(57)【要約】本発明は、電算化された制御要素（２０）、照明要素（３０）および少なくとも一つの検出器要素（４０）をもつ温室（１５）であって、照明要素（３０）と検出器要素（４０）が電算化された制御要素（２０）と接続されており、照明要素（３０）が光（３２）を発する発光手段（３１）を少なくとも一つ有し、前記光（３２）が温室（１５）内で生育する植物（７０）を照らす温室、のための制御装置（１０）に関する。
2010511402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電算化された制御要素、照明要素および少なくとも一つの検出器要素をもつ、温室のための制御装置であって、
前記照明要素および前記検出器要素は前記電算化された制御要素と接続されており、
前記照明要素が光を発する発光手段を少なくとも一つ有し、
前記光が前記温室内で生育する植物を照らし、
前記検出器要素は前記温室内の酸素分圧を測定し、
前記発光手段によって発される光の量が前記の測定された酸素分圧に依存して前記電算化された制御要素によって制御可能であることを特徴とする、
制御装置。
【請求項２】
当該制御装置が、植物の光合成活動を測定する少なくとも一つの第二の検出器要素を有することを特徴とする、請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
当該制御装置が、第三のリソース、特に培養基もしくは土壌の温度、気温、培養基もしくは土壌の湿度、培養基もしくは土壌中の肥料の濃度、空気の湿度、二酸化炭素分圧、前記温室を出入りする空気の量、外部日光のフラックス、外部日光のスペクトルまたは前記光のスペクトルを測定する少なくとも一つの第三の検出器要素を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
当該制御装置が少なくとも一つの供給要素を有し、前記供給要素は、第二のリソースを植物に供給し、前記第二のリソースの量は前記電算化された制御要素によって制御可能である、請求項１ないし３のうちいずれか一項記載の制御装置。
【請求項５】
前記発光手段がLED、OLED、気体放電ランプ、高強度放電ランプ、白熱ランプ、蛍光ランプもしくは高圧ナトリウム・ランプまたはこれらの組み合わせであることを特徴とする、請求項１ないし４のうちいずれか一項記載の制御装置。
【請求項６】
当該制御装置が少なくとも一つの日よけ手段を有し、該日よけ手段を動かすことによって、前記温室内に降り注ぐ日光のレベルが制御可能である、および／または当該制御装置が植物に灌漑する水供給手段を有することを特徴とする、請求項１ないし５のうちいずれか一項記載の制御装置。
【請求項７】
当該制御装置が、前記電算化された制御要素、前記検出器要素、前記第二および第三の検出器要素ならびに前記手段（５０、５５）を接続する有線または無線のネットワークを有することを特徴とする、請求項１ないし６のうちいずれか一項記載の制御装置。
【請求項８】
温室内の植物の生長を制御する方法であって：
前記温室内の植物の光合成活動に関係する、前記温室内の酸素分圧を測定し、
前記酸素分圧の値を電算化された制御要素に転送し、
測定された酸素分圧に依存して、植物の可能な最良の生長のために必要とされる光の最適量を決定し、
照明要素によって発される光の実際の量を前記最適量に調節することを含む、
方法。
【請求項９】
前記酸素分圧を異なる空間位置で測定し、空間平均された値を計算すること、あるいは、限られた領域内での前記酸素分圧の測定を反復し、時間的に平均された値を計算することとともにその値をデータベースに記憶することをさらに含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記の計算された空間的または時間的に平均された値を過去に測定された値と比較し、前記第二のリソースおよび／または前記第三のリソースを測定して空間的または時間的に平均することをさらに含む、請求項８または９記載の方法。
【請求項１１】
フィードバック・ループにおいて植物の生長を制御するために前記方法を反復し、ユーザー・インターフェースを通じた入力によって前記最適量の調節に影響することをさらに含む、請求項８ないし１０のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項１２】
前記光の最適量の決定が、クロロフィル吸収曲線によって、および複数の測定に依存して影響される、請求項８ないし１１のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項１３】
請求項８ないし１２のうちいずれか一項記載の方法に従って動作させられる、請求項１ないし７のうちいずれか一項記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電算化された制御要素、照明要素および少なくとも一つの検出器要素をもつ温室であって、照明要素と検出器要素が電算化された制御要素と接続されており、照明要素が光を発する発光手段を少なくとも一つ有し、前記光が温室内で生育する植物を照らす温室、のための制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
US2005/0252078A1では、コスト効率のよい仕方で植物生産を最適化するシステムが記載されている。システムは、いくつかのリソース・コントローラと通信して、たとえば照明または二酸化炭素濃度のような温室内の種々のリソースを測定するプロセッサを含む。プロセッサは、所望される植物生産速度ならびにシステムおよび環境の運用条件のような他の入力を受領し、植物生産目標およびリソース・コストと整合する、費やすべき各リソースの量を決定する。残念ながら、前記特許出願に記載されるシステムは植物生産のコストに関して最適化されるのみである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
よって、本発明は、上述した欠点を解消することを目的とする。特に、植物の最適生長につながる、温室のための効率的な制御装置を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的は、本発明の請求項１によって教示される温室のための制御装置によって達成される。また、前記目的は、本発明の請求項７によって教示される温室中での植物の生長を制御する方法によっても達成される。前記制御装置および前記方法の有利な実施形態は従属請求項において定義される。
【０００５】
本発明の目的は、電算化された制御要素、照明要素および少なくとも一つの検出器要素をもつ温室のための制御装置であって、照明要素と検出器要素が電算化された制御要素と接続されており、照明要素が光を発する発光手段を少なくとも一つ有し、前記光が温室内で生育する植物を照らす、制御装置であって、前記検出器要素は温室内の酸素分圧を測定し、前記発光手段によって発される光の量は前記の測定された酸素分圧に依存して前記電算化された制御要素によって制御可能である、制御装置によって達成される。
【０００６】
