植物育成システム
【課題】本発明は、ＬＥＤユニットの運用効率を高める技術を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、植物育成システム１００を提供する。植物育成システム１００は、植物育成建屋１と、前記植物育成建屋１内に配設され、植物が植えられる育成面２と、赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤと白色ＬＥＤとを有し、前記育成面と対向する位置に配設されているＬＥＤユニット６１と、前記各色のＬＥＤに供給する電力を生成する電力生成手段５１，７１と、前記各色のＬＥＤに供給する電力量を個別に制御する制御手段１０と、を備えることを特徴とする。
【解決手段】本発明は、植物育成システム１００を提供する。植物育成システム１００は、植物育成建屋１と、前記植物育成建屋１内に配設され、植物が植えられる育成面２と、赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤと白色ＬＥＤとを有し、前記育成面と対向する位置に配設されているＬＥＤユニット６１と、前記各色のＬＥＤに供給する電力を生成する電力生成手段５１，７１と、前記各色のＬＥＤに供給する電力量を個別に制御する制御手段１０と、を備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤの照明光により植物を育成する植物育成システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、外部から隔離された空間において、人工光を照射して植物を育成する植物育成工場が建設されている。このような植物育成工場では、土を使用せずに外部から閉鎖された空間で野菜を育成することができるので、農薬を使用することなく病原菌や害虫による被害を効果的に抑制することができる。一方、人工光の照射に関しては、ＬＥＤによる照明方法を工夫して消費電力を低減させる技術（特許文献１）、植物の生理に対する悪影響を抑制しつつ人間の視覚感度の高いスペクトルの夜間のＬＥＤ照明を実現する技術（特許文献２）、及び植物の成長段階に応じてＬＥＤ照明のスペクトルを成長段階に応じて変化させて成長を促進させる技術が提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７１９０４号公報
【特許文献２】特開２００８−３１１１８８号公報
【特許文献３】特開平１０−１９１７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来技術では、赤、青、及び緑の各色のＬＥＤを使用して、植物の育成に必要な赤、青、及び緑の三原色のスペクトルでの照射を実現することは検討されていたが、各色のＬＥＤの運用効率までは十分に検討されていなかった。
【０００５】
本発明は、上述の従来の課題の少なくとも一部を解決するために創作されたものであり、ＬＥＤユニットの運用効率を高める技術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】
第１手段は、植物育成システムである。本植物育成システムは、植物育成建屋と、前記植物育成建屋内に配設され、植物が植えられる育成面と、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、及び白色ＬＥＤを有し、前記育成面と対向する位置に配設されているＬＥＤユニットと、前記各色のＬＥＤのそれぞれに供給する電力を生成する電力生成手段と、前記各色のＬＥＤに供給する電力量を個別に制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本構成は、植物育成建屋内に配設されているＬＥＤユニットが一般的な赤色LED、青色LED、及び緑色LEDの三原色のLEDが揃ったものではなく、緑色LEDの代わりに白色LEDが装備されているという特徴を有している。これにより、白色LEDで成長レベル０（発芽期）や成長最終期に必要とされる緑色の光を供給することができる。さらに、ＬＥＤユニットは、光合成や光形態形成といった植物の育成の総合的な観点から十分な光を照射可能なので、青色ＬＥＤや赤色ＬＥＤの照度を調整して育成対象となる植物に適合させることができる。この結果、たとえば緑色ＬＥＤの長期的な低稼働といった非効率な使用状態を回避することができるので、ＬＥＤユニットの運用効率が向上する。
【０００８】
ただし、緑色LEDの装備を完全に排除するもではなく、赤色LED、青色LED、及び白色LEDが装備されていればよい。
【０００９】
第２手段は、第１手段において、前記植物の成長レベルを検知する植物育成状態検知手段を備える。前記制御手段は、前記植物育成状態検知手段が検知した植物の成長レベルの情報に基づき、前記各色のＬＥＤのそれぞれに供給する電力量を決定する。
【００１０】
本構成では、植物の成長レベルを検知する植物育成状態によって検知された成長レベルの情報に基づいて植物に最適な波長の人工光を照射することができるので、植物の現実の育成状態に適した波長成分の人工光を植物に照射することができる。
【００１１】
第３手段は、第１または第２手段において、ＬＥＤユニットの各色ＬＥＤに印加する電流の電圧と、育成面に植物が植えられてからの経過時間との関係を表した作業指示ファイルが記憶される、不揮発性記憶装置である作業指示ファイル記憶手段を有する。電流生成手段は、前記作業指示ファイルを参照することにより、植物が育成面に植えられてからの経過時間が、前記作業指示ファイルの経過時間に達した場合には、前記経過時間に対応する電圧で、各色ＬＥＤに電流を印加することを特徴とする。
【００１２】
これにより、制御手段が、何らかの理由で作動しなくなった場合であっても、電流生成手段は、前記不揮発性記憶装置に記憶されている作業指示ファイルを参照することにより、各色ＬＥＤに印加する電流を生成することができ、植物育成面に植えられている植物が枯れたり、成長が遅くなったりすることがない。
【００１３】
第４手段は、第１ないし第３のいずれか一つの手段において、制御手段は、育成面で植えられる植物の種類、前記植物の成長レベル、前記各成長レベルにおけるＬＥＤユニットの各色ＬＥＤに印加する電流の最適な電圧、前記各成長レベルにおけるＬＥＤユニットの照射時間との関係を表した基準スケジュールファイルが記憶される基準スケジュールファイル記憶手段と、植物育成検知手段が検知した成長レベルに変化があるか否かを判断する植物育成状態判定手段と、ＬＥＤユニットの各色ＬＥＤに印加する電流の電圧と、育成面に植物が植えられてからの経過時間との関係を表した作業指示ファイルを生成する作業指示ファイル生成手段とを備えている。
【００１４】
育成面について作業指示ファイルが生成されていない場合には、前記作業指示ファイル生成手段は、前記基準スケジュールファイルに基づいて、作業指示ファイルを作成する。一方で、育成面について前記作業指示ファイルが生成されている場合であって、前記植物育成状態判定手段が、成長レベルの変化があったと判断した場合には、前記作業指示ファイル生成手段は、前記作業指示ファイルの、前記変化があった成長レベルに対応する経過時間の項目を、成長レベルの変化があった経過時間に変更するとともに、次以降の成長レベルに対応する経過時間の項目を、順次、前記変更された経過時間の差分だけ変更させる処理を行う。電流生成手段は、前記作業指示ファイルを参照することにより、植物が育成面に植えられてからの経過時間が、前記作業指示ファイルの経過時間に達した場合には、前記経過時間に対応する電圧で、各色ＬＥＤに電流を印加することを特徴とする。
【００１５】
これにより、各色ＬＥＤに印加される最適な電圧が適格に決定され、植物の成長レベルにあった最適な照射光が照射される。
【００１６】
第５手段は、第３または第４手段において、電流生成手段は、各ＬＥＤユニットの近傍に配設されている。作業指示ファイル記憶手段は、電流生成手段の近傍に配設されている。制御手段は、生成した作業指示ファイルを、各作業指示ファイル記憶手段に送信して記憶させることを特徴とする。
【００１７】
これにより、制御手段と、作業ファイル記憶手段との通信が遮断された場合であっても、電流生成手段は、前記不揮発性記憶装置に記憶されている作業指示ファイルを参照することにより、各色ＬＥＤに印加する電流を生成することができる。
【００１８】
また、電流生成手段は、各ＬＥＤユニットの近傍に配設されていることから、長距離の送電による電流の損失を回避することにより、エネルギーの無駄を削減することが可能となる。
【００１９】
第６手段は、第１ないし第５手段において、植物育成状態検知手段は、育成面に植えられている植物の高さを検知する高さ方向に複数配設されたセンサーであることを特徴とする。
【００２０】
これにより、簡単で且つ確実に、育成面に植えられた植物の成長レベルを検知することが可能となり、植物育成システムの信頼性を向上させることが可能となるとともに、低コストに植物育成状態検知手段を実現することが可能となる。
【００２１】
第７手段は、第１ないし第６手段において、太陽光を電流に変換する太陽電池と、前記太陽電池で生成された電流を蓄電する二次電池とを更に有している。前記二次電池から、電流生成手段電流を供給することを特徴とする。
【００２２】
これにより、植物の育成に伴う電気代を削減することが可能となり、更に、発電に伴う二酸化炭素が余分に排出されることが無く、省資源化に貢献することが可能となる。
【００２３】
第８手段は、第７手段において、二次電池の残量を計測する残量検知部と、商用電源から供給される交流を、降圧、整流、平滑化する整流部と、前記残量検知部により計測された二次電池の残量が所定値以下である場合に、前記整流部を起動させて、電流生成手段に供給する電流を太陽電池から商用電源に切り替える電源管理手段を更に有することを特徴とする。
【００２４】
これにより、天候不順時や夜間等に、二次電池の残量が所定値以下に鳴った場合であっても、ＬＥＤユニットに電流を供給することができ、植物育成面に植えられている植物が枯れたり、成長が遅くなったりすることがない。
【００２５】
第９手段は、第８５手段において、複数の育成面及びＬＥＤユニットを有するとともに、各ＬＥＤユニットに対応する複数の電流生成手段を有する。各電流生成手段に対応する複数の太陽電池を有することを特徴とする。
【００２６】
これにより、ある太陽電池パネルの運用を一時的に停止させることにより、順次太陽電池パネルを整備することが可能となる。
【００２７】
第１０手段は、第１ないし第９手段において、植物育成建屋内への作業者の入退場を検知する入退場検知手段を更に有している。前記入退場検知手段が植物育成建屋内への作業者の入場を検知した場合には、制御手段は、ＬＥＤユニットが白色に発光するような各色ＬＥＤに印加される電流の電圧を決定する。前記入退場検知手段が植物育成建屋内への作業者の退場を検知した場合には、制御手段は、植物育成状態検知手段が検知した情報に基づき、前記赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、白色ＬＥＤのそれぞれに印加される電流の電圧を決定することを特徴とする。
【００２８】
これにより、作業者が植物育成建屋内への入場時に、ＬＥＤユニットが白色に発光するので、作業者の植物育成建屋内での各種確認作業が容易となる。例えば、育成面で植えられている植物の色づきの確認が容易となる。また、作業者が違和感を感じることがなく、植物育成建屋内で作業することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】植物育成システムの概要図である。
【図２】植物育成システムのブロック図である。
【図３】ＬＥＤユニットの駆動回路図である（赤色ＬＥＤ）。
【図４】ＬＥＤユニットの駆動回路図である（青色ＬＥＤ、白色ＬＥＤ）。
【図５】各色ＬＥＤの発光スペクトル分布を表したグラフである。
【図６】育成面制御部のブロック図である。
【図７】クロロフィルの吸収スペクトル分布を表したグラフである。
【図８】メイン処理のフロー図である。
【図９】センサーデータチェック処理のフロー図である。
【図１０】照明色変更処理のフロー図である。
【図１１】センサーデータを表した図である。
【図１２】植物育成ファイルを表した図である。
【図１３】基準スケジュールファイルを表した図である。
【図１４】作業指示ファイルを表した図である。
【図１５】作業指示ファイルの更新状態を表した図である。
【図１６】作業者入場時点灯処理のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施の形態を示す。図１は、植物育成システムの概要図である。植物育成システム１００は、植物育成建屋１と、制御部１０と、操作用コンピュータ装置２１と、太陽電池パネル５１と、充電コントローラ５２と、二次電池５３と、整流部７１と、を備えている。整流部７１は、商用電源９９から供給された電力を整流して植物育成建屋１に供給する。
【００３１】
植物育成建屋１は、病原菌、害虫、風雨の侵入を防止するために、外部から隔離されている密閉空間である。植物育成建屋１には、作業者が入退場するための入場扉１ａを有している。入場扉１ａには、入場検知部１ｂが設けられている。入場検知部１ｂは例えば、タグリーダであり、作業者が身につけている電子タグ（RFID（Radio frequency identificationの略））を読み取る装置である。入場検知部１ｂで、各作業者の植物育成建屋１への入場履歴が検知されるようになっている。
【００３２】
植物育成建屋１内には、育成面２が配設されている。実施形態では、植物育成建屋１内に複数の育成面２が配設されている。育成面２には、育成する植物が植えられる。育成面２には、植物の育成に必要なミネラル分等の肥料溶液が自動的に供給される。各育成面２に対向する位置には、ＬＥＤユニット６１が配設されている。本図１に示される例では、育成面２は１段であるが、育成面２を棚状に多段構造にしても差し支えない。
【００３３】
ＬＥＤユニット６１は、赤色光を発光する赤色LED、青色光を発光する青色LED、白色光を発光する白色LEDの多数の各色ＬＥＤを備えている。このように、ＬＥＤユニット６１は、一般的な赤色LED、青色LED、及び緑色LEDの三原色のLEDが揃ったものではなく、緑色LEDの代わりに白色LEDが装備されているという特徴を有している。この理由については後述する。
【００３４】
