[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP6151663B2 - 栽培システム - Google Patents

栽培システム Download PDF

Info

Publication number
JP6151663B2
JP6151663B2 JP2014077212A JP2014077212A JP6151663B2 JP 6151663 B2 JP6151663 B2 JP 6151663B2 JP 2014077212 A JP2014077212 A JP 2014077212A JP 2014077212 A JP2014077212 A JP 2014077212A JP 6151663 B2 JP6151663 B2 JP 6151663B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
unit
cultivation
plant
inspection
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.)
Active
Application number
JP2014077212A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015195786A (ja
Inventor
豪 伊藤
豪 伊藤
堤 一弘
一弘 堤
平井 達也
達也 平井
由 岡崎
由 岡崎
均 大原
均 大原
弘和 福田
弘和 福田
正悟 守行
正悟 守行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsubakimoto Chain Co
Osaka Prefecture University
Original Assignee
Tsubakimoto Chain Co
Osaka Prefecture University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsubakimoto Chain Co, Osaka Prefecture University filed Critical Tsubakimoto Chain Co
Priority to JP2014077212A priority Critical patent/JP6151663B2/ja
Priority to EP15772795.9A priority patent/EP3127420A4/en
Priority to PCT/JP2015/060064 priority patent/WO2015152206A1/ja
Priority to US15/301,314 priority patent/US20170027110A1/en
Priority to CN201580018266.1A priority patent/CN106163262A/zh
Publication of JP2015195786A publication Critical patent/JP2015195786A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6151663B2 publication Critical patent/JP6151663B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A01G9/249Lighting means
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/02Receptacles, e.g. flower-pots or boxes; Glasses for cultivating flowers
    • A01G9/029Receptacles for seedlings
    • A01G9/0299Handling or transporting of soil blocks or seedlings
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G31/00Soilless cultivation, e.g. hydroponics
    • A01G31/02Special apparatus therefor
    • A01G31/06Hydroponic culture on racks or in stacked containers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00Botany in general
    • A01G7/04Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth
    • A01G7/045Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth with electric lighting
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/02Receptacles, e.g. flower-pots or boxes; Glasses for cultivating flowers
    • A01G9/027Pots connected in horizontal rows
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/10Terrestrial scenes
    • G06V20/188Vegetation
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10Controlling the light source
    • H05B47/16Controlling the light source by timing means
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00Botany in general
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/20Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions in agriculture, e.g. CO2
    • Y02P60/21Dinitrogen oxide [N2O], e.g. using aquaponics, hydroponics or efficiency measures

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Transplanting Machines (AREA)
  • Cultivation Receptacles Or Flower-Pots, Or Pots For Seedlings (AREA)