記載される発明のコンテキストでの電算化された制御要素（computerized  control  element）の用語は、あらゆる種類のコンピュータ制御される機械、たとえばラップトップ、ワークステーション、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（DSP：digital  signal  processor）または現場プログラム可能なゲート・アレイ（FPGA：field  programmable  gate  array）を含む。そのような電算化された制御要素は、あらゆる種類の検出器要素によって測定されたデータを受領し、処理し、記憶することが知られている。電算化された制御要素はPDA（携帯情報端末［Personal  Digital  Assistant］）であってもよい。PDAとは、もともとは電子手帳として設計されたものであるが、今日ではずっと多用途になっている。電算化された制御要素としてPDAを使えば、栽培者は、温室の制御を許容にするモバイル・システムを保有できる。温室の検査の際に、環境設定（environmental  settings）におけるいかなる変化がなされることもできる。
【０００７】
本発明のコンテキストでは、検出器要素（detector  element）の用語は、電気的または電子的に駆動されるセンサーを含む。そのような種類の検出器要素は、感知された値を人間が読み取れるよう、直接指示してもよいし、あるいはインジケータと組み合わされていてもよい。検出器要素は温室内で中心に配置されてもよい。複数の検出器要素が温室内で空間的に分散されることも可能である。さらに、記載される方法に従って環境パラメータが測定され、操縦されるよう、該複数の検出器要素は温室内での微気候を測定するために諸グループにおいて配置されてもよい。
【０００８】
本発明のある好ましい実施形態によれば、前記制御装置は、植物の光合成活動を測定する少なくとも一つの第二の検出器要素を有する。前記第二の検出器要素は、たとえば、植物のグルコースまたはデンプン・レベルを測定してもよい。これらは植物の光合成活動の直接的な指標だからである。さらに、前記第二の検出器要素は、植物の葉によって吸収される光の量を測定してもよい。
【０００９】
別の実施形態によれば、本制御装置は第三のリソースを測定する少なくとも一つの第三の検出器要素を有する。この追加的な測定は、前記制御装置に、植物または種子の生長に影響する全リソースの総合的な制御をも可能にする。測定される第三のリソースの選択は、育てられる植物または種子の種別に依存する。培養基（substrate）または土壌の温度、気温、培養基または土壌の湿度、培養基または土壌中の肥料の濃度、空気の湿度、二酸化炭素分圧または外部日光のフラックスであってもよい。さらに、第三の検出器は、外部日光または発光手段によって発される光のスペクトルを測定する分光計であってもよい。たいていの植物に見られる緑色の光合成色素であるクロロフィルが、植物が光からエネルギーを得るのを助けることは知られている。クロロフィルＡおよびＢが青および赤の光学スペクトルの光を吸収することは測定されている。したがって、青または赤の波長帯内の波長をもつ光で植物を照らすことが有益である。発光手段によって発される光の波長分布を検査するために、分光計が使える。たとえば、分光計は、分散性の光学要素を有していてもよく、プロズム、回折格子、ホログラフィー光学要素または他の任意の好適な要素であってもよい。分光計にはいり、分散性光学要素によって分散させられる光は、CCDアレイであってもよい線形検出器アレイに入射させられる。スペクトルは、光学要素および／またはフィルタなしで、相補的金属‐酸化物‐半導体（CMOS）技術を使って測定されることもできる。
【００１０】
温室は外界と相互作用するので、第三の測定器要素はたとえば、温室にはいってくるまたは温室から出て行く空気の量を測定してもよい。この実施形態では、第三の検出器要素は出入りする空気の湿度を測定するのみならず、特に速度、温度および酸素分圧をも測定してもよい。そのようにして測定された情報はコンピュータ制御される要素に入力され、該コンピュータ制御される要素が発光手段によって発される光の量を最適化することを可能にする。
【００１１】
別の実施形態によれば、制御装置は少なくとも一つの供給要素を有する。ここで、前記供給要素は、第二のリソースを植物に供給する。ここで、植物に供与される第二のリソースの量は電算化された制御要素によって制御可能である。第二のリソースはたとえば、水、肥料または植物が適正に生育するために必要とする他の栄養素であってもよい。第三の検出器要素によって検出された全情報は、電算化された制御要素において収集され、解析される。何らかの種類の不足が測定される場合、電算化された制御要素はこの不足を補償しようとする。したがって、供給要素は、植物が適正に生育するために必要とするあらゆる種類の培養基（substrates）を届けることができ、それが本発明のコンテキストでは第二のリソースと命名される。したがって、供給要素は、それぞれ電算化された制御要素と接続された、水供給手段または栄養素供給手段を有していてもよい。電算化された制御要素は測定された不足の結果として植物に届けられる第二のリソースの量を制御できる。さらに、植物に届けられる第二のリソースの量および光の量は、電算化された制御要素によって最適化される。よって、電算化された制御要素は、植物の高品質の生長を補償するために必要とされるすべての必要なリソースを測定し、届け、最適化する。
【００１２】
ある好ましい実施形態によれば、照明手段はLED、OLED、気体放電ランプ、高強度放電ランプ、白熱ランプ、蛍光ランプまたは高圧ナトリウム・ランプである。照明要素は、均一な照明を達成するために温室内に空間的に分散されているいくつかの発光手段を有していてもよい。ある好ましい実施形態によれば、照明要素は、挙げられた照明手段の少なくとも二つの異なる型の組み合わせを有する。たとえば、照明要素は、高圧ナトリウム・ランプとLEDの組み合わせ、LEDとOLEDの組み合わせ、あるいは高圧ナトリウム・ランプとOLEDの組み合わせを有していてもよい。
【００１３】
LED（発光ダイオード）は、植物の要求に正確に合致するようそのスペクトルが設計できるという利点がある。前記利点は、発光層がある種の有機成分の薄膜であってもよい特殊な型の発光ダイオードであるOLED（有機発光ダイオード）にもあてはまる。OLEDの利点は、潜在的に低コストかつ高効率の、均一な大面積光源であるということであり、よってOLEDは、保有の総コスト（total  cost  of  ownership）が重要な園芸分野により好適である。これらのOLEDは有機物質の薄膜を通じた電流の流れを利用して光を発生させる。放出される光の色および電流から光へのエネルギー変換の効率は、有機薄膜物質の組成によって決定される。しかしながら、OLEDはキャリア層として基板物質を含み、それはガラスまたは有機物質でできていてもよく、あるいは金属箔のような非透過性物質からできていてもよい。さらに、有機発光ダイオードは、ガラス基板上の約5〜500nmの層厚さの有機物質の少なくとも一つの非常に薄い層が電気伝導性で光学的に透明な酸化物で覆われたものからなる。この伝導層は通例、インジウム‐スズ酸化物（ITO：Indium-Tin-Oxide）として具現される。
【００１４】
