JP6737130B2 - Plant cultivation equipment - Google Patents
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Description
本発明は、養液で植物を栽培するハウス型の植物栽培設備に関する。 The present invention relates to a house-type plant cultivation facility for cultivating a plant with a nutrient solution.
特許文献1には、太陽光を投下するビニルハウス内において、養液で植物を栽培する植物栽培設備が記載されている。この植物栽培設備においては、適切に植物が成長するように、積算日射量に応じた遮光カーテンの制御、養液量の制御、ハウス内暖房制御、細霧冷房制御を行うことについて記載されている。
特許文献2には、植物の光合成の状態を測定する植物生育診断装置について記載されている。
本発明は、植物の光合成の状態に応じて適切なハウス内の各種装置の制御を行える植物栽培設備を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a plant cultivation facility that can appropriately control various devices in a house according to the photosynthesis state of the plant.
かかる課題を解決するために、
請求項1記載の発明は、
太陽光を通過させる透明性部材で覆われたハウス内で養液にて作物を栽培する植物栽培設備において、
前記ハウスには、前記透明性部材を通過する太陽光を遮光する遮光カーテンと、日射量を計測する日射計と、植物の光合成の状態を測定する光合成測定装置を備え、日射計が設定する日射量以上を測定すると遮光カーテンが閉制御する構成とし、
光合成測定装置により測定される光合成の状態を示す値が設定値よりも小さいと、前記設定する日射量を低くする制御を行う制御部を備えることを特徴とする。
In order to solve this problem,
The invention according to
In a plant cultivation facility for cultivating a crop with a nutrient solution in a house covered with a transparent member that allows sunlight to pass,
The house is provided with curtains for blocking sunlight passing through the transparent member, and solar radiation meter for measuring the amount of solar radiation, photosynthesis measuring device for measuring the state of plant photosynthesis, pyranometer is set insolation If you measure more than the amount, the light-shielding curtain will be closed.
When the value indicating the state of photosynthesis measured by the photosynthesis measuring device is smaller than the set value , a control unit is provided for performing control to reduce the set solar radiation amount .
請求項2記載の発明は、
太陽光を通過させる透明性部材で覆われたハウス内で養液にて作物を栽培する植物栽培設備において、
前記ハウスには、ハウス内の温度を調節するための換気用の開閉窓と、ハウス内の室温を測定する室温計と、植物の光合成の状態を測定する光合成測定装置を備え、室温計が設定温度以上であることを測定すると、開閉窓が開制御する構成とし、
光合成測定装置により測定される光合成の状態を示す値が設定値よりも小さいと、前記設定する室温を低くする制御を行う制御部を備えることを特徴とする。
The invention according to
In a plant cultivation facility for cultivating a crop with a nutrient solution in a house covered with a transparent member that allows sunlight to pass,
The house is provided with an opening/closing window for ventilation for adjusting the temperature in the house, a room temperature meter for measuring the room temperature in the house, and a photosynthesis measuring device for measuring the photosynthesis state of the plant, and the room temperature meter is set. When it is measured that the temperature is higher than the temperature, the opening and closing window is controlled to open.
When the value indicating the state of photosynthesis measured by the photosynthesis measuring device is smaller than the set value , a control unit for performing control to lower the set room temperature is provided.
請求項3記載の発明は、
太陽光を通過させる透明性部材で覆われたハウス内で養液にて作物を栽培する植物栽培設備において、
前記ハウスには、養液の濃度を測定する養液濃度管理センサと、植物の光合成の状態を測定する光合成測定装置を備え、設定する濃度になるよう養液を管理制御する構成とし、
光合成測定装置により測定される光合成の状態を示す値が設定値よりも小さいと、前記設定する濃度を低くする制御を行う制御部を備えることを特徴とする。
The invention according to
In a plant cultivation facility for cultivating a crop with a nutrient solution in a house covered with a transparent member that allows sunlight to pass,
The house is provided with a nutrient solution concentration management sensor for measuring the concentration of the nutrient solution, and a photosynthesis measuring device for measuring the photosynthetic state of the plant, and is configured to manage and control the nutrient solution to a set concentration,
When the value indicating the state of photosynthesis measured by the photosynthesis measuring device is smaller than the set value, a control unit is provided for performing control for lowering the set density.
請求項4記載の発明は、
請求項1から請求項3いずれかに記載の発明において、
ハウスには、植物に加湿を行う加湿器と、ハウス内の湿度を測定する湿度計と、湿度計が設定湿度以下を測定すると、加湿器を運転する構成とし、
光合成測定装置により測定される光合成の状態を示す値が設定値よりも小さいと、前記設定湿度を高く補正する制御部を備えることを特徴とする。
The invention according to
In the invention according to any one of
In the house, a humidifier for humidifying the plant, a hygrometer for measuring the humidity inside the house, and a configuration in which the humidifier is operated when the hygrometer measures a humidity below a set humidity,
When the value indicating the state of photosynthesis measured by the photosynthesis measuring device is smaller than the set value, a control unit for correcting the set humidity to a high value is provided.