Description

本発明は、屋内施設で植物を栽培する植物工場で用いられる栽培システムに関し、特に、栽培される植物の品質向上、均質化及びコスト抑制を実現することができる栽培システムに関する。
近年、屋内施設で植物を育てる植物工場の稼働が増加している。植物工場で栽培される植物は食用の野菜のみならず、食品加工用、薬品用又は観賞用など多種の用途で利用することが可能である。植物工場では、植物の発育に適する温度及び湿度に保たれた環境下で、栽培容器への播種、容器内の培地からの栄養供給及び蛍光灯又はLED等の光源からの光照射による芽出し、緑化、育苗、栽培、並びに収穫が各々行なわれる。植物工場で栽培される野菜は、天候に左右されない安定供給が可能であること、最適化された培養材で栽培されることによる栄養価の高さ、虫害がないことによる無農薬栽培が可能であることなどの優れた点を有する。一方で、温度及び湿度の維持、並びに光源等に掛かる光熱費によるコスト高、更に光照射量の不均一性による品質のバラつきの問題点がある。
コストを抑えるためには高効率化、特に大量生産を推進することが重要である。そのため、栽培容器を収容する棚を垂直方向に多数設けた栽培棚を設置し、各棚に光源を設け、各棚への栽培容器の載置及び取出を搬送装置で自動的に実行するシステムが利用されている(特許文献1)。
品質の向上及び均質化を実現するためには、発育状況の検査及び植物の選別も必要である。大量に生産される植物の検査及び選別を低コストで実現するためには自動制御が必要である。
植物の検査及び選別の自動化については、種々の提案がなされている。特許文献2には、検査対象の植物の栽培容器を移送システムで移送しながら一日に一回、栽培容器内の培地の湿度を順次計測し、湿度が所定値より低い場合に培養材である液体を培地に添加することが開示されている。更に特許文献2には、栽培容器に識別子を記憶するデータストレージを設け、移送システムに読み取り装置を設ける構成とすることにより、各栽培容器の識別子と計測値に基づく情報とを対応付けてシステム上の記録装置に記録したり、植物の画像を自動的に撮像して記録装置に記録したりすることが開示されている。特許文献3には、植物のクロロフィル蛍光イメージの作製により植物の質を計測し、計測結果に基づいて植物をソート(選別)することが開示されている。更に引用文献3には、可動台又はロボットアームなどを用い、計測結果に基づいて自動的に植物をソートする装置を構成することが示唆されている。
特開2014−036580号公報 特表2014−502851号公報 特表2006−504956号公報
特許文献2、3に開示されている構成により、植物の検査及び選別をいずれも自動的に制御するシステムは想定可能である。しかしながら、植物工場で市場に受け入れられる植物を実際に栽培するためには、数千株の日産を低コスト且つ高品質で達成することが求められる。特許文献2に開示されているような一日一回の自動測定を行なうシステムに、特許文献3で示唆されている検査及びソートの構成を組み合わせたとしても、日産数千株の大量生産、及び数千株における均質化を具現することは依然として困難である。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、植物工場にて栽培される植物の品質向上及び均質化、コスト抑制を実現する栽培システムを提供することを目的とする。
本発明に係る栽培システムは、植物及び該植物を栽培する培地を収容することが可能であり、収容された植物を識別する識別情報を記録する記録媒体が設けられた複数の栽培容器と、該栽培容器が載置される棚板が所定間隔を隔てて複数段設けられた栽培棚と、前記棚板上面へ緑化用の光を各照射する光源と、前記複数の棚板間で前記栽培容器を搬送する搬送装置とを備える栽培システムにおいて、前記栽培容器は、複数の植物を個体別に夫々収容する孔を備え、前記記録媒体には、前記孔に収容される複数の植物夫々を識別する識別情報が記憶されており、該栽培システムは、前記栽培容器を1又は複数収容する収容部を有し、該収容部に収容された栽培容器が含む前記複数の植物を各検査する検査部と、該検査部による各植物への検査結果を、前記複数の植物夫々の識別情報と対応付けて前記記録媒体に記録させる記録部と、前記検査部による検査結果に基づき、前記栽培容器に収容されている植物を他の栽培容器へ移植する移植部とを更に備え、前記移植部は、前記検査部による前記複数の植物の各検査結果を、移植先の他の栽培容器へ前記複数の植物を識別する識別情報と共に転記する移植記録部を更に備えることを特徴とする。
本発明では、複数の植物が収容される栽培容器に設けられた記録媒体に、前記複数の植物夫々を識別する識別情報が記録され、各複数の植物に対する検査結果が記録媒体に識別情報と対応付けられて記録される。複数の植物を収容する栽培容器に設けられた記録媒体に、各植物の育成状況に関する情報が各植物を識別して記録されるので、以後、記録されている育成情報に関する情報を参照して経過観察することが可能であり、選別又は移植の工程において有用である。
栽培容器に収容されている植物が、検査結果に基づいて他の栽培容器へ移植されることで、栽培システム内で、検査結果に基づく移植までが実行され、より生産性を向上させることができる。更に移植先の他の栽培容器に設けられている記憶媒体に、検査結果が転記される。これにより、植物を選別する際の検査結果の情報が選別後の植物に対して持続して保持される。選別後の植物の生育結果と苗選別時の情報との対応を記録することができ、植物工場における品質向上に有用となる。
本発明に係る栽培システムは、前記検査部は、前記収容部に収容される栽培容器を収容する暗箱と、該暗箱内でクロロフィル蛍光測定を実行する計測手段と、該計測手段による計測結果に基づき、植物の評価指標を算出する算出手段とを備えることを特徴とする。
本発明では、植物容器に含まれる各植物個体に対し、クロロフィル蛍光測定が行なわれ、測定で得られるデータから植物個体の評価指標が算出される。非接触で行なわれるクロロフィル蛍光測定によって光合成機能の高低を評価することが可能である。なお評価指標は光合成機能の高低に限られず、種々の要素から求められる数値、記号又は文字等でよい。
本発明に係る栽培システムは、前記検査部は、前記収容部に収容される栽培容器内の植物を撮像する撮像手段を更に含み、前記算出手段は、前記計測手段による計測結果に加え、前記撮像手段により撮像した画像の解析結果に基づいて前記評価指標を算出するようにしてあることを特徴とする。
本発明では、栽培容器内の植物を撮像した画像を解析して得られる結果も併せて植物個体の評価指標が算出される。なお、画像の撮像範囲は植物一個ずつでもよいが、複数の植物を一度に撮像することが効率的で好ましい。画像の解析により例えば、植物の大きさ、形状に基づいて育成状況の評価が可能である。
本発明に係る栽培システムは、前記搬送装置は、同一の栽培容器を一日に複数回、前記検査部へ搬送するようにしてあり、前記検査部は、前記計測手段による時系列的な複数回の計測結果に基づき、前記植物の概日リズムの振幅又は周期を算出する概日リズム算出手段を更に有し、前記算出手段は、該概日リズム算出手段が算出した周期情報を更に加えて前記評価指標を算出するようにしてあることを特徴とする。
本発明では、同一の植物個体について一日に複数回の検査が行なわれ、これにより概日リズムの振幅又は周期が算出される。大量生産する植物の苗選別に際し、植物個体の評価を一回の検査のみならず概日リズムから評価することにより、優良な苗であると予測する精度が向上し、品質向上及び均質化を実現することが可能である。
本発明に係る栽培システムは、前記栽培容器は、所定範囲内の装置から情報を無線通信によって受信する第1無線通信部と、該第1無線通信部により受信した情報を前記記録媒体に書き込む書込部とを更に有し、前記記録部は、所定範囲内の装置へ情報を無線通信によって受信する第2無線通信部を備え、前記検査部による検査結果を第2無線通信部により前記第1無線通信部へ送信するようにしてあることを特徴とする。
本発明では、栽培容器へ無線通信により複数の植物の検査結果の情報が送信され、記録媒体に記録される。非接触にて情報を送受信することにより植物へのストレスを低減しつつ大量の情報の送受信を迅速に実現することができる。
本発明に係る栽培システムは、植物及び該植物を栽培する培地を収容することが可能であり、収容された植物を識別する識別情報を記録する記録媒体が設けられた複数の栽培容器と、該栽培容器が載置される棚板が所定間隔を隔てて複数段設けられた栽培棚と、前記棚板上面へ緑化用の光を各照射する光源と、前記複数の棚板間で前記栽培容器を搬送する搬送装置とを備える栽培システムにおいて、前記栽培容器は、複数の植物を収容することが可能であり、収容される複数の植物を夫々識別する識別情報を前記記録媒体に記録する記録手段を備え、該栽培システムは、前記栽培容器を1又は複数収容する収容部を更に収容する暗箱、該暗箱内でクロロフィル蛍光測定を実行する計測手段、及び、該計測手段による計測結果に基づき、植物の評価指標を算出する算出手段を有して前記栽培容器が含む前記複数の植物を各検査する検査部と、該検査部による各植物への検査結果を、前記複数の植物の識別情報と対応付けて前記記録媒体に記録させる記録部とを更に備え、前記搬送装置は、同一の栽培容器を一日に複数回、前記検査部へ搬送するようにしてあり、前記検査部は、前記計測手段による時系列的な複数回の計測結果に基づき、前記植物の概日リズムの振幅又は周期を算出する概日リズム算出手段を更に有し、前記算出手段は、該概日リズム算出手段が算出した周期情報を更に加えて前記評価指標を算出するようにしてあることを特徴とする。
本発明では、複数の植物が収容される栽培容器に設けられた記録媒体に、前記複数の植物夫々を識別する識別情報が記録され、各複数の植物に対する検査結果が記録媒体に識別情報と対応付けられて記録される。更に本発明では同一の植物個体について一日に複数回の検査が行なわれ、これにより概日リズムの振幅又は周期が算出され、記録媒体に植物夫々について個別に概日リズムから得られる評価指標が記録される。大量生産する植物の苗選別に際し、植物個体の評価を一回の検査のみならず概日リズムから評価することにより、優良な苗であると予測する精度が向上し、品質向上及び均質化を実現することが可能である。
本発明による場合、多段棚を用いた大量栽培において植物個体を識別して各個体の検査結果が栽培容器の記録媒体に記録される。複数の植物夫々の情報が夫々識別可能に記録されるから大量栽培される植物の品質向上及び均質化、更にコスト抑制を実現することができる。更に、一日複数回の検査と検査結果に基づく選別とを自動化することを可能とし、品質向上及びコスト抑制を推進することが可能である。
実施の形態1における植物を収容する栽培ユニットの一例を示す斜視図である。 実施の形態1における栽培システムを構成する栽培装置の斜視図である。 実施の形態1における栽培システムを構成する栽培装置の正面図である。 実施の形態1における栽培システムを構成する栽培装置の側面図である。 実施の形態1における栽培システムを構成する栽培装置の上面図である。 栽培システムの制御装置及び制御用端末装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態1における栽培システムにて実行される処理手順の一例を示すフローチャートである。 植物のクロロフィル蛍光量の時間推移の例を示すグラフである。 計測回数と相関係数との関係の一例を示すグラフである。 図8に示した時間推移を直線近似及び正弦波近似した場合の決定係数の分布を示すヒストグラムである。 実施の形態2において苗選別にて用いられる栽培パレットの一例を示す斜視図である。 実施の形態2における栽培システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態2において移植部により実行される処理手順の一例を示すフローチャートである。
