特開 2023-183865 育成装置及び情報処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023183865

(43)【公開日】2023-12-28

(54)【発明の名称】育成装置及び情報処理装置

(51)【国際特許分類】

   A01G 7/00 20060101AFI20231221BHJP

   A01G 9/02 20180101ALI20231221BHJP

   A01G 9/00 20180101ALI20231221BHJP

【ＦＩ】

A01G7/00 603

A01G9/02 A

A01G9/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022097645

(22)【出願日】2022-06-16

(71)【出願人】

【識別番号】000006507

【氏名又は名称】横河電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100169823

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 雄郎

(74)【代理人】

【識別番号】230128026

【弁護士】

【氏名又は名称】駒木 寛隆

(72)【発明者】

【氏名】初谷 恵美子

(72)【発明者】

【氏名】赤堀 浩司

(72)【発明者】

【氏名】稲村 一彦

【テーマコード（参考）】

2B327

【Ｆターム（参考）】

2B327NB03

2B327NE01

2B327TC04

(57)【要約】

【課題】生物の育成に関する情報をより精緻かつ効率的に取得することを可能する。
【解決手段】育成装置１００は、水平面上に配置された育成棚で育成される複数の生物９０の近傍を走査して、前記複数の生物９０の各々の育成に関する情報である育成情報を取得するモニタリングシステム１０を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水平面上に配置された育成棚で育成される複数の生物の近傍を走査して、前記複数の生物の各々の育成に関する情報である育成情報を取得するモニタリングシステムを備える、育成装置。

【請求項2】

前記モニタリングシステムは、
前記育成情報を検出する検出装置と、
前記検出装置を水平に移動させる駆動部と、
前検出装置及び前記駆動部を制御し、前記検出装置を水平に移動させて前記育成情報を検出させることにより、前記複数の生物の各々の前記育成情報を取得する、制御部と、
を備える、請求項１に記載の育成装置。

【請求項3】

前記モニタリングシステムは、前記検出装置として、前記育成情報を検出する複数の検出装置を備え、
前記駆動部は、第１の水平方向に沿って設けられた前記複数の検出装置を第２の水平方向へ移動させ、
前記制御部は、前記複数の検出装置及び前記駆動部を制御し、前記複数の検出装置を前記第２の水平方向へ移動させて前記育成情報を検出させることにより、前記複数の生物の各々の前記育成情報を取得する、
請求項２に記載の育成装置。

【請求項4】

前記モニタリングシステムは、前記検出装置として、生物の育成状況を示す情報を第１の前記育成情報として検出する少なくとも一つの状況センサーと、生物の育成環境を示す情報を第２の前記育成情報として検出する少なくとも一つの環境センサーと、を備える、請求項２に記載の育成装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記複数の生物の生長点に合わせて、前記環境センサーの高さを制御する、請求項４に記載の育成装置。

【請求項6】

前記複数の生物を育成する前記育成棚を更に備え、
前記育成棚は、前記複数の生物を格子状に配置する、
請求項１に記載の育成装置。

【請求項7】

鉛直方向に設けられた複数の前記育成棚ごとに設けられた前記モニタリングシステムを備える、請求項１に記載の育成装置。

【請求項8】

請求項１に記載の育成装置から受信した生物の育成環境を示す前記育成情報を取得し、
取得した前記育成情報をマップ状に示した画像を表示装置に表示させる、
制御部を備える情報処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、育成装置及び情報処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、植物をはじめとする生物の育成管理を行う技術が知られている（特許文献１，２）。このような技術は、生物の育成状況及び環境に関する情報をモニタリングし、これらの情報を基に生物の育成環境を制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－３４２４８号公報

【特許文献2】特開２０１５－１９５７８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

生物の育成管理を行う際には、育成により生産される生物の品質及び生産効率を向上させる上で、生物の育成状況及び環境に関して精緻な情報を取得する必要がある。

【0005】

しかし、従来の構成においては、生物の育成に関する情報を精緻かつ効率的に取得することについて改善の余地があった。

【0006】

本発明の目的は、生物の育成に関する情報をより精緻かつ効率的に取得することが可能な育成装置及び情報処理装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

いくつかの実施形態に係る育成装置は、水平面上に配置された育成棚で育成される複数の生物の近傍を走査して、前記複数の生物の各々の育成に関する情報である育成情報を取得するモニタリングシステムを備える。

【0008】

このように、育成装置は、水平面上に配置された複数の生物の近傍を走査して各生物についての育成情報を取得するため、生物の育成に関する情報をより精緻かつ効率的に取得することが可能である。

