(57)【要約】      （修正有）【課題】一日の日射量の変化によって日の出時間や日没時間、午前、午後、などを判断し、ユーザーの時間設定の変更による労力を低減し、初心者でも的確な設定を行うことができる農業用環境制御装置を提供する。【解決手段】本発明の農業用環境制御装置は、少なくとも日射量を測定する日射量測定手段１０と、日射量測定手段１０で測定した日射量又は日射量の変化から、一日を複数に区分した時間帯の時刻を算出する制御手段２０とを備え、制御手段２０では、算出した時刻によって、時間帯に応じて設定している制御要素３０を制御することを特徴とする。【選択図】図１
2018078818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも日射量を測定する日射量測定手段と、
前記日射量測定手段で測定した前記日射量又は前記日射量の変化から、一日を複数に区分した時間帯の時刻を算出する制御手段と
を備え、
前記制御手段では、算出した前記時刻によって、前記時間帯に応じて設定している制御要素を制御する
ことを特徴とする農業用環境制御装置。
【請求項２】
前記制御要素を農業用ハウス内の温度とした
ことを特徴とする請求項１に記載の農業用環境制御装置。
【請求項３】
前記制御要素を潅水とした
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の農業用環境制御装置。
【請求項４】
前記制御手段では、
測定した前記日射量が第１閾値を超えると日の出時刻と判断し、
測定した前記日射量が第２閾値以下に減少すると日没時刻と判断し、
前記日の出時刻と前記日没時刻とから前記時間帯の前記時刻を算出する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の農業用環境制御装置。
【請求項５】
前記制御手段では、
前記日の出時刻及び前記日没時刻を、複数日分の平均値又は移動平均値から判断する
ことを特徴とする請求項４に記載の農業用環境制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に農業用ハウスでの温度制御や潅水時刻制御を行うことができる農業用環境制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
農業用ハウス内の温度や湿度等の目標値をユーザーが設定でき、設定された目標値になるように換気窓を開閉したり、加温機や冷房機を動かすことで作物にとって最適な環境制御をする農業用環境制御装置が存在する（例えば特許文献１）。
このような装置では、時間帯ごとに目標値を設定して、時間帯ごとにハウス内の温度を所望の値に制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−２３６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
植物の生理現象は、一日の間で光と温度によって変化する。日の出に伴って光合成が始まり、日中は、光の強さに応じて光合成が行われるのと同時に光合成で作られた炭水化物、及び根から吸収された養分が植物体内に転流される。
一般的に午前が午後よりも光合成能力が高い。夕方になって光が弱くなると次第に光合成の能力は低下する。日没後は、光合成を行わず養分の転流のみがしばらく続き、やがてほとんど全ての光合成の養分が植物体内に行き渡ると転流はほぼ終了し、呼吸と水分吸収のみが行われる。
ハウス内の環境制御において、このような一日の植物の生理現象に合わせた制御を行うことで植物の生育を最適化する方法が知られている。
その一つは「夜間前半の温度補正」と呼ばれる方法である。
日射量が多い昼間には光合成産物の量が多くなるので、転流すべき光合成産物の量も多くなる。一方、転流量は植物体の温度によって変化し、一般的に温度が高いほど転流量は多くなる。
そこで「夜間前半の温度補正」は、昼間の日射量の積算値に応じて夕方から夜間前半にかけての温度を高くすることで、光合成産物を確実に転流する。
また、冬季においては、気温の変化に対して植物体の温度が上昇する時間遅れを考慮して、日の出前からハウス内の温度を昼間の目標温度に上げ、日の出直後には植物体の温度を光合成に最適な温度にすることで光合成量を最大化する方法がある。
これら二つの方法は、現在の日射量だけでなく、日の出、午前、午後、又は夕方をシステムが判断する必要がある。公知の技術では、この判断に時刻を用いているが、太陽の動きは季節によって変化し、時刻での判断では季節の変化に応じて設定を変更する必要がある。
従来の装置は、時刻に応じて目標温度を制御している。
作物の栽培では、作物の生育適温に制御することが重要である。作物の生育適温とは、昼間で日射がある状況においては光合成量が最大になる温度であり、夜間では呼吸量を抑えつつ、生理的に障害が出ず、病害が発生しにくい温度である。
時刻に応じて目標温度を制御する方法では、季節によって日の出や日没の時間が変化するため、頻繁に設定時刻の変更を強いられる。特に、時刻に基づいて制御する項目が多くなると、頻繁に多数の変更が必要となるために煩わしく、また労働生産性を落とす要因となっている。
また、温度制御や潅水制御に関する時間設定の判断は、かなりの熟練が必要であり、初心者には困難である。