本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
なお、以下の実施の形態は例示であって、本発明は実施の形態に示した構成に限定されないことは勿論である。
(実施の形態1)
以下に示す実施の形態1における栽培システムは、植物工場における播種、芽出し、緑化、苗選別、育苗、苗移植、栽培、及び収穫の工程の内、緑化の工程で利用される。緑化の工程は、播種された容器を2日間暗室に置いて芽出しさせた後、該容器を4日間緑化室に置き、緑化室にて芽に光を当てて緑化させる工程である。
まず、植物Pの苗を収容する栽培ユニットについて説明する。図1は、実施の形態1における植物Pを収容する栽培ユニット1の一例を示す斜視図である。栽培ユニット1は、植物P及び該植物Pを栽培するための培地Bと、植物P及び培地Bを2組並べて収容する栽培トレイ11とからなる。
栽培トレイ11は、金属又は樹脂等の材料からなる矩形皿である。栽培トレイ11は、両短辺から外側に張り出すように設けた断面L字の取手部12を有している。また、栽培トレイ11の裏面には、長辺に沿うようにして案内レール26(図2参照)に対応する金具が設けられている(図示せず)。栽培トレイ11の一短辺側の側面にはRFタグ13が設けられている。RFタグ13は、例えばパッシブ式タグであり植物Pの識別情報と、後述する植物P夫々の検査結果とを記録することが可能である。
培地Bは、例えばウレタン製で平板形状をなす。培地Bは、縦横各複数列に並ぶ複数の苗床部に区分され、各苗床部に設けられた孔B1を有している。培地Bの大きさは例えば600×300mmであって、300個の苗床部に区分されて300個の孔B1が設けられており、1つの培地B当たりに300株の植物Pの苗が育成されている。図1の斜視図では、播種の工程において各孔B1に植物Pの種が播かれ、芽出し工程を経て孔B1から植物Pの双葉が出ている様子が図示されている。
次に、植物工場における緑化室において緑化の工程を自動的に実現するための栽培システムについて説明する。図2は、実施の形態1における栽培システムを構成する栽培装置10の斜視図であり、図3は栽培装置10の正面図、図4は栽培装置10の側面図、図5は栽培装置10の上面図である。図6は、栽培システムの制御装置5及び制御用端末装置6の構成を示すブロック図である。
栽培システムは、栽培棚2、搬送装置3及び検査部4を備える栽培装置10と、搬送装置3及び検査部4の動作を制御する制御装置5及び制御用端末装置6とにより構成される。
まず、図2〜図5を参照して栽培装置10の各構成部について説明する。栽培棚2は、夫々複数の収容棚21と、入出庫棚22と、バッファ棚23と、収容棚21,入出庫棚22,バッファ棚23の各棚板を支持する支柱241及び横架材242からなる支持体24とで構成される。
収容棚21は、栽培ユニット1を収容する棚である。収容棚21は、矩形状の金属板からなる複数の棚板で構成される。収容棚21の棚板は、栽培ユニット1の栽培トレイ11を2つ並べて載置可能な大きさを有している。収容棚21は、各棚板が上下に所定間隔を隔てて複数段(例えば6段)に積層され、更に天板が積層されて構成されている。収容棚21の各棚板の一方の面(上面)には、栽培トレイ11の金具に対応する2本一組の案内レール26が2組設けられている。収容棚21の最下段を除く各棚板及び天板の下面には、白色発光ダイオード又は蛍光灯を用いた光源25が下方に向けて設置されている。
入出庫棚22は、栽培ユニット1の栽培装置10への入出庫に用いられる棚である。入出庫棚22は、矩形状の金属板からなる1つ又は2つの棚板で構成される。入出庫22の棚板は、栽培ユニット1の栽培トレイ11を1つ載置可能な大きさを有している。入出庫棚22の棚板の一方の面(上面)には、栽培トレイ11の金具に対応する2本一組の案内レール26が1組設けられている。
バッファ棚23は、栽培ユニット1の移載時に一時的に栽培ユニット1を収容する棚である。バッファ棚23は、矩形状の金属板からなる複数の棚板で構成される。バッファ棚23の棚板は、栽培ユニット1の栽培トレイ11を1つ載置可能な大きさを有している。バッファ棚23は収容棚21同様に、各棚板が上下に所定間隔を隔てて複数段(例えば6段)に積層され、更に天板が積層されて構成されている。バッファ棚23の各棚板の一方の面(上面)には、栽培トレイ11の金具に対応する2本一組の案内レール26が1組設けられている。
栽培棚2は、以下のようにして構成される。
収容棚21が長手方向に2連並べられ、該2連の収容棚21が短手方向に所定間隔を隔てた2列をなすように並べられる。入出庫棚22は、2列の収容棚21群の内の一方の列(以下、第1列という)に連方向に隣接するように配置される。バッファ棚23は、第1列側の収容棚21群及び入出庫棚22に更に連なるような位置と、他方の列(以下、第2列という)の収容棚21群に連なり、入出庫棚22に対向する位置との2箇所に配置される。各配置された収容棚21、入出庫棚22、バッファ棚23は夫々、植物工場の緑化室の床面に固定された支柱241と、複数の支柱241の上部を連結する複数の横架材242により支持されている。
このように構成される栽培棚2において、図2〜5に示す6段の収容棚21には、植物Pを収容した栽培トレイ11を48個収容可能である。1つの栽培トレイ11には、2組の植物P及び培地B、即ち2×300の600株が収容されるから、収容棚21全体では合計28,800株の植物Pが収容可能である。
搬送装置3は、栽培棚2の収容棚21,入出庫棚22,バッファ棚23、及び検査部4間で栽培ユニット1を自動搬送する装置である。搬送装置3は、所定間隔を隔てて対向配置された2列の収容棚21群、入出庫棚22、バッファ棚23の前記間隔に設置されている。
搬送装置3は、スタッカークレーンを用いて構成される。具体的には、栽培棚2の列間の床面に列方向に敷設された走行レール31と、走行ベルト(チエイン)32と、横架材242に固定された列方向の走行ガイド33と、走行制御部34と、走行ガイド33及び走行レール31間に直立する2本の昇降ガイド35と、昇降ベルト(チエイン)36と、昇降制御部37と、移載機38とを有している。
移載機38は、栽培ユニット1の栽培トレイ11を1つ載置可能な大きさの載置面381を上面に有している。移載機38は、載置面381上に、栽培ユニット1を栽培棚2の収容棚21,入出庫棚22,バッファ棚23、及び後述の検査部4との間で受け渡すためのスライド式のアタッチメントを有している。アタッチメントは、栽培ユニット1の栽培トレイ11の取手部12と係脱可能に構成される。
移載機38は、走行制御部34の制御に基づくモータの駆動力によって走行ベルト32が送られることにより、走行レール31及び走行ガイド33に案内されて列方向に移動する。また、移載機38は、昇降制御部37の制御に基づくモータの駆動力によって昇降ベルト36が送られることにより、昇降ガイド35に案内されて上下に移動する。
検査部4は、クロロフィル蛍光測定を実行する装置である。検査部4は、栽培棚2の第2列のバッファ棚23に列方向に連接するようにして設けられている。検査部4は、検査箱41、及びカメラ42を有している。
検査箱41は、栽培ユニット1を受け入れ可能な略直方体の箱体である。検査箱41の側面の内の搬送装置3側の面には、シャッターが設けられて駆動部414によって開閉が可能である。シャッターを閉鎖することによって検査箱41内を暗くすることが可能である。なお、図2〜5において検査箱41は、内部が見通せるように開放されて図示されているが、開放面は黒布等で覆われるとよい。
カメラ42は、冷却型CCD(Charge Coupled Device )カメラを用いる。カメラ42は、検査箱41の上部に検査箱41の底面に向けて設置されている。カメラ42は、検査箱41に収容される栽培ユニット1内の植物Pを撮像し、画像信号を出力する。カメラ42の撮像範囲は、検査箱41の底面に載置された栽培トレイ11を全体的に含むように設定され、一度に複数(600株)の植物Pを撮像するようにしてある。
次に図6を参照して上述の栽培装置10の構成部を制御する制御装置5、及び制御用端末装置6について説明する。図6に示すように、制御装置5及び制御用端末装置6はRS232C又はLANケーブル等によって接続されており、情報の送受信が可能である。なお、図6においては、栽培装置10の各構成部の内、制御装置5の制御対象となる構成のみを記載している。
検査部4は、検査箱41内に更に、センサ412、励起光光源43、及び記録部44を備えている。
センサ412は、検査箱41の底面に栽培トレイ11が載置されたことを検知し、出力するセンサである。
励起光光源43は、植物Pのクロロフィルを励起する所定の波長(例えば450nm及び近傍)の光を発光する光源である。具体的には、青色発光ダイオードを用いる。励起光光源43は、検査箱41の天井又は側壁から底面に向けて光を照射するように設置される。励起光光源43は、PAM(Pulse Amplitude Modulation)式であって、カメラ42はPAM周期に応じたシャッターを有していてもよい。
記録部44は、RFタグ13に対応するリーダライタを用いる。記録部44は、栽培トレイ11に収容されている植物Pの識別情報のRFタグ13からの読み取り、及び検査結果のRFタグ13への書き込みを行なう。
制御装置5は、PLC(Programmable Logic Controller )を用いる。制御装置5は、搬送装置3を制御する搬送制御部53と、検査部4の各構成部を制御する検査制御部54とを備える。
搬送制御部53は、予め設定されてあるスケジュールに基づき、日毎に、入出庫棚22からの栽培ユニット1の取り出し、入出庫棚22から取り出した栽培ユニット1の収容棚21のいずれかへの載置、栽培ユニット1の収容棚21のいずれかからの取り出し、栽培ユニット1の検査部4への導入及び導出、並びに、栽培ユニット1の収容棚21、入出庫棚22、バッファ棚23への載置を制御する。
検査制御部54は、予め設定されている手順に基づき、センサ412にて検査箱41の底面への栽培トレイ11の載置が検知された場合、記録部44によって栽培トレイ11のRFタグ13から識別情報を取得すると共に、駆動部414によりシャッターを閉鎖し、暗順応に係る所定時間経過後に励起光光源43を点灯させ、カメラ42にて植物Pを撮像するように制御する。検査制御部54は、RFタグ13から取得した識別情報を制御用端末装置6へ出力する。検査制御部54は、カメラ42から得られる画像信号を所定撮影時間(例えば5分)、制御用端末装置6へ出力する。検査制御部54は、所定撮影時間経過後カメラ42での撮像を終了させる。検査制御部54は、同一の栽培ユニット1に対する一日複数回の撮像を終了した際には、制御用端末装置6から送信される検査結果を記録部44へ出力し、記録部44によりRFタグ13に検査結果を記録させる。