通例、ITO層はアノードを形成し、アルミニウム層がカソードを形成する。ここで、アルミニウム層は約100nmの厚さ、よってITO層のような厚さを特徴とする。そのような厚さのアルミニウム層は鏡としてはたらき、発光は透明なITOアノードおよび透明な基板を通じてのみとなる。カソード金属は部分的に透明になるのに十分なほど薄くすることもでき、光の一部がカソードを通じても放出されることができる。カソードとして他の適切な材料を使うことにより、OLEDは光学的に透明できる。この場合、OLEDは、昼間は日光を温室内に入れる一種の窓として機能してもよい。だが、夜間にはOLEDは照明手段として機能して温室を照らしうる。
【００１５】
本発明の別の実施形態によれば、発光要素は、少なくとも二つの異なるOLEDグループを有するOLEDのアレイからなることができる。ここで、第一のOLEDグループは生長光（grow  light）を与え、第二のOLEDグループは植物のための制御光（control  light）を与える。植物の単なる生長（sheer  growth）は主として、クロロフィルＡまたはＢによって吸収される波長をもつ光の量に依存することが知られている。植物の寛大な生長（generous  growth）を達成するために、前記発光要素の第一のOLEDグループは、異なる波長で発光する少なくとも二つの型のOLEDからなるべきである。第一の型のOLEDは400nmから500nmまでの間の青色光の領域で発光することが好ましい。さらに、第二の型のOLEDは600から700nmまでの間の赤色光の領域で発光すべきである。もう一つの好ましい実施形態では、第一のグループのOLEDによって発される生長光は約80%ないし90%の赤色光と10%ないし20%の青色光からなることができる。
【００１６】
記述された生長光に加えて、植物の生長を操るために制御光を使用するべきである。大型だろうが小型でコンパクトだろうが植物の生長は、異なる色の光で植物を照射することによって制御できる。大量の青色光（400nmないし500nm）の使用は丈の高い植物につながり、少量の青色光の使用は小型でコンパクトな植物につながることが知られている。さらに、緑色スペクトルの光は植物が繁殖する（propagate）傾向を高める。さらに、適切な波長をもつ光を使うことによって、植物の開花が制御できる。よって、植物に対して発される波長の種類を制御することによって、植物生長の仕方を制御できる。
【００１７】
ある好ましい実施形態では、制御装置は少なくとも一つの日よけ（shading）手段を有する。日よけ手段を動かすことによって、温室内に降り注ぐ日光のレベルが制御可能である。日よけ手段は、損傷を受けやすい種子および植物が日光によって焼かれるのを保護するために、温室の屋根窓をカバーするように使用されうる。したがって、モーターで位置決めされコンピュータ制御の日よけ手段を設置し、本発明において記載される制御装置と接続することができる。
【００１８】
本発明のある有利な実施形態では、本制御装置は、電算化された制御要素を、検出器要素、第二および第三の検出器要素ならびに前記手段を接続する有線または無線のネットワークを有する。ネットワークの使用により、検出器要素からの全情報が、発光手段によって発されるべき光の最適な量を計算する電算化された制御要素に簡単に伝えられることができる。制御要素と検出器要素との間の信頼できる接続が必要とされる条件では、有線ネットワークが好ましい。しなしながら、そのような型のネットワークを運用するためには、導線のような追加的なハードウェアを温室内で引き回す必要がある。この欠点は、無線ネットワークの使用によって回避される。特に、既存の温室では、空間的に分散したハードウェアの設置を必要としないアドホック・ネットワークが好ましい。無線ネットワークを実装するためには、種々の接続技術を使用できるが、ブルートゥース（Bluetooth）、ジグビー（ZigBee）またはWiFi接続技術を使うことが好ましい。特に、最後に挙げた二つは、発光手段によって放出される電磁波と干渉しないという利点がある。
【００１９】
さらに、電算化された制御要素が、検出器要素の測定値を記憶するデータベースを有することが好ましい。より長い時間期間にわたって測定された値を解析することによって、温室の効率が向上できる。植物の一連の生長サイクルの測定値を比較することによって、その品質が維持または改善できる。
【００２０】
本発明の目的は、温室内の植物の生長を制御する方法であって、
温室内の植物の光合成活動に関係する、温室内の酸素分圧を測定し、
前記酸素分圧の値を電算化された制御要素に転送し、
測定された酸素分圧に依存して、植物の可能な最良の生長のために必要とされる光の最適量を決定し、
照明要素によって発される光の実際の量を前記最適量に調節することを含む、
方法によっても達成される。
【００２１】
もう一つの好ましい実施形態では、前記方法は、前記酸素分圧のような温室の、あるリソースの値を異なる空間位置で測定し、空間平均された値を計算することを含む。この方法を使うことにより、リソースの空間的変動が平均してならされる。もう一つの好ましい実施形態では、前記方法は、限られた空間領域内での前記酸素分圧のようなリソースの値の測定を反復し、時間的に平均された値を計算することを含む。時間的に平均された値は、ある種の検出器要素におけるゆらぎが平均してならされ、測定値の長期的変動のみが検出されるという利点がある。前記空間的または時間的に平均された値は上述したデータベースに記憶されることができる。これは、前記制御装置のユーザーが、重要なリソースのドリフトを毎日、毎週または毎月といったペースで監視することを可能にする。さらに、フィードバック・ループが前記制御装置に統合されてもよい。前記フィードバック・ループは、出力が当該システムに入力として返され、その結果、新しい出力値の自己訂正および自己制限する計算につながるシステムである。
【００２２】
前記フィードバック・ループを過去の値を記憶する前記データベースと組み合わせることは、植物の可能な最良の生長のために必要とされる光の量の最適な決定につながる。光の計算された量がクロロフィル吸収曲線によって、かつ複数の測定に依存して影響されることが好ましい。よって、光の量のみならず、その波長分布も、記載される制御装置によって計算され、制御されることができる。
【００２３】
本発明の目的は、記載される諸方法の一つに従って動作させられる、記載される諸請求項に基づく制御装置によっても達成される。
【００２４】
温室のための制御装置、方法ならびに特許請求される構成要素および記載される実施形態において本発明に基づいて使用される構成要素の前述した使用は、技術的概念としての大きさ、形状、材料の選択に関していかなる特殊な例外をも受けるものではなく、当該技術分野で知られている選択基準は制限なく適用できる。本発明の目的のさらなる詳細、特徴および利点は、従属請求項および各図面の以下の記述において開示される。図面は単に例示的なものであり、本発明に基づく照明装置の好ましい実施形態を示している。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】制御装置をもつ温室の概略図を示している。
【図２】本発明の方法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】
【００２６】
