(57)【要約】【課題】自動灌水を行いつつも、刻々変化する状況下での栽培者の意図をリアルタイムで反映した灌水を行うことができる灌水システムを提供する。【解決手段】灌水システム８は、データ取得モジュール９とデータ処理部１０とを備える。データ取得モジュール９は、指示に応じて土壌水分センサ１１による測定値を第１識別情報とともに送信し、かつ所定時間毎に該測定値を第２識別情報とともに送信する測定値送信部１２を備える。データ処理部１０は、送信された測定値を受信する測定値受信部１５と、該測定値に第１識別情報が付随している場合には、無条件で土壌に散水を行うべき旨の第１判定を行うとともに該測定値を記憶し、受信された測定値に第２識別情報が付随している場合には、該測定値及び記憶されている測定値を考慮して土壌に散水を行うべき旨の第２判定を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ取得部とデータ処理部とを備え、
前記データ取得部は、
植物が植えられた土壌の水分量を測定する土壌水分センサと、
外部からの指示を受けたことに応答してその時点での前記土壌水分センサによる測定値を第１識別情報とともに前記データ処理部に送信する第１測定値送信部と、
所定時間毎に各時点での前記土壌水分センサによる測定値を第２識別情報とともに前記データ処理部に送信する第２測定値送信部とを備え、
前記データ処理部は、
前記データ取得部からの前記測定値を受信する測定値受信部と、
前記測定値受信部が前記測定値を受信したことに応答して前記土壌に散水を行うか否かを判定する散水判定部と、
前記散水判定部が前記土壌に散水を行う旨の判定をしたことに応答して該散水を行うべき旨を指令する散水指令を出力する散水指令部とを備え、
前記散水判定部は、
前記測定値受信部が受信した測定値に前記第１識別情報が付随している場合には、無条件で前記土壌に散水を行うべき旨の第１判定を行うとともに該測定値を記憶する第１散水判定部と、
前記測定値受信部が受信した測定値に前記第２識別情報が付随している場合には、該測定値及び前記第１散水判定部が記憶した測定値を考慮して前記土壌に散水を行うべきか否かを示す第２判定を行う第２散水判定部とを備えることを特徴とする灌水システム。
【請求項２】
前記データ取得部は、前記土壌水分センサ及び前記第１測定値送信部及び前記第２測定値送信部を一体的に有するデータ取得モジュールとして構成され、
前記データ取得モジュールは、前記土壌の複数箇所に配置されており、
前記データ処理部における処理は、各データ取得モジュールから個別に送られる前記測定値毎に行われ、
前記散水指令には、該散水指令の基礎となった前記測定値を送信した前記データ取得モジュールが配置されている前記土壌の箇所に散水を行うための情報が含まれることを特徴とする請求項１に記載の灌水システム。
【請求項３】
前記データ取得部は、外部からの指示を受けるための非接触の切替え手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の灌水システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物が植えられた土壌に散水を行う灌水システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、植物を保持する栽培トレーと、栽培トレーを格納する複数の栽培棚と、栽培トレーの搬送を行う移送手段とを備えた植物栽培装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の植物栽培装置は、移送手段による栽培トレーの搬送経路上あるいは搬送先に配置され、栽培トレーに灌水を施す自動灌水手段を備える。
【０００３】
また、培地の水分量を検出して灌水手段の制御を行い、培地の含有水分量を設定範囲に保持するように構成した自動灌水制御装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１３２８４７号公報
【特許文献２】特開平５−２９２８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の自動灌水手段によれば、灌水は、栽培される植物の種類に応じたタイミングや頻度で自動的に行われる。また、上記特許文献２の自動灌水制御装置によれば、培地の含有水分量を設定範囲内に保持するように灌水が行われる。