制御用端末装置6は、PC(Personal Computer )を用いる。制御用端末装置6は、制御部60、一時記憶部61、記憶部62、接続部63、画像処理部64及び通信部65を備える。制御用端末装置6は他に、オペレータの操作用の表示部及び操作部を備えてもよい。
制御部60は、CPUを用いる。制御部60は、記憶部62に記憶されている検査プログラム6Pを読み出して実行することにより、PCを制御用端末装置6として機能させる。制御部60による処理の詳細については後述する。一時記憶部61は、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、SRAM(Static RAM)等のRAMを用い、制御部60の処理により発生する情報を一時的に記憶する。
記憶部62は、HDD(Hard Disk Drive )を用いる。記憶部62には、検査プログラム6Pが記憶されている。制御部60は、記憶部62に記憶されてある検査プログラム6Pに基づき、励起光光源43下での植物Pを撮像した画像を用いて植物P個体に対して優良性を示す数値を算出する処理を実行する。記憶部62には、上述の演算処理の結果得られる検査情報621が記憶される。
接続部63は、制御装置5に接続されるインタフェースである。制御装置5及び制御用端末装置6は上述したようにRS232C又はLANケーブル等を用いて接続されており、接続部63はそのインタフェースであり、形式は問われない。制御装置5及び制御用端末装置6間は無線通信により通信が可能な構成であってもよい。制御部60は、接続部63を介して制御装置5との間で情報を送受信することが可能である。
画像処理部64は、検査部4のカメラ42にて撮像された画像に対するフィルタ処理、エッジ検出等の処理を行なう。画像処理部64はソフトウェア的に実現されてもよい。
通信部65は、中央装置7と通信可能に接続される通信インタフェースである。中央装置7は、植物工場全体の各工程における情報を記憶し、制御する装置である。中央装置7は、大容量の記録装置71を内蔵又は外部に有し、記録装置71に各工程における種々の情報を記録すると共に、記録装置71から情報を取得することが可能である。制御部60は、通信部65により中央装置7へ検査結果を送信したり、中央装置7から情報を受信したりする。
制御用端末装置6において制御部60は、制御装置5における検査制御部54から送信される識別情報及び画像信号に基づき、クロロフィル蛍光測定に係る演算処理を実行する。具体的には、制御部60は、送信される画像信号に基づき、画像処理部64を用いて各植物P個体のサイズ及び形状の特定、クロロフィル蛍光に係る遅延蛍光(例えば励起光照射後4〜30秒の間)の強度の算出を行なう。なお制御部60は、インダクションカーブの導出を行なうようにしてもよい。制御部60は、受信した識別情報と、導出、算出した検査結果とを対応付けて記憶部62に記憶する。制御部60は、同一個体に対して一日複数回の測定を行ない、複数回の測定結果に基づきサイズ、形状、クロロフィル蛍光強度についての概日リズムの振幅及び周期を算出する。更に制御部60は、算出したサイズ、形状、クロロフィル蛍光強度、それらの概日リズムの振幅及び周期を所定の評価関数に当てはめて苗の評価指標を算出する。評価指標は、優劣を示す数値でもよいし、合否を示す記号、ランクを示す文字であってもよい。評価関数は、ベイズ統計又は機械学習(ニューラルネットワーク)により定められる。制御部60は、各個体について算出した評価指標に対応する数値を、識別情報と共に制御装置5へ送信し、制御装置5の検査制御部54から記録部44によってRFタグ13に記録させる。
このように構成される栽培システムにおいて行なわれる苗の緑化の工程を、フローチャートを参照して詳細に説明する。図7は、実施の形態1における栽培システムにて実行される処理手順の一例を示すフローチャートである。
以下の処理は、制御用端末装置の記憶部に記憶されてある検査プログラム6Pに基づく制御部60と、所定のプログラムに基づく制御装置5との協働により、日毎に開始され、4日間のサイクルで実行される。
栽培ユニット1は、播種後2日間暗室にて芽出し工程を経て、図示しない他の自動搬送装置により入出庫棚22に順次載置されるようにしてある。このとき栽培ユニット1のRFタグ13には予め、栽培ユニット1内に収容されている複数の植物P(600株)の識別情報が記憶されている。なお、芽出し工程を経て栽培装置10へ入庫される栽培ユニット1の数は、12個/日である。
制御装置5の搬送制御部53は、所定のスケジュールに基づき、入出庫棚22に順次載置される複数の栽培ユニット1を、収容棚21の内の予め定められた位置へ搬送する(ステップS1)。
ステップS1により、一日に12個の栽培ユニット1が収容棚21に順次載置され、光源25からの光エネルギー、光質が植物Pに供給される緑化工程が開始され、緑化工程の3日目までは、収容棚21でそのまま緑化が進められる。緑化工程では各日、深夜0時から12時まで光源25は消灯、12時から24時まで光源25は点灯するように制御される。そして緑化工程の4日目の1日で、以下の処理が実行される。
制御装置5の搬送制御部53は、所定のスケジュールに基づき、収容棚21から栽培ユニット1を移載機38に引き込み、検査部4へ搬送する(ステップS2)。
検査部4へ搬送された栽培ユニット1が検査箱41の底面に載置された場合、検査制御部54における処理により、センサ412によって載置が検知され(ステップS3)、駆動部414によりシャッターが閉鎖される(ステップS4)。
シャッターが閉鎖されて暗箱化した検査箱41内で、検査制御部54はまず、記録部44に識別情報をRFタグ13から読み取らせ(ステップS5)、識別情報を制御用端末装置6へ送信する(ステップS6)。検査制御部54は、励起光光源43を点灯させ(ステップS7)、カメラ42を起動して植物Pの撮像を開始し(ステップS8)、例えば5分間の所定時間、カメラ42により得られる画像信号を制御用端末装置6へ送信する(ステップS9)。
制御用端末装置6では、検査制御部54により検査部4で検査が開始されることを契機として1回の検査毎に、以下に示す処理を実行する。
制御部60は、制御装置5から識別情報及び画像信号を受信し(ステップS601)、受信した識別情報について初回であるか否かを判断する(ステップS602)。初回である場合(S602:YES)、制御部60は受信した識別情報を記憶し(ステップS603)、初回でない場合(S602:NO)、制御部60はステップS603の処理を省略して次のステップS604に処理へ進める。
制御部60は、受信した画像信号に対する画像処理を実行する(ステップS604)。制御部60は、画像信号に基づく画像から、受信した識別情報に対応する各植物P個体について、サイズ及び形状を特定し(ステップS605)、クロロフィル蛍光に係る遅延蛍光の強度の算出を行なう(ステップS606)。
ステップS606において具体的には、制御部60は、時系列に撮像される画像を600株の植物P個体夫々に対応するように各区別し、各箇所の輝度及び色の変化に基づいて遅延蛍光の強度の算出を行なう。
制御部60は、各植物P個体の識別情報に対応付けて、検査結果を記憶部62に記憶し(ステップS607)、現在の検査対象の栽培ユニット1について6回の検査が完了したか否かを判断する(ステップS608)。6回の検査が完了していないと判断した場合(S608:NO)、制御部60は現在の1回の検査の処理を終了する。
制御装置5の検査制御部54は、所定時間経過後、カメラ42による撮像を停止し(ステップS10)、励起光光源43を消灯させる(ステップS11)。検査制御部54は、5回目の検査までは、そのまま駆動部414によりシャッターを開放する(ステップS12)。
シャッターが開放されると、制御装置5の搬送制御部53は、検査が終了した栽培ユニット1の栽培トレイ11を移載機38に引き込み、収容棚21へ戻すべく搬送する(ステップS13)。
制御装置5の搬送制御部53及び検査制御部54は、所定のスケジュールに基づき、同一の栽培ユニット1について1日に6回、検査部4にて検査を行なうべく検査部4への搬送、検査処理及び収容棚21への収容(S2〜S13)を繰り返す。制御用端末装置6の制御部60は、検査部4における1回の検査毎にステップS601〜S608の処理を実行する。
6回目の検査では、制御用端末装置6の制御部60はステップS608にて6回目の検査が完了したと判断し(S608:YES)、制御部60は、計6回の検査で得られた各植物P個体のサイズ、形状、クロロフィル蛍光強度についての概日リズムの振幅及び周期を算出する(ステップS609)。制御部60は、算出したサイズ、形状、クロロフィル蛍光強度、それらの概日リズムの振幅及び周期を所定の評価関数に当てはめて栽培ユニット1に含まれる複数の植物P夫々の評価指標を算出する(ステップS610)。制御部60は、算出した評価指標に対応する数値を、対応する識別情報と共に制御装置5へ送信し(ステップS611)、検査の処理を終了する。
6回目の検査では、制御装置5の検査制御部54はステップS11にて励起光光源43を消灯させた後、制御用端末装置6から送信される数値及び識別情報を受信し、記録部44によってRFタグ13に記録させ(ステップS14)、その後に駆動部414によりシャッターを開放する(S12)。これにより、6回の検査によって得られた複数の植物P個体夫々の評価指標が、栽培トレイ11のRFタグ13に記録される。
緑化工程の最終日(4日目)の終わりには、以下の処理が実行される。
制御装置5の搬送制御部53は、所定のスケジュールに基づき、収容棚21から栽培ユニット1を移載機38に引き込み、入出庫棚22へ搬送する(ステップS15)。このとき、他の自動搬送装置により栽培ユニット1が順次、入出庫棚22から他の苗選別ユニットへ搬送される。搬送制御部53は、ステップS15の処理を一日に12個分行なう。これにより、緑化工程及び検査が終了した栽培ユニット1が1日に12個、栽培装置10から搬出される。
ステップS610における評価指標の算出について、更に詳細を述べる。ステップS601〜S609で示したように、実施の形態1において、制御部60は一日に6回の検査を行ない概日リズムの振幅及び周期を算出する構成とした。植物Pのクロロフィル蛍光強度には周期性が認められ、その振幅及び周期を特定することにより、植物Pの生育結果との相関係数が向上するからである。
図8は、植物Pのクロロフィル蛍光量の時間推移の例を示すグラフである。図8のグラフは、横軸に時刻(時)を示し、縦軸に各時刻平均発光量強度を示している。平均発光量強度とは、観測対象の複数の植物Pから得られた遅延蛍光強度の平均値である。また図8中のハッチングに示す期間は光源25が消灯期間であることを示している。図8に示すように、クロロフィル蛍光発光量の強度には周期性が認められる。したがって例えば一日に一回の遅延蛍光強度の計測を行なう場合には、いずれの時刻において計測するかによって計測結果にバラつきが生じることになる。実際に複数の植物Pに対し、緑化工程を経て複数回の測定を行なった後に14日間の水耕栽培を実施して生重量を測定し、各時点での測定結果と生育後の生重量との相関関係を求めたところ、朝の4時(消灯後4時間経過時)に測定した平均発光量と平均生重量との相関係数が0.650を示したが、以下のように時刻によって異なる値となった。