図１は、本発明に基づく制御装置１０をもつ温室１５の概略図を示している。温室において、二列の床（bed）７１が示されている。床７１は、植物７０が育てられる土壌または培養基を含む。研究が示したように、植物７０の最適生長は、いくつかのリソースの利用可能性に依存する。植物７０の生長は、光、二酸化炭素および水から糖を合成し、酸素を廃棄物として生成する過程である光合成と直接相関がある。よって、植物７０の生長に責任のある主たるリソースは、クロロフィルＡおよびＢによって吸収される利用可能な光の量である。酸素分圧を測定することによって、実行中の光合成の効率の、よって植物７０の状態のきわめて精密な指標が得られる。植物７０の生長のための最適な環境を生成するために、温室１５はコンピュータ制御される要素２０、照明要素３０および少なくとも一つの検出器要素４０を有する。照明要素３０は、植物７０の床７１の上方に配置される。各照明要素３０は、光３２を発するいくつかの発光手段３１を有していてもよい。季節および植物７０に依存して、照明要素３０は唯一の光源であってもよいし、あるいは天然の日光に対する補足であってもよい。この最後に挙げた日光は、料金がかからないという利点がある。これに対し、人工光は、クロロフィルＡおよびＢの吸収帯と正確に一致するよう、簡単に調整できる。さらに、発光要素３０は、温室１５のより大きな部分を照らすためにアレイに配置されたいくつかの発光手段３１を有することができる。示されている図１では、検出器要素４０は温室１５の中央に位置されていて、酸素分圧を測定する。この目的に達するため、検出器要素４０は、ジルコニア、質量分析、電気化学、赤外、超音波およびレーザーといった複数の技術を使用できる。
【００２７】
植物７０の光合成および健康状態の監視を完成させるため、制御装置１０は第二の検出器要素４５および第三の検出器要素４６を有する。図示した実施形態では、第二の検出器要素４５は植物７０のグルコースまたはデンプン・レベルを感知する。第三の検出器要素４６は第三のリソースを測定する。第三のリソースは、栽培される植物７０に依存して変わりうる。したがって、測定される第三のリソースは、たとえば、培養基または土壌の温度、気温、培養基または土壌の湿度、培養基または土壌の肥料の濃度、空気の湿度、二酸化炭素分圧または外部日光のフラックスであることができる。最後に挙げた外部日光のフラックスの大きさは、温室１５の屋根に配置された日よけ手段５０によっても制御できる。日よけ手段５０は、温室１５に降り注ぐ日光を通す図示しない窓を覆う。日よけ手段５０を動かすことによって、日光のレベルが制御できる。温室が窓を有することがあるので、第三の検出器要素４６′は温室を出入りする空気３３の量を測定してもよい。測定される値は出入りする空気３３の速度、温度および酸素分圧を含んでいてもよい。そのように測定された情報は、コンピュータ制御される要素２０に入力されて、該コンピュータ制御される要素が発光手段３１によって発される光の量を最適化することを可能にする。
【００２８】
さらに、制御装置１０は供給要素を有していてもよい。ここで、供給要素は第二のリソースを植物に供給し、植物７０に供与される第二のリソースの量は電算化された制御要素２０によって制御可能である。図示した実施形態では、供給要素は植物７０を灌漑する水供給手段５５である。本発明によれば、第三の検出器要素４６は床７１の土壌の湿度を測定してもよい。何らかの種類の不足が測定される場合、電算化された制御要素２０は、水供給手段５５を援用して植物７１に灌漑することによって、この不足を補償しようとする。
【００２９】
図示した検出器要素４０、４５、４６、４６′はみな電算化された制御要素２０と接続されている。酸素分圧を測定する検出器要素４０は有線ネットワーク６２によって電算化された制御要素２０と接続されている。挙げられている他の検出器要素４５、４６、４６′および照明要素３０、水供給手段５５および日よけ手段５０は、無線ネットワーク６０を通じて電算化された制御要素２０と接続されている。無線ネットワーク６０は複数の通信手段６１を有する。第一の通信手段６１は電算化された制御要素２０に取り付けられている。他の通信手段６１は第二および第三の検出器要素４５、４６、４６′または照明手段３０と接続されている。無線ネットワーク６０は、記載される制御装置１０を実装するために、特に既存の温室１５において使用できる。特に、アドホック・ネットワークが有用である。アドホック・ネットワークは基地局を必要としないからである。その代わり、参加者が圏内にある他の参加者を発見して電算化された制御要素２０のためのネットワークを形成する。これらの自己生成ネットワークは使うのが簡単で、信頼でき、かつ安価であり、したがって、電算化された制御要素２０との通信のための理想的な解決策である。図示した実施形態では、電算化された制御要素２０はワークステーションである。前に述べたように、電算化された制御要素２０は、モバイル制御システムを達成するためのPDAであってもよい。電算化された制御要素２０は、キーボードであるユーザー・インターフェース２５を有していてもよい。コンピュータ・インターフェース２５はユーザーが植物７０に関する情報を電算化された制御要素２０に与えられるようにする。測定された情報と記憶されている情報の組み合わせにおいて、電算化された制御情報２０は、測定された酸素分圧に依存して、発光手段３１によって発される光３２の量を制御できる。
【００３０】
温室１５における植物７０の生長を制御するために使われる方法を例解するため、図２はフローチャートを示している。第一のステップ１０１では、酸素分圧が複数回測定される。その後、測定された酸素分圧は平均される（１０２）。複数の検出器要素４０が温室１５内に均等に分布していれば、平均により温室１５全体についての平均値が計算される。他方、単一の検出器要素４０によってなされる複数の測定を平均して時間的な平均値を計算することができる。さらに、単一の検出器要素４０によって測定された値は、温室１５内の限られた微気候の効果を計算するために解析されることができる。次のステップ１１０では、酸素分圧の測定された値が既知の最適値と比較される。計算された差分の助けで、植物７０の可能な最良の生長のために必要とされる光の最適量が決定される（１１１）。以下では、照明要素３０によって発される光の実際の量が、計算された最適量１２１に調節される。
【００３１】
それぞれ電算化された制御要素２０および検出器要素４０のトリガー１００まで所定の時間期間待つタイマー１３０が開始される。プロセス全体の間、ユーザー１３１は、電算化された制御要素２０と対話しうる。植物７０の種類を入力することによって、制御装置１０は、クロロフィル吸収曲線によって、かつ複数の測定に依存して影響される光の最適量が計算されることを保証できる。さらに、植物７０の生長を制御する方法は、測定された値と最適値との間の比較に影響するフィードバック・ループ１４０を有していてもよい。よって、植物７０の長期的な振る舞いに基づく内部的な知識が生成され、制御装置１０のユーザーが園芸植物生産出力量を最適化することを可能にする。
【符号の説明】
【００３２】
１０  制御装置
１５  温室
２０  電算化された制御要素
２５  ユーザー・インターフェース
３０  照明要素
３１  発光手段
３２  光
３３  空気
４０  検出器要素
４５  第二の検出器要素
４６、４６′  第三の検出器要素
５０  日よけ手段
５５  水供給手段
６０  無線ネットワーク
６１  通信手段
６２  有線ネットワーク
７０  植物
７１  床
１００  制御要素をトリガー
１０１  酸素分圧を測定
１０２  平均
１１０  測定された酸素分圧を比較
