状態を示す情報が取得される。
【００２０】
ここで、すべての窓が閉状態であるときには（Ｓ６の「YES」）、制御部１６２によりＣＯ2供給装置１５がON状態にされ、ＣＯ2供給装置１５から栽培施設Ｘ内へのＣＯ2の供給が開始される（Ｓ７）。ＣＯ2供給開始から第１時間（例えば600秒）が経過すると、照度センサ１４の計測値が第１照度閾値以上になっているか否かが判定される（Ｓ８）。ここで用いられる第１時間は、ＣＯ2供給が開始された後日の出時刻が経過し、晴れているか否かを判定できる程度になる時間で予め設定される。
【００２１】
ここで、天気予報情報では晴れる予報であったが実際には曇っていたために照度センサ１４の計測値が第１照度閾値よりも低いと判定した場合（Ｓ８の「NO」）には、ＣＯ2供給装置１５がOFF状態にされてＣＯ2の供給が停止される（Ｓ９）。これにより、ＣＯ2が無駄に供給されることを避けることができる。ＣＯ2供給開始から第１時間経過したときに、照度センサ１４の計測値第１照度閾値以上になっていたときには（Ｓ８の「YES」）、ＣＯ2供給装置１５のON状態が継続され、ステップＳ１１に移行する。
【００２２】
また、ステップＳ６において、いずれかの窓が開状態であったときには（Ｓ６の「NO」）、日の出時刻が過ぎるまでＣＯ2供給装置１５のOFF状態が継続され（Ｓ１０の「NO」）、日の出時刻が過ぎると（Ｓ１０の「YES」）、ステップＳ１１に移行する。
【００２３】
以降、日の入り時刻が到来するまでの日中の時間帯は、制御部１６２により、ＣＯ2濃度センサ１３による計測値、照度センサ１４による計測値、天窓開閉装置１１による天窓２−１、２−２の開閉状態、側窓開閉装置１２による側窓３−１、３−２の開閉状態、および記憶部１６１に記憶された情報に基づいてＣＯ2供給装置１５の動作が制御されて、通常のＣＯ2供給処理が実行される（Ｓ１１、Ｓ１２の「NO」）。
【００２４】
ステップＳ１１で実行される通常のＣＯ2供給処理について、図３のフローチャートを参照して具体的に説明する。まず、ＣＯ2供給開始後第１時間が経過したときに、ＣＯ2供給装置１５のON状態が継続された状態である場合（Ｓ２１の「YES」）には、ON状態にされてから第２時間（例えば900秒）が経過したか否かが監視される。ここで用いられる第２時間は、ＣＯ2供給装置１５からのＣＯ2供給により栽培施設Ｘ内のＣＯ2濃度が光合成に好適な値になるのに十分な時間であり、ステップＳ９で用いられた第１時間よりも長い時間で設定される。そして、第２時間が経過すると（Ｓ２２の「YES」）、制御部１６２によりＣＯ2供給装置１５がOFF状態にされる（Ｓ２３）。
【００２５】
ＣＯ2供給装置１５がOFF状態にされるとＣＯ2供給が停止され、停止してから予め設定された第３時間が経過したか否かが監視される。ここで用いられる第３時間は、ＣＯ2供給装置１５がOFF状態になる前に供給されたＣＯ2で栽培施設Ｘの植物が光合成可能な時間として予め設定される。ＣＯ2供給が停止してから第３時間が経過したと判定されると（Ｓ２４の「YES」）、制御部１６２により、ＣＯ2濃度センサ１３の計測値および照度センサ１４の計測値が監視される。
【００２６】
そしてこれらの計測値に基づいて、栽培施設Ｘ内のＣＯ2濃度が所定値以下であり、照度が所定値以上であり、且つ天窓および側窓がすべて閉状態かが判定される（Ｓ２５）。ここで、栽培施設Ｘ内のＣＯ2濃度が所定値以下であるか否かの判定処理において、判定処理時刻が午前中のときには第１ＣＯ2濃度閾値が用いられ、午後のときには第２ＣＯ2濃度閾値が用いられる。また、栽培施設Ｘ内の照度が所定値以上であるか否かの判定処理においては、第２照度閾値が用いられる。
【００２７】
栽培施設Ｘ内のＣＯ2濃度が所定値以下であり、照度が所定値以上であり、且つ天窓および側窓がすべて閉状態であると判定されると（Ｓ２５の「YES」）、制御部１６２によりＣＯ2供給装置１５がON状態にされ、ＣＯ2供給装置１５から栽培施設Ｘ内にＣＯ2が供給される（Ｓ２６）。ＣＯ2供給装置１５がON状態になるとステップＳ２２に戻り、Ｓ２２〜Ｓ２６の処理が繰り返される。
【００２８】
また、ステップＳ２１において、ＣＯ2供給開始後第１時間が経過したときに、ＣＯ2供給装置１５がOFF状態である場合には（Ｓ２１の「NO」）、ステップＳ２４に移行する。
【００２９】
図２のフローチャートに戻り、ステップＳ１１のＣＯ2供給処理中にＣＯ2供給処理の実行中に日の入り時刻が到来すると（Ｓ１２の「YES」）、ＣＯ2供給装置１５が、現在の稼動状況に関わらずOFF状態にされ（Ｓ１３）、ステップＳ１に戻る。
【００３０】
以上の実施形態によれば、外部から提供される天気予報情報を利用して、晴れる予定の日の日の出前から栽培施設内へのＣＯ2供給処理を実行することで、日の出と同時に効率よく植物の光合成を開始させることができる。また、日中は、ＣＯ2濃度が低く、照度が高く、且つ、栽培施設Ｘ内の天窓および側窓が閉状態のときにＣＯ2を供給することで、効率よく植物の光合成を活性化させることができる。また、ＣＯ2供給処理が開始されてからＣＯ2濃度の計測値が所定値まで上昇するには時間を要するため、ＣＯ2供給を所定時間実行した後は所定時間OFF状態にすることで、ＣＯ2が過剰に供給されることを回避することができる。
【００３１】
また、上述した実施形態においては、一の栽培施設の中にＣＯ2濃度センサ、照度センサ、およびＣＯ2供給装置がそれぞれ１つずつ設置された場合について説明したが、一の栽培施設の中に複数のＣＯ2濃度センサ、複数の照度センサ、および複数のＣＯ2供給装置を設置してもよい。この場合、制御部１６２は、栽培施設内のいずれかのＣＯ2濃度センサで計測されたＣＯ2濃度が所定値以下であり、いずれかの照度センサで計測された照度が所定値以上であり、且つ、すべての天窓および側窓が閉状態であると判定したときに、ＣＯ2供給処理を実行する。
【符号の説明】
【００３２】
１  栽培施設管理システム
２−１、２−２  天窓
３−１、３−２  側窓
１０−１〜１０−５  容器
１１  天窓開閉装置
１２  側窓開閉装置
１３  濃度センサ
１４  照度センサ
１５  ＣＯ2供給装置
１６  管理制御装置
２０  ネットワーク
３０  気象データ提供サーバ
１６１  記憶部
１６２  制御部
【図１】
2020065457.tif 000003
【図２】
2020065457.tif 000004
【図３】
2020065457.tif 000005