時刻 相関係数
16時 0.540
20時 0.593
24時(消灯) 0.590
4時 0.650
8時 0.619
12時(点灯) 0.617
なお、複数回の遅延蛍光強度の測定結果の平均と生重量との相関関係を回数毎に求めた場合、計測回数が多いほど相関係数が増加することが分かった。図9は、計測回数と相関係数との関係の一例を示すグラフである。図9のグラフは、横軸に計測回数、縦軸に相関係数を示している。計測回数が1回の場合の測定結果の平均と平均生重量との相関係数は0.602、2回の場合の相関係数は0.615、3回の場合の相関係数は0.633、4回の場合の相関係数は0.658、5回の場合の相関係数は0.667、6回の場合の相関係数は0.677であった。このように、複数回の測定によって得られる遅延蛍光強度の平均により評価指標を求める方が、1回の計測によって得られる遅延蛍光強度によって評価する場合よりも生育結果である苗の生重量との相関が高く、良好に生育する苗を選別することが可能となる。
更に実施の形態1においては、制御部60は、複数回の遅延蛍光強度に対して図8に示した時間推移を正弦波に近似して時間推移の振幅及び周期を算出する。図10は、図8に示した時間推移を直線近似及び正弦波近似した場合の決定係数の分布を示すヒストグラムである。図10Aのヒストグラムは、直線近似した場合の決定係数Rliの2乗の頻度分布であり、図10Bのヒストグラムは、正弦波近似した場合の決定係数Rnli の2乗の頻度分布である。直線近似した場合の決定係数Rliの2乗の平均は、0.18であり、正弦波近似した場合の決定係数Rnli の2乗の平均は、0.50である。直線近似よりも正弦波近似の方が適切である。そこで制御部60は、i番目の植物Pの計6回の遅延蛍光強度の測定結果を以下の式1で近似し、式(1)中の振幅Ai 、位相φi 、定数Li の最適解とその際の決定係数Rnli を求める。
Figure 0006151663
制御部60は求めた振幅Ai 、位相φi 、定数Li、決定係数Rnliを、式(2)に示す評価関数Fに当てはめて評価指標Ii を得る。評価関数Fは、実際の生育結果として測定される生重量とパラメータAi 、φi 、Li、Rnliとの関係を人工ニューラルネットワークによる機械学習によって求められる。なお、評価指標Ii と生重量との相関係数は、複数回測定した平均値との相関係数0.677と比較して、0.74まで向上することが実測値から分かっている。
Figure 0006151663
このように24時間中に複数回の検査を行なってから評価指標を算出することにより、良好に生育する苗を選別可能とする予測精度を向上させることが可能である。
上述したように、日毎に7,200株に相当する複数の栽培ユニット1が栽培装置10に取り込まれ、4日間の緑化工程を経て日毎に7,200株に相当する複数の栽培ユニット1が一日に複数回検査された後に次の苗選別の工程に係る装置へ搬送される。検査結果は栽培トレイ11のRFタグ13に記録されてあるから、他の苗選別ユニットにて検査結果である評価指標に基づく苗選別が可能である。
これにより、日産数千株の植物Pの大量生産と、日毎の数千株の植物Pの検査とを自動的に行ない、更に一日に複数回の検査を行なうことによって検査結果に基づく生育予測の精度を向上させることも可能である。したがって本発明により、大量生産、品質向上、及び均質化を具現することが可能となる。
実施の形態1では、栽培棚2の構成を図2〜図5に示したように6段の収容棚21を2連2列備える構成としたが、これに限らず、処理が可能な範囲で更に数倍の収容棚21群で構成されてもよい。又は、栽培システムが複数の栽培装置10を含むようにし、数倍の株数に対する検査及び生産を実現してもよい。
実施の形態1では、制御系における制御装置5及び制御用端末装置6がPLC及びPCと別途設けられる構成とした。しかしながら制御用端末装置6の機能を制御装置5にて実現するようにして一体化してもよいし、制御用端末装置6の処理は、中央装置7にて実行されるようにしてもよい。
(実施の形態2)
実施の形態2では、緑化工程の最終日において栽培装置10にて苗選別を併せて行なう構成とする。
実施の形態2における栽培システムの構成は、以下に説明する苗選別に係る移植部に係る構成以外は、実施の形態1におけるシステムと同様であるから、共通する構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図11は、実施の形態2において苗選別にて用いられる栽培パレット8の一例を示す斜視図である。栽培パレット8は、例えば発泡スチロール製で平板形状をなし、縦横各複数列に孔81が設けられている。各孔81は、培地Bを切り分けた苗床部を隙間なく収容できるように構成されている。具体的には孔81は夫々、苗床部の大きさよりも少し小さく、更にテーパ状に縮径されて苗床部を確実に保持できるようにしてある。栽培パレット8の大きさは例えば890×590mmであって、約150個の孔81が設けられ、各孔81で植物Pを育成可能である。栽培パレット8は、植物工場内の図示しない他のトレイ内に収容される。苗選別後の育苗工程では、該他のトレイ内に満たされる育成用の培養材(液体)により、植物Pが育成される。
栽培パレット8は更に、RFタグ82を有している。RFタグ82は、栽培トレイ11のRFタグ13と同形式のタグであり、各孔81に植えられる植物P個体の識別情報と、植物P個体に関する情報とを記録することが可能である。
図12は、実施の形態2における栽培システムの構成を示すブロック図である。実施の形態2の栽培システムは、栽培ユニット1の栽培トレイ11から、培地Bごと植物Pを栽培パレット8へ移植する移植部9を栽培装置10に更に備え、制御装置5内に移植部9の動作を制御する移植制御部59を有して構成される。移植部9は、例えば検査部4に隣接されるように栽培装置10に設けられる。
移植部9は、移植機91と記録部92とを備える。
移植機91は例えば、栽培トレイ11と栽培パレット8とを夫々水平に保持する保持部を有し、栽培トレイ11の保持部から植物Pを含む培地Bを苗床部に切り分けて栽培パレット8の孔81に押し込む機構を有している。移植部9による移植の機構はその他、公知技術を含む種々の構成を適用してよい。
記録部92は、栽培トレイ11のRFタグ13及び栽培パレット8のRFタグ82に対応するリーダライタを用いる。記録部92は、栽培トレイ11に収容されている植物Pの識別情報及び評価指標に対応する数値のRFタグ13からの読み取り、及び評価指標のRFタグ82への転記を行なう。
移植部9は、制御装置5の移植制御部59により制御される。移植制御部59は、移植機91の保持部に保持された栽培トレイ11から栽培トレイ11に収容されている植物Pの識別情報及び該識別情報に対応付けて記憶されている数値を読み取り、読み取った数値に基づき植物Pを選別して、栽培パレット8に移植する。例えば移植制御部59は、各培地Bの300株から約150株を数値の高い順に選別し、栽培パレット8へ移植させるように制御する。移植制御部59は、搬送制御部53と連動するか、又はオペレータ手動により、バッファ棚23を用いて同一の栽培トレイ11上の培地Bから異なる栽培パレット8への移植を併せて行ない、結果的に植物Pの苗を7,200株から5,000株へ選別する。移植制御部59は、植物Pを栽培パレット8へ移植させるに際し、検査部4による検査結果である評価指標を移植先の栽培パレット8のRFタグ82に転記する。
図13は、実施の形態2において移植部9により実行される処理手順の一例を示すフローチャートである。図13のフローチャートに示す処理は、図7のフローチャートに示した処理手順の内、4日目の入出庫棚22への搬送(S15)の処理に代替して、所定のプログラムに基づき制御装置5によって実行される。
制御装置5の搬送制御部53は、所定のスケジュールに基づき、収容棚21のいずれかから栽培ユニット1の栽培トレイ11を移載機38に引き込み、移植部9へ搬送する(ステップS21)。
移植部9は、移植制御部59の制御により、搬送された栽培トレイ11と、栽培パレット8とを保持する(ステップS22)。移植制御部59は、記録部92に、栽培トレイ11に収容されている複数の植物Pの全てについて識別情報及び評価指標をRFタグ13から読み取らせる(ステップS23)。
移植制御部59は、読み取った識別情報及び評価指標に基づき、移植する植物Pの識別情報を決定する(ステップS24)。ステップS24において移植制御部59は、所定値以上の数値に対応する評価指標、又は所定値に等しい数値に対応する評価指標が対応付けられている識別情報を決定する。
移植制御部59は、決定した識別情報に基づいて特定される植物Pを移植機91によって栽培パレット8に移植させ(ステップS25)、移植する都度、記録部92により栽培パレット8のRFタグ82に、移植対象の植物Pの識別情報と、該識別情報に対応付けられている評価指標とを転記する(ステップS26)。
移植制御部59が決定した識別情報に対応する植物P全ての移植を完了させた場合、搬送制御部53が栽培トレイ11を移載機38に引き込み、入出庫棚22へ搬送する(ステップS27)。選別された植物Pが移植された栽培パレット8は、図示しない他の出庫口に移植機91によって載置されてもよいし、オペレータが手動で次の工程に係る装置へ運搬するようにしてもよい。
このようにして、検査結果の評価指標に基づいて、植物Pが夫々栽培トレイ11から栽培パレット8へ移植される。栽培装置10内で、検査結果に基づく苗選別までもが実行されるので、高効率化が図られて生産性が向上する。更に、植物Pの育苗工程へ進んだ後も各植物P個体の評価指標が記録されたままであるから、育苗結果と苗選別時の情報とを対応させることが可能となる。収穫まで検査結果を維持しておき、最終的な生育結果と苗選別時の情報とを対応させることも可能である。生育結果と苗選別時の検査結果の情報との対応は、制御用端末装置6を介して中央装置7にて記録装置71に集積されるとよい。一日当たり7,200株の検査結果、日産5,000株の各植物P個体についての生育結果を記録しておくことにより、実施の形態1で示した検査時の評価関数Fへの当てはめにおける評価関数の逐次学習、又は新たな検査アルゴリズム開発に利用することが可能である。これにより、苗選別の精度を向上させることも可能である。実施の形態1にて記載したように、収容棚21群の数を数倍とした場合には一日当たりの検査数及び生産数を更に増加させることができる。
なお実施の形態2で示した移植部9は、検査部4と兼用される構成としてもよい。このとき、記録部44と記録部92とは1つのハードウェアを用いる構成が可能である。
なお、上述のように開示された本実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
P 植物
B 培地
1 栽培ユニット
11 栽培トレイ
13 RFタグ
10 栽培装置
2 栽培棚
21 収容棚
22 入出庫棚
23 バッファ棚
25 光源
26 案内レール
3 搬送装置
4 検査部
41 検査箱
42 カメラ
43 励起光光源
44 記録部
5 制御装置
6 制御用端末装置
60 制御部
62 記憶部
8 栽培パレット
9 移植部
91 移植機
92 記録部