１２１  最適量を発する
１３０  反復のためのタイマー
１３１  ユーザーによる入力
１４０  フィードバック・ループ
【図１】
2010511402.tif 000003
【図２】
2010511402.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月9日(2009.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電算化された制御要素、照明要素および少なくとも一つの検出器要素をもつ温室であって、照明要素と検出器要素が電算化された制御要素と接続されており、照明要素が光を発する発光手段を少なくとも一つ有し、前記光が温室内で生育する植物を照らす温室、のための制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
US2005/0252078A1では、コスト効率のよい仕方で植物生産を最適化するシステムが記載されている。システムは、いくつかのリソース・コントローラと通信して、たとえば照明または二酸化炭素濃度のような温室内の種々のリソースを測定するプロセッサを含む。プロセッサは、所望される植物生産速度ならびにシステムおよび環境の運用条件のような他の入力を受領し、植物生産目標およびリソース・コストと整合する、費やすべき各リソースの量を決定する。残念ながら、前記特許出願に記載されるシステムは植物生産のコストに関して最適化されるのみである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
よって、本発明は、上述した欠点を解消することを目的とする。特に、植物の最適生長につながる、温室のための効率的な制御装置を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的は、本発明の請求項１によって教示される温室のための制御装置によって達成される。また、前記目的は、本発明の請求項７によって教示される温室中での植物の生長を制御する方法によっても達成される。前記制御装置および前記方法の有利な実施形態は従属請求項において定義される。
【０００５】
本発明の目的は、電算化された制御要素、照明要素および少なくとも一つの検出器要素をもつ温室のための制御装置であって、照明要素と検出器要素が電算化された制御要素と接続されており、照明要素が光を発する発光手段を少なくとも一つ有し、前記光が温室内で生育する植物を照らす、制御装置であって、前記検出器要素は温室内の酸素分圧を測定し、当該制御装置がさらに、植物の光合成活動を測定する少なくとも一つの第二の検出器要素を有し、前記発光手段によって発される光の量は前記の測定された酸素分圧に依存して前記電算化された制御要素によって制御可能である、制御装置によって達成される。
【０００６】
記載される発明のコンテキストでの電算化された制御要素（computerized  control  element）の用語は、あらゆる種類のコンピュータ制御される機械、たとえばラップトップ、ワークステーション、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（DSP：digital  signal  processor）または現場プログラム可能なゲート・アレイ（FPGA：field  programmable  gate  array）を含む。そのような電算化された制御要素は、あらゆる種類の検出器要素によって測定されたデータを受領し、処理し、記憶することが知られている。電算化された制御要素はPDA（携帯情報端末［Personal  Digital  Assistant］）であってもよい。PDAとは、もともとは電子手帳として設計されたものであるが、今日ではずっと多用途になっている。電算化された制御要素としてPDAを使えば、栽培者は、温室の制御を許容にするモバイル・システムを保有できる。温室の検査の際に、環境設定（environmental  settings）におけるいかなる変化がなされることもできる。
【０００７】
本発明のコンテキストでは、検出器要素（detector  element）の用語は、電気的または電子的に駆動されるセンサーを含む。そのような種類の検出器要素は、感知された値を人間が読み取れるよう、直接指示してもよいし、あるいはインジケータと組み合わされていてもよい。検出器要素は温室内で中心に配置されてもよい。複数の検出器要素が温室内で空間的に分散されることも可能である。さらに、記載される方法に従って環境パラメータが測定され、操縦されるよう、該複数の検出器要素は温室内での微気候を測定するために諸グループにおいて配置されてもよい。
【０００８】
本発明によれば、前記制御装置は、植物の光合成活動を測定する少なくとも一つの第二の検出器要素を有する。前記第二の検出器要素は、たとえば、植物のグルコースまたはデンプン・レベルを測定してもよい。これらは植物の光合成活動の直接的な指標だからである。さらに、前記第二の検出器要素は、植物の葉によって吸収される光の量を測定してもよい。
【０００９】
別の実施形態によれば、本制御装置は第三のリソースを測定する少なくとも一つの第三の検出器要素を有する。この追加的な測定は、前記制御装置に、植物または種子の生長に影響する全リソースの総合的な制御をも可能にする。測定される第三のリソースの選択は、育てられる植物または種子の種別に依存する。培養基（substrate）または土壌の温度、気温、培養基または土壌の湿度、培養基または土壌中の肥料の濃度、空気の湿度、二酸化炭素分圧または外部日光のフラックスであってもよい。さらに、第三の検出器は、外部日光または発光手段によって発される光のスペクトルを測定する分光計であってもよい。たいていの植物に見られる緑色の光合成色素であるクロロフィルが、植物が光からエネルギーを得るのを助けることは知られている。クロロフィルＡおよびＢが青および赤の光学スペクトルの光を吸収することは測定されている。したがって、青または赤の波長帯内の波長をもつ光で植物を照らすことが有益である。発光手段によって発される光の波長分布を検査するために、分光計が使える。たとえば、分光計は、分散性の光学要素を有していてもよく、プロズム、回折格子、ホログラフィー光学要素または他の任意の好適な要素であってもよい。分光計にはいり、分散性光学要素によって分散させられる光は、CCDアレイであってもよい線形検出器アレイに入射させられる。スペクトルは、光学要素および／またはフィルタなしで、相補的金属‐酸化物‐半導体（CMOS）技術を使って測定されることもできる。
【００１０】
温室は外界と相互作用するので、第三の測定器要素はたとえば、温室にはいってくるまたは温室から出て行く空気の量を測定してもよい。この実施形態では、第三の検出器要素は出入りする空気の湿度を測定するのみならず、特に速度、温度および酸素分圧をも測定してもよい。そのようにして測定された情報はコンピュータ制御される要素に入力され、該コンピュータ制御される要素が発光手段によって発される光の量を最適化することを可能にする。
【００１１】