【０００６】
したがって、特許文献１及び２のいずれの灌水手段も、予め設定されたタイミングや培地の水分量に基づいて灌水を行うのみであり、刻々変化する状況に応じて栽培者がその勘や経験に基づいて現場で灌水を指示する場合の栽培者の意図に沿った灌水を行うことができない。
【０００７】
本発明の目的は、かかる従来技術の課題に鑑み、自動灌水を行いつつも、刻々変化する状況下での栽培者の意図をリアルタイムで反映した灌水を行うことができる灌水システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明に係る灌水システムは、
データ取得部とデータ処理部とを備え、
前記データ取得部は、
植物が植えられた土壌の水分量を測定する土壌水分センサと、
外部からの指示を受けたことに応答してその時点での前記土壌水分センサによる測定値を第１識別情報とともに前記データ処理部に送信する第１測定値送信部と、
所定時間毎に各時点での前記土壌水分センサによる測定値を第２識別情報とともに前記データ処理部に送信する第２測定値送信部とを備え、
前記データ処理部は、
前記データ取得部からの前記測定値を受信する測定値受信部と、
前記測定値受信部が前記測定値を受信したことに応答して前記土壌に散水を行うか否かを判定する散水判定部と、
前記散水判定部が前記土壌に散水を行う旨の判定をしたことに応答して該散水を行うべき旨を指令する散水指令を出力する散水指令部とを備え、
前記散水判定部は、
前記測定値受信部が受信した測定値に前記第１識別情報が付随している場合には、無条件で前記土壌に散水を行うべき旨の第１判定を行うとともに該測定値を記憶する第１散水判定部と、
前記測定値受信部が受信した測定値に前記第２識別情報が付随している場合には、該測定値及び前記第１散水判定部が記憶した測定値を考慮して前記土壌に散水を行うべきか否かを示す第２判定を行う第２散水判定部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
第１発明によれば、データ取得部は、外部からの指示を受けたとき、土壌水分センサによる測定値をデータ処理部に送る。データ処理部は、この測定値を受け取ったとき、無条件で当該土壌に散水を行うべき旨の第１判定を行い、散水指令を出力する。したがって、栽培者は、勘や経験に基づいて土壌に散水を行うことが必要であると考えた場合には、データ取得部に指示して、直ちにデータ処理部から散水指令を出力させることができる。
【００１０】
また、データ取得部は、所定時間毎に、土壌水分の測定値をデータ処理部に送る。データ処理部は、この測定値を受け取ったとき、上記の第１判定を行ったときに記憶した測定値を考慮して、土壌に散水を行うべきか否かの第２判定を行う。散水指令部は、この第２判定として、散水を行うべき旨の判定がなされたときに散水指令を出力する。
【００１１】
したがって、植物が植えられた土壌の水分を栽培者が監視していない場合でも、過去に栽培者の指示に基づいて散水を行ったときの測定値を参照して栽培者の経験に沿った判定を行い、散水が必要となった場合には、散水指令を出力することができる。
【００１２】
第２発明に係る灌水システムは、第１発明において、
前記データ取得部は、前記土壌水分センサ及び前記測定値送信部を一体的に有するデータ取得モジュールとして構成され、
前記データ取得モジュールは、前記土壌の複数箇所に配置されており、
前記データ処理部における処理は、各データ取得モジュールから個別に送られる前記測定値毎に行われ、
前記散水指令には、該散水指令の基礎となった前記測定値を送信した前記データ取得モジュールが配置されている前記土壌の箇所に散水を行うための情報が含まれることを特徴とする。
【００１３】
第２発明によれば、土壌の各モジュールが配置された箇所毎に、その箇所に散水を行うべきか否かの判定を行い、散水を行うことができる。
【００１４】
第３発明に係る灌水システムは、第２発明において、