【０００５】
そこで本発明は、一日の日射量の変化によって日の出時間や日没時間、午前、午後、などを判断し、ユーザーの時間設定の変更による労力を低減し、初心者でも的確な設定を行うことができる農業用環境制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の本発明の農業用環境制御装置は、少なくとも日射量を測定する日射量測定手段と、前記日射量測定手段で測定した前記日射量又は前記日射量の変化から、一日を複数に区分した時間帯の時刻を算出する制御手段とを備え、前記制御手段では、算出した前記時刻によって、前記時間帯に応じて設定している制御要素を制御することを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の農業用環境制御装置において、前記制御要素を農業用ハウス内の温度としたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載の農業用環境制御装置において、前記制御要素を潅水としたことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の農業用環境制御装置において、前記制御手段では、測定した前記日射量が第１閾値を超えると日の出時刻と判断し、測定した前記日射量が第２閾値以下に減少すると日没時刻と判断し、前記日の出時刻と前記日没時刻とから前記時間帯の前記時刻を算出することを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項４に記載の農業用環境制御装置において、前記制御手段では、前記日の出時刻及び前記日没時刻を、複数日分の平均値又は移動平均値から判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の農業用環境制御装置によれば、季節を問わず、ユーザーは時間設定の手間が省け、ユーザーの熟練度に関わりなく最適な生育環境に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例による農業用環境制御装置を機能実現手段で表したブロック図
【図２】天候の違いによる日射量の変化を示す図
【図３】日の出前後の日射量の変化を示す図
【図４】日没前後の日射量の変化を示す図
【図５】一日を複数に区分した時間帯の一実施例を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の第１の実施の形態による農業用環境制御装置は、少なくとも日射量を測定する日射量測定手段と、日射量測定手段で測定した日射量又は日射量の変化から、一日を複数に区分した時間帯の時刻を算出する制御手段とを備え、制御手段では、算出した時刻によって、時間帯に応じて設定している制御要素を制御するものである。本実施の形態によれば、日射量又は日射量の変化から一日を複数に区分した時間帯の時刻を算出し、これらの時間帯に応じて設定している制御要素を制御することで、季節に応じて時間変更の設定作業を行うことなく、植物の生理現象に合わせた制御を行うことができる。
【００１０】
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による農業用環境制御装置において、制御要素を農業用ハウス内の温度としたものである。本実施の形態によれば、作物の生育適温に制御することができる。
【００１１】
本発明の第３の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態による農業用環境制御装置において、制御要素を潅水としたものである。本実施の形態によれば、植物の生理現象に合わせて潅水を行うことができる。
【００１２】
本発明の第４の実施の形態は、第１から第３のいずれかの実施の形態による農業用環境制御装置において、制御手段では、測定した日射量が第１閾値を超えると日の出時刻と判断し、測定した日射量が第２閾値以下に減少すると日没時刻と判断し、日の出時刻と日没時刻とから時間帯の時刻を算出するものである。本実施の形態によれば、作物の生育環境を、日の出と日没の時刻に応じて制御することができる。
【００１３】
本発明の第５の実施の形態は、第４の実施の形態による農業用環境制御装置において、制御手段では、日の出時刻及び日没時刻を、複数日分の平均値又は移動平均値から判断するものである。本実施の形態によれば、日の出と日没との時刻精度を高めることができる。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明の一実施例による農業用環境制御装置を機能実現手段で表したブロック図である。
本実施例による農業用環境制御装置は、少なくとも日射量を測定する日射量測定手段１０と、日射量測定手段１０で測定した日射量又は日射量の変化から、一日を複数に区分した時間帯の時刻を算出する制御手段２０とを備え、制御手段２０では、算出した時刻によって、時間帯に応じて設定している制御要素３０を制御する。
【００１５】
制御手段２０は、現在時刻を認識する計時手段２１と、一日を複数に区分した時間帯を記憶する時間帯記憶部２２と、それぞれの時間帯ごとに設定した制御パラメータを記憶する制御要素記憶部２３とを有している。