別の実施形態によれば、制御装置は少なくとも一つの供給要素を有する。ここで、前記供給要素は、第二のリソースを植物に供給する。ここで、植物に供与される第二のリソースの量は電算化された制御要素によって制御可能である。第二のリソースはたとえば、水、肥料または植物が適正に生育するために必要とする他の栄養素であってもよい。第三の検出器要素によって検出された全情報は、電算化された制御要素において収集され、解析される。何らかの種類の不足が測定される場合、電算化された制御要素はこの不足を補償しようとする。したがって、供給要素は、植物が適正に生育するために必要とするあらゆる種類の培養基（substrates）を届けることができ、それが本発明のコンテキストでは第二のリソースと命名される。したがって、供給要素は、それぞれ電算化された制御要素と接続された、水供給手段または栄養素供給手段を有していてもよい。電算化された制御要素は測定された不足の結果として植物に届けられる第二のリソースの量を制御できる。さらに、植物に届けられる第二のリソースの量および光の量は、電算化された制御要素によって最適化される。よって、電算化された制御要素は、植物の高品質の生長を補償するために必要とされるすべての必要なリソースを測定し、届け、最適化する。
【００１２】
ある好ましい実施形態によれば、照明手段はLED、OLED、気体放電ランプ、高強度放電ランプ、白熱ランプ、蛍光ランプまたは高圧ナトリウム・ランプである。照明要素は、均一な照明を達成するために温室内に空間的に分散されているいくつかの発光手段を有していてもよい。ある好ましい実施形態によれば、照明要素は、挙げられた照明手段の少なくとも二つの異なる型の組み合わせを有する。たとえば、照明要素は、高圧ナトリウム・ランプとLEDの組み合わせ、LEDとOLEDの組み合わせ、あるいは高圧ナトリウム・ランプとOLEDの組み合わせを有していてもよい。
【００１３】
LED（発光ダイオード）は、植物の要求に正確に合致するようそのスペクトルが設計できるという利点がある。前記利点は、発光層がある種の有機成分の薄膜であってもよい特殊な型の発光ダイオードであるOLED（有機発光ダイオード）にもあてはまる。OLEDの利点は、潜在的に低コストかつ高効率の、均一な大面積光源であるということであり、よってOLEDは、保有の総コスト（total  cost  of  ownership）が重要な園芸分野により好適である。これらのOLEDは有機物質の薄膜を通じた電流の流れを利用して光を発生させる。放出される光の色および電流から光へのエネルギー変換の効率は、有機薄膜物質の組成によって決定される。しかしながら、OLEDはキャリア層として基板物質を含み、それはガラスまたは有機物質でできていてもよく、あるいは金属箔のような非透過性物質からできていてもよい。さらに、有機発光ダイオードは、ガラス基板上の約5〜500nmの層厚さの有機物質の少なくとも一つの非常に薄い層が電気伝導性で光学的に透明な酸化物で覆われたものからなる。この伝導層は通例、インジウム‐スズ酸化物（ITO：Indium-Tin-Oxide）として具現される。
【００１４】
通例、ITO層はアノードを形成し、アルミニウム層がカソードを形成する。ここで、アルミニウム層は約100nmの厚さ、よってITO層のような厚さを特徴とする。そのような厚さのアルミニウム層は鏡としてはたらき、発光は透明なITOアノードおよび透明な基板を通じてのみとなる。カソード金属は部分的に透明になるのに十分なほど薄くすることもでき、光の一部がカソードを通じても放出されることができる。カソードとして他の適切な材料を使うことにより、OLEDは光学的に透明できる。この場合、OLEDは、昼間は日光を温室内に入れる一種の窓として機能してもよい。だが、夜間にはOLEDは照明手段として機能して温室を照らしうる。
【００１５】
本発明の別の実施形態によれば、発光要素は、少なくとも二つの異なるOLEDグループを有するOLEDのアレイからなることができる。ここで、第一のOLEDグループは生長光（grow  light）を与え、第二のOLEDグループは植物のための制御光（control  light）を与える。植物の単なる生長（sheer  growth）は主として、クロロフィルＡまたはＢによって吸収される波長をもつ光の量に依存することが知られている。植物の寛大な生長（generous  growth）を達成するために、前記発光要素の第一のOLEDグループは、異なる波長で発光する少なくとも二つの型のOLEDからなるべきである。第一の型のOLEDは400nmから500nmまでの間の青色光の領域で発光することが好ましい。さらに、第二の型のOLEDは600から700nmまでの間の赤色光の領域で発光すべきである。もう一つの好ましい実施形態では、第一のグループのOLEDによって発される生長光は約80%ないし90%の赤色光と10%ないし20%の青色光からなることができる。
【００１６】
記述された生長光に加えて、植物の生長を操るために制御光を使用するべきである。大型だろうが小型でコンパクトだろうが植物の生長は、異なる色の光で植物を照射することによって制御できる。大量の青色光（400nmないし500nm）の使用は丈の高い植物につながり、少量の青色光の使用は小型でコンパクトな植物につながることが知られている。さらに、緑色スペクトルの光は植物が繁殖する（propagate）傾向を高める。さらに、適切な波長をもつ光を使うことによって、植物の開花が制御できる。よって、植物に対して発される波長の種類を制御することによって、植物生長の仕方を制御できる。
【００１７】
ある好ましい実施形態では、制御装置は少なくとも一つの日よけ（shading）手段を有する。日よけ手段を動かすことによって、温室内に降り注ぐ日光のレベルが制御可能である。日よけ手段は、損傷を受けやすい種子および植物が日光によって焼かれるのを保護するために、温室の屋根窓をカバーするように使用されうる。したがって、モーターで位置決めされコンピュータ制御の日よけ手段を設置し、本発明において記載される制御装置と接続することができる。
【００１８】
本発明のある有利な実施形態では、本制御装置は、電算化された制御要素を、検出器要素、第二および第三の検出器要素ならびに前記手段を接続する有線または無線のネットワークを有する。ネットワークの使用により、検出器要素からの全情報が、発光手段によって発されるべき光の最適な量を計算する電算化された制御要素に簡単に伝えられることができる。制御要素と検出器要素との間の信頼できる接続が必要とされる条件では、有線ネットワークが好ましい。しなしながら、そのような型のネットワークを運用するためには、導線のような追加的なハードウェアを温室内で引き回す必要がある。この欠点は、無線ネットワークの使用によって回避される。特に、既存の温室では、空間的に分散したハードウェアの設置を必要としないアドホック・ネットワークが好ましい。無線ネットワークを実装するためには、種々の接続技術を使用できるが、ブルートゥース（Bluetooth）、ジグビー（ZigBee）またはWiFi接続技術を使うことが好ましい。特に、最後に挙げた二つは、発光手段によって放出される電磁波と干渉しないという利点がある。
【００１９】
さらに、電算化された制御要素が、検出器要素の測定値を記憶するデータベースを有することが好ましい。より長い時間期間にわたって測定された値を解析することによって、温室の効率が向上できる。植物の一連の生長サイクルの測定値を比較することによって、その品質が維持または改善できる。
【００２０】
本発明の目的は、温室内の植物の生長を制御する方法であって、
温室内の植物の光合成活動に関係する、温室内の酸素分圧を測定し、