図３に赤色ＬＥＤの駆動回路図を示し、図４に青色ＬＥＤ及び白色ＬＥＤの駆動回路図を示す。図３に示されるように、複数の赤色ＬＥＤ６５ａが直列に接続され（図３の実施形態では１２個）ている。直列の接続された赤色ＬＥＤ６５ａと並列して、複数のツェナーダイオード６６が直列に、赤色ＬＥＤ６５ａと逆向きに接続されている。図３の実施形態では、２個の赤色ＬＥＤ６５ａに対して、１個のツェナーダイオード６６が並列接続されている。このように構成することにより、赤色ＬＥＤ６５ａに印加される電流が最大許容電流を超える場合には、その最大許容電流を超える電流が赤色ＬＥＤ６５ａと並列接続しているツェナーダイオード６６に流れ、赤色ＬＥＤ６５ａに流れる電流値を最大許容電流値以内に維持することができ、赤色ＬＥＤ６５ａを保護することができる。図３に示されるように、直列に接続された複数の赤色ＬＥＤ６５ａ及び直列の接続された複数のツェナーダイオード６６が、複数組み並列接続されている。このような構成により、ある赤色ＬＥＤ６５ａが破損し、直接に接続された赤色ＬＥＤ６１ａが１列消灯したとしても、消灯した赤色ＬＥＤ６５ａと並列接続されている他の赤色ＬＥＤ６５は消灯することがないので、育成面２に植えられている植物が枯れることがない。
【００３５】
図４に示されるように青色ＬＥＤ６５ｂの駆動回路及び白色ＬＥＤ６５ｃの駆動回路も、図３に示される赤色ＬＥＤ６５ａの駆動回路と同様である。図４に示される実施形態では、８個の青色ＬＥＤ６５ｂや白色ＬＥＤ６５ｃが直列に接続されている。
【００３６】
なお、直列に接続される各色ＬＥＤの個数は、各色ＬＥＤの特性に因るので、図３や図４の実施形態に限定されない。
【００３７】
図５に各色ＬＥＤの発光スペクトル分布を示す。図５に示されるように、赤色ＬＥＤは、発光ピークが６６０ｎｍであり、６００〜７００ｎｍの範囲で発光する。青色ＬＥＤは、発光ピークが４７０ｎｍであり、４２０〜５３０ｎｍの範囲で発光する。白色ＬＥＤは、複数の発光ピークを有し、４５０〜７００ｎｍの範囲で発光する。各色ＬＥＤは、印加される電圧に応じて、照度が変化するように構成されている。なお、図５には、比較用に緑色ＬＥＤの発光スペクトル分布も示されている。
【００３８】
各ＬＥＤユニット６１の近傍には、育成面制御部４０が配設されている。育成面制御部４０は、それぞれ近傍にあるＬＥＤユニット６１の各色ＬＥＤにパルス電流を供給するパルス電流生成部４５を有している（図２に示す）。
【００３９】
各育成面２には、植物育成状態検知センサー６２（植物育成状態検知手段）が配設されている。植物育成状態検知センサー６２は、育成面２に植えられた植物の「成長レベル」（育成状態）を検知するセンサーである。本実施形態では、植物育成状態検知センサー６２は育成面２に植えられている植物の高さを検知するセンサーであり、育成面２の側方位置に高さ方向複数配設されている。前記センサーには、光電センサー、超音波センサーが含まれる。このように、植物育成状態検知手段を構成すると、植物育成状態検知センサー６２は単純な構造であることから、信頼性があり、また、低コストで育成面２に植えられた植物の「成長レベル」を検知する植物育成状態検知手段を実現することが可能となる。
【００４０】
制御部１０は、各ＬＥＤユニット６１の近傍にある育成面制御部４０に接続している。制御部１０は、植物育成状態検知センサー６２が検知した育成面２に植えられた植物の「成長レベル」に応じて、各ＬＥＤユニット６１の各色ＬＥＤに印加する電流の電圧を決定する装置である。制御部１０は、決定したＬＥＤユニット６１の各色ＬＥＤに印加する電流の電圧の情報（後述する「作業指示ファイル」）を、各育成面制御部４０に送信する。このように構成することにより、制御部１０から各育成面制御部４０へは、各色ＬＥＤに印加する電流の電圧の情報（「作業指示ファイル」）のみが送信され、ＬＥＤユニット６１の近傍にあるパルス電流生成部４５でパルス電流が生成され、当該パルス電流がＬＥＤユニット６１に印加されるので、送電が長距離とならず、送電中のパルス電流の減衰を回避することが可能となる。なお、制御部１０には、操作用コンピュータ装置２１が接続されている。
【００４１】
各育成面２上には、ブザー６３が配設されている。また、各育成面２上には、育成面２を撮像する撮像装置６４が配設されている。撮像装置６４は、イメージセンサー、結像光学系、画像生成回路を有している。イメージセンサーは、２次元配列されたフォトダイオードを有している。各フォトダイオードは、入射光の強度を電荷に変換し、電荷を「信号電圧」として出力する。イメージセンサーには、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ Ｉｍａｇｅ ＳｅｎＳｏｒ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｗｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）が含まれる。結像光学系は、単一又は複数のレンズで構成され、入光した像を、イメージセンサー上で結像させるものである。画像生成回路は、Ａ／Ｄコンバータ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｓｅｓｓｏｒ）を有している。Ａ／Ｄコンバータは、イメージセンサーが出力する「信号電圧」を、「デジタル信号」に変換する。ＤＳＰは、Ａ／Ｄコンバータが生成した「デジタル信号」から、２次元のピクセルデータである「撮像画像データ」を生成する。
【００４２】
植物育成建屋１の天井上には、太陽電池パネル５１が配設されている。太陽電池パネル５１は、南向きに水平面から２５°〜３５°傾斜させて配設されている。太陽電池パネル５１には、シリコン系（多結晶シリコン型、微細結晶シリコン型、アモルファスシリコン型を含む）、化合物系（ＧａＡｓ系、ＣＩＳ系を含む）、有機系（色素増感型、有機薄膜型を含む）の太陽電池パネルが含まれる。太陽電池パネル５１に太陽光が照射されると、光起電力効果により光エネルギーが電流に変換される。
【００４３】
太陽電池パネル５１は、充電コントローラ５２に接続されている。充電コントローラ５２は、二次電池５３に接続されている。充電コントローラ５２は、過充電防止回路を有していて、二次電池５３の過充電が防止されるようになっている。また、充電コントローラ５２は、過電流防止回路を有していて、二次電池５３への過電流の印加が防止されるようになっている。二次電池５３には、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池等の化学反応を利用した二次電池が含まれる。二次電池５３には、二次電池５３の電圧により残量を検出する残量検知部５３ａ（図２に示す）を有している。本実施形態では、太陽電池パネル５１で生成された電流は、ＬＥＤユニット６１の発光に使用される。このように、太陽電池パネル５１で生成した電流を、ＬＥＤユニット６１の発光に使用することにしたので、電気代が莫大とならず、生産コストを低減することができる。また、温室効果ガスである二酸化炭素を余分に排出することがない。図１に示されるように、本実施形態では、植物育成建屋１の育成面制御部４０に、１の太陽電池パネル５１が接続されている。
【００４４】
整流部７１は、変圧器、整流回路、平滑化回路を有していて、商用電源９９から供給される交流を降圧するとともに直流に変換して、パルス電流生成部４５に出力する。変圧器は、商用電源９９から供給される交流を、例えば２４ｖの交流に降圧する。整流回路はダイオード等から構成され、変圧器で降圧された交流を全波整流する。平滑化回路は、コンデンサー等から構成され、整流回路で全波整流された電流を平滑化する。本実施形態では、１００Ｖ又は２００Ｖ、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用電源９９から、２４Ｖの直流に変換している。
【００４５】
（植物育成システムのブロック図の説明）
制御部１０は、ＣＰＵ１１、ＲＡＭ１２、ＲＯＭ１３、補助記憶装置１４、通信インターフェース１５を有していて、これらは相互にバス１９で接続されている。ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１２、ＲＯＭ１３と協動して、各種演算、処理を行う。ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１１で処理されるプログラムや、ＣＰＵ１１が処理するデータを、そのアドレス空間に一時的に記憶する。
【００４６】
ＲＯＭ１３には、各種プログラムが記憶されている。ＲＯＭ１３には、電源管理プログラム１３ａ、センサーデータ取得プログラム１３ｂ、植物育成状態判定プログラム１３ｃ、作業指示ファイル生成プログラム１３ｄ、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅ、点検要求プログラム１３ｆ、入退場管理プログラム１３ｇ等のプログラムが記憶されている。当該各種プログラムが、ＣＰＵ１１で処理されることにより、植物育成システム１００の各種機能を実現している。
【００４７】
電源管理プログラム１３ａは、二次電池５３の残量が所定以下になった場合に、ＬＥＤユニット６１に印加される電流を、太陽電池パネル５１から商用電源９９に切り替える処理を行うプログラムである。
【００４８】
センサーデータ取得プログラム１３ｂは、各植物育成状態検知センサー６２に、検知命令を出力し、各植物育成状態検知センサー６２で検知された「センサーデータ」を取得するプログラムである。
【００４９】
植物育成状態判定プログラム１３ｃは、前記取得された「センサーデータ」に基づいて、植物の育成状態を判定するプログラムである。
【００５０】
作業指示ファイル生成プログラム１３ｄは、「作業指示ファイル」を生成し、又は、更新するプログラムである。
【００５１】
ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅは、「作業指示ファイル」を各育成面２の育成面制御部４０に送信することにより、各育成面２のＬＥＤユニット６１の各色ＬＥＤに印加されるパルス電流の電圧を制御するプログラムである。
【００５２】
点検要求プログラム１３ｆは、育成面２に植えられている植物の成長が、後述する「基準スケジュール」から開離した場合に、作業者に前記育成面２の点検が必要であることを報知するプログラムである。具体的には、点検要求プログラム１３ｆは、操作用コンピュータ装置２１に警告を表示させたり、前記育成面２に設置されているブザー６３で警告音を鳴らせたりする。
【００５３】
入退場管理プログラム１３ｇは、入場検知部１ｂが検知した各作業者の植物育成建屋１への入退場情報から、「入退場履歴」を生成し、入退場履歴記憶領域１４ｅに記憶させる。
【００５４】
なお、前記各プログラムをＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）として実現しても差し支えない。
【００５５】
補助記憶装置１４は、例えば、不揮発性メモリーやハードディスクである。補助記憶装置１４は、センサーデータ記憶領域１４ａ、植物育成履歴ファイル記憶領域１４ｂ、基準スケジュールファイル記憶領域１４ｃ、作業指示ファイル記憶領域１４ｄ、入退場履歴記憶領域１４ｅを有している。
【００５６】
センサーデータ記憶領域１４ａには、「センサーデータ」が記憶される。「センサーデータ」は、図１１に示されるように、各植物育成状態検知センサー６２で検知された各育成面２に植えられている植物の背丈の情報を「成長レベル」として記憶したデータである。なお、「成長レベル」は、高さ方向に複数配設されている植物育成状態検知センサー６２が検知した数であり、育成面２に植えられている植物の背丈と対応している。
【００５７】
植物育成履歴ファイル記憶領域１４ｂには、「植物育成履歴ファイル」が記憶される。「植物育成履歴ファイル」は、図１２に示されるように、各育成面２に植えられている「成長レベル」と、その「成長レベル」に到達した「経過時間」との関係を表したファイルである。
【００５８】
基準スケジュールファイル記憶領域１４ｃには、「基準スケジュールファイル」が記憶される。「基準スケジュールファイル」は、図１３に示されるように、育成面２で植えられる植物の種類、「成長レベル」、前記各「成長レベル」における各色ＬＥＤに印加する電流の最適な電圧、前記各「成長レベル」におけるＬＥＤユニット６１の照射時間との関係を表したファイルである。「基準スケジュールファイル」は、操作用コンピュータ装置２１により設定され、育成面２に植えられる植物の成長に最適な各色ＬＥＤに印加する電流の電圧が設定される。
【００５９】
図７にクロロフィルの吸収スペクトル分布を表したグラフを示す。図７に示されるようにクロロフィルは、緑色から黄色の波長領域では、殆ど光を吸収することなく、この波長領域では殆ど光合成が行われない。図５及び図７から明らかなように、クロロフィルの光の吸収分布は、青色ＬＥＤの発光分布と赤色ＬＥＤの発光分布と殆ど一致する。本発明では、この知見に基づき、「基準スケジュールファイル」を設定している。つまり、育成面２に植えられる植物の成長過程において、青色ＬＥＤ及び赤色ＬＥＤを強く発光させるようにしている。
【００６０】
ただし、本発明者の知見によれば、成長レベル０（発芽期）や成長最終期に緑色の光が他の周波数帯域に比較して微量に必要であることが分かっている。さらに、クロロフィルによる光合成だけでなく、光形態形成をも含む植物の育成という観点からは、光合成で利用される赤や青のスペクトルだけでなく、赤や青にピークを有する広い範囲のスペクトルで照射することが植物の健全な育成に好ましい点が本発明者によって見出された。一方、赤や青のピークの高さは、育成対象となる植物によって調整することによって、植物のビタミンや糖度といった栄養成分が豊富なものとすることができる。
【００６１】
このような観点に基づいて、本実施形態では、ＬＥＤユニット６１が一般的な赤色LED、青色LED、及び緑色LEDの三原色のLEDが揃ったものではなく、緑色LEDの代わりに白色LEDが装備されているという特徴を有するものとして構成されているのである。これにより、白色LEDで成長レベル０（発芽期）や成長最終期に緑色の光を供給することができる。さらに、ＬＥＤユニット６１は、光合成や光形態形成といった植物の育成の総合的な観点から十分な光を照射することができるとともに、青色ＬＥＤや赤色ＬＥＤの照度を調整して育成対象となる植物に適合させることができる。これにより、たとえば緑色ＬＥＤの長期的な低稼働といった非効率な使用状態を回避することができるので、ＬＥＤユニット６１の運用効率を向上させることができる。
【００６２】
作業指示ファイル記憶領域１４ｄには、「作業指示ファイル」が記憶されている。「作業指示ファイル」は、図１４に示されるように、各色ＬＥＤに印加する電流の電圧と、各育成面２に植物が植えられてから（種が蒔かれてから）の「経過時間」との関係を表したファイルである。なお、各「経過時間」の項目は、前記した各「成長レベル」に対応している。当該ファイルに基づいたスケジュールで、各ＬＥＤユニット６１の各色ＬＥＤが発光する。つまり、各育成面２に植物が植えられてから「作業指示ファイル」の「経過時間」に達すると、前記「経過時間」に対応する電圧の電流が各色ＬＥＤに印加されるようになっている。
【００６３】
入退場履歴記憶領域１４ｅには、入退場管理プログラム１３ｇが生成した「入退場履歴」が記憶される。