請求項5に記載の発明は、
請求項1から請求項4いずれかに記載の発明において、光合成の状態を示す値が設定値よりも小さいとは、前記制御部による制御を行う前日に測定した値が設定値より低いことであることを特徴とする。
The invention according to
In the invention according to any one of
本発明により、植物の光合成が活発でない時に、植物の生育に適した制御を行う植物栽培設備を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a plant cultivation facility that performs control suitable for plant growth when photosynthesis of the plant is not active.
本発明の実施の形態の植物栽培設備について、以下説明する。 The plant cultivation equipment according to the embodiment of the present invention will be described below.
ハウスHは太陽光を透過するビニルハウスである。ハウスH内には横長に延びる栽培用の培地1を多数並設する。培地1に移植した苗の茎kは誘引紐2に沿って伸長する。誘引紐2の上端には誘引フック3を設け、誘引フック3は培地1と交差する姿勢の誘引ワイヤ4に引っ掛ける構成である。
The house H is a vinyl house that transmits sunlight. In the house H, a large number of
培地1に養液を供給するシステムについて説明する。
A system for supplying the nutrient solution to the
肥料を収容する肥料タンク5と、PH調整剤を収容するPH調整タンク6と、希釈用の原水を収容する原水タンク7、原水及び肥料を混合して養液にする混合タンク8を備える。
A
混合タンク8から培地1へ養液を供給する供給管9と、培地1から養液を排出する排液管10を設ける。供給管9には養液を培地1に供給する供給ポンプ11を設け、排液管10は排出された養液を収容する排液タンク13に接続する。排液タンク13の養液を混合タンク8に供給する排液ポンプ12及び戻し管14を設け、養液を再利用する構成である。養液はその濃度を養液濃度管理センサ15で測定し、濃度(いわゆるEC値)が設定値になるように原水・肥料・PH調整剤を適宜ポンプ16、17、18で供給する。
A supply pipe 9 for supplying a nutrient solution from the
ハウスHの天井部20には換気用の開閉窓21を設ける。また、ハウスHの上部にはノズルで細霧を噴射する加湿器22を設ける。ハウスH内には、ハウスHを透過する太陽光を遮光する遮光カーテン23を設ける。また、培地1間を走行しながら植物の光合成の状態を測定する光合成測定装置24を設ける。開閉窓21、加湿器22、遮光カーテン23、光合成測定装置24は制御部25(植物栽培設備の中央制御盤)で制御する構成である。また、ハウスHを照射する日射量を計測する日射計26を設ける。
An opening/
光合成測定装置24は培地1間のスペースを無人で走行しながら、植物に光を照射して植物の光合成の状態を測定するもので、例えば特開2016−131546号公報のような構成が考えられる。
The
光合成測定装置24の測定結果に基づく植物栽培設備の各装置の制御について、以下、説明する。
The control of each device of the plant cultivation equipment based on the measurement result of the
日射計26による遮光カーテン23の制御について説明する。
The control of the
遮光カーテン23は、日射計26が設定する日射量(例えば、日射量600W/m2以上)を計測すると、遮光カーテン23を閉制御する。光合成測定装置24が光合成の状態、すなわち光合成機能が低下していると設定されている点P(例えば1.5P/S)を下回ることを測定すると、設定する日射量を低く設定するよう補正する(例えば、日射量300W/m2以上)。これは、光合成機能が低下している時に、強い太陽光の照射を受けると植物にストレスがかかり萎れる場合があるためである。本実施の形態では日射量を設定基準値としているが、日射積算量を設定基準値としても良い。
When the
開閉窓21の開閉制御について説明する。
The opening/closing control of the opening/
開閉窓21は室温計27で測定するハウスH内の室温が設定値以上(例えば、22℃以上)を測定すると、開閉窓21が開いて、ハウスH内を換気して室温を下げる制御を設定している。光合成測定装置が光合成の状態、すなわち光合成機能が低下していると設定されている点P(例えば1.5P/S)を下回ることを測定すると、設定する室温を低く補正する(例えば、18℃)。これは、光合成機能が低下している時に、室温が高いと、植物からの蒸散量が増加し、植物が萎れる場合があるためである。また、日射計26は高価なので、廉価な室温計27で代替することも可能である。また、室温が高い時には加湿器22で加湿して室温を下げることも可能である。
When the room temperature inside the house H measured by the
加湿器22の加湿制御について説明する。
Humidification control of the
ハウスH内は、湿度計28で測定した室内の湿度が設定湿度以下(例えば湿度60%以下)になると、加湿器22が作動して加湿する制御を設定としている。光合成測定装置24が光合成の状態、すなわち光合成機能が低下していると設定されている点P(例えば1.5P/S)を下回ることを測定し、かつ、室温が設定以上高いか、又は、日射量が設定値以上になると、設定する湿度を高く補正する(例えば、湿度75%)。これは、光合成機能が低下している状態で強い太陽光を受けるか、又は室温が高いと、植物の蒸散量が増加し、植物が萎れる場合があるためである。そのため、室内の湿度を高くする制御を行うことで、植物の蒸散を抑制することができる。
In the house H, when the indoor humidity measured by the
養液濃度(EC値)の管理について説明する。 The management of nutrient solution concentration (EC value) will be described.