Claims (6)

  1. 植物及び該植物を栽培する培地を収容することが可能であり、収容された植物を識別する識別情報を記録する記録媒体が設けられた複数の栽培容器と、該栽培容器が載置される棚板が所定間隔を隔てて複数段設けられた栽培棚と、前記棚板上面へ緑化用の光を各照射する光源と、前記複数の棚板間で前記栽培容器を搬送する搬送装置とを備える栽培システムにおいて、
    前記栽培容器は、複数の植物を個体別に夫々収容する孔を備え、
    前記記録媒体には、前記孔に収容される複数の植物夫々を識別する識別情報が記憶されており、
    該栽培システムは、
    前記栽培容器を1又は複数収容する収容部を有し、該収容部に収容された栽培容器が含む前記複数の植物を各検査する検査部と、
    該検査部による各植物への検査結果を、前記複数の植物夫々の識別情報と対応付けて前記記録媒体に記録させる記録部と、
    前記検査部による検査結果に基づき、前記栽培容器に収容されている植物を他の栽培容器へ移植する移植部と
    を更に備え
    前記移植部は、前記検査部による前記複数の植物の各検査結果を、移植先の他の栽培容器へ前記複数の植物を識別する識別情報と共に転記する移植記録部を更に備える
    ことを特徴とする栽培システム。
  2. 前記検査部は、
    前記収容部に収容される栽培容器を収容する暗箱と、
    該暗箱内でクロロフィル蛍光測定を実行する計測手段と、
    該計測手段による計測結果に基づき、植物の評価指標を算出する算出手段と
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の栽培システム。
  3. 前記検査部は、
    前記収容部に収容される栽培容器内の植物を撮像する撮像手段を更に含み、
    前記算出手段は、前記計測手段による計測結果に加え、前記撮像手段により撮像した画像の解析結果に基づいて前記評価指標を算出するようにしてある
    ことを特徴とする請求項2に記載の栽培システム。
  4. 前記搬送装置は、同一の栽培容器を一日に複数回、前記検査部へ搬送するようにしてあり、
    前記検査部は、
    前記計測手段による時系列的な複数回の計測結果に基づき、前記植物の概日リズムの振幅又は周期を算出する概日リズム算出手段を更に有し、
    前記算出手段は、該概日リズム算出手段が算出した周期情報を更に加えて前記評価指標を算出するようにしてある
    ことを特徴とする請求項2又は3に記載の栽培システム。
  5. 植物及び該植物を栽培する培地を収容することが可能であり、収容された植物を識別する識別情報を記録する記録媒体が設けられた複数の栽培容器と、該栽培容器が載置される棚板が所定間隔を隔てて複数段設けられた栽培棚と、前記棚板上面へ緑化用の光を各照射する光源と、前記複数の棚板間で前記栽培容器を搬送する搬送装置とを備える栽培システムにおいて、
    前記栽培容器は、複数の植物を収容することが可能であり、収容される複数の植物を夫々識別する識別情報を前記記録媒体に記録する記録手段を備え、
    該栽培システムは、
    前記栽培容器を1又は複数収容する収容部を更に収容する暗箱、該暗箱内でクロロフィル蛍光測定を実行する計測手段、及び、該計測手段による計測結果に基づき、植物の評価指標を算出する算出手段を有して前記栽培容器が含む前記複数の植物を各検査する検査部と、
    該検査部による各植物への検査結果を、前記複数の植物の識別情報と対応付けて前記記録媒体に記録させる記録部と
    を更に備え、
    前記搬送装置は、同一の栽培容器を一日に複数回、前記検査部へ搬送するようにしてあり、
    前記検査部は、
    前記計測手段による時系列的な複数回の計測結果に基づき、前記植物の概日リズムの振幅又は周期を算出する概日リズム算出手段を更に有し、
    前記算出手段は、該概日リズム算出手段が算出した周期情報を更に加えて前記評価指標を算出するようにしてある
    ことを特徴とする栽培システム。
  6. 前記栽培容器は、
    所定範囲内の装置から情報を無線通信によって受信する第1無線通信部と、
    該第1無線通信部により受信した情報を前記記録媒体に書き込む書込部と
    を更に有し、
    前記記録部は、所定範囲内の装置へ情報を無線通信によって受信する第2無線通信部を備え、前記検査部による検査結果を第2無線通信部により前記第1無線通信部へ送信するようにしてある
    ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1つに記載の栽培システム。
JP2014077212A 2014-04-03 2014-04-03 栽培システム Active JP6151663B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014077212A JP6151663B2 (ja) 2014-04-03 2014-04-03 栽培システム
EP15772795.9A EP3127420A4 (en) 2014-04-03 2015-03-31 Cultivation system
PCT/JP2015/060064 WO2015152206A1 (ja) 2014-04-03 2015-03-31 栽培システム
US15/301,314 US20170027110A1 (en) 2014-04-03 2015-03-31 Cultivation system
CN201580018266.1A CN106163262A (zh) 2014-04-03 2015-03-31 栽培系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014077212A JP6151663B2 (ja) 2014-04-03 2014-04-03 栽培システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015195786A JP2015195786A (ja) 2015-11-09
JP6151663B2 true JP6151663B2 (ja) 2017-06-21