【００６４】
通信インターフェース１５には、入場検知部１ｂ、育成面制御部４０、操作用コンピュータ装置２１が接続している。通信インターフェース１５には、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）や、ＵＳＢ（Ｕｎｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓの略、）、ＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ２３２、ＲＳ４２２その他通信インターフェースが含まれる。操作用コンピュータ装置２１は、キーボードやマウス等のポインティングディバイス等の入力手段及び表示画面を有している。操作用コンピュータ装置２１は、作業者が植物育成システム１００を操作するための装置である。操作用コンピュータ装置２１の代わりに、タッチパネル等の操作手段を、通信インターフェース１５に接続しても差し支えない。
【００６５】
以下に、図６を用いて育成面制御部４０の制御内容について説明する。育成面制御部４０は、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３、補助記憶装置４６、通信インターフェース４４、パルス電流生成部４５、インターフェース４７を有していて、これらは相互にバス４９で接続されている。ＣＰＵ４１は、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３と協動して、各種演算、処理を行う。ＲＡＭ４２は、ＣＰＵ４１で処理されるプログラムや、ＣＰＵ４１が処理するデータを、そのアドレス空間に一時的に記憶する。ＲＯＭ４３には、各種プログラムが記憶されている。
【００６６】
補助記憶装置４６は、例えば、不揮発性メモリーやハードディスク（不揮発性記憶装置）である。補助記憶装置４６は、作業指示ファイル記憶領域４６ａを有していて、制御部１０から送信された「作業指示ファイル」が記憶されるようになっている。
【００６７】
通信インターフェース４４は、制御部１０の通信インターフェース１５と接続している。通信インターフェース４４は、制御部１０の通信インターフェース１５に対応したインターフェースとなっている。
【００６８】
パルス電流生成部４５は、二次電池５３や整流部７１から供給される電流からパルス電流を生成し、ＬＥＤユニット６１の各色ＬＥＤに印加する。パルス電流生成部４５は、各色ＬＥＤに作業指示ファイル記憶領域４６ａに記憶されている「作業指示ファイル」に基づいた電圧のパルス電流を生成する。
【００６９】
このように、ＬＥＤユニット６１に印加される電流をパルス電流としているのは、育成面２で育成する植物が野菜である場合には、パルス光を野菜に照射すると、野菜に含まれるビタミンが増大するからである。
【００７０】
インターフェース４７には、二次電池５３の残量検知部５３ａ、整流部７１、植物育成状態検知センサー６２、ブザー６３、撮像装置６４が接続している。インターフェース４７は、残量検知部５３ａ、整流部７１、植物育成状態検知センサー６２、ブザー６３、撮像装置６４から出力されたデータの物理的・論理的な形式を変換し、バス４９に引き渡す。また、インターフェース４７は、ブザー６３を駆動させる電流を出力する。
【００７１】
（メイン処理のフローの説明）
図８にメイン処理のフロー図を示して、以下、当該フローについて説明する。メイン処理が開始されると、Ｓ１３「センサーデータ取得」の処理において、センサーデータ取得プログラム１３ｂは、育成面２に植えられている植物の「成長レベル」（背丈）を、各植物育成状態検知センサー６２で検知させる命令を、育成面制御部４０に出力する。各植物育成状態検知センサー６２で検知されたデータは、育成面制御部４０から制御部１０に出力され、補助記憶装置１４のセンサーデータ記憶領域１４ａに記憶される。Ｓ１３の処理が終了すると、Ｓ１４の判断処理に進む。
【００７２】
Ｓ１４「二次電池残量不足？」の判断処理において、電源管理プログラム１３ａは、残量検知部５３ａで検知された二次電池５３の残量が、所定値以上であるか否かを判断し、二次電池５３の残量が不足しているか否かを判断する。電源管理プログラム１３ａが、二次電池５３の残量が不足していると判断した場合には、Ｓ１５の処理に進む。一方で、電源管理プログラム１３ａが、二次電池５３の残量が不足していないと判断した場合には、Ｓ１６の処理に進む。
【００７３】
Ｓ１５「商用電源に切替」の処理において、電源管理プログラム１３ａは、ＬＥＤユニット６１を駆動させる電源を、太陽電池パネル５１から商用電源９９に切り替えるため、整流部７１を起動させる命令を整流部７１に出力する。Ｓ１５の処理が終了すると、Ｓ１６の処理に進む。このように、本実施形態では、二次電池５３が不足した場合に、商用電源９９に切り替えることにしているので、ＬＥＤユニット６１が消灯したままの状態にならず、スケジュール通りに育成面２で植物を育てることが可能となる。
【００７４】
Ｓ１６「センサーデータチェック処理」において、植物育成状態判定プログラム１３ｃは、「センサーデータ」をチェックすることにより、各育成面２に植えられている植物の育成状態を判断する。そして、作業指示ファイル生成プログラム１３ｄは前記判断した育成状態に基づいて、「作業指示ファイル」を更新することにより、各色ＬＥＤに印加される電流の電圧値を植物の育成に最適な電圧とする。詳しくは、図９を用いて後で説明する。Ｓ１６の処理が終了すると、Ｓ１８の判断処理に進む。
【００７５】
Ｓ１８「照度変更処理」において、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅは、「作業指示ファイル」に基づいて、各色ＬＥＤに印加される電流の電圧を変更し、各色ＬＥＤの照度を変更する処理が行われる。詳しくは、図１０を用いて後で説明する。Ｓ１８の処理が終了すると、Ｓ１９の判断処理に進む。
【００７６】
Ｓ１９「検知間隔経過？」の処理において、ＣＰＵ４１は植物育成状態検知センサー６２による検知間隔が経過した否かを判断し、前記検知間隔が経過していると判断した場合には、Ｓ１３の処理に進む。つまり、検知間隔毎に、Ｓ１３の処理において、植物育成状態検知センサー６２で検知される。なお、前記検知間隔は、例えば１時間である。
【００７７】
（センサーデータチェック処理）
図９に「センサーデータチェック処理」のフロー図を示して、以下、当該フローについて説明する。Ｓ１６「センサーデータチェック処理」が開始すると、Ｓ１６０１「植物育成履歴ファイル取得」の処理に進む。Ｓ１６０１の処理において、植物育成状態判定プログラム１３ｃは、植物育成履歴ファイル記憶領域１４ｂを参照し、「センサーデータ」をチェックする育成面２の「植物育成履歴ファイル」取得し、ＲＡＭ１２の記憶領域に記憶させる。Ｓ１６―１の処理が終了すると、Ｓ１６０２の処理に進む。
【００７８】
Ｓ１６０２「基準スケジュールファイル取得」の処理において、植物育成状態判定プログラム１３ｃは、基準スケジュールファイル記憶領域１４ｃに記憶されている「基準スケジュールファイル」を参照して、「センサーデータ」をチェックする育成面２に対応する「基準スケジュールファイル」を取得し、ＲＡＭ１２に記憶させる。Ｓ１６０２の処理が終了すると、Ｓ１６０３の処理に進む。
【００７９】
Ｓ１６０３「経過時間算出」の処理において、センサーデータ取得プログラム１３ｂは、「センサーデータ」をチェックする育成面２に植えられた植物が植えられてから（種が蒔かれてから）の「経過時間」を算出する。Ｓ１６０３の処理が終了すると、Ｓ１６０４の判断処理に進む。
【００８０】
Ｓ１６０４「センサーデータ変化あり？」の判断処理において、植物育成状態判定プログラム１３ｃは、ＲＡＭ１２とセンサーデータ記憶領域１４ａを参照することにより、「植物育成履歴ファイル」と、これに対応する育成面２の「センサーデータ」を比較して、「センサーデータ」が変化したか否かを判断する。植物育成状態判定プログラム１３ｃが、「センサーデータ」が変化したと判断した場合には、Ｓ１６０５の判断処理に進む。植物育成状態判定プログラム１３ｃが、「センサーデータ」が変化していない判断した場合には、Ｓ１６０１１の判断処理に進む。なお、育成面２に植物（種）が植えられて、最初にＳ１６０４の判断処理を行う場合には、Ｓ１６０５の処理に進む。
【００８１】
Ｓ１６０５「作業指示ファイル更新」の処理において、作業指示ファイル生成プログラム１３ｄは、基準スケジュールファイル記憶領域１４ｃに記憶されている「基準スケジュールファイル」を参照することにより、「作業指示ファイル」（図１４に示す）を更新する「作業指示ファイル更新処理」を実行する。
【００８２】
なお、育成面２に植物（種）が植えられて最初にＳ１６０５の判断処理を行う場合には、作業指示ファイル生成プログラム１３ｄは、育成面２に植えられている植物に対応する「基準スケジュールファイル」に基づいて、「作業指示ファイル」を作成する。具体的には、作業指示ファイル生成プログラム１３ｄは、育成面２に植えられている植物に対応する「基準スケジュールファイル」の各「成長レベル」の「照射時間」を順次積算することにより、各色ＬＥＤに印加する電流の電圧に対応する「経過時間」を順次算出し、各色ＬＥＤに印加する電流の電圧のスケジュールである「作業指示ファイル」を生成する。
【００８３】
また、育成面２に植物（種）が植えられて、２回目以降にＳ１６０５の判断処理を行う場合には、既に生成されている「作業指示ファイル」（図１５の（Ａ）に示す）の変化があった「成長レベル」に対応する「経過時間」を、「センサーデータ」が変化した「経過時間」（Ｓ１６０３の処理で算出された「経過時間」）に変更するとともに、次以降の「成長レベル」に対応する「経過時間」についても順次、前記変更された「経過時間」の差分だけシフトさせるシフト処理を行う。図１５に示される例では、「成長レベル」が０から１になる（予定されていた）「経過時間」が１２０ｈであるところ、実際にセンサー６２で検出された「成長レベル」１に達した「経過時間」が１１５ｈであるので、「作業指示ファイル」の各「成長レベル」について５ｈ早めるシフト処理を行う。Ｓ１５−５の処理が終了すると、Ｓ１６０６の処理に進む。
【００８４】
Ｓ１６０６「植物育成履歴ファイル更新」の処理において、ＣＰＵ１１は、植物育成履歴ファイル記憶領域１４ｂに記憶されている「植物育成履歴ファイル」（図１２に示す）を更新する。具体的には、ＣＰＵ１１は、「センサーデータ」が変化した時間を、変化した「成長レベル」に対応する「経過時間」に記憶させる。Ｓ１６０６の処理が終了すると、Ｓ１６０７の判断処理に進む。
【００８５】
Ｓ１６０７「植物育成基準データと開離」の判断処理において、植物育成状態判定プログラム１３ｃは、育成面２に植えられている植物の成長が、「基準スケジュールファイル」に規定されている植物の成長スケジュールと開離しているか否かを判断する。具体的には、植物育成状態判定プログラム１３ｃは、前記「センサーデータ」から算出される育成面２に植えられている植物の「成長レベル」（背丈）を算出し、前記植物に対応する「基準スケジュールファイル」を参照して、前記植物の「成長レベル」に達した「経過時間」を抽出し、当該「経過時間」と「センサーデータ」が変化した際の「経過時間」とを比較し、所定以上（例えば１０％以上）開離しているか否かを判断する。植物育成状態判定プログラム１３ｃが、育成面２に植えられている植物の成長が、「基準スケジュールファイル」に規定されている植物の成長スケジュールと開離していると判断した場合には、Ｓ１６０８の処理に進む。一方で、植物育成状態判定プログラム１３ｃが、育成面２に植えられている植物の成長が、「基準スケジュールファイル」に規定されている植物の成長スケジュールと開離していないと判断した場合には、Ｓ１６０９の判断処理に進む。
【００８６】
Ｓ１６０８「点検要求処理」において、点検要求プログラム１３ｆは、作業者にＳ１６０７の判断処理で判断された育成面２の点検が必要であることを作業者に報知させる「点検要求処理」を実行する。具体的には、点検要求プログラム１３ｆは、操作用コンピュータ装置２１に、警告画面を表示させ、又は、警告音を再生させる命令を、出力する。また、点検要求プログラム１３ｆは、ブザー６３で警告音を所定時間（例えば３分間）再生させる命令を、前記育成面２の育成面制御部４０に出力する。更に、点検要求プログラム１３ｆは、撮像装置６４で前記育成面２を撮像し、「撮像画像」を操作用コンピュータ装置２１に出力させる命令を、育成面制御部４０に出力する。なおこの際に、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅは、撮像する育成面２上に配設されているＬＥＤユニット６１を白色に発光させるために、当該育成面２のパルス電流生成部４５に各色ＬＥＤに印加するパルス電流の電圧を略同一にする命令を出力する。このように、育成面２の撮像時に、育成面２を照射するＬＥＤユニット６１を白色に発光させることにしたので、操作用コンピュータ装置２１の画面に映し出される育成面２が明瞭に表示され、作業者の育成面２の点検が容易となる。Ｓ１６０８の処理が終了すると、Ｓ１６０９の判断処理に進む。
【００８７】
Ｓ１６０９「全ての育成面のセンサーデータをチェック？」の判断処理において、植物育成状態判定プログラム１３ｃは、全ての育成面２の「センサーデータ」をチェックしたか否かを判断する。植物育成状態判定プログラム１３ｃが、全ての育成面２の「センサーデータ」をチェックしたと判断した場合には、「センサーデータチェック処理」が終了し、図８のＳ１７「照度変更有り？」の判断処理に進む。一方で、植物育成状態判定プログラム１３ｃが、全ての育成面２の「センサーデータ」をチェックしたと判断しない場合には、Ｓ１６０１の処理に戻る。
【００８８】
Ｓ１６１１「植物育成基準データと開離？」の判断処理は、Ｓ１６０７の処理と同様である。植物育成状態判定プログラム１３ｃが、育成面２に植えられている植物の成長が、「基準スケジュールファイル」に規定されている植物の成長スケジュールと開離していると判断した場合には、Ｓ１６０１２の処理に進む。一方で、植物育成状態判定プログラム１３ｃが、育成面２に植えられている植物の成長が、「基準スケジュールファイル」に規定されている植物の成長スケジュールと開離していないと判断した場合には、Ｓ１６０９の判断処理に進む。
【００８９】
Ｓ１６１２「点検要求処理」の処理は、Ｓ１６０８の処理と同様である。Ｓ１６１２の処理が終了すると、Ｓ１６０９の判断処理に進む。
【００９０】
（照度変更処理）
図１０に「照度変更処理」のフロー図を示して、以下、当該フローについて説明する。「照度変更処理」が開始すると、Ｓ１８０１「作業指示ファイル読み込み」の処理において、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅは、育成面２の「作業指示ファイル」（図１４に示す）をＲＡＭ１２に記憶させる。Ｓ１８０１の処理が終了すると、Ｓ１８０２の判断処理に進む。