【0009】

一実施形態に係る育成装置において、前記モニタリングシステムは、前記育成情報を検出する検出装置と、前記検出装置を水平に移動させる駆動部と、前検出装置及び前記駆動部を制御し、前記検出装置を水平に移動させて前記育成情報を検出させることにより、前記複数の生物の各々の前記育成情報を取得する、制御部と、を備える。

【0010】

このように、育成装置は、育成情報を検出する検出装置を水平方向に移動させて育成情報を検出するため、水平面上に配置された複数の生物の育成情報を効率的に取得することができる。

【0011】

一実施形態に係る育成装置において、前記モニタリングシステムは、前記検出装置として、前記育成情報を検出する複数の検出装置を備え、前記駆動部は、第１の水平方向に沿って設けられた前記複数の検出装置を第２の水平方向へ移動させ、前記制御部は、前記複数の検出装置及び前記駆動部を制御し、前記複数の検出装置を前記第２の水平方向へ移動させて前記育成情報を検出させることにより、前記複数の生物の各々の前記育成情報を取得する。

【0012】

このように、育成装置は、第１の方向に沿って設けられた複数の検出装置を第２の方向へ移動させて生物の育成情報を検出するため、水平面上に配置された複数の生物の育成情報を効率的に取得することができる。

【0013】

一実施形態に係る育成装置において、前記モニタリングシステムは、前記検出装置として、生物の育成状況を示す情報を第１の前記育成情報として検出する少なくとも一つの状況センサーと、生物の育成環境を示す情報を第２の前記育成情報として検出する少なくとも一つの環境センサーと、を備える。したがって、育成装置は、生物の育成状況及び環境に関して精緻な情報を取得することが可能である。

【0014】

一実施形態に係る育成装置において、前記制御部は、前記複数の生物の生長点に合わせて、前記環境センサーの高さを制御する。したがって、育成装置は、生物の成長に密接に関連する生長点付近の環境に関する精緻な情報を取得することができる。

【0015】

一実施形態に係る育成装置において、前記複数の生物を育成する前記育成棚を更に備え、前記育成棚は、前記複数の生物を格子状に配置する。したがって、育成装置は、複数の生物を高密度に配置することができ、単位面積当たりの生物の収量を増大させることができる。

【0016】

一実施形態に係る育成装置において、鉛直方向に設けられた複数の前記育成棚ごとに設けられた前記モニタリングシステムを備える。したがって、育成装置によれば、複数段の育成棚により生物の収量を増大させることが可能である。

【0017】

いくつかの実施形態に係る情報処理装置は、上記の育成装置から受信した生物の育成環境を示す前記育成情報を取得し、取得した前記育成情報をマップ状に示した画像を表示装置に表示させる。したがって、ユーザは、表示装置に表示された画像を参照することで、複数の生物に関する育成情報を容易に認識することができる。

【発明の効果】

【0018】

本開示の一実施形態によれば、生物の育成に関する情報をより精緻かつ効率的に取得することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本開示の一実施形態に係る栽培システムの構成例を示す図である。

【図2】図１の栽培装置の構成例を示す斜視図である。

【図3】図１の栽培装置の構成例を示す正面図である。

【図4】図２の栽培パネル及びモニタリングシステムの上面図である。

【図5】図２の栽培パネル及びモニタリングシステムの斜視図である。

【図6】図２のモニタリングシステムの斜視図である。

【図7】図１の解析装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

【図8】図１の解析装置の機能構成の一例を示すブロック図である。

【図9】図１の解析装置が実行する解析処理の動作手順例を示すフローチャートである。

【図10】生理障害発生状況の表示例を示す図である。

【図11】環境データのヒートマップ表示の一例を示す図である。

【図12】データセットの一例を示す図である。

【図13】最適環境条件の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

＜比較例＞
比較例としての特許文献１，２の構成について、以下に説明する。

【0021】

特許文献１には、センサー、カメラ、及びタグを含む生産状況検出手段により生物の生産状況を検出し、その検出結果に応じて生産計画修正情報を生成することが記載されている。特許文献１の構成では、タグ及びセンサーは、栽培ベッドと連動する。カメラは生物の育成室の天井又は壁等に設置される。

【0022】

しかし、特許文献１の構成のように、センサーを栽培ベッドと連動させると、栽培ベッド数分の多量のセンサーが必要となる。また、カメラを天井又は壁等に固定すると、撮影可能な範囲が限られ、全体の生産状況を把握するのが困難である。