前記データ取得部は、外部からの指示を受けるための非接触の切替え手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
第３発明によれば、栽培者は、土壌の各モジュールが配置された箇所毎に水分状態を判断し、散水が必要と判断した箇所については、その箇所のモジュールに対して非接触でその箇所に散水を行うように指示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る灌水システムを適用した栽培装置の主要部を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１の栽培装置における灌水システムの構成を示すブロック図である。
【図３】図２の灌水システムのデータ取得モジュールにおける処理を示すフローチャートである。
【図４】図２の灌水システムのデータ処理部における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】
【００１７】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る灌水システムを適用した栽培装置の主要部を示す。
【００１８】
図１に示すように、この栽培装置１は、植物の栽培に使用する複数の栽培トレー２及びこれに灌水を施すための複数の散水ノズル３が配置される栽培段４を、上下方向（Ｄ３方向）に複数段備える。各栽培段４には、栽培トレー２を保持する複数のトレーホルダ５と、複数の散水ノズル３を保持して散水ノズル３に給水を行うためのライニング鋼管６とが配置される。ライニング鋼管６は、内面が樹脂コーティングされた金属パイプである。
【００１９】
各トレーホルダ５は、矩形の枠状に構成され、該矩形の両側の短辺が栽培トレー２の移動方向であるＤ１方向に沿うようにして配置される。各栽培段４の複数のトレーホルダ５は、該Ｄ１方向に沿って１列となるように配置される。各トレーホルダ５には、複数、例えば３個の栽培トレー２を、Ｄ１方向及びＤ３方向に直交するＤ２方向に沿って１列に配置することができる。ライニング鋼管６は、Ｄ２方向に平行に配置される。
【００２０】
図１においては、散水ノズル３を保持する各ライニング鋼管６は、栽培装置１のＤ１方向における一方の側の端部に位置しているが、移動機構によって、Ｄ１方向に移動することが可能である。また、各トレーホルダ５も、それが保持する栽培トレー２とともに、移動機構によって、Ｄ１方向に移動することが可能である。
【００２１】
散水ノズル３に対する水の供給は、ライニング鋼管６に接続されたスパイラルチューブ７を介して行われる。スパイラルチューブ７は、Ｄ１方向に平行に設けられたチューブ受けパイプに螺旋状に巻き付かせて保持されており、ライニング鋼管６及び散水ノズル３の移動に伴ってチューブ受けパイプ上で伸縮することができる。
【００２２】
図２は、栽培装置１における灌水システム８の構成を示す。図２に示すように、この灌水システム８は、データ取得部としてのデータ取得モジュール９と、各データ取得モジュール９から送られるデータに基づいて処理を行うデータ処理部１０とを備える。データ取得モジュール９は、複数箇所に配置される。
【００２３】
データ取得モジュール９は、植物が植えられた土壌の水分量を測定する土壌水分センサ１１と、土壌水分センサ１１から得られる測定値をデータ処理部１０に送信する測定値送信部１２とを一体的に備える。
【００２４】
また、データ取得モジュール９は、外部からの指示を受けるための非接触の切替え手段として、磁気スイッチ１３を備える。測定値送信部１２による測定値の送信は、磁気スイッチ１３を経て外部からの指示を受けたことに応答して行われるとともに、所定時間が経過する毎に行われる。
【００２５】
外部からの指示に基づく送信は、送信内容に第１識別情報が含められ、第１測定値送信部により行われる。所定時間毎の送信は、送信内容に第２識別情報が含められ、第２測定値送信部により行われる。
【００２６】
磁気スイッチ１３は、磁石１４が一定距離内に近接したときにオン状態となるスイッチである。磁石１４は、例えば、キーホルダに取り付けられて、栽培装置１を管理する栽培者により保持される。
【００２７】