【００９１】
Ｓ１８―２「作業指示ファイルは更新されたか？」の判断処理において、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅは、「作業指示ファイル」が更新されているか否かを判断する。ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅが、「作業指示ファイル」が更新されていると判断した場合には、Ｓ１８０３の処理に進む。一方で、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅが、「作業指示ファイル」が更新されていないと判断した場合には、Ｓ１８０４の判断処理に進む。
【００９２】
Ｓ１８０３「作業指示ファイル送信」の処理において、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅは、「作業指示ファイル」が変更されている育成面２の育成面制御部４０に「作業指示ファイル」を送信する。「作業指示ファイル」を受信した育成面制御部４０は、前記「作業指示ファイル」を、補助記憶装置４６の作業指示ファイル記憶領域４６ａに記憶させる。そして、ＣＰＵ４１は、作業指示ファイル記憶領域４６ａに記憶された「作業指示ファイル」に基づいて、ＬＥＤユニット６１の各色ＬＥＤに印加する電流の電圧を変更する命令を、パルス電流生成部４５に出力する。パルス電流生成部４５は、前記命令に基づいて、ＬＥＤユニット６１の各色ＬＥＤに印加する電流の電圧を変更する。Ｓ１８０３の処理が終了すると、Ｓ１８０４の判断処理に進む。
【００９３】
Ｓ１８０４「全ての育成面について処理？」の判断処理において、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅは、全ての育成面２について、上述したＳ１８０１〜Ｓ１８０３の処理を行ったか否かを判断する。ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅが、全ての育成面２について、Ｓ１８０１〜Ｓ１８０３の処理を行ったと判断した場合には、「照度変更処理」が終了し、図８に示されるＳ１９の処理に進む。一方で、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅが、全ての育成面２について、Ｓ１８０１〜Ｓ１８０３の処理を行っていないと判断した場合には、Ｓ１８０１の処理に戻る。
【００９４】
このように本発明では、植物の成長（背丈）を植物育成状態検知センサー６２で検出し、植物の成長レベルに合わせて、最適な照射光を照射することにしたので、植物の育成が遅れることなく、より短期間で植物を育成することが可能となった。
【００９５】
また、本発明では、制御部１０が「作業指示ファイル」を生成し、当該「作業指示ファイル」を各育成面２の育成面制御部４０に送信し、各育成面制御部４０が前記「作業指示ファイル」を記憶して保持する構成としたので、制御部１０が故障した場合や、制御部１０と各育成面制御部４０との通信が遮断された場合であっても、育成面制御部４０は自己が保持している「作業指示ファイル」に基づいて、ＬＥＤユニット６１にパルス電流を供給することができ、耐障害性に優れ、育成面２に植えられた植物が枯れてしまうことがない。
【００９６】
また、本実施形態では、１の育成面制御部４０に、１の太陽電池パネル５１が接続されている。このため、ある太陽電池パネル５１の運用を一時的に停止させることにより、順次太陽電池パネル５１を整備することができる。
【００９７】
（作業者入場時点灯処理）
図１６に「作業者入場時点灯処理」のフロー図を示して、以下に、当該処理の説明をする。Ｓ８１「入場検知部が作業者の入場を検知？」の判断処理において、入退場管理プログラム１３ｇが、入場検知部１ｂが出力する信号に基づいて、作業者の植物育成建屋１内への入場を検知した場合には、Ｓ８２の処理に進む。
【００９８】
Ｓ８２「ＬＥＤユニットの照明光を白色にする」の判断処理において、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅは、各育成面２上に配設されているＬＥＤユニット６１を白色に発光させるために、ＬＥＤユニットが白色に発光するような、各色ＬＥＤに印加される電流の電圧を決定する。なお、ＬＥＤユニット６１に配設されている各色ＬＥＤの数が同数であり、同一の電圧を各色ＬＥＤに印加した場合に各色ＬＥＤの照度が同一となる場合には、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅは、各色ＬＥＤに印加するパルス電流の電圧を略同一にする。そして、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅは、前記決定された電圧にする命令を、各パルス電流生成部４５に出力する。このように、作業者が植物育成建屋１内への入場時に、各ＬＥＤユニット６１を白色に発光させることにしたので、作業者が植物育成建屋１内での各種確認作業が容易となる。例えば、育成面２で植えられている植物の色づきの確認が容易となる。また、作業者が違和感を感じることがなく、植物育成建屋１内で作業することができる。Ｓ８２の処理が終了すると、Ｓ８３の判断処理に進む。
Ｓ８３「入場検知部が作業者の退場を検知？」の判断処理において、入退場管理プログラム１３ｇが、入場検知部１ｂが出力する信号に基づいて、作業者の植物育成建屋１内からの退場を検知した場合には、Ｓ８４の処理に進む。
【００９９】
Ｓ８４「ＬＥＤユニットの照明色を白色から解除」の処理において、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅは、各ＬＥＤユニット６１の照明色を白色から解除させるために、各パルス電流生成部４５に各色ＬＥＤに印加するパルス電流の電圧を略同一にする命令を解除する命令を出力する。すると、各パルス電流生成部４５は作業指示ファイル記憶領域４６ａに記憶されている「作業指示ファイル」に基づいた電圧で、各色ＬＥＤに印加するパルス電流を生成する。このように、作業者が植物育成建屋１から退場すると、各パルス電流生成部４５は作業指示ファイル記憶領域４６ａに記憶されている「作業指示ファイル」に基づいた電圧で、各色ＬＥＤに印加するパルス電流を生成するので、植物の育成に最適な照明色の照明光が育成面２に植えられている植物に照射され、植物の育成が遅れることがない。また、エネルギーが無駄に消費されることがない。Ｓ８４の処理が終了すると、Ｓ８１の判断処理に進む。
【０１００】
（総括）
以上説明した実施形態では、ＬＥＤユニット６１の各色ＬＥＤにパルス電流を印加しているが、前記各色ＬＥＤに直流電流を印加することにしても差し支えない。
【０１０１】
なお、ＬＥＤユニット６１を所定時間点灯させ、所定時間消灯させることを繰り返して、昼と夜を再現することにしても差し支えない。この場合には、植物（野菜）に含まれるビタミンやミネラルが増大する。
【０１０２】
以上説明した実施形態では、育成面２に植えられた植物の「成長レベル」を検知する植物育成状態検知手段は、育成面２の側方に配設された植物育成状態検知センサー６２であるが、前記植物育成状態検知手段として撮像装置６４を利用しても差し支えない。この場合には、撮像装置６４で育成面２を撮像して「育成面撮像データ」を生成し、植物育成状態判定プログラム１３ｃが、前記「育成面撮像データ」を解析することにより前記植物の「成長レベル」を判定する。
【０１０３】
具体的には、植物育成状態判定プログラム１３ｃは、前記「育成面撮像データ」の波長の強度をサンプリングし、当該サンプリングされた前記波長の強度を分析することにより、撮像時における前記植物の「成長レベル」を判定する。或いは、植物育成状態判定プログラム１３ｃは、前記「育成面撮像データ」と、各「成長レベル」に対応する「基準データ」とパターンマッチングを行うことにより、撮像時における前記植物の「成長レベル」を判定することにしても差し支えない。なお、「成長レベル」の判定精度を向上させるために、撮像装置６４で育成面２を撮像する場合には、各色ＬＥＤに印加する電圧を略等しくして、ＬＥＤユニット６１を白色に発光させることが好ましい。
【０１０４】
以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う植物育成システムもまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【符号の説明】
【０１０５】
１…植物育成建屋、１ａ…入場扉、１ｂ…入場検知部、２…育成面、１０…制御部、１１…ＣＰＵ、１２…ＲＡＭ、１３…ＲＯＭ、１３ａ…電源管理プログラム、１３ｂ…センサーデータ取得プログラム、１３ｃ…植物育成状態判定プログラム、１３ｄ…作業指示ファイル生成プログラム、１３ｅ…ＬＥＤ点灯制御プログラム、１３ｆ…点検要求プログラム、１３ｇ…入退場管理プログラム、１４…補助記憶装置、１４ａ…センサーデータ記憶領域、１４ｂ…植物育成履歴ファイル記憶領域、１４ｃ…基準スケジュールファイル記憶領域、１４ｄ…作業指示ファイル記憶領域、１４ｅ…入退場履歴記憶領域、１５…通信インターフェース、１６…インターフェース、１９…バス、２１…操作用コンピュータ装置、２２…サーバ、２２ａ…植物育成データ、４０…育成面制御部、４４…通信インターフェース、４５…パルス電流生成部、４６…補助記憶装置、４６ａ…作業指示ファイル記憶領域、５１…太陽電池パネル、５２…充電コントローラ、５３…二次電池、５３ａ…残量検知部、６１…ＬＥＤユニット、６２…植物育成状態検知センサー、６５ａ…赤色ＬＥＤ、６５ｂ…青色ＬＥＤ、６５ｃ…白色ＬＥＤ、６６…ツェナーダイオード。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤの照明光により植物を育成する植物育成システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、外部から隔離された空間において、人工光を照射して植物を育成する植物育成工場が建設されている。このような植物育成工場では、土を使用せずに外部から閉鎖された空間で野菜を育成することができるので、農薬を使用することなく病原菌や害虫による被害を効果的に抑制することができる。一方、人工光の照射に関しては、ＬＥＤによる照明方法を工夫して消費電力を低減させる技術（特許文献１）、植物の生理に対する悪影響を抑制しつつ人間の視覚感度の高いスペクトルの夜間のＬＥＤ照明を実現する技術（特許文献２）、及び植物の成長段階に応じてＬＥＤ照明のスペクトルを成長段階に応じて変化させて成長を促進させる技術が提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７１９０４号公報
【特許文献２】特開２００８−３１１１８８号公報
【特許文献３】特開平１０−１９１７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来技術では、赤、青、及び緑の各色のＬＥＤを使用して、植物の育成に必要な赤、青、及び緑の三原色のスペクトルでの照射を実現することは検討されていたが、各色のＬＥＤの運用効率までは十分に検討されていなかった。
【０００５】
本発明は、上述の従来の課題の少なくとも一部を解決するために創作されたものであり、ＬＥＤユニットの運用効率を高める技術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】
第１手段は、植物育成システムである。本植物育成システムは、植物育成建屋と、前記植物育成建屋内に配設され、植物が植えられる育成面と、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、及び白色ＬＥＤを有し、前記育成面と対向する位置に配設されているＬＥＤユニットと、前記各色のＬＥＤのそれぞれに供給する電力を生成する電力生成手段と、前記各色のＬＥＤに供給する電力量を個別に制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本構成は、植物育成建屋内に配設されているＬＥＤユニットが一般的な赤色LED、青色LED、及び緑色LEDの三原色のLEDが揃ったものではなく、緑色LEDの代わりに白色LEDが装備されているという特徴を有している。これにより、白色LEDで成長レベル０（発芽期）や成長最終期に必要とされる緑色の光を供給することができる。さらに、ＬＥＤユニットは、光合成や光形態形成といった植物の育成の総合的な観点から十分な光を照射可能なので、青色ＬＥＤや赤色ＬＥＤの照度を調整して育成対象となる植物に適合させることができる。この結果、たとえば緑色ＬＥＤの長期的な低稼働といった非効率な使用状態を回避することができるので、ＬＥＤユニットの運用効率が向上する。
【０００８】
ただし、緑色LEDの装備を完全に排除するもではなく、赤色LED、青色LED、及び白色LEDが装備されていればよい。
【０００９】
第２手段は、第１手段において、前記植物の成長レベルを検知する植物育成状態検知手段を備える。前記制御手段は、前記植物育成状態検知手段が検知した植物の成長レベルの情報に基づき、前記各色のＬＥＤのそれぞれに供給する電力量を決定する。
【００１０】
本構成では、植物の成長レベルを検知する植物育成状態によって検知された成長レベルの情報に基づいて植物に最適な波長の人工光を照射することができるので、植物の現実の育成状態に適した波長成分の人工光を植物に照射することができる。
【００１１】
第３手段は、第１または第２手段において、ＬＥＤユニットの各色ＬＥＤに印加する電流の電圧と、育成面に植物が植えられてからの経過時間との関係を表した作業指示ファイルが記憶される、不揮発性記憶装置である作業指示ファイル記憶手段を有する。電流生成手段は、前記作業指示ファイルを参照することにより、植物が育成面に植えられてからの経過時間が、前記作業指示ファイルの経過時間に達した場合には、前記経過時間に対応する電圧で、各色ＬＥＤに電流を印加することを特徴とする。
【００１２】
これにより、制御手段が、何らかの理由で作動しなくなった場合であっても、電流生成手段は、前記不揮発性記憶装置に記憶されている作業指示ファイルを参照することにより、各色ＬＥＤに印加する電流を生成することができ、植物育成面に植えられている植物が枯れたり、成長が遅くなったりすることがない。
【００１３】
第４手段は、第１ないし第３のいずれか一つの手段において、制御手段は、育成面で植えられる植物の種類、前記植物の成長レベル、前記各成長レベルにおけるＬＥＤユニットの各色ＬＥＤに印加する電流の最適な電圧、前記各成長レベルにおけるＬＥＤユニットの照射時間との関係を表した基準スケジュールファイルが記憶される基準スケジュールファイル記憶手段と、植物育成検知手段が検知した成長レベルに変化があるか否かを判断する植物育成状態判定手段と、ＬＥＤユニットの各色ＬＥＤに印加する電流の電圧と、育成面に植物が植えられてからの経過時間との関係を表した作業指示ファイルを生成する作業指示ファイル生成手段とを備えている。
