JPS59154925A - 植物育成プラントの最適制御システム - Google Patents
植物育成プラントの最適制御システムInfo
- Publication number
- JPS59154925A JPS59154925A JP58029536A JP2953683A JPS59154925A JP S59154925 A JPS59154925 A JP S59154925A JP 58029536 A JP58029536 A JP 58029536A JP 2953683 A JP2953683 A JP 2953683A JP S59154925 A JPS59154925 A JP S59154925A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control
- plant
- temperature
- concentration
- plants
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor
Landscapes
- Greenhouses (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は植物育収プラントの環境制御に鍜適制−を導
入することによシ、最適生育榮件が不明な場合にも常に
最大の生長速度を得られる制御システムに関する。
入することによシ、最適生育榮件が不明な場合にも常に
最大の生長速度を得られる制御システムに関する。
近年、６室等による植物の人工育成を更に進め賜度、種
変の春ならず、Ｃ０２＃度、照度、水耕液の濃１ｊｊ、
ｐＨ等、４１！物生長に影響を及ぼすあらゆる条件を人
工的に管理し、生産性を飛躍的に高めようとするＵ＋が
行なわれている。
変の春ならず、Ｃ０２＃度、照度、水耕液の濃１ｊｊ、
ｐＨ等、４１！物生長に影響を及ぼすあらゆる条件を人
工的に管理し、生産性を飛躍的に高めようとするＵ＋が
行なわれている。
このための植物生育プラントの環境制御は、一般に、経
験的或いは実鉄的にあらかじめ制御波Ｖ最適１直を設定
し、７ラント申の制−欺を谷側にＩｌｉ走して設定値に
保つというフィードフォワードコントロールを行なうも
のであった。
験的或いは実鉄的にあらかじめ制御波Ｖ最適１直を設定
し、７ラント申の制−欺を谷側にＩｌｉ走して設定値に
保つというフィードフォワードコントロールを行なうも
のであった。
しかし、このシステムは各側ｔａｕｉｔごとにそれぞれ
Ｖ）敞Ｌｉｌ１値を求め、心安に応じては谷成梃段階に
応じて岐適呟を変えて行く制御プログラムを組まなけれ
ばならないため、新しい品種Ｑｆｃめのプラント設計に
は長時間を必妾とし、制却量の増加と共にこの欠点はま
すます大きなものとなる。さらに、最適環境は植物Ｑ成
長時期、各制御ｉｌ：の相互関係、植物の前歴、栽培扶
助によりても変契１する。例えば、一般に植物の光合成
通観は照度の増加に従って上昇し、陰生植物では約１０
ｋｌＸ、陽生植物では約５０にノ×で飽和することが
知られている。ところが実際の栽培状態では５０ｋｔｘ
を越えても光合成速度の上昇がりら−れる口これは通常
の栽培伏郭では植物体には必ず陰になぶ部分が存在し、
直射光の当たる部分がすでに飽和していても、陰になっ
ておシ、ｒｈ）接的に受光する部分はまだ飽和に迫して
いないためであると考えられる。こＯような条件は植物
の生長と共に変化し、そのときそのときの峡母条件を央
験的に予め設定することは不可能である。
Ｖ）敞Ｌｉｌ１値を求め、心安に応じては谷成梃段階に
応じて岐適呟を変えて行く制御プログラムを組まなけれ
ばならないため、新しい品種Ｑｆｃめのプラント設計に
は長時間を必妾とし、制却量の増加と共にこの欠点はま
すます大きなものとなる。さらに、最適環境は植物Ｑ成
長時期、各制御ｉｌ：の相互関係、植物の前歴、栽培扶
助によりても変契１する。例えば、一般に植物の光合成
通観は照度の増加に従って上昇し、陰生植物では約１０
ｋｌＸ、陽生植物では約５０にノ×で飽和することが
知られている。ところが実際の栽培状態では５０ｋｔｘ
を越えても光合成速度の上昇がりら−れる口これは通常
の栽培伏郭では植物体には必ず陰になぶ部分が存在し、
直射光の当たる部分がすでに飽和していても、陰になっ
ておシ、ｒｈ）接的に受光する部分はまだ飽和に迫して
いないためであると考えられる。こＯような条件は植物
の生長と共に変化し、そのときそのときの峡母条件を央