データ取得モジュール９は、土壌水分センサ１１、測定値送信部１２及び磁気スイッチ１３を、一体のモジュールとして構成したものである。図１に示すように、データ取得モジュール９は、必要な複数の栽培トレー２内の土壌に配置される。
【００２８】
各データ取得モジュール９の配置位置や、これに対応する栽培トレー２、ライニング鋼管６及び散水ノズル３等を特定する情報を有するマップデータが、データ処理部１０において記憶されている。この情報が変更された場合には、その変更に応じてマップデータが書き換えられる。
【００２９】
データ処理部１０は、データ取得モジュール９が送信した測定値を受信する測定値受信部１５と、測定値受信部１５が測定値を受信したときに土壌に散水を行うべきか否かを判定する散水判定部１６と、散水判定部１６が土壌に散水を行うべき旨の判定をしたときに土壌に散水を行うべき旨の散水指令を出力する散水指令部１７と、上述のマップデータを記憶する記憶部１８とを備える。
【００３０】
散水指令部１７が出力する散水指令には、上述のローラチェーンを用いた移動機構１９に対する移動指令と、各ライニング鋼管６の各散水ノズル３に対するコックの開閉指令とが含まれる。移動指令は、移動すべきライニング鋼管６及び目的位置を特定し、該ライニング鋼管６を該目的位置に移動するように指示する指令である。開閉指令は、該ライニング鋼管６の散水ノズル３毎に発せられ、散水が必要な散水ノズル３のコックを開き及び閉じるように指示する指令である。
【００３１】
散水判定部１６は、散水を行うべきか否かの判定に際して、受信された測定値に第１識別情報が付随している場合には、無条件で土壌に散水を行うべき旨の第１判定を行うとともに該測定値を記憶部１８に記憶する第１散水判定部を備える。また、散水判定部１６は、受信された測定値に第２識別情報が付随している場合には、該測定値及び第１判定に基づいて散水を行ったときに記憶した測定値を考慮して土壌に散水を行うべきか否かを示す第２判定を行う第２散水判定部を備える。
【００３２】
データ処理部１０における測定値受信部１５による受信、散水判定部１６による判定、及び散水指令部１７による散水指令の出力は、各データ取得モジュール９から個別に送られる測定値毎に行われる。
【００３３】
散水指令には、該散水指令の基礎となった測定値を送信したデータ取得モジュール９が配置されている土壌の箇所に散水を行うための情報が含まれる。具体的には、この情報には、上記のマップデータにより当該データ取得モジュール９に対応付けられたライニング鋼管６の移動位置、及び開閉する散水ノズル３を特定する情報が含まれる。
【００３４】
図３は、各データ取得モジュール９における処理を示す。図３の処理を開始すると、データ取得モジュール９は、一定時間が経過し、又は散水指示を受けるのを待機する（ステップＳ３１、Ｓ３２）。
【００３５】
この間に、栽培者が磁石１４付きのキーホルダをデータ取得モジュール９に近接させたことに応答して磁気スイッチ１３がオン状態になることにより、散水指示を受けたと認識した場合には（ステップＳ３２）、フラグＦＬＡＧをオン状態に設定し（ステップＳ３３）、ステップＳ３４に進む。
【００３６】
一方、ステップＳ３１において、一定時間が経過したと判定した場合には、フラグＦＬＡＧをオフ状態に設定し（ステップＳ３５）、ステップＳ３４に進む。
【００３７】
ステップＳ３４に進むと、土壌水分センサ１１により土壌水分を測定し（ステップＳ３４）、測定値送信部１２によりその測定値をフラグＦＬＡＧとともに、データ処理部１０に送信する（ステップＳ３６）。そして、ステップＳ３７で、処理を終了するか否かを判定し、終了しないと判定した場合にはステップＳ３１に戻り、電源オフなどにより終了すると判定した場合には、図３の処理を終了する。
【００３８】
図４は、データ処理部１０の処理を示す。処理を開始すると、まず、データ取得モジュール９から土壌水分の測定値を測定値受信部１５が受信するのを待機する（ステップＳ４１）。
【００３９】
ステップＳ４１において土壌水分の測定値を受信したと判定した場合には、散水判定部１６により、ステップＳ４２において、該測定値に付随するフラグＦＬＡＧがオン（受信した測定値が散水指示に基づくものである）であるか否（受信した測定値が定期的に送られるものである）かを判定する。
【００４０】