【００１４】
育成面について作業指示ファイルが生成されていない場合には、前記作業指示ファイル生成手段は、前記基準スケジュールファイルに基づいて、作業指示ファイルを作成する。一方で、育成面について前記作業指示ファイルが生成されている場合であって、前記植物育成状態判定手段が、成長レベルの変化があったと判断した場合には、前記作業指示ファイル生成手段は、前記作業指示ファイルの、前記変化があった成長レベルに対応する経過時間の項目を、成長レベルの変化があった経過時間に変更するとともに、次以降の成長レベルに対応する経過時間の項目を、順次、前記変更された経過時間の差分だけ変更させる処理を行う。電流生成手段は、前記作業指示ファイルを参照することにより、植物が育成面に植えられてからの経過時間が、前記作業指示ファイルの経過時間に達した場合には、前記経過時間に対応する電圧で、各色ＬＥＤに電流を印加することを特徴とする。
【００１５】
これにより、各色ＬＥＤに印加される最適な電圧が適格に決定され、植物の成長レベルにあった最適な照射光が照射される。
【００１６】
第５手段は、第３または第４手段において、電流生成手段は、各ＬＥＤユニットの近傍に配設されている。作業指示ファイル記憶手段は、電流生成手段の近傍に配設されている。制御手段は、生成した作業指示ファイルを、各作業指示ファイル記憶手段に送信して記憶させることを特徴とする。
【００１７】
これにより、制御手段と、作業ファイル記憶手段との通信が遮断された場合であっても、電流生成手段は、前記不揮発性記憶装置に記憶されている作業指示ファイルを参照することにより、各色ＬＥＤに印加する電流を生成することができる。
【００１８】
また、電流生成手段は、各ＬＥＤユニットの近傍に配設されていることから、長距離の送電による電流の損失を回避することにより、エネルギーの無駄を削減することが可能となる。
【００１９】
第６手段は、第１ないし第５手段において、植物育成状態検知手段は、育成面に植えられている植物の高さを検知する高さ方向に複数配設されたセンサーであることを特徴とする。
【００２０】
これにより、簡単で且つ確実に、育成面に植えられた植物の成長レベルを検知することが可能となり、植物育成システムの信頼性を向上させることが可能となるとともに、低コストに植物育成状態検知手段を実現することが可能となる。
【００２１】
第７手段は、第１ないし第６手段において、太陽光を電流に変換する太陽電池と、前記太陽電池で生成された電流を蓄電する二次電池とを更に有している。前記二次電池から、電流生成手段電流を供給することを特徴とする。
【００２２】
これにより、植物の育成に伴う電気代を削減することが可能となり、更に、発電に伴う二酸化炭素が余分に排出されることが無く、省資源化に貢献することが可能となる。
【００２３】
第８手段は、第７手段において、二次電池の残量を計測する残量検知部と、商用電源から供給される交流を、降圧、整流、平滑化する整流部と、前記残量検知部により計測された二次電池の残量が所定値以下である場合に、前記整流部を起動させて、電流生成手段に供給する電流を太陽電池から商用電源に切り替える電源管理手段を更に有することを特徴とする。
【００２４】
これにより、天候不順時や夜間等に、二次電池の残量が所定値以下に鳴った場合であっても、ＬＥＤユニットに電流を供給することができ、植物育成面に植えられている植物が枯れたり、成長が遅くなったりすることがない。
【００２５】
第９手段は、第８５手段において、複数の育成面及びＬＥＤユニットを有するとともに、各ＬＥＤユニットに対応する複数の電流生成手段を有する。各電流生成手段に対応する複数の太陽電池を有することを特徴とする。
【００２６】
これにより、ある太陽電池パネルの運用を一時的に停止させることにより、順次太陽電池パネルを整備することが可能となる。
【００２７】
第１０手段は、第１ないし第９手段において、植物育成建屋内への作業者の入退場を検知する入退場検知手段を更に有している。前記入退場検知手段が植物育成建屋内への作業者の入場を検知した場合には、制御手段は、ＬＥＤユニットが白色に発光するような各色ＬＥＤに印加される電流の電圧を決定する。前記入退場検知手段が植物育成建屋内への作業者の退場を検知した場合には、制御手段は、植物育成状態検知手段が検知した情報に基づき、前記赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、白色ＬＥＤのそれぞれに印加される電流の電圧を決定することを特徴とする。
【００２８】
これにより、作業者が植物育成建屋内への入場時に、ＬＥＤユニットが白色に発光するので、作業者の植物育成建屋内での各種確認作業が容易となる。例えば、育成面で植えられている植物の色づきの確認が容易となる。また、作業者が違和感を感じることがなく、植物育成建屋内で作業することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】植物育成システムの概要図である。
【図２】植物育成システムのブロック図である。
【図３】ＬＥＤユニットの駆動回路図である（赤色ＬＥＤ）。
【図４】ＬＥＤユニットの駆動回路図である（青色ＬＥＤ、白色ＬＥＤ）。
【図５】各色ＬＥＤの発光スペクトル分布を表したグラフである。
【図６】育成面制御部のブロック図である。
【図７】クロロフィルの吸収スペクトル分布を表したグラフである。
【図８】メイン処理のフロー図である。
【図９】センサーデータチェック処理のフロー図である。
【図１０】照明色変更処理のフロー図である。
【図１１】センサーデータを表した図である。
【図１２】植物育成ファイルを表した図である。
【図１３】基準スケジュールファイルを表した図である。
【図１４】作業指示ファイルを表した図である。
【図１５】作業指示ファイルの更新状態を表した図である。
【図１６】作業者入場時点灯処理のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施の形態を示す。図１は、植物育成システムの概要図である。植物育成システム１００は、植物育成建屋１と、制御部１０と、操作用コンピュータ装置２１と、太陽電池パネル５１と、充電コントローラ５２と、二次電池５３と、整流部７１と、を備えている。整流部７１は、商用電源９９から供給された電力を整流して植物育成建屋１に供給する。
【００３１】
植物育成建屋１は、病原菌、害虫、風雨の侵入を防止するために、外部から隔離されている密閉空間である。植物育成建屋１には、作業者が入退場するための入場扉１ａを有している。入場扉１ａには、入場検知部１ｂが設けられている。入場検知部１ｂは例えば、タグリーダであり、作業者が身につけている電子タグ（RFID（Radio frequency identificationの略））を読み取る装置である。入場検知部１ｂで、各作業者の植物育成建屋１への入場履歴が検知されるようになっている。
【００３２】
植物育成建屋１内には、育成面２が配設されている。実施形態では、植物育成建屋１内に複数の育成面２が配設されている。育成面２には、育成する植物が植えられる。育成面２には、植物の育成に必要なミネラル分等の肥料溶液が自動的に供給される。各育成面２に対向する位置には、ＬＥＤユニット６１が配設されている。本図１に示される例では、育成面２は１段であるが、育成面２を棚状に多段構造にしても差し支えない。
【００３３】
ＬＥＤユニット６１は、赤色光を発光する赤色LED、青色光を発光する青色LED、白色光を発光する白色LEDの多数の各色ＬＥＤを備えている。このように、ＬＥＤユニット６１は、一般的な赤色LED、青色LED、及び緑色LEDの三原色のLEDが揃ったものではなく、緑色LEDの代わりに白色LEDが装備されているという特徴を有している。この理由については後述する。
【００３４】
図３に赤色ＬＥＤの駆動回路図を示し、図４に青色ＬＥＤ及び白色ＬＥＤの駆動回路図を示す。図３に示されるように、複数の赤色ＬＥＤ６５ａが直列に接続され（図３の実施形態では１２個）ている。直列の接続された赤色ＬＥＤ６５ａと並列して、複数のツェナーダイオード６６が直列に、赤色ＬＥＤ６５ａと逆向きに接続されている。図３の実施形態では、２個の赤色ＬＥＤ６５ａに対して、１個のツェナーダイオード６６が並列接続されている。このように構成することにより、赤色ＬＥＤ６５ａに印加される電流が最大許容電流を超える場合には、その最大許容電流を超える電流が赤色ＬＥＤ６５ａと並列接続しているツェナーダイオード６６に流れ、赤色ＬＥＤ６５ａに流れる電流値を最大許容電流値以内に維持することができ、赤色ＬＥＤ６５ａを保護することができる。図３に示されるように、直列に接続された複数の赤色ＬＥＤ６５ａ及び直列の接続された複数のツェナーダイオード６６が、複数組み並列接続されている。このような構成により、ある赤色ＬＥＤ６５ａが破損し、直接に接続された赤色ＬＥＤ６１ａが１列消灯したとしても、消灯した赤色ＬＥＤ６５ａと並列接続されている他の赤色ＬＥＤ６５は消灯することがないので、育成面２に植えられている植物が枯れることがない。
【００３５】
図４に示されるように青色ＬＥＤ６５ｂの駆動回路及び白色ＬＥＤ６５ｃの駆動回路も、図３に示される赤色ＬＥＤ６５ａの駆動回路と同様である。図４に示される実施形態では、８個の青色ＬＥＤ６５ｂや白色ＬＥＤ６５ｃが直列に接続されている。
【００３６】
なお、直列に接続される各色ＬＥＤの個数は、各色ＬＥＤの特性に因るので、図３や図４の実施形態に限定されない。
【００３７】
図５に各色ＬＥＤの発光スペクトル分布を示す。図５に示されるように、赤色ＬＥＤは、発光ピークが６６０ｎｍであり、６００〜７００ｎｍの範囲で発光する。青色ＬＥＤは、発光ピークが４７０ｎｍであり、４２０〜５３０ｎｍの範囲で発光する。白色ＬＥＤは、複数の発光ピークを有し、４５０〜７００ｎｍの範囲で発光する。各色ＬＥＤは、印加される電圧に応じて、照度が変化するように構成されている。なお、図５には、比較用に緑色ＬＥＤの発光スペクトル分布も示されている。
【００３８】
各ＬＥＤユニット６１の近傍には、育成面制御部４０が配設されている。育成面制御部４０は、それぞれ近傍にあるＬＥＤユニット６１の各色ＬＥＤにパルス電流を供給するパルス電流生成部４５を有している（図２に示す）。
【００３９】
各育成面２には、植物育成状態検知センサー６２（植物育成状態検知手段）が配設されている。植物育成状態検知センサー６２は、育成面２に植えられた植物の「成長レベル」（育成状態）を検知するセンサーである。本実施形態では、植物育成状態検知センサー６２は育成面２に植えられている植物の高さを検知するセンサーであり、育成面２の側方位置に高さ方向複数配設されている。前記センサーには、光電センサー、超音波センサーが含まれる。このように、植物育成状態検知手段を構成すると、植物育成状態検知センサー６２は単純な構造であることから、信頼性があり、また、低コストで育成面２に植えられた植物の「成長レベル」を検知する植物育成状態検知手段を実現することが可能となる。
【００４０】
制御部１０は、各ＬＥＤユニット６１の近傍にある育成面制御部４０に接続している。制御部１０は、植物育成状態検知センサー６２が検知した育成面２に植えられた植物の「成長レベル」に応じて、各ＬＥＤユニット６１の各色ＬＥＤに印加する電流の電圧を決定する装置である。制御部１０は、決定したＬＥＤユニット６１の各色ＬＥＤに印加する電流の電圧の情報（後述する「作業指示ファイル」）を、各育成面制御部４０に送信する。このように構成することにより、制御部１０から各育成面制御部４０へは、各色ＬＥＤに印加する電流の電圧の情報（「作業指示ファイル」）のみが送信され、ＬＥＤユニット６１の近傍にあるパルス電流生成部４５でパルス電流が生成され、当該パルス電流がＬＥＤユニット６１に印加されるので、送電が長距離とならず、送電中のパルス電流の減衰を回避することが可能となる。なお、制御部１０には、操作用コンピュータ装置２１が接続されている。
【００４１】
各育成面２上には、ブザー６３が配設されている。また、各育成面２上には、育成面２を撮像する撮像装置６４が配設されている。撮像装置６４は、イメージセンサー、結像光学系、画像生成回路を有している。イメージセンサーは、２次元配列されたフォトダイオードを有している。各フォトダイオードは、入射光の強度を電荷に変換し、電荷を「信号電圧」として出力する。イメージセンサーには、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ Ｉｍａｇｅ ＳｅｎＳｏｒ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｗｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）が含まれる。結像光学系は、単一又は複数のレンズで構成され、入光した像を、イメージセンサー上で結像させるものである。画像生成回路は、Ａ／Ｄコンバータ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｓｅｓｓｏｒ）を有している。Ａ／Ｄコンバータは、イメージセンサーが出力する「信号電圧」を、「デジタル信号」に変換する。ＤＳＰは、Ａ／Ｄコンバータが生成した「デジタル信号」から、２次元のピクセルデータである「撮像画像データ」を生成する。
【００４２】
植物育成建屋１の天井上には、太陽電池パネル５１が配設されている。太陽電池パネル５１は、南向きに水平面から２５°〜３５°傾斜させて配設されている。太陽電池パネル５１には、シリコン系（多結晶シリコン型、微細結晶シリコン型、アモルファスシリコン型を含む）、化合物系（ＧａＡｓ系、ＣＩＳ系を含む）、有機系（色素増感型、有機薄膜型を含む）の太陽電池パネルが含まれる。太陽電池パネル５１に太陽光が照射されると、光起電力効果により光エネルギーが電流に変換される。
【００４３】
太陽電池パネル５１は、充電コントローラ５２に接続されている。充電コントローラ５２は、二次電池５３に接続されている。充電コントローラ５２は、過充電防止回路を有していて、二次電池５３の過充電が防止されるようになっている。また、充電コントローラ５２は、過電流防止回路を有していて、二次電池５３への過電流の印加が防止されるようになっている。二次電池５３には、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池等の化学反応を利用した二次電池が含まれる。二次電池５３には、二次電池５３の電圧により残量を検出する残量検知部５３ａ（図２に示す）を有している。本実施形態では、太陽電池パネル５１で生成された電流は、ＬＥＤユニット６１の発光に使用される。このように、太陽電池パネル５１で生成した電流を、ＬＥＤユニット６１の発光に使用することにしたので、電気代が莫大とならず、生産コストを低減することができる。また、温室効果ガスである二酸化炭素を余分に排出することがない。図１に示されるように、本実施形態では、植物育成建屋１の育成面制御部４０に、１の太陽電池パネル５１が接続されている。