験的に予め設定することは不可能である。
この発明ね、植物の成長速度すなわち重に冷加の速度は
光＠−成速度によって左右されるものであシ、光合成り
Ｃ０２０消費を伴う点に着目し、４１１Ｉｉ物による
ＣＯ２の消費速度を常に最大にするように各制御１餘を
制御する。この制御に＠通制御の手法を導入することに
よシ栽培植物にとっての最適値を予め知ることなく、自
動的に常に最適値を医りた育成条件の設定が可能となっ
たものである。
光＠−成速度によって左右されるものであシ、光合成り
Ｃ０２０消費を伴う点に着目し、４１１Ｉｉ物による
ＣＯ２の消費速度を常に最大にするように各制御１餘を
制御する。この制御に＠通制御の手法を導入することに
よシ栽培植物にとっての最適値を予め知ることなく、自
動的に常に最適値を医りた育成条件の設定が可能となっ
たものである。
以下、図面を診照して具体的に説明する○この発明の植
物育成プラント全体の概念図を第１図に、その制御シス
テムの概念図を第２図に示す。
物育成プラント全体の概念図を第１図に、その制御シス
テムの概念図を第２図に示す。
プラントの栽培室１は太陽光或いはラング２によって昼
夜の別なくｌｌｔ＠明下に置かれる。自然状態の生育で
は昼間の光合成期間と夜間の呼吸期間Ｖ）父代があるが
、夾験によって、昼夜の別たく光合成を行なわせても植
物の成長へＯ憇影響はないことが知られている。
夜の別なくｌｌｔ＠明下に置かれる。自然状態の生育で
は昼間の光合成期間と夜間の呼吸期間Ｖ）父代があるが
、夾験によって、昼夜の別たく光合成を行なわせても植
物の成長へＯ憇影響はないことが知られている。
栽培室中には透明なビニルシート等で作られた同化箱３
が置かれ、その中に仁栽培室中の部分と同様の状態で数
珠の植物が植えられ、扉４がソレノイド５で開閉自在に
取付けられる。６はファンであ如、開扉時には同化箱３
■換気を行ない、その雰囲気を栽培室内と同じに保つと
共に、閉扉時には同化箱３内の状態を均一に′するよう
に働らく。
が置かれ、その中に仁栽培室中の部分と同様の状態で数
珠の植物が植えられ、扉４がソレノイド５で開閉自在に
取付けられる。６はファンであ如、開扉時には同化箱３
■換気を行ない、その雰囲気を栽培室内と同じに保つと
共に、閉扉時には同化箱３内の状態を均一に′するよう
に働らく。
この実施例においては、栽培室内の光合成速度を同化箱
３内のｃｏ、１Ｉｋｉの変化速度として測定するように
なっておシ、そのための同化箱３内のＣＯ麺変度検出用
センサー７が設けら−れる。
３内のｃｏ、１Ｉｋｉの変化速度として測定するように
なっておシ、そのための同化箱３内のＣＯ麺変度検出用
センサー７が設けら−れる。
８は温度拳湿度Ｖ）検出センサー、９は制御用コンピュ
ータ、１０は空調装置、１１はＣＯ２Ｏ２濃度用節用０
２ボンベ、１２はインターフェース、１３は調光装置で
ある。
ータ、１０は空調装置、１１はＣＯ２Ｏ２濃度用節用０
２ボンベ、１２はインターフェース、１３は調光装置で
ある。
この制御システムは次のように作動する。
圀えはｃｏ２ａｉの制−は以下のように行なわれる。
Ｃ０２Ｉ！ｌｌＩ度は増加すると共に光合成速度は上昇
し、ある程度以上では飽和することが知られている０制
御の誤動作をさけるため、通常の飽和瞳より大きい上限
籠を予めセットする。また、濃度を変える揚台の濃度間
隔をセットする０まず、−同化箱３０加４を開き、７７
ン６によシ強制換気して栽培室内と同化箱内の雰囲気を
同じにし、センサー７によ９６０２１１１度を測定する
。次いでソレノイド５によシ扉４を閉じ、一定時間、飼
えば３分後のＣＯ２濃度を測定し、その間の濃度減少値
を記憶する。次に、Ｃ０２ボンベ１１を開き、先にセッ
トしたｅ畝間隔、飼えばｓ ｏ ｏ ｐｐｍたけ栽培室
内のＣ０２Ｉ！ｌｉ度が増加するようＣ０２ガスを数円
する。上記と同様に新しい濃度での濃度減少値を測定し
、先に記憶した濃度減少値と比較する。新しい濃度の方
が減少値が大であれば、ＣＯａ度の増加によって光合成
速度が増加したことを意味するので、更に１段階Ｃ０２
訣Ｕを増して上記と同様の測定を行う。
し、ある程度以上では飽和することが知られている０制
御の誤動作をさけるため、通常の飽和瞳より大きい上限
籠を予めセットする。また、濃度を変える揚台の濃度間
隔をセットする０まず、−同化箱３０加４を開き、７７
ン６によシ強制換気して栽培室内と同化箱内の雰囲気を
同じにし、センサー７によ９６０２１１１度を測定する
。次いでソレノイド５によシ扉４を閉じ、一定時間、飼