前記酸素分圧の値を電算化された制御要素に転送し、
測定された酸素分圧と測定されたクロロフィル吸収とに依存して、植物の可能な最良の生長のために必要とされる光の最適量を決定し、
照明要素によって発される光の実際の量を前記最適量に調節することを含む、
方法によっても達成される。
【００２１】
もう一つの好ましい実施形態では、前記方法は、前記酸素分圧のような温室の、あるリソースの値を異なる空間位置で測定し、空間平均された値を計算することを含む。この方法を使うことにより、リソースの空間的変動が平均してならされる。もう一つの好ましい実施形態では、前記方法は、限られた空間領域内での前記酸素分圧のようなリソースの値の測定を反復し、時間的に平均された値を計算することを含む。時間的に平均された値は、ある種の検出器要素におけるゆらぎが平均してならされ、測定値の長期的変動のみが検出されるという利点がある。前記空間的または時間的に平均された値は上述したデータベースに記憶されることができる。これは、前記制御装置のユーザーが、重要なリソースのドリフトを毎日、毎週または毎月といったペースで監視することを可能にする。さらに、フィードバック・ループが前記制御装置に統合されてもよい。前記フィードバック・ループは、出力が当該システムに入力として返され、その結果、新しい出力値の自己訂正および自己制限する計算につながるシステムである。
【００２２】
前記フィードバック・ループを過去の値を記憶する前記データベースと組み合わせることは、植物の可能な最良の生長のために必要とされる光の量の最適な決定につながる。光の計算された量がクロロフィル吸収曲線によって、かつ複数の測定に依存して影響されることが好ましい。よって、光の量のみならず、その波長分布も、記載される制御装置によって計算され、制御されることができる。
【００２３】
本発明の目的は、記載される諸方法の一つに従って動作させられる、記載される諸請求項に基づく制御装置によっても達成される。
【００２４】
温室のための制御装置、方法ならびに特許請求される構成要素および記載される実施形態において本発明に基づいて使用される構成要素の前述した使用は、技術的概念としての大きさ、形状、材料の選択に関していかなる特殊な例外をも受けるものではなく、当該技術分野で知られている選択基準は制限なく適用できる。本発明の目的のさらなる詳細、特徴および利点は、従属請求項および各図面の以下の記述において開示される。図面は単に例示的なものであり、本発明に基づく照明装置の好ましい実施形態を示している。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】制御装置をもつ温室の概略図を示している。
【図２】本発明の方法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】
【００２６】
図１は、本発明に基づく制御装置１０をもつ温室１５の概略図を示している。温室において、二列の床（bed）７１が示されている。床７１は、植物７０が育てられる土壌または培養基を含む。研究が示したように、植物７０の最適生長は、いくつかのリソースの利用可能性に依存する。植物７０の生長は、光、二酸化炭素および水から糖を合成し、酸素を廃棄物として生成する過程である光合成と直接相関がある。よって、植物７０の生長に責任のある主たるリソースは、クロロフィルＡおよびＢによって吸収される利用可能な光の量である。酸素分圧を測定することによって、実行中の光合成の効率の、よって植物７０の状態のきわめて精密な指標が得られる。植物７０の生長のための最適な環境を生成するために、温室１５はコンピュータ制御される要素２０、照明要素３０および少なくとも一つの検出器要素４０を有する。照明要素３０は、植物７０の床７１の上方に配置される。各照明要素３０は、光３２を発するいくつかの発光手段３１を有していてもよい。季節および植物７０に依存して、照明要素３０は唯一の光源であってもよいし、あるいは天然の日光に対する補足であってもよい。この最後に挙げた日光は、料金がかからないという利点がある。これに対し、人工光は、クロロフィルＡおよびＢの吸収帯と正確に一致するよう、簡単に調整できる。さらに、発光要素３０は、温室１５のより大きな部分を照らすためにアレイに配置されたいくつかの発光手段３１を有することができる。示されている図１では、検出器要素４０は温室１５の中央に位置されていて、酸素分圧を測定する。この目的に達するため、検出器要素４０は、ジルコニア、質量分析、電気化学、赤外、超音波およびレーザーといった複数の技術を使用できる。
【００２７】
植物７０の光合成および健康状態の監視を完成させるため、制御装置１０は第二の検出器要素４５および第三の検出器要素４６を有する。図示した実施形態では、第二の検出器要素４５は植物７０のグルコースまたはデンプン・レベルを感知する。第三の検出器要素４６は第三のリソースを測定する。第三のリソースは、栽培される植物７０に依存して変わりうる。したがって、測定される第三のリソースは、たとえば、培養基または土壌の温度、気温、培養基または土壌の湿度、培養基または土壌の肥料の濃度、空気の湿度、二酸化炭素分圧または外部日光のフラックスであることができる。最後に挙げた外部日光のフラックスの大きさは、温室１５の屋根に配置された日よけ手段５０によっても制御できる。日よけ手段５０は、温室１５に降り注ぐ日光を通す図示しない窓を覆う。日よけ手段５０を動かすことによって、日光のレベルが制御できる。温室が窓を有することがあるので、第三の検出器要素４６′は温室を出入りする空気３３の量を測定してもよい。測定される値は出入りする空気３３の速度、温度および酸素分圧を含んでいてもよい。そのように測定された情報は、コンピュータ制御される要素２０に入力されて、該コンピュータ制御される要素が発光手段３１によって発される光の量を最適化することを可能にする。
【００２８】
さらに、制御装置１０は供給要素を有していてもよい。ここで、供給要素は第二のリソースを植物に供給し、植物７０に供与される第二のリソースの量は電算化された制御要素２０によって制御可能である。図示した実施形態では、供給要素は植物７０を灌漑する水供給手段５５である。本発明によれば、第三の検出器要素４６は床７１の土壌の湿度を測定してもよい。何らかの種類の不足が測定される場合、電算化された制御要素２０は、水供給手段５５を援用して植物７１に灌漑することによって、この不足を補償しようとする。
【００２９】
図示した検出器要素４０、４５、４６、４６′はみな電算化された制御要素２０と接続されている。酸素分圧を測定する検出器要素４０は有線ネットワーク６２によって電算化された制御要素２０と接続されている。挙げられている他の検出器要素４５、４６、４６′および照明要素３０、水供給手段５５および日よけ手段５０は、無線ネットワーク６０を通じて電算化された制御要素２０と接続されている。無線ネットワーク６０は複数の通信手段６１を有する。第一の通信手段６１は電算化された制御要素２０に取り付けられている。他の通信手段６１は第二および第三の検出器要素４５、４６、４６′または照明手段３０と接続されている。無線ネットワーク６０は、記載される制御装置１０を実装するために、特に既存の温室１５において使用できる。特に、アドホック・ネットワークが有用である。アドホック・ネットワークは基地局を必要としないからである。その代わり、参加者が圏内にある他の参加者を発見して電算化された制御要素２０のためのネットワークを形成する。これらの自己生成ネットワークは使うのが簡単で、信頼でき、かつ安価であり、したがって、電算化された制御要素２０との通信のための理想的な解決策である。図示した実施形態では、電算化された制御要素２０はワークステーションである。前に述べたように、電算化された制御要素２０は、モバイル制御システムを達成するためのPDAであってもよい。電算化された制御要素２０は、キーボードであるユーザー・インターフェース２５を有していてもよい。コンピュータ・インターフェース２５はユーザーが植物７０に関する情報を電算化された制御要素２０に与えられるようにする。測定された情報と記憶されている情報の組み合わせにおいて、電算化された制御情報２０は、測定された酸素分圧に依存して、発光手段３１によって発される光３２の量を制御できる。