養液濃度は、養液濃度センサ15により設定する養液濃度(例えば、8.0ds/m)になるように制御されている。光合成測定装置24が光合成の状態、すなわち光合成機能が低下していると設定されている点P(例えば1.5P/S)を下回ることを測定すると、養液濃度の設定値を下げる補正を行う(例えば7.5ds/m)。これは、光合成機能が低下している時は、養液濃度を下げることで、植物による水の吸水を行い易くして植物を萎れにくくすることができる。
The nutrient solution concentration is controlled to be a nutrient solution concentration set by the nutrient solution concentration sensor 15 (for example, 8.0 ds/m). When the
前述の遮光カーテン23の閉制御・開閉窓21の開制御・加湿器22の加湿制御を行うタイミングは、光合成機能の測定値が設定以下を検出した日の翌日が望ましい。図4のグラフで説明すると、測定した3日目に、光合成機能を示す数値が設定値Pを下回った場合(ハ)に、4日目に前述の設備の各装置の制御を行うようにする。というのも、本実施の形態の光合成測定装置は、設備内で管理作業を行うオペレータが居る昼間には走行せず、オペレータが設備内に居ない夜間に培地間を走行して植物の光合成を測定する。そのため、日射量や室温の高くなる翌日の昼間に各種制御を行うのが適切なためである。図4に示すように光合成機能が1日目から3日目まで連続して低下しているのは、天候が曇りや雨等で日射量が低下している場合が多い。そして、4日目に光合成機能を示す数値が設定値Pを超えたのは晴天になった場合が多い。
The timing for performing the above-mentioned closing control of the light-shielding
また、図4の4日目の光合成機能を示す数値(ニ)が設定値Pを超えると、翌日の前述の補正した設定基準値を初期に設定した設定基準値に戻す。 When the numerical value (d) indicating the photosynthesis function on the 4th day in FIG. 4 exceeds the set value P, the corrected set reference value on the next day is returned to the initially set set reference value.
次に、光合成機能を示す数値の高低により、養液の供給量を増減させる制御について説明する。 Next, the control for increasing or decreasing the supply amount of the nutrient solution according to the level of the numerical value indicating the photosynthetic function will be described.
光合成測定装置24が光合成の状態、すなわち光合成機能が低下していると設定されている点P(例えば1.5P/S)を下回ることを測定すると、養液の供給量を増加させると共に、排液量を増加させる制御を行う。一方、光合成機能が高いと設定されている点R(例えば1.9P/S)を上回ると養液の供給量を減少させ、排液量を減少させる制御を行う。
When the
この制御の理由について以下説明する。 The reason for this control will be described below.
植物には生殖生長と栄養生長の2パターンがある。植物に実をつけさせるためにはある程度植物にストレスをかける必要がある。そして、植物へのストレスが大きくなると、光合成機能が低下し、植物は果実を付ける方向(生殖生長)に傾くが萎れるリスクを伴う。 Plants have two patterns, reproductive growth and vegetative growth. In order for the plant to bear fruit, it is necessary to stress the plant to some extent. When the stress on the plant increases, the photosynthetic function decreases, and the plant leans toward the direction of fruit attachment (reproductive growth), but with the risk of withering.
逆に、光合成機能が高くなると、植物の茎は太くなり長くなろうとする方向(栄養成長)に傾く。しかし、その分、果実をつけようとしなくなるので生産者としてはマイナスである。 On the contrary, when the photosynthetic function increases, the stem of the plant becomes thicker and leans toward vegetative growth (vegetative growth). However, it is a minus for the producers because they will not try to grow the fruits.