えば３分後のＣＯ２濃度を測定し、その間の濃度減少値
を記憶する。次に、Ｃ０２ボンベ１１を開き、先にセッ
トしたｅ畝間隔、飼えばｓ ｏ ｏ ｐｐｍたけ栽培室
内のＣ０２Ｉ！ｌｉ度が増加するようＣ０２ガスを数円
する。上記と同様に新しい濃度での濃度減少値を測定し
、先に記憶した濃度減少値と比較する。新しい濃度の方
が減少値が大であれば、ＣＯａ度の増加によって光合成
速度が増加したことを意味するので、更に１段階Ｃ０２
訣Ｕを増して上記と同様の測定を行う。
実際には測定のバラツキが生ずるため、同一濃度で■測
定は成る設定回数（Ｎえは６回）行い、その測定＠Ｑ和
・平均・２乗和を計算し、２回の光合成速度を分散分析
し、その差の有意性を検定する０測定結果■１的を第３
図に示す。
定は成る設定回数（Ｎえは６回）行い、その測定＠Ｑ和
・平均・２乗和を計算し、２回の光合成速度を分散分析
し、その差の有意性を検定する０測定結果■１的を第３
図に示す。
ＣＯ退度が飽和点付近になると、２−）のＩＩＩ度間の
光合成速度はａ ｏ ｏ ｏ ｐｐｍと３ ｓ ｏ ｏ
ｐｐｍでの測定のように接近し、その差は「有更でな
い」と判断されるので、そのときを最適点として濃度制
御を一時停正し、その＃度を一定に保って池の制御量を
最適化するように制御を続ける。
光合成速度はａ ｏ ｏ ｏ ｐｐｍと３ ｓ ｏ ｏ
ｐｐｍでの測定のように接近し、その差は「有更でな
い」と判断されるので、そのときを最適点として濃度制
御を一時停正し、その＃度を一定に保って池の制御量を
最適化するように制御を続ける。
池の総ての制御１１量を最適化した後、再び池の条件が
変化した下での濃度の最適化を行い、このような最適化
の繰返しによって各制＃址の総合的な最適値へと収斂す
る。
変化した下での濃度の最適化を行い、このような最適化
の繰返しによって各制＃址の総合的な最適値へと収斂す
る。
最適値に到達すれば暫くそ■状態を保持し、植物がある
程度生長したらまた同様の最適化を行う〇 検ωされた光合成速度Ｑ差が「有意」と判断される間は
上記の牛脂を練り返すが、久回の濃度のａｉ算を行い、
それが上限をこえた場合は、条件が不適当とし、この場
合も劃−を停止する。
程度生長したらまた同様の最適化を行う〇 検ωされた光合成速度Ｑ差が「有意」と判断される間は
上記の牛脂を練り返すが、久回の濃度のａｉ算を行い、
それが上限をこえた場合は、条件が不適当とし、この場
合も劃−を停止する。
上記の制御手順を第４図来示す。
他Ｖ）的として、気温Ｑ制（財）は以下のように行なわ
れる。
れる。
気温については照度やＣＯ＃１度と異なシ、飽和現象は
見られず、最適曲線を描くことが知られでいる。飽和現
象を示す制御量については、飽和状態を維持すれば多少
Ｑ制御ｌｌ量の変動があっても光合成速度の目立った低
下は生じないが、最適曲線を描く制御量は常にそのピー
クを維持するように佃」呻することが必要となる。
見られず、最適曲線を描くことが知られでいる。飽和現
象を示す制御量については、飽和状態を維持すれば多少
Ｑ制御ｌｌ量の変動があっても光合成速度の目立った低
下は生じないが、最適曲線を描く制御量は常にそのピー
クを維持するように佃」呻することが必要となる。
気温制御１１Ｑプログラムも制御１１４１要因が気温に
なるだけで００２濃変制御グ電ダラムとほぼ同じである
。ただし、甑大直が存在するので、分散分析が有意でな
くても制御を続ける点で相違する。
なるだけで００２濃変制御グ電ダラムとほぼ同じである
。ただし、甑大直が存在するので、分散分析が有意でな
くても制御を続ける点で相違する。
そして２つの温度における光合成速度の干均埴を比較し
た場合、前回の光合成速度よシも今回の光合成速度が低
くなっていれば、温度間隔を一〇、５培し、それを次Ｉ
Ｚ）−に間隔として採用して制ｔｒｉ１を続行する。こ
のように′して温度間隔があらかじめ設定した最小温度
間隔以下となった場合、そ’７［［を最適温度としてＣ
Ｏ□濃に制−の場合と同様、一時、制御を停止する。向
えば第５図に示す飼（測定の乎均直の与を示す）にオイ
て、６℃間隔の測定によって、２０℃よシ２６℃の方が
モ均値が小さくなった場合、温度間隔を−０，５＠ 、
すなわち３℃下げて２３℃で測定する。その結果、２６
℃よシ２３℃υ方が大きければ、更に３℃づつ下げて光
合成速度を比較してゆく。１７℃で２０℃のときよシ光
合成速度が低下するので、ここでまた温度間隔を−０，
５＠ Ｌ、１．５℃上げて１８．５℃で測定する。