【００４４】
整流部７１は、変圧器、整流回路、平滑化回路を有していて、商用電源９９から供給される交流を降圧するとともに直流に変換して、パルス電流生成部４５に出力する。変圧器は、商用電源９９から供給される交流を、例えば２４ｖの交流に降圧する。整流回路はダイオード等から構成され、変圧器で降圧された交流を全波整流する。平滑化回路は、コンデンサー等から構成され、整流回路で全波整流された電流を平滑化する。本実施形態では、１００Ｖ又は２００Ｖ、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用電源９９から、２４Ｖの直流に変換している。
【００４５】
（植物育成システムのブロック図の説明）
制御部１０は、ＣＰＵ１１、ＲＡＭ１２、ＲＯＭ１３、補助記憶装置１４、通信インターフェース１５を有していて、これらは相互にバス１９で接続されている。ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１２、ＲＯＭ１３と協動して、各種演算、処理を行う。ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１１で処理されるプログラムや、ＣＰＵ１１が処理するデータを、そのアドレス空間に一時的に記憶する。
【００４６】
ＲＯＭ１３には、各種プログラムが記憶されている。ＲＯＭ１３には、電源管理プログラム１３ａ、センサーデータ取得プログラム１３ｂ、植物育成状態判定プログラム１３ｃ、作業指示ファイル生成プログラム１３ｄ、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅ、点検要求プログラム１３ｆ、入退場管理プログラム１３ｇ等のプログラムが記憶されている。当該各種プログラムが、ＣＰＵ１１で処理されることにより、植物育成システム１００の各種機能を実現している。
【００４７】
電源管理プログラム１３ａは、二次電池５３の残量が所定以下になった場合に、ＬＥＤユニット６１に印加される電流を、太陽電池パネル５１から商用電源９９に切り替える処理を行うプログラムである。
【００４８】
センサーデータ取得プログラム１３ｂは、各植物育成状態検知センサー６２に、検知命令を出力し、各植物育成状態検知センサー６２で検知された「センサーデータ」を取得するプログラムである。
【００４９】
植物育成状態判定プログラム１３ｃは、前記取得された「センサーデータ」に基づいて、植物の育成状態を判定するプログラムである。
【００５０】
作業指示ファイル生成プログラム１３ｄは、「作業指示ファイル」を生成し、又は、更新するプログラムである。
【００５１】
ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅは、「作業指示ファイル」を各育成面２の育成面制御部４０に送信することにより、各育成面２のＬＥＤユニット６１の各色ＬＥＤに印加されるパルス電流の電圧を制御するプログラムである。
【００５２】
点検要求プログラム１３ｆは、育成面２に植えられている植物の成長が、後述する「基準スケジュール」から開離した場合に、作業者に前記育成面２の点検が必要であることを報知するプログラムである。具体的には、点検要求プログラム１３ｆは、操作用コンピュータ装置２１に警告を表示させたり、前記育成面２に設置されているブザー６３で警告音を鳴らせたりする。
【００５３】
入退場管理プログラム１３ｇは、入場検知部１ｂが検知した各作業者の植物育成建屋１への入退場情報から、「入退場履歴」を生成し、入退場履歴記憶領域１４ｅに記憶させる。
【００５４】
なお、前記各プログラムをＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）として実現しても差し支えない。
【００５５】
補助記憶装置１４は、例えば、不揮発性メモリーやハードディスクである。補助記憶装置１４は、センサーデータ記憶領域１４ａ、植物育成履歴ファイル記憶領域１４ｂ、基準スケジュールファイル記憶領域１４ｃ、作業指示ファイル記憶領域１４ｄ、入退場履歴記憶領域１４ｅを有している。
【００５６】
センサーデータ記憶領域１４ａには、「センサーデータ」が記憶される。「センサーデータ」は、図１１に示されるように、各植物育成状態検知センサー６２で検知された各育成面２に植えられている植物の背丈の情報を「成長レベル」として記憶したデータである。なお、「成長レベル」は、高さ方向に複数配設されている植物育成状態検知センサー６２が検知した数であり、育成面２に植えられている植物の背丈と対応している。
【００５７】
植物育成履歴ファイル記憶領域１４ｂには、「植物育成履歴ファイル」が記憶される。「植物育成履歴ファイル」は、図１２に示されるように、各育成面２に植えられている「成長レベル」と、その「成長レベル」に到達した「経過時間」との関係を表したファイルである。
【００５８】
基準スケジュールファイル記憶領域１４ｃには、「基準スケジュールファイル」が記憶される。「基準スケジュールファイル」は、図１３に示されるように、育成面２で植えられる植物の種類、「成長レベル」、前記各「成長レベル」における各色ＬＥＤに印加する電流の最適な電圧、前記各「成長レベル」におけるＬＥＤユニット６１の照射時間との関係を表したファイルである。「基準スケジュールファイル」は、操作用コンピュータ装置２１により設定され、育成面２に植えられる植物の成長に最適な各色ＬＥＤに印加する電流の電圧が設定される。
【００５９】
図７にクロロフィルの吸収スペクトル分布を表したグラフを示す。図７に示されるようにクロロフィルは、緑色から黄色の波長領域では、殆ど光を吸収することなく、この波長領域では殆ど光合成が行われない。図５及び図７から明らかなように、クロロフィルの光の吸収分布は、青色ＬＥＤの発光分布と赤色ＬＥＤの発光分布と殆ど一致する。本発明では、この知見に基づき、「基準スケジュールファイル」を設定している。つまり、育成面２に植えられる植物の成長過程において、青色ＬＥＤ及び赤色ＬＥＤを強く発光させるようにしている。
【００６０】
ただし、本発明者の知見によれば、成長レベル０（発芽期）や成長最終期に緑色の光が他の周波数帯域に比較して微量に必要であることが分かっている。さらに、クロロフィルによる光合成だけでなく、光形態形成をも含む植物の育成という観点からは、光合成で利用される赤や青のスペクトルだけでなく、赤や青にピークを有する広い範囲のスペクトルで照射することが植物の健全な育成に好ましい点が本発明者によって見出された。一方、赤や青のピークの高さは、育成対象となる植物によって調整することによって、植物のビタミンや糖度といった栄養成分が豊富なものとすることができる。
【００６１】
このような観点に基づいて、本実施形態では、ＬＥＤユニット６１が一般的な赤色LED、青色LED、及び緑色LEDの三原色のLEDが揃ったものではなく、緑色LEDの代わりに白色LEDが装備されているという特徴を有するものとして構成されているのである。これにより、白色LEDで成長レベル０（発芽期）や成長最終期に緑色の光を供給することができる。さらに、ＬＥＤユニット６１は、光合成や光形態形成といった植物の育成の総合的な観点から十分な光を照射することができるとともに、青色ＬＥＤや赤色ＬＥＤの照度を調整して育成対象となる植物に適合させることができる。これにより、たとえば緑色ＬＥＤの長期的な低稼働といった非効率な使用状態を回避することができるので、ＬＥＤユニット６１の運用効率を向上させることができる。
【００６２】
作業指示ファイル記憶領域１４ｄには、「作業指示ファイル」が記憶されている。「作業指示ファイル」は、図１４に示されるように、各色ＬＥＤに印加する電流の電圧と、各育成面２に植物が植えられてから（種が蒔かれてから）の「経過時間」との関係を表したファイルである。なお、各「経過時間」の項目は、前記した各「成長レベル」に対応している。当該ファイルに基づいたスケジュールで、各ＬＥＤユニット６１の各色ＬＥＤが発光する。つまり、各育成面２に植物が植えられてから「作業指示ファイル」の「経過時間」に達すると、前記「経過時間」に対応する電圧の電流が各色ＬＥＤに印加されるようになっている。
【００６３】
入退場履歴記憶領域１４ｅには、入退場管理プログラム１３ｇが生成した「入退場履歴」が記憶される。
【００６４】
通信インターフェース１５には、入場検知部１ｂ、育成面制御部４０、操作用コンピュータ装置２１が接続している。通信インターフェース１５には、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）や、ＵＳＢ（Ｕｎｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓの略、）、ＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ２３２、ＲＳ４２２その他通信インターフェースが含まれる。操作用コンピュータ装置２１は、キーボードやマウス等のポインティングディバイス等の入力手段及び表示画面を有している。操作用コンピュータ装置２１は、作業者が植物育成システム１００を操作するための装置である。操作用コンピュータ装置２１の代わりに、タッチパネル等の操作手段を、通信インターフェース１５に接続しても差し支えない。
【００６５】
以下に、図６を用いて育成面制御部４０の制御内容について説明する。育成面制御部４０は、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３、補助記憶装置４６、通信インターフェース４４、パルス電流生成部４５、インターフェース４７を有していて、これらは相互にバス４９で接続されている。ＣＰＵ４１は、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３と協動して、各種演算、処理を行う。ＲＡＭ４２は、ＣＰＵ４１で処理されるプログラムや、ＣＰＵ４１が処理するデータを、そのアドレス空間に一時的に記憶する。ＲＯＭ４３には、各種プログラムが記憶されている。
【００６６】
補助記憶装置４６は、例えば、不揮発性メモリーやハードディスク（不揮発性記憶装置）である。補助記憶装置４６は、作業指示ファイル記憶領域４６ａを有していて、制御部１０から送信された「作業指示ファイル」が記憶されるようになっている。
【００６７】
通信インターフェース４４は、制御部１０の通信インターフェース１５と接続している。通信インターフェース４４は、制御部１０の通信インターフェース１５に対応したインターフェースとなっている。
【００６８】
パルス電流生成部４５は、二次電池５３や整流部７１から供給される電流からパルス電流を生成し、ＬＥＤユニット６１の各色ＬＥＤに印加する。パルス電流生成部４５は、各色ＬＥＤに作業指示ファイル記憶領域４６ａに記憶されている「作業指示ファイル」に基づいた電圧のパルス電流を生成する。
【００６９】
このように、ＬＥＤユニット６１に印加される電流をパルス電流としているのは、育成面２で育成する植物が野菜である場合には、パルス光を野菜に照射すると、野菜に含まれるビタミンが増大するからである。
【００７０】
インターフェース４７には、二次電池５３の残量検知部５３ａ、整流部７１、植物育成状態検知センサー６２、ブザー６３、撮像装置６４が接続している。インターフェース４７は、残量検知部５３ａ、整流部７１、植物育成状態検知センサー６２、ブザー６３、撮像装置６４から出力されたデータの物理的・論理的な形式を変換し、バス４９に引き渡す。また、インターフェース４７は、ブザー６３を駆動させる電流を出力する。
【００７１】
（メイン処理のフローの説明）
図８にメイン処理のフロー図を示して、以下、当該フローについて説明する。メイン処理が開始されると、Ｓ１３「センサーデータ取得」の処理において、センサーデータ取得プログラム１３ｂは、育成面２に植えられている植物の「成長レベル」（背丈）を、各植物育成状態検知センサー６２で検知させる命令を、育成面制御部４０に出力する。各植物育成状態検知センサー６２で検知されたデータは、育成面制御部４０から制御部１０に出力され、補助記憶装置１４のセンサーデータ記憶領域１４ａに記憶される。Ｓ１３の処理が終了すると、Ｓ１４の判断処理に進む。
【００７２】
Ｓ１４「二次電池残量不足？」の判断処理において、電源管理プログラム１３ａは、残量検知部５３ａで検知された二次電池５３の残量が、所定値以上であるか否かを判断し、二次電池５３の残量が不足しているか否かを判断する。電源管理プログラム１３ａが、二次電池５３の残量が不足していると判断した場合には、Ｓ１５の処理に進む。一方で、電源管理プログラム１３ａが、二次電池５３の残量が不足していないと判断した場合には、Ｓ１６の処理に進む。
【００７３】
Ｓ１５「商用電源に切替」の処理において、電源管理プログラム１３ａは、ＬＥＤユニット６１を駆動させる電源を、太陽電池パネル５１から商用電源９９に切り替えるため、整流部７１を起動させる命令を整流部７１に出力する。Ｓ１５の処理が終了すると、Ｓ１６の処理に進む。このように、本実施形態では、二次電池５３が不足した場合に、商用電源９９に切り替えることにしているので、ＬＥＤユニット６１が消灯したままの状態にならず、スケジュール通りに育成面２で植物を育てることが可能となる。
【００７４】
Ｓ１６「センサーデータチェック処理」において、植物育成状態判定プログラム１３ｃは、「センサーデータ」をチェックすることにより、各育成面２に植えられている植物の育成状態を判断する。そして、作業指示ファイル生成プログラム１３ｄは前記判断した育成状態に基づいて、「作業指示ファイル」を更新することにより、各色ＬＥＤに印加される電流の電圧値を植物の育成に最適な電圧とする。詳しくは、図９を用いて後で説明する。Ｓ１６の処理が終了すると、Ｓ１８の判断処理に進む。
【００７５】
Ｓ１８「照度変更処理」において、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅは、「作業指示ファイル」に基づいて、各色ＬＥＤに印加される電流の電圧を変更し、各色ＬＥＤの照度を変更する処理が行われる。詳しくは、図１０を用いて後で説明する。Ｓ１８の処理が終了すると、Ｓ１９の判断処理に進む。
【００７６】
Ｓ１９「検知間隔経過？」の処理において、ＣＰＵ４１は植物育成状態検知センサー６２による検知間隔が経過した否かを判断し、前記検知間隔が経過していると判断した場合には、Ｓ１３の処理に進む。つまり、検知間隔毎に、Ｓ１３の処理において、植物育成状態検知センサー６２で検知される。なお、前記検知間隔は、例えば１時間である。
【００７７】
（センサーデータチェック処理）