そこで、生殖生長と栄養成長のバランスを光合成機能で判断する。つまり、光合成測定装置24で光合成機能が低くなりすぎているときは、植物が萎れるリスクがあると判定し、樹や葉を大きくしてやるために養液を多く供給し、植物を栄養成長側に傾ける。逆に光合成機能が高くなりすぎるときは、植物に果実が付けなくなるリスクがあると判定して供給する養液量を少なくする。そして、供給する養液量を増加させると、その分、排液量を増加させ、供給する養液量を減少させると、その分、排液量を減少させることで、培地での養液量を一定にする。
Therefore, the photosynthetic function determines the balance between reproductive growth and vegetative growth. That is, when the photosynthetic function is too low in the
この養液の供給量の制御を行う場合に、光合成機能の値に、さらに、日射計26による日射量又は室温計27の室温の値の情報を加えても良い。すなわち、日射量や室温に設定以上の変化がないにもかかわらず、光合成機能が低下したことを測定すると養液の供給量を増加させるようにしても良い。つまり、外的環境に変化が無いにもかかわらず、光合成機能が低下したのは養液の養分の低下と判定できるためである。
When controlling the supply amount of the nutrient solution, information on the solar radiation amount by the
15 養液濃度管理センサ
21 開閉窓
22 加湿器
23 遮光カーテン
24 光合成測定装置
25 制御部
26 日射計
27 室温計
28 湿度計
H ハウス
15 nutrient solution
Claims (5)
前記ハウスには、前記透明性部材を通過する太陽光を遮光する遮光カーテンと、日射量を計測する日射計と、植物の光合成の状態を測定する光合成測定装置を備え、日射計が設定する日射量以上を測定すると遮光カーテンが閉制御する構成とし、
光合成測定装置により測定される光合成の状態を示す値が設定値よりも小さいと、前記設定する日射量を低くする制御を行う制御部を備えることを特徴とする植物栽培設備。 In a plant cultivation facility for cultivating a crop with a nutrient solution in a house covered with a transparent member that allows sunlight to pass,
The house is provided with curtains for blocking sunlight passing through the transparent member, and solar radiation meter for measuring the amount of solar radiation, photosynthesis measuring device for measuring the state of plant photosynthesis, pyranometer is set insolation If you measure more than the amount, the light-shielding curtain will be closed.
A plant cultivating facility comprising a control unit for controlling the amount of solar radiation to be set when the value indicating the state of photosynthesis measured by the photosynthesis measuring device is smaller than a set value.
前記ハウスには、ハウス内の温度を調節するための換気用の開閉窓と、ハウス内の室温を測定する室温計と、植物の光合成の状態を測定する光合成測定装置を備え、室温計が設定温度以上であることを測定すると、開閉窓が開制御する構成とし、
光合成測定装置により測定される光合成の状態を示す値が設定値よりも小さいと、前記設定する室温を低くする制御を行う制御部を備えることを特徴とする植物栽培設備。 In a plant cultivation facility for cultivating a crop with a nutrient solution in a house covered with a transparent member that allows sunlight to pass,
The house is provided with an opening/closing window for ventilation for adjusting the temperature in the house, a room temperature meter for measuring the room temperature in the house, and a photosynthesis measuring device for measuring the photosynthesis state of the plant, and the room temperature meter is set. When it is measured that the temperature is higher than the temperature, the opening and closing window is controlled to open.
A plant cultivating facility comprising a control unit for controlling the room temperature to be set low when a value indicating the photosynthesis state measured by the photosynthesis measuring device is smaller than a set value.
前記ハウスには、養液の濃度を測定する養液濃度管理センサと、植物の光合成の状態を測定する光合成測定装置を備え、設定する濃度になるよう養液を管理制御する構成とし、
光合成測定装置により測定される光合成の状態を示す値が設定値よりも小さいと、前記設定する濃度を低くする制御を行う制御部を備えることを特徴とする植物栽培設備。 In a plant cultivation facility for cultivating a crop with a nutrient solution in a house covered with a transparent member that allows sunlight to pass,
The house is provided with a nutrient solution concentration management sensor for measuring the concentration of the nutrient solution, and a photosynthesis measuring device for measuring the photosynthetic state of the plant, and is configured to manage and control the nutrient solution to a set concentration,
A plant cultivating facility comprising a control unit that controls the concentration to be set low when the value indicating the photosynthesis state measured by the photosynthesis measuring device is smaller than a set value.
光合成測定装置により測定される光合成の状態を示す値が設定値よりも小さいと、前記設定湿度を高く補正する制御部を備えることを特徴とする請求項1から請求項3いずれかに記載の植物栽培設備。 In the house, a humidifier for humidifying the plant, a hygrometer for measuring the humidity inside the house, and a configuration in which the humidifier is operated when the hygrometer measures a humidity below a set humidity,
The plant according to any one of claims 1 to 3, further comprising a control unit that corrects the set humidity to a high value when a value indicating a photosynthesis state measured by the photosynthesis measuring device is smaller than a set value. Cultivation equipment .
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