た場合、前回の光合成速度よシも今回の光合成速度が低
くなっていれば、温度間隔を一〇、５培し、それを次Ｉ
Ｚ）−に間隔として採用して制ｔｒｉ１を続行する。こ
のように′して温度間隔があらかじめ設定した最小温度
間隔以下となった場合、そ’７［［を最適温度としてＣ
Ｏ□濃に制−の場合と同様、一時、制御を停止する。向
えば第５図に示す飼（測定の乎均直の与を示す）にオイ
て、６℃間隔の測定によって、２０℃よシ２６℃の方が
モ均値が小さくなった場合、温度間隔を−０，５＠ 、
すなわち３℃下げて２３℃で測定する。その結果、２６
℃よシ２３℃υ方が大きければ、更に３℃づつ下げて光
合成速度を比較してゆく。１７℃で２０℃のときよシ光
合成速度が低下するので、ここでまた温度間隔を−０，
５＠ Ｌ、１．５℃上げて１８．５℃で測定する。
このような制御測定を繰返して−０．５＠の温［間隔が
設定された般小泥度間隔例えば１℃以下となればその＠
度はほぼ最ａ ＠にあるものとして温度制御を停止し、
次の制御量の制御に移る。プログラムの７０−テヤート
を第６図に示すＯ 誤動作防止として、レリえは温１１３８℃以上、１０℃
以下に設定された場合１条件が不遇自として制御を終了
することは前と同じである０必袈に応じ、制御量を個別
にではなく、複数の制御量を組合ぜて制御することも出
来る。第７図１、温度とＣＯ２＃度の複合最適制御を行
なった場合の例を示す０ こ０例では、温度１４℃、ＣＯ２＠度１８００ｐｐｍ
から探索を開始し、第７図のプロットの添字の順に制
御ｌｌ量を変化させている。図から明らかなように、１
から２へは温度の会の変化、２から３へはＣＯ２濃度ｉ
ｉり会の変化であシ、３から４へは温１とｃｏ−ｙの両
方を変化させている。図示の例では１３回目で最適点２
０℃、２６００ ｐｐｍに到達している。
設定された般小泥度間隔例えば１℃以下となればその＠
度はほぼ最ａ ＠にあるものとして温度制御を停止し、
次の制御量の制御に移る。プログラムの７０−テヤート
を第６図に示すＯ 誤動作防止として、レリえは温１１３８℃以上、１０℃
以下に設定された場合１条件が不遇自として制御を終了
することは前と同じである０必袈に応じ、制御量を個別
にではなく、複数の制御量を組合ぜて制御することも出
来る。第７図１、温度とＣＯ２＃度の複合最適制御を行
なった場合の例を示す０ こ０例では、温度１４℃、ＣＯ２＠度１８００ｐｐｍ
から探索を開始し、第７図のプロットの添字の順に制
御ｌｌ量を変化させている。図から明らかなように、１
から２へは温度の会の変化、２から３へはＣＯ２濃度ｉ
ｉり会の変化であシ、３から４へは温１とｃｏ−ｙの両
方を変化させている。図示の例では１３回目で最適点２
０℃、２６００ ｐｐｍに到達している。
このように、ＣＯ２濃度の減少速度最大力なわち光合成
速度峡大となるように、ステップ・バイ−ステップに各
制御量を順に制御して行けば、育成する植物Ｑ特性、栽
培条件等に無関係に各制御量を、その相互関係をも考慮
した上での最ａｌｌに常に保持することが出来るという
極めて顕著な効果を奏するもめである。
速度峡大となるように、ステップ・バイ−ステップに各
制御量を順に制御して行けば、育成する植物Ｑ特性、栽
培条件等に無関係に各制御量を、その相互関係をも考慮
した上での最ａｌｌに常に保持することが出来るという
極めて顕著な効果を奏するもめである。
第１図はこの発明の植物育成プラント全体の執念図、第
２図はそ・の制御システムの執念図、第３図はＣＯＡ度
と光合成速度の関係図、第４図はＣＯＰ度制御プ彎グラ
ムの７０−チャート、第５図は気温と光合成速度の関係
図、第６図は気温制御プログラムの７０−チ、ヤード、
第７図は温度と００５度の複合制御の温度−濃度図１：
栽培室 ２：ランプ ３：同化箱 ４：＃′ ５：ソレ
ノイド ６：７アン ７ ： Ｃ０２センサ ８：温度
・湿度計 ９：制御用コンピータ １０：空調装置 １
１：Ｃ０２ボンベ特許出願人 新技術開発事業団 出願人代理人 弁理士 佐 藤 文 男第
６ 図 臼 α Ｑ ２６ ３２３８ 温度℃ 図 郵 ｏ１！ｆ 郵
２図はそ・の制御システムの執念図、第３図はＣＯＡ度
と光合成速度の関係図、第４図はＣＯＰ度制御プ彎グラ
ムの７０−チャート、第５図は気温と光合成速度の関係
図、第６図は気温制御プログラムの７０−チ、ヤード、
第７図は温度と００５度の複合制御の温度−濃度図１：
栽培室 ２：ランプ ３：同化箱 ４：＃′ ５：ソレ
ノイド ６：７アン ７ ： Ｃ０２センサ ８：温度