図９に「センサーデータチェック処理」のフロー図を示して、以下、当該フローについて説明する。Ｓ１６「センサーデータチェック処理」が開始すると、Ｓ１６０１「植物育成履歴ファイル取得」の処理に進む。Ｓ１６０１の処理において、植物育成状態判定プログラム１３ｃは、植物育成履歴ファイル記憶領域１４ｂを参照し、「センサーデータ」をチェックする育成面２の「植物育成履歴ファイル」取得し、ＲＡＭ１２の記憶領域に記憶させる。Ｓ１６―１の処理が終了すると、Ｓ１６０２の処理に進む。
【００７８】
Ｓ１６０２「基準スケジュールファイル取得」の処理において、植物育成状態判定プログラム１３ｃは、基準スケジュールファイル記憶領域１４ｃに記憶されている「基準スケジュールファイル」を参照して、「センサーデータ」をチェックする育成面２に対応する「基準スケジュールファイル」を取得し、ＲＡＭ１２に記憶させる。Ｓ１６０２の処理が終了すると、Ｓ１６０３の処理に進む。
【００７９】
Ｓ１６０３「経過時間算出」の処理において、センサーデータ取得プログラム１３ｂは、「センサーデータ」をチェックする育成面２に植えられた植物が植えられてから（種が蒔かれてから）の「経過時間」を算出する。Ｓ１６０３の処理が終了すると、Ｓ１６０４の判断処理に進む。
【００８０】
Ｓ１６０４「センサーデータ変化あり？」の判断処理において、植物育成状態判定プログラム１３ｃは、ＲＡＭ１２とセンサーデータ記憶領域１４ａを参照することにより、「植物育成履歴ファイル」と、これに対応する育成面２の「センサーデータ」を比較して、「センサーデータ」が変化したか否かを判断する。植物育成状態判定プログラム１３ｃが、「センサーデータ」が変化したと判断した場合には、Ｓ１６０５の判断処理に進む。植物育成状態判定プログラム１３ｃが、「センサーデータ」が変化していない判断した場合には、Ｓ１６０１１の判断処理に進む。なお、育成面２に植物（種）が植えられて、最初にＳ１６０４の判断処理を行う場合には、Ｓ１６０５の処理に進む。
【００８１】
Ｓ１６０５「作業指示ファイル更新」の処理において、作業指示ファイル生成プログラム１３ｄは、基準スケジュールファイル記憶領域１４ｃに記憶されている「基準スケジュールファイル」を参照することにより、「作業指示ファイル」（図１４に示す）を更新する「作業指示ファイル更新処理」を実行する。
【００８２】
なお、育成面２に植物（種）が植えられて最初にＳ１６０５の判断処理を行う場合には、作業指示ファイル生成プログラム１３ｄは、育成面２に植えられている植物に対応する「基準スケジュールファイル」に基づいて、「作業指示ファイル」を作成する。具体的には、作業指示ファイル生成プログラム１３ｄは、育成面２に植えられている植物に対応する「基準スケジュールファイル」の各「成長レベル」の「照射時間」を順次積算することにより、各色ＬＥＤに印加する電流の電圧に対応する「経過時間」を順次算出し、各色ＬＥＤに印加する電流の電圧のスケジュールである「作業指示ファイル」を生成する。
【００８３】
また、育成面２に植物（種）が植えられて、２回目以降にＳ１６０５の判断処理を行う場合には、既に生成されている「作業指示ファイル」（図１５の（Ａ）に示す）の変化があった「成長レベル」に対応する「経過時間」を、「センサーデータ」が変化した「経過時間」（Ｓ１６０３の処理で算出された「経過時間」）に変更するとともに、次以降の「成長レベル」に対応する「経過時間」についても順次、前記変更された「経過時間」の差分だけシフトさせるシフト処理を行う。図１５に示される例では、「成長レベル」が０から１になる（予定されていた）「経過時間」が１２０ｈであるところ、実際にセンサー６２で検出された「成長レベル」１に達した「経過時間」が１１５ｈであるので、「作業指示ファイル」の各「成長レベル」について５ｈ早めるシフト処理を行う。Ｓ１５−５の処理が終了すると、Ｓ１６０６の処理に進む。
【００８４】
Ｓ１６０６「植物育成履歴ファイル更新」の処理において、ＣＰＵ１１は、植物育成履歴ファイル記憶領域１４ｂに記憶されている「植物育成履歴ファイル」（図１２に示す）を更新する。具体的には、ＣＰＵ１１は、「センサーデータ」が変化した時間を、変化した「成長レベル」に対応する「経過時間」に記憶させる。Ｓ１６０６の処理が終了すると、Ｓ１６０７の判断処理に進む。
【００８５】
Ｓ１６０７「植物育成基準データと開離」の判断処理において、植物育成状態判定プログラム１３ｃは、育成面２に植えられている植物の成長が、「基準スケジュールファイル」に規定されている植物の成長スケジュールと開離しているか否かを判断する。具体的には、植物育成状態判定プログラム１３ｃは、前記「センサーデータ」から算出される育成面２に植えられている植物の「成長レベル」（背丈）を算出し、前記植物に対応する「基準スケジュールファイル」を参照して、前記植物の「成長レベル」に達した「経過時間」を抽出し、当該「経過時間」と「センサーデータ」が変化した際の「経過時間」とを比較し、所定以上（例えば１０％以上）開離しているか否かを判断する。植物育成状態判定プログラム１３ｃが、育成面２に植えられている植物の成長が、「基準スケジュールファイル」に規定されている植物の成長スケジュールと開離していると判断した場合には、Ｓ１６０８の処理に進む。一方で、植物育成状態判定プログラム１３ｃが、育成面２に植えられている植物の成長が、「基準スケジュールファイル」に規定されている植物の成長スケジュールと開離していないと判断した場合には、Ｓ１６０９の判断処理に進む。
【００８６】
Ｓ１６０８「点検要求処理」において、点検要求プログラム１３ｆは、作業者にＳ１６０７の判断処理で判断された育成面２の点検が必要であることを作業者に報知させる「点検要求処理」を実行する。具体的には、点検要求プログラム１３ｆは、操作用コンピュータ装置２１に、警告画面を表示させ、又は、警告音を再生させる命令を、出力する。また、点検要求プログラム１３ｆは、ブザー６３で警告音を所定時間（例えば３分間）再生させる命令を、前記育成面２の育成面制御部４０に出力する。更に、点検要求プログラム１３ｆは、撮像装置６４で前記育成面２を撮像し、「撮像画像」を操作用コンピュータ装置２１に出力させる命令を、育成面制御部４０に出力する。なおこの際に、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅは、撮像する育成面２上に配設されているＬＥＤユニット６１を白色に発光させるために、当該育成面２のパルス電流生成部４５に各色ＬＥＤに印加するパルス電流の電圧を略同一にする命令を出力する。このように、育成面２の撮像時に、育成面２を照射するＬＥＤユニット６１を白色に発光させることにしたので、操作用コンピュータ装置２１の画面に映し出される育成面２が明瞭に表示され、作業者の育成面２の点検が容易となる。Ｓ１６０８の処理が終了すると、Ｓ１６０９の判断処理に進む。
【００８７】
Ｓ１６０９「全ての育成面のセンサーデータをチェック？」の判断処理において、植物育成状態判定プログラム１３ｃは、全ての育成面２の「センサーデータ」をチェックしたか否かを判断する。植物育成状態判定プログラム１３ｃが、全ての育成面２の「センサーデータ」をチェックしたと判断した場合には、「センサーデータチェック処理」が終了し、図８のＳ１７「照度変更有り？」の判断処理に進む。一方で、植物育成状態判定プログラム１３ｃが、全ての育成面２の「センサーデータ」をチェックしたと判断しない場合には、Ｓ１６０１の処理に戻る。
【００８８】
Ｓ１６１１「植物育成基準データと開離？」の判断処理は、Ｓ１６０７の処理と同様である。植物育成状態判定プログラム１３ｃが、育成面２に植えられている植物の成長が、「基準スケジュールファイル」に規定されている植物の成長スケジュールと開離していると判断した場合には、Ｓ１６０１２の処理に進む。一方で、植物育成状態判定プログラム１３ｃが、育成面２に植えられている植物の成長が、「基準スケジュールファイル」に規定されている植物の成長スケジュールと開離していないと判断した場合には、Ｓ１６０９の判断処理に進む。
【００８９】
Ｓ１６１２「点検要求処理」の処理は、Ｓ１６０８の処理と同様である。Ｓ１６１２の処理が終了すると、Ｓ１６０９の判断処理に進む。
【００９０】
（照度変更処理）
図１０に「照度変更処理」のフロー図を示して、以下、当該フローについて説明する。「照度変更処理」が開始すると、Ｓ１８０１「作業指示ファイル読み込み」の処理において、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅは、育成面２の「作業指示ファイル」（図１４に示す）をＲＡＭ１２に記憶させる。Ｓ１８０１の処理が終了すると、Ｓ１８０２の判断処理に進む。
【００９１】
Ｓ１８―２「作業指示ファイルは更新されたか？」の判断処理において、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅは、「作業指示ファイル」が更新されているか否かを判断する。ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅが、「作業指示ファイル」が更新されていると判断した場合には、Ｓ１８０３の処理に進む。一方で、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅが、「作業指示ファイル」が更新されていないと判断した場合には、Ｓ１８０４の判断処理に進む。
【００９２】
Ｓ１８０３「作業指示ファイル送信」の処理において、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅは、「作業指示ファイル」が変更されている育成面２の育成面制御部４０に「作業指示ファイル」を送信する。「作業指示ファイル」を受信した育成面制御部４０は、前記「作業指示ファイル」を、補助記憶装置４６の作業指示ファイル記憶領域４６ａに記憶させる。そして、ＣＰＵ４１は、作業指示ファイル記憶領域４６ａに記憶された「作業指示ファイル」に基づいて、ＬＥＤユニット６１の各色ＬＥＤに印加する電流の電圧を変更する命令を、パルス電流生成部４５に出力する。パルス電流生成部４５は、前記命令に基づいて、ＬＥＤユニット６１の各色ＬＥＤに印加する電流の電圧を変更する。Ｓ１８０３の処理が終了すると、Ｓ１８０４の判断処理に進む。
【００９３】
Ｓ１８０４「全ての育成面について処理？」の判断処理において、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅは、全ての育成面２について、上述したＳ１８０１〜Ｓ１８０３の処理を行ったか否かを判断する。ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅが、全ての育成面２について、Ｓ１８０１〜Ｓ１８０３の処理を行ったと判断した場合には、「照度変更処理」が終了し、図８に示されるＳ１９の処理に進む。一方で、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅが、全ての育成面２について、Ｓ１８０１〜Ｓ１８０３の処理を行っていないと判断した場合には、Ｓ１８０１の処理に戻る。
【００９４】
このように本発明では、植物の成長（背丈）を植物育成状態検知センサー６２で検出し、植物の成長レベルに合わせて、最適な照射光を照射することにしたので、植物の育成が遅れることなく、より短期間で植物を育成することが可能となった。
【００９５】
また、本発明では、制御部１０が「作業指示ファイル」を生成し、当該「作業指示ファイル」を各育成面２の育成面制御部４０に送信し、各育成面制御部４０が前記「作業指示ファイル」を記憶して保持する構成としたので、制御部１０が故障した場合や、制御部１０と各育成面制御部４０との通信が遮断された場合であっても、育成面制御部４０は自己が保持している「作業指示ファイル」に基づいて、ＬＥＤユニット６１にパルス電流を供給することができ、耐障害性に優れ、育成面２に植えられた植物が枯れてしまうことがない。
【００９６】
また、本実施形態では、１の育成面制御部４０に、１の太陽電池パネル５１が接続されている。このため、ある太陽電池パネル５１の運用を一時的に停止させることにより、順次太陽電池パネル５１を整備することができる。
【００９７】
（作業者入場時点灯処理）
図１６に「作業者入場時点灯処理」のフロー図を示して、以下に、当該処理の説明をする。Ｓ８１「入場検知部が作業者の入場を検知？」の判断処理において、入退場管理プログラム１３ｇが、入場検知部１ｂが出力する信号に基づいて、作業者の植物育成建屋１内への入場を検知した場合には、Ｓ８２の処理に進む。
【００９８】
Ｓ８２「ＬＥＤユニットの照明光を白色にする」の判断処理において、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅは、各育成面２上に配設されているＬＥＤユニット６１を白色に発光させるために、ＬＥＤユニットが白色に発光するような、各色ＬＥＤに印加される電流の電圧を決定する。なお、ＬＥＤユニット６１に配設されている各色ＬＥＤの数が同数であり、同一の電圧を各色ＬＥＤに印加した場合に各色ＬＥＤの照度が同一となる場合には、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅは、各色ＬＥＤに印加するパルス電流の電圧を略同一にする。そして、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅは、前記決定された電圧にする命令を、各パルス電流生成部４５に出力する。このように、作業者が植物育成建屋１内への入場時に、各ＬＥＤユニット６１を白色に発光させることにしたので、作業者が植物育成建屋１内での各種確認作業が容易となる。例えば、育成面２で植えられている植物の色づきの確認が容易となる。また、作業者が違和感を感じることがなく、植物育成建屋１内で作業することができる。Ｓ８２の処理が終了すると、Ｓ８３の判断処理に進む。
Ｓ８３「入場検知部が作業者の退場を検知？」の判断処理において、入退場管理プログラム１３ｇが、入場検知部１ｂが出力する信号に基づいて、作業者の植物育成建屋１内からの退場を検知した場合には、Ｓ８４の処理に進む。
【００９９】
Ｓ８４「ＬＥＤユニットの照明色を白色から解除」の処理において、ＬＥＤ点灯制御プログラム１３ｅは、各ＬＥＤユニット６１の照明色を白色から解除させるために、各パルス電流生成部４５に各色ＬＥＤに印加するパルス電流の電圧を略同一にする命令を解除する命令を出力する。すると、各パルス電流生成部４５は作業指示ファイル記憶領域４６ａに記憶されている「作業指示ファイル」に基づいた電圧で、各色ＬＥＤに印加するパルス電流を生成する。このように、作業者が植物育成建屋１から退場すると、各パルス電流生成部４５は作業指示ファイル記憶領域４６ａに記憶されている「作業指示ファイル」に基づいた電圧で、各色ＬＥＤに印加するパルス電流を生成するので、植物の育成に最適な照明色の照明光が育成面２に植えられている植物に照射され、植物の育成が遅れることがない。また、エネルギーが無駄に消費されることがない。Ｓ８４の処理が終了すると、Ｓ８１の判断処理に進む。