【００３０】
温室１５における植物７０の生長を制御するために使われる方法を例解するため、図２はフローチャートを示している。第一のステップ１０１では、酸素分圧が複数回測定される。その後、測定された酸素分圧は平均される（１０２）。複数の検出器要素４０が温室１５内に均等に分布していれば、平均により温室１５全体についての平均値が計算される。他方、単一の検出器要素４０によってなされる複数の測定を平均して時間的な平均値を計算することができる。さらに、単一の検出器要素４０によって測定された値は、温室１５内の限られた微気候の効果を計算するために解析されることができる。次のステップ１１０では、酸素分圧の測定された値が既知の最適値と比較される。計算された差分の助けで、植物７０の可能な最良の生長のために必要とされる光の最適量が決定される（１１１）。以下では、照明要素３０によって発される光の実際の量が、計算された最適量１２１に調節される。
【００３１】
それぞれ電算化された制御要素２０および検出器要素４０のトリガー１００まで所定の時間期間待つタイマー１３０が開始される。プロセス全体の間、ユーザー１３１は、電算化された制御要素２０と対話しうる。植物７０の種類を入力することによって、制御装置１０は、クロロフィル吸収曲線によって、かつ複数の測定に依存して影響される光の最適量が計算されることを保証できる。さらに、植物７０の生長を制御する方法は、測定された値と最適値との間の比較に影響するフィードバック・ループ１４０を有していてもよい。よって、植物７０の長期的な振る舞いに基づく内部的な知識が生成され、制御装置１０のユーザーが園芸植物生産出力量を最適化することを可能にする。
【符号の説明】
【００３２】
１０  制御装置
１５  温室
２０  電算化された制御要素
２５  ユーザー・インターフェース
３０  照明要素
３１  発光手段
３２  光
３３  空気
４０  検出器要素
４５  第二の検出器要素
４６、４６′  第三の検出器要素
５０  日よけ手段
５５  水供給手段
６０  無線ネットワーク
６１  通信手段
６２  有線ネットワーク
７０  植物
７１  床
１００  制御要素をトリガー
１０１  酸素分圧を測定
１０２  平均
１１０  測定された酸素分圧を比較
１２１  最適量を発する
１３０  反復のためのタイマー
１３１  ユーザーによる入力
１４０  フィードバック・ループ
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電算化された制御要素、照明要素および少なくとも一つの検出器要素をもつ、温室のための制御装置であって、
前記照明要素および前記検出器要素は前記電算化された制御要素と接続されており、
前記照明要素が光を発する発光手段を少なくとも一つ有し、
前記光が前記温室内で生育する植物を照らし、
前記検出器要素は前記温室内の酸素分圧を測定し、
当該制御装置がさらに、植物の光合成活動を測定する少なくとも一つの第二の検出器要素を有し、
前記発光手段によって発される光の量が前記の測定された酸素分圧に依存して前記電算化された制御要素によって制御可能であることを特徴とする、
制御装置。
【請求項２】
当該制御装置が、第三のリソース、特に培養基もしくは土壌の温度、気温、培養基もしくは土壌の湿度、培養基もしくは土壌中の肥料の濃度、空気の湿度、二酸化炭素分圧、前記温室を出入りする空気の量、外部日光のフラックス、外部日光のスペクトルまたは前記光のスペクトルを測定する少なくとも一つの第三の検出器要素を有することを特徴とする、請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
当該制御装置が少なくとも一つの供給要素を有し、前記供給要素は、第二のリソースを植物に供給し、前記第二のリソースの量は前記電算化された制御要素によって制御可能である、請求項１ないし２のうちいずれか一項記載の制御装置。
【請求項４】
前記発光手段がLED、OLED、気体放電ランプ、高強度放電ランプ、白熱ランプ、蛍光ランプもしくは高圧ナトリウム・ランプまたはこれらの組み合わせであることを特徴とする、請求項１ないし３のうちいずれか一項記載の制御装置。
【請求項５】
当該制御装置が少なくとも一つの日よけ手段を有し、該日よけ手段を動かすことによって、前記温室内に降り注ぐ日光のレベルが制御可能である、および／または当該制御装置が植物に灌漑する水供給手段を有することを特徴とする、請求項１ないし４のうちいずれか一項記載の制御装置。
【請求項６】
当該制御装置が、前記電算化された制御要素、前記検出器要素、前記第二および第三の検出器要素ならびに前記手段（５０、５５）を接続する有線または無線のネットワークを有することを特徴とする、請求項１ないし５のうちいずれか一項記載の制御装置。
【請求項７】
温室内の植物の生長を制御する方法であって：
前記温室内の植物の光合成活動に関係する、前記温室内の酸素分圧を測定し、
前記酸素分圧の値を電算化された制御要素に転送し、
測定された酸素分圧と測定されたクロロフィル吸収とに依存して、植物の可能な最良の生長のために必要とされる光の最適量を決定し、
照明要素によって発される光の実際の量を前記最適量に調節することを含む、
方法。
【請求項８】
前記酸素分圧を異なる空間位置で測定し、空間平均された値を計算すること、あるいは、限られた領域内での前記酸素分圧の測定を反復し、時間的に平均された値を計算することとともにその値をデータベースに記憶することをさらに含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記の計算された空間的または時間的に平均された値を過去に測定された値と比較し、前記第二のリソースおよび／または前記第三のリソースを測定して空間的または時間的に平均することをさらに含む、請求項７または８記載の方法。
【請求項１０】
フィードバック・ループにおいて植物の生長を制御するために前記方法を反復し、ユーザー・インターフェースを通じた入力によって前記最適量の調節に影響することをさらに含む、請求項７ないし９のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項１１】
請求項８ないし１２のうちいずれか一項記載の方法に従って動作させられる、請求項１ないし６のうちいずれか一項記載の制御装置。
【国際調査報告】
2010511402.tif 000005
2010511402.tif 000006
2010511402.tif 000007