・湿度計 ９：制御用コンピータ １０：空調装置 １
１：Ｃ０２ボンベ特許出願人 新技術開発事業団 出願人代理人 弁理士 佐 藤 文 男第
６ 図 臼 α Ｑ ２６ ３２３８ 温度℃ 図 郵 ｏ１！ｆ 郵
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）７植物の栽培室、ＣＯ２の濃度測定装置、Ｃ０２の
濃度、気温、熱賦等の制御ｔ１ｍを一定のステップ毎に
変化させる装置、および各側ａｈの変化ごとにＣ０２濃
度を測定し、級測定値からＣＯ２消費速度を算出する装
置を有し、ＣＯ２消費速度が最大となった時点で当核制
御量Ｑ制両を一時停止し、次いで池の制御１を最適化し
、このようにして栽培室０条Ｈ〕を植物の成長速度が最
大となるように維持することを特徴とする植物育成プラ
ントの岐適制（財）システム ２）植物の栽培室と同粂汗で栽培された植物体を有し、
上記栽培室との間に開閉自任の扉を設けた同化箱中υＣ
０２消費速敦を検出するこぶを特徴とする特許鯖氷の範
囲第１項の最適制御システム
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58029536A JPS59154925A (ja) | 1983-02-25 | 1983-02-25 | 植物育成プラントの最適制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58029536A JPS59154925A (ja) | 1983-02-25 | 1983-02-25 | 植物育成プラントの最適制御システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59154925A true JPS59154925A (ja) | 1984-09-04 |
| JPH0329364B2 JPH0329364B2 (ja) | 1991-04-24 |
Family
ID=12278830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58029536A Granted JPS59154925A (ja) | 1983-02-25 | 1983-02-25 | 植物育成プラントの最適制御システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59154925A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170012448A (ko) | 2014-06-30 | 2017-02-02 | 파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤 | 수경 재배 방법 및 수경 재배 장치 |
| JP2018068205A (ja) * | 2016-10-28 | 2018-05-10 | 井関農機株式会社 | 植物栽培設備 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4941127A (ja) * | 1972-09-07 | 1974-04-17 |
-
1983
- 1983-02-25 JP JP58029536A patent/JPS59154925A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4941127A (ja) * | 1972-09-07 | 1974-04-17 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170012448A (ko) | 2014-06-30 | 2017-02-02 | 파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤 | 수경 재배 방법 및 수경 재배 장치 |
| JP2018068205A (ja) * | 2016-10-28 | 2018-05-10 | 井関農機株式会社 | 植物栽培設備 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0329364B2 (ja) | 1991-04-24 |
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