Family

ID=54240527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014077212A Active JP6151663B2 (ja) 2014-04-03 2014-04-03 栽培システム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20170027110A1 (ja)
EP (1) EP3127420A4 (ja)
JP (1) JP6151663B2 (ja)
CN (1) CN106163262A (ja)
WO (1) WO2015152206A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200489993Y1 (ko) * 2018-06-30 2019-09-05 (주)인성테크 식물공장용 반자동 작물 수확 장치

Families Citing this family (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170142813A1 (en) * 2015-11-11 2017-05-18 Ranbir S. Sahni Intelligent controller
EP3439451B1 (en) * 2016-04-04 2021-09-29 Freight Farms, Inc. Modular farm control and monitoring system
WO2017185064A1 (en) 2016-04-21 2017-10-26 Eden Works, Inc. (Dba Edenworks) Stacked shallow water culture (sswc) growing systems, apparatus and methods
JP6653474B2 (ja) * 2016-04-25 2020-02-26 パナソニックIpマネジメント株式会社 照明システム及び照明器具
JP6617376B2 (ja) * 2016-05-02 2019-12-11 株式会社エルム 完全自動多段苗育成システム
GB2550189A (en) * 2016-05-12 2017-11-15 Team Green Ltd Hydroponic growing method
US11116149B2 (en) 2016-05-12 2021-09-14 Hydrogarden Limited Portable growing system
US11724876B2 (en) 2016-05-24 2023-08-15 RoBotany Ltd. Apparatus and method for autonomous agriculture inventory management
EP3462842A4 (en) * 2016-05-24 2020-01-08 Robotany Ltd. APPARATUS AND METHOD FOR AGRICULTURE WITH SELF-CONTAINED ENVIRONMENT
DK179090B1 (en) * 2016-06-17 2017-10-23 Ellepot As Apparatus and system for transporting a length of growth medium cut into pieces of suitable size into a propagation tray
DE102016121126B3 (de) * 2016-11-04 2018-01-18 Farmers Cut GmbH Klimatisch abgeschlossene Klimazelle zur Aufzucht von Pflanzen in Innenräumen
EP3326452B1 (en) * 2016-11-24 2020-06-10 Heliospectra AB Cultivation storage system
WO2018107176A1 (en) 2016-12-09 2018-06-14 Eden Works, Inc. (Dba Edenworks) Methods systems and apparatus for cultivating densely seeded crops
US20180220592A1 (en) * 2017-02-03 2018-08-09 Argia Group Llc Method and system for plant growth lighting
JP6504200B2 (ja) * 2017-05-24 2019-04-24 株式会社椿本チエイン 栽培システム及びコンピュータプログラム
US20180359957A1 (en) * 2017-06-14 2018-12-20 Grow Solutions Tech Llc Systems and methods for providing an external notification of a grow pod status
JOP20190169A1 (ar) * 2017-06-14 2019-07-02 Grow Solutions Tech Llc أنظمة وطرق لاستخدام طرق led لحجيرة نمو
JOP20190167A1 (ar) * 2017-06-14 2019-07-02 Grow Solutions Tech Llc أنظمة وطرق لتحديد وقت الحصاد لمادة نبات بحجيرة نمو
JOP20190048A1 (ar) * 2017-06-14 2019-03-19 Grow Solutions Tech Llc أنظمة وطرق للتعلم الذاتي بحجيرة نمو
IT201700092004A1 (it) * 2017-08-08 2019-02-08 Thomas Ambrosi Sistema di gestione automatico e modulare di colture idroponiche
JP6928372B2 (ja) * 2017-08-29 2021-09-01 公立大学法人大阪 植物の生産方法
CN107624455B (zh) * 2017-09-30 2019-11-26 河北博超温室设备有限公司 一种立体自动化苗床系统
CN107750935B (zh) * 2017-10-10 2021-07-20 福建省中科生物股份有限公司 栽培装置、多层立体栽培系统及植物工厂种植系统
US11483988B2 (en) 2017-11-30 2022-11-01 OnePointOne, Inc. Vertical farming systems and methods
CN108012916B (zh) * 2017-12-20 2023-07-21 星光农机股份有限公司 一种自动调速式栽培机
JP7017954B2 (ja) * 2018-03-08 2022-02-09 ユニ・チャーム株式会社 動物用トイレ
KR20200030586A (ko) 2018-03-15 2020-03-20 프란츠 라보라토리 가부시키가이샤 식물재배 방법, 식물재배 시스템 및 랙
EP3543599A1 (en) * 2018-03-20 2019-09-25 Shibakawa Manufacturing Co., Ltd. Led lighting device and plant cultivation shelf
US11778956B2 (en) * 2018-04-06 2023-10-10 Walmart Apollo, Llc Automated vertical farming system using mobile robots
IL260144B2 (en) * 2018-06-19 2023-04-01 Arkadi Buberman A modular and automatic system for growing plants
JP6488052B1 (ja) * 2018-07-19 2019-03-20 藤澤建機株式会社 栽培方法、栽培設備、及び栽培装置
CN112805554B (zh) * 2018-08-30 2024-09-06 佳能弗吉尼亚股份有限公司 自主监视系统
EP3855165A4 (en) * 2018-09-18 2022-05-25 The University of Tokyo SUBSTANCE SPECIFICATION DEVICE, SUBSTANCE SPECIFICATION METHOD AND SUBSTANCE SPECIFICATION PROGRAM
US10653075B1 (en) 2018-12-07 2020-05-19 Timothy E. Joseph Modular grow chamber constructions and related growing systems and methods
US20200178475A1 (en) * 2018-12-07 2020-06-11 Timothy E. Joseph Modular grow chamber constructions and related growing systems and methods
CN111492831A (zh) * 2019-01-11 2020-08-07 洪锦民 远程栽种植物的方法及系统、农具、计算机程序产品
US11612111B1 (en) 2019-02-01 2023-03-28 Aerofarms, Inc. Nesting container for vertical farm
CA3130772A1 (en) * 2019-02-26 2020-09-03 Grow Glide Inc. Customizable slidable shelving and support system for horticulture applications
WO2020201214A1 (en) * 2019-04-02 2020-10-08 Natufia Labs Plc Intelligent plant growth system and method
TWI766160B (zh) * 2019-04-26 2022-06-01 元通光電科技股份有限公司 人工智慧植物工廠一貫自動化採收系統及植栽回流裝置
JP2021029173A (ja) * 2019-08-23 2021-03-01 伊東電機株式会社 植物栽培装置及び植物製造方法
CN111034548A (zh) * 2019-12-24 2020-04-21 安徽咱家田生态农业有限公司 一种利用瓜蒌籽培育瓜蒌幼苗的方法
CN111296119A (zh) * 2020-03-15 2020-06-19 南京慧瞳作物表型组学研究院有限公司 集装箱表型舱系统
CN111296105A (zh) * 2020-03-15 2020-06-19 南京慧瞳作物表型组学研究院有限公司 一种集装箱表型舱
EP4195912A1 (en) * 2020-08-13 2023-06-21 Ocado Innovation Limited Storage system, methods and devices
US20240196821A1 (en) * 2020-08-21 2024-06-20 Ono Exponential Farming S.R.L. A System for Controlling and Managing Hydroponic or Similar Cultivations on Modular Shelves
CN111955227A (zh) * 2020-08-31 2020-11-20 岳阳碧华粮食机械有限公司 一种育苗床及育苗方法
US20220078985A1 (en) * 2020-09-11 2022-03-17 David Steven GARDELLA Pallet system for transporting plants
DE102020125904A1 (de) 2020-10-02 2022-04-07 &Ever Gmbh Trägersystem für eine automatisierte Aufzucht von Pflanzen
US20220159918A1 (en) * 2020-11-24 2022-05-26 Auto Grow Pod, Ltd. Multiple produce growth support apparatus
DE102020134916A1 (de) 2020-12-23 2022-06-23 &Ever Gmbh Pflanzenaufzuchtsystem mit einem von einem Klimabehälter umschlossenen Substratträger
USD977170S1 (en) * 2021-07-19 2023-01-31 Lumlux Corp. LED grow light
USD988564S1 (en) * 2021-08-20 2023-06-06 Lumlux Corp. LED grow light
CN114419133A (zh) * 2022-01-24 2022-04-29 杭州睿胜软件有限公司 判断植物的容器是否适合植物的养护的方法和装置
EP4265103A1 (en) * 2022-04-20 2023-10-25 Harting Systems GmbH Distributing feedback data from the consumers in the context of growing plants in grow-units
TWI840918B (zh) * 2022-08-17 2024-05-01 通億國際貿易有限公司 具備多軸輸送與影像監測之多層式水耕栽培設備
US11925154B1 (en) * 2022-10-11 2024-03-12 CGIP, Inc. System for plant cultivation