【０１００】
（総括）
以上説明した実施形態では、ＬＥＤユニット６１の各色ＬＥＤにパルス電流を印加しているが、前記各色ＬＥＤに直流電流を印加することにしても差し支えない。
【０１０１】
なお、ＬＥＤユニット６１を所定時間点灯させ、所定時間消灯させることを繰り返して、昼と夜を再現することにしても差し支えない。この場合には、植物（野菜）に含まれるビタミンやミネラルが増大する。
【０１０２】
以上説明した実施形態では、育成面２に植えられた植物の「成長レベル」を検知する植物育成状態検知手段は、育成面２の側方に配設された植物育成状態検知センサー６２であるが、前記植物育成状態検知手段として撮像装置６４を利用しても差し支えない。この場合には、撮像装置６４で育成面２を撮像して「育成面撮像データ」を生成し、植物育成状態判定プログラム１３ｃが、前記「育成面撮像データ」を解析することにより前記植物の「成長レベル」を判定する。
【０１０３】
具体的には、植物育成状態判定プログラム１３ｃは、前記「育成面撮像データ」の波長の強度をサンプリングし、当該サンプリングされた前記波長の強度を分析することにより、撮像時における前記植物の「成長レベル」を判定する。或いは、植物育成状態判定プログラム１３ｃは、前記「育成面撮像データ」と、各「成長レベル」に対応する「基準データ」とパターンマッチングを行うことにより、撮像時における前記植物の「成長レベル」を判定することにしても差し支えない。なお、「成長レベル」の判定精度を向上させるために、撮像装置６４で育成面２を撮像する場合には、各色ＬＥＤに印加する電圧を略等しくして、ＬＥＤユニット６１を白色に発光させることが好ましい。
【０１０４】
以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う植物育成システムもまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【符号の説明】
【０１０５】
１…植物育成建屋、１ａ…入場扉、１ｂ…入場検知部、２…育成面、１０…制御部、１１…ＣＰＵ、１２…ＲＡＭ、１３…ＲＯＭ、１３ａ…電源管理プログラム、１３ｂ…センサーデータ取得プログラム、１３ｃ…植物育成状態判定プログラム、１３ｄ…作業指示ファイル生成プログラム、１３ｅ…ＬＥＤ点灯制御プログラム、１３ｆ…点検要求プログラム、１３ｇ…入退場管理プログラム、１４…補助記憶装置、１４ａ…センサーデータ記憶領域、１４ｂ…植物育成履歴ファイル記憶領域、１４ｃ…基準スケジュールファイル記憶領域、１４ｄ…作業指示ファイル記憶領域、１４ｅ…入退場履歴記憶領域、１５…通信インターフェース、１６…インターフェース、１９…バス、２１…操作用コンピュータ装置、２２…サーバ、２２ａ…植物育成データ、４０…育成面制御部、４４…通信インターフェース、４５…パルス電流生成部、４６…補助記憶装置、４６ａ…作業指示ファイル記憶領域、５１…太陽電池パネル、５２…充電コントローラ、５３…二次電池、５３ａ…残量検知部、６１…ＬＥＤユニット、６２…植物育成状態検知センサー、６５ａ…赤色ＬＥＤ、６５ｂ…青色ＬＥＤ、６５ｃ…白色ＬＥＤ、６６…ツェナーダイオード。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物育成建屋と、
前記植物育成建屋内に配設され、植物が植えられる育成面と、
赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤと白色ＬＥＤとを有し、前記育成面と対向する位置に配設されているＬＥＤユニットと、
前記各色のＬＥＤに供給する電力を生成する電力生成手段と、
前記各色のＬＥＤに供給する電力量を個別に制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする植物育成システム。
【請求項２】
前記植物の成長レベルを検知する植物育成状態検知手段を備え、
前記制御手段は、前記植物育成状態検知手段が検知した植物の成長レベルの情報に基づき、前記各色のＬＥＤに供給する電力量を決定する請求項１に記載の植物育成システム。
【請求項３】
前記各色のＬＥＤに印加する電流の電圧と、育成面に植物が植えられてからの経過時間との関係を表した作業指示ファイルが記憶される、不揮発性記憶装置である作業指示ファイル記憶手段を有し、
前記制御手段は、前記作業指示ファイルを参照することにより、植物が育成面に植えられてからの経過時間が、前記作業指示ファイルの経過時間に達した場合には、前記経過時間に対応する電圧で、前記各色のＬＥＤのそれぞれに電圧を印加することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の植物育成システム。
【請求項４】
前記制御手段は、
育成面で植えられる植物の種類、前記植物の成長レベル、前記各成長レベルにおける前記各色のＬＥＤに印加する電圧、前記各成長レベルにおけるＬＥＤユニットの照射時間との関係を表した基準スケジュールファイルが記憶される基準スケジュールファイル記憶手段と、
植物育成検知手段が検知した成長レベルに変化があるか否かを判断する植物育成状態判定手段と、
前記各色のＬＥＤに印加する電流の電圧と、育成面に植物が植えられてからの経過時間との関係を表した作業指示ファイルを生成する作業指示ファイル生成手段とからなり、
育成面について作業指示ファイルが生成されていない場合には、前記作業指示ファイル生成手段は、前記基準スケジュールファイルに基づいて、作業指示ファイルを作成し、
一方で、育成面について前記作業指示ファイルが生成されている場合であって、前記植物育成状態判定手段が、成長レベルの変化があったと判断した場合には、前記作業指示ファイル生成手段は、前記作業指示ファイルの、前記変化があった成長レベルに対応する経過時間の項目を、成長レベルの変化があった経過時間に変更するとともに、次以降の成長レベルに対応する経過時間の項目を、順次、前記変更された経過時間の差分だけ変更させる処理を行い、
電流生成手段は、前記作業指示ファイルを参照することにより、植物が育成面に植えられてからの経過時間が、前記作業指示ファイルの経過時間に達した場合には、前記経過時間に対応する電圧で、前記各色のＬＥＤに電流を流すことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の植物育成システム。
【請求項５】
電流生成手段は、各ＬＥＤユニットの近傍に配設され、
作業指示ファイル記憶手段は、電流生成手段の近傍に配設され、
前記制御手段は、生成した作業指示ファイルを、各作業指示ファイル記憶手段に送信して記憶させることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の植物育成システム。
【請求項６】
植物育成状態検知手段は、育成面に植えられている植物の高さを検知する高さ方向に複数配設されたセンサーであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の植物育成システム。
【請求項７】
太陽光を電流に変換する太陽電池と、
前記太陽電池で生成された電流を蓄電する二次電池とを更に有し、
前記二次電池から、電流生成手段電流を供給することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の植物育成システム。
【請求項８】
二次電池の残量を計測する残量検知部と、
商用電源から供給される交流を、降圧、整流、平滑化する整流部と、
前記残量検知部により計測された二次電池の残量が所定以下である場合に、前記整流部を起動させて、電流生成手段に供給する電流を太陽電池から商用電源に切り替える電源管理手段を更に有することを特徴とする請求項７に記載の植物育成システム。
【請求項９】
複数の育成面及び複数のＬＥＤユニットを有するとともに、各ＬＥＤユニットに対応する複数の電流生成手段を有し、
各電流生成手段に対応する複数の太陽電池を有することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の植物育成システム。
【請求項１０】
植物育成建屋内への作業者の入退場を検知する入退場検知手段を更に有し、
前記入退場検知手段が植物育成建屋内への作業者の入場を検知した場合には、前記制御手段は、前記各色のＬＥＤのうちの白色のＬＥＤにのみ電力を供給し、
前記入退場検知手段が植物育成建屋内への作業者の退場を検知した場合には、前記制御手段は、植物育成状態検知手段が検知した情報に基づき、前記各色のＬＥＤに印加される電流の電圧を決定することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の植物育成システム。
【請求項１】
植物育成建屋と、
前記植物育成建屋内に配設され、植物が植えられる育成面と、
赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤと白色ＬＥＤとを有し、前記育成面と対向する位置に配設されているＬＥＤユニットと、
前記各色のＬＥＤに供給する電力を生成する電力生成手段と、
前記各色のＬＥＤに供給する電力量を個別に制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする植物育成システム。
【請求項２】
前記植物の成長レベルを検知する植物育成状態検知手段を備え、
前記制御手段は、前記植物育成状態検知手段が検知した植物の成長レベルの情報に基づき、前記各色のＬＥＤに供給する電力量を決定する請求項１に記載の植物育成システム。
【請求項３】
前記各色のＬＥＤに印加する電流の電圧と、育成面に植物が植えられてからの経過時間との関係を表した作業指示ファイルが記憶される、不揮発性記憶装置である作業指示ファイル記憶手段を有し、
前記制御手段は、前記作業指示ファイルを参照することにより、植物が育成面に植えられてからの経過時間が、前記作業指示ファイルの経過時間に達した場合には、前記経過時間に対応する電圧で、前記各色のＬＥＤのそれぞれに電圧を印加することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の植物育成システム。
【請求項４】
前記制御手段は、
育成面で植えられる植物の種類、前記植物の成長レベル、前記各成長レベルにおける前記各色のＬＥＤに印加する電圧、前記各成長レベルにおけるＬＥＤユニットの照射時間との関係を表した基準スケジュールファイルが記憶される基準スケジュールファイル記憶手段と、
植物育成検知手段が検知した成長レベルに変化があるか否かを判断する植物育成状態判定手段と、
前記各色のＬＥＤに印加する電流の電圧と、育成面に植物が植えられてからの経過時間との関係を表した作業指示ファイルを生成する作業指示ファイル生成手段とからなり、
育成面について作業指示ファイルが生成されていない場合には、前記作業指示ファイル生成手段は、前記基準スケジュールファイルに基づいて、作業指示ファイルを作成し、
一方で、育成面について前記作業指示ファイルが生成されている場合であって、前記植物育成状態判定手段が、成長レベルの変化があったと判断した場合には、前記作業指示ファイル生成手段は、前記作業指示ファイルの、前記変化があった成長レベルに対応する経過時間の項目を、成長レベルの変化があった経過時間に変更するとともに、次以降の成長レベルに対応する経過時間の項目を、順次、前記変更された経過時間の差分だけ変更させる処理を行い、
電流生成手段は、前記作業指示ファイルを参照することにより、植物が育成面に植えられてからの経過時間が、前記作業指示ファイルの経過時間に達した場合には、前記経過時間に対応する電圧で、前記各色のＬＥＤに電流を流すことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の植物育成システム。
【請求項５】
電流生成手段は、各ＬＥＤユニットの近傍に配設され、
作業指示ファイル記憶手段は、電流生成手段の近傍に配設され、
前記制御手段は、生成した作業指示ファイルを、各作業指示ファイル記憶手段に送信して記憶させることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の植物育成システム。
【請求項６】
植物育成状態検知手段は、育成面に植えられている植物の高さを検知する高さ方向に複数配設されたセンサーであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の植物育成システム。
【請求項７】
太陽光を電流に変換する太陽電池と、
前記太陽電池で生成された電流を蓄電する二次電池とを更に有し、
前記二次電池から、電流生成手段電流を供給することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の植物育成システム。
【請求項８】
二次電池の残量を計測する残量検知部と、
商用電源から供給される交流を、降圧、整流、平滑化する整流部と、
前記残量検知部により計測された二次電池の残量が所定以下である場合に、前記整流部を起動させて、電流生成手段に供給する電流を太陽電池から商用電源に切り替える電源管理手段を更に有することを特徴とする請求項７に記載の植物育成システム。
【請求項９】
複数の育成面及び複数のＬＥＤユニットを有するとともに、各ＬＥＤユニットに対応する複数の電流生成手段を有し、
各電流生成手段に対応する複数の太陽電池を有することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の植物育成システム。
【請求項１０】
植物育成建屋内への作業者の入退場を検知する入退場検知手段を更に有し、
前記入退場検知手段が植物育成建屋内への作業者の入場を検知した場合には、前記制御手段は、前記各色のＬＥＤのうちの白色のＬＥＤにのみ電力を供給し、
前記入退場検知手段が植物育成建屋内への作業者の退場を検知した場合には、前記制御手段は、植物育成状態検知手段が検知した情報に基づき、前記各色のＬＥＤに印加される電流の電圧を決定することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の植物育成システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１７７１２７（Ｐ２０１１−１７７１２７Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４５８００（Ｐ２０１０−４５８００）
【出願日】平成２２年３月２日（２０１０．３．２）
【出願人】（５１０１８９８９１）株式会社ＥＳＡ (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２日（２０１０．３．２）
【出願人】（５１０１８９８９１）株式会社ＥＳＡ (4)
【Ｆターム（参考）】
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