散水判定部１６は、ステップＳ４２においてフラグＦＬＡＧがオンであると判定した場合には、ステップＳ４３において、受信した水分値を記憶部１８に記憶し、ステップＳ４５に進む。
【００４１】
一方、散水判定部１６は、ステップＳ４２においてフラグＦＬＡＧがオンではない（オフ）であると判定した場合には、ステップＳ４４において、受信した水分値と、記憶部１８に記憶している水分値とに基づいて、散水指令を出力するか否かを判定する。
【００４２】
例えば、受信した水分値が記憶部１８に記憶している前回の第１判定に基づいて記憶した水分値以上かどうかを判定する。そして、当該水分値以上ではないと判定した場合にはステップＳ４１に戻り、当該水分値以上であると判定した場合には、散水指令を出力すべく、ステップＳ４５に進む。
【００４３】
ステップＳ４５に進むと、散水指令を出力し、さらにステップＳ４６において処理を終了するか否かを判定する。終了しないと判定した場合にはステップＳ４１に戻り、終了すると判定した場合には、図４の処理を終了する。
【００４４】
ステップＳ４５において出力される散水指令には、記憶部１８のマップデータと、当該水分値を送ったデータ取得モジュール９の位置とに基づいて得られる上述の移動指令と開閉指令とが含まれる。
【００４５】
移動機構１９は、この移動指令に基づいて、指定されたライニング鋼管６を指定された目的位置に移動する。この移動が完了した後、該ライニング鋼管６の各散水ノズル３は、散水ノズル３毎の開閉指令に従い、該当する場合にはそのコックを開き、一定期間が経過した後に閉じる。これにより、当該データ取得モジュール９の位置に対応する散水が行われる。
【００４６】
以上のように、本実施形態によれば、各栽培トレー２の土壌の水分を栽培者が監視し、散水が必要と判断した栽培トレー２に対応するデータ取得モジュール９にキーホルダの磁石１４を近接させることにより、データ取得モジュール９の近傍の栽培トレー２について、散水を行うことができる。このとき、該データ取得モジュール９により測定された水分値を記憶し、次回の散水判定部１６による判定に供することができる。
【００４７】
また、栽培者が監視していない場合でも、定期的に各データ取得モジュール９の近傍の栽培トレー２に散水が必要か否かを判定し、必要と判定した場合には、自動的に散水を行うことができる。このとき、各データ取得モジュール９からの水分値と、該データ取得モジュール９について記憶されている過去に栽培者が散水を指示したときの水分値とに基づいて散水が必要か否かの判定が行われるので、栽培者によする過去の指示を反映した散水を行うことができる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、データ取得モジュール９が栽培者の指示に基づいてデータ処理部１０に送信する情報には、上記の土壌水分センサ１１による測定値に加えて、湿度や土壌の温度などの測定値を含めてもよい。
【００４９】
この場合、データ処理部１０は、該湿度や土壌の温度などの測定値を記憶しておき、散水判定部１６により土壌に散水を行うべきか否かの第２判定を行う際に、該湿度や土壌の温度などの測定値を考慮するようにしてもよい。
【００５０】
また、データ取得モジュール９が外部からの指示を受けるための非接触の切替え手段としては、上述の磁気スイッチ１３のほか、他の電磁誘導や電磁波を利用したものを用いてもよい。ただし、そのような切替え手段により指示を与えることができるデータ取得モジュール９までの距離は、指示を与えたいデータ取得モジュール９を区別できるように制限する必要がある。
【符号の説明】
【００５１】
１…栽培装置、２…栽培トレー、３…散水ノズル、４…栽培段、５…トレーホルダ、６…ライニング鋼管、７…スパイラルチューブ、８…灌水システム、９…データ取得モジュール、１０…データ処理部、１１…土壌水分センサ、１２…測定値送信部、１３…磁気スイッチ、１４…磁石、１５…測定値受信部、１６…散水判定部、１７…散水指令部、１８…記憶部、１９…移動機構。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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