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001061342A (ja) * 1999-08-31 2001-03-13 Toppan Forms Co Ltd 育苗管理システムおよび方法
JP3338674B2 (ja) * 1999-09-17 2002-10-28 中央情報開発株式会社 ハウス内空きスペース管理システム及び方法
NL1021800C2 (nl) * 2002-10-31 2004-05-06 Plant Res Int Bv Werkwijze en inrichting voor het maken van beelden van de kwantumefficientie van het fotosynthesesysteem met tot doel het bepalen van de kwaliteit van plantaardig materiaal en werkwijze en inrichting voor het meten, classificeren en sorteren van plantaardig materiaal.
JP4651743B1 (ja) * 2010-03-12 2011-03-16 株式会社椿本チエイン 植物栽培装置
GB201009773D0 (en) * 2010-06-11 2010-07-21 Karpinski Stanislaw Method and apparatus for plant protection
US20120054061A1 (en) * 2010-08-26 2012-03-01 Fok Philip E Produce production system and process
US9220202B2 (en) * 2011-12-05 2015-12-29 Biological Illumination, Llc Lighting system to control the circadian rhythm of agricultural products and associated methods
US9775301B2 (en) * 2012-02-02 2017-10-03 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Cultivation system
JP2013158277A (ja) * 2012-02-02 2013-08-19 Panasonic Corp 栽培システム、および、植物観察方法
JP5938768B2 (ja) * 2012-03-08 2016-06-22 浜松ホトニクス株式会社 植物の生育状態を診断する方法及びこれに用いられる装置
JP6012324B2 (ja) * 2012-07-23 2016-10-25 小林クリエイト株式会社 作物生育管理システム及び作物の生育管理方法
JP2014036580A (ja) * 2012-08-10 2014-02-27 Tsubakimoto Chain Co 植物処理装置及び植物栽培装置
RU2636955C2 (ru) * 2012-09-04 2017-11-29 Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. Способ для увеличения питательной ценности съедобной части растения при помощи света и предназначенного для этого осветительного прибора
US10292340B2 (en) * 2013-06-06 2019-05-21 Flora Fotonica Ltd. System and method for providing illumination to plants

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200489993Y1 (ko) * 2018-06-30 2019-09-05 (주)인성테크 식물공장용 반자동 작물 수확 장치

Also Published As

Publication number Publication date
CN106163262A (zh) 2016-11-23
JP2015195786A (ja) 2015-11-09
EP3127420A1 (en) 2017-02-08
US20170027110A1 (en) 2017-02-02
WO2015152206A1 (ja) 2015-10-08
EP3127420A4 (en) 2017-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6151663B2 (ja) 栽培システム
JP7124020B2 (ja) 成長システムおよび方法
CN109688802B (zh) 栽培系统和方法
US10524425B2 (en) Method for automating transfer of plants within an agricultural facility
US20220007589A1 (en) Method for monitoring growth of plants and generating a plant grow schedule
US8341880B2 (en) Root evaluation
EP1433377B1 (en) Automatized plant containers handling system
US20180295783A1 (en) Method for monitoring growth of plants and generating a plant grow schedule
TW201830181A (zh) 農作管理系統
US20120018356A1 (en) Title of invention method and device for determining plant material quality using images containing information about the quantum efficiency and the time response of the photosynthtic system
MX2013014806A (es) Dispositivo de exploracion para explorar epecimienes de planta.
US20190174684A1 (en) Environmental microclimate growth chamber and method
CN113873871A (zh) 生长系统和方法
CN116723764A (zh) 水培农业环境中植物索引的系统和方法以及水培农业环境
CN113924967B (zh) 一种智能植物工厂
WO2018216520A1 (ja) 栽培システム及びコンピュータプログラム
JP7335459B2 (ja) 調整された育成プロトコル目標値を用いる実験
JP2013158279A (ja) 栽培システム、および、植物観察方法
Shimizu et al. Automated technology in plant factories with artificial lighting

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160310

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161101

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161222

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170523

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170525

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6151663

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

R371 Transfer withdrawn

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250