また、制御手段２０は、日の出時刻及び日没時刻を判断する日の出／日没時刻判断手段２４と、それぞれの時間帯の開始時刻を算出する時間帯時刻算出手段２５と、制御要素３０に対して制御パラメータを出力する出力手段２６とを有している。
【００１６】
設定手段４０は、時間帯記憶部２２に記憶する時間帯を設定し、制御要素記憶部２３に記憶する制御パラメータを設定する。設定手段４０で設定された、複数に区分された時間帯は時間帯記憶部２２に記憶される。設定手段４で設定された、それぞれの時間帯ごとの制御パラメータは制御要素記憶部２３に記憶される。
【００１７】
計時手段２１は、時間を計時するタイマー機能、又は電波で送信される時刻情報を受信する受信機能を備え、計時された現在時刻を出力する。
日の出／日没時刻判断手段２４は、日射量測定手段１０で測定した日射量又は日射量の変化から日の出又は日没を判断し、計時手段２１から出力される現在時刻によって日の出又は日没の時刻を決定する。例えば、日の出／日没時刻判断手段２４では、測定した日射量が第１閾値を超えると日の出時刻と判断し、測定した日射量が第２閾値以下に減少すると日没時刻と判断する。ここで第１閾値と第２閾値とは同じ値でもよい。また、これら第１閾値や第２閾値とともに、日射量の変化を判断することで更に精度を高めることができる。
時間帯時刻算出手段２５は、日の出／日没時刻判断手段２４で決定した日の出又は日没の時刻を元に、それぞれの時間帯の開始時刻を算出する。
出力手段２６は、時間帯時刻算出手段２５で算出した時間帯の開始時刻になったタイミングで、対応するその時間帯における制御パラメータを出力する。
出力手段２６は、制御要素３０を農業用ハウス内の温度としている場合には、例えば温度制御装置３１を動作させ、制御要素３０を潅水としている場合には、例えば潅水装置３２を動作させる。
【００１８】
図２に、天候の違いによる日射量の変化を示す。
図２は、北緯３６度、東経１３４度付近の現場で、１０月下旬の連続した３日間の日射量の変化を測定したものである。横軸は時刻、縦軸は日射量（単位：Ｗ／ｍ２）である。
１０月２７日は晴れ、１０月２８日は曇り、１０月２９日は曇りで時々晴れであった。
測定した３日を比較すると、日中の日射量は大幅に異なるが、ゼロに近い低日射量に閾値を設定すると日の出及び日没の時刻を高い精度で特定できることがわかる。
【００１９】
図３は日の出前後の日射量の変化、図４は日没前後の日射量の変化を示している。
およそ１〜２Ｗ／ｍ２（照度で表現するとおよそ２５０Ｌｘ〜５００Ｌｘ）付近に閾値を引くと、±１５分程度の精度で日の出及び日没の時刻を推定できることがわかる。
【００２０】
図５は一日を複数に区分した時間帯の一実施例を示している。
図５で示す時間帯は、一日の温度管理の一例として、日の出時刻と日没時刻をもとに、日の出と日没の中間を南中時刻、日没と日の出の中間を深夜と仮定し、１日を８つの時間帯に分割している。
【００２１】
これらの時間帯の開始時間は、時間帯時刻算出手段２５で算出するため、１年を通してユーザ−は設定変更を行う必要がなく、植物の１日の生理現象のリズムに基づいた最適な温度条件を設定することができる。
なお、日の出時刻、日没時刻、及び南中時刻を推定する場合には、過去何日分かの平均値をとることで、より精度の高い時間推定を行うことができる。季節変化による１日あたりの日の出時刻及び日没時刻の変化は、中緯度地域においては概ね１日１分程度であり、一方で施設園芸における温度制御のタイミングに必要な精度は３０分程度であるので、過去の平均化日数としては２日から３０日の移動平均値とする。
【００２２】
また、ハウス及び露地栽培では、自動的に潅水を行う潅水装置３２が存在する。潅水時間は、日の出直後に植物体内に十分に光合成のための水分を行き渡らせるとともに、夜間の徒長を抑えるために日の出前１〜２時間に行うのが最適である。そこで、本発明によって算出された日の出時刻の１時間前というような時間帯を設定することで、季節によって設定時間を変更することなく、年中最適な潅水状態を作り出すことができる。また、土中の水分量センサと組み合わせることで、土中水分が一定値以上ある場合は本発明による潅水を行わない、などのインタロック動作を行うことでさらに最適な制御ができる。
【００２３】
以上のように本発明によれば、日射量又は日射量の変化から一日を複数に区分した時間帯の開始時刻を算出し、これらの時間帯に応じて設定している制御要素３０を制御することで、季節に応じて時間変更の設定作業を行うことなく、植物の生理現象に合わせた制御を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明による農業用環境制御装置は、農業用ハウスにおける換気や遮熱制御や、露地栽培における潅水時刻の制御にも適している。
【符号の説明】
【００２５】
１０  日射量測定手段
２０  制御手段
２１  計時手段
２２  時間帯記憶部
２３  制御要素記憶部
２４  日の出／日没時刻判断手段
２５  時間帯時刻算出手段
２６  出力手段
３０  制御要素
４０  設定手段
【図１】
2018078818.tif 000003
【図２】
2018078818.tif 000004
【図３】
2018078818.tif 000005
【図４】
2018078818.tif 000006
【図５】
2018078818.tif 000007