【0023】

特許文献２には、植物を栽培する培地を収容可能な栽培容器と、栽培容器が載置される棚板が複数段設けられた栽培棚と、棚板上面へ光を照射する光源と、栽培容器を搬送する搬送装置と、植物を検査する検査部を備えた栽培システムが記載されている。検査部は、カメラ、栽培トレイが載置されたことを検知するセンサー、及び植物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励起光光源等を備える。この構成は検査部による植物の検査結果に基づき植物の評価指標を算出する。この評価指標は、植物の経過観察、ひいては植物の選別又は移植等に用いられる。

【0024】

しかし、特許文献２の構成は、栽培トレイを検査部に搬送した上でデータを取得するが、植物の栽培場所と検査部内とでは温度及び湿度等の環境条件が異なる。そのため、特許文献２の構成は、実際に植物が育成する環境に関する精緻な情報を取得することができない。

【0025】

このように、比較例の構成においては、生物の育成に関する情報を精緻かつ効率的に取得することについて改善の余地があった。

【0026】

＜実施形態＞
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照して説明する。各図面中、同一の構成又は機能を有する部分には、同一の符号を付している。本実施形態の説明において、同一の部分については、重複する説明を適宜省略又は簡略化する場合がある。

【0027】

本実施形態に係る栽培システムは、平面状に配置された監視対象の生物の近傍を走査して、カメラ及び環境センサー等の検出装置によりその生物の育成に関する情報を取得する。したがって、本実施形態によれば、生物の育成に関する情報をより精緻かつ効率的に取得することが可能である。

【0028】

（栽培システム）
図１は、本開示の一実施形態に係る栽培システム１の構成例を示す図である。栽培システム１は、栽培装置１００及び解析装置２００を備える。

【0029】

本実施形態に係る育成装置としての栽培装置１００は、生物を育成する装置である。本実施形態では、育成対象の生物がレタスである場合の例を説明するが、育成対象の生物は植物に限らず、動物（例えば、受精卵、単細胞生物等）でもよい。栽培装置１００は、モニタリングシステム１０を備える。モニタリングシステム１０以外の栽培装置１００が備える構成については、後述する。モニタリングシステム１０は、育成対象であるレタスの育成状況及び環境等を監視して育成に関する情報である育成情報を取得する装置である。

【0030】

解析装置２００は、モニタリングシステム１０により取得された育成情報を解析する装置である。解析装置２００は、ＰＣ（Personal Computer）、ＷＳ（Work Station）、又は、クラウド上のサーバ装置等の情報処理装置により構成されてもよい。モニタリングシステム１０及び解析装置２００は、互いに情報を伝送可能な通信回線により接続される。モニタリングシステム１０及び解析装置２００を接続する通信回線は、インターネット等の外部ネットワークを含んでもよい。

【0031】

（栽培装置）
図２は、図１の栽培装置１００の構成例を示す斜視図である。栽培装置１００は、モニタリングシステム１０、栽培棚２０、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）３０、栽培ベッド４０、及び栽培パネル５０を備える。図２において、Ｘ方向及びＹ方向は互いに直交する第１、第２の水平方向を示し、Ｚ方向は鉛直方向（高さ方向）を示す。

【0032】

栽培棚２０は、育成対象の生物であるレタス９０を収容する棚である。栽培棚２０は、支柱２１（図２のＺ軸に平行）、横架材２２（Ｙ軸に平行）及び横架材２３（Ｚ軸に平行）を備えてもよい。栽培棚２０は、水平面上に配置された複数のレタス９０を育成する。図２の例では、栽培棚２０は複数段の棚を備え、各段の棚においてレタス９０を栽培することで、限られたスペースにおいてレタス９０の収量を増大させることが可能である。なお、栽培棚２０は、１段の棚によりレタス９０を栽培してもよい。栽培棚２０上には、モニタリングシステム１０、ＬＥＤ３０、及び栽培ベッド４０が設置される。

【0033】

ＬＥＤ３０は、レタス９０に対して光を供給する光源である。図２に示すように、本実施形態では、栽培棚２０の各棚において、Ｙ軸に平行な複数の直線形状のＬＥＤ３０が互いに平行になるように設置される。これにより、栽培棚２０上の各レタス９０に対して、均一な光を供給することが可能である。なお、栽培装置１００は、レタス９０に対して光を供給することが可能であれば、例えば、白熱電球等のＬＥＤとは異なる原理に基づく光源を備えてもよい。

【0034】

栽培ベッド４０は、レタス９０を育成するための養液又は培地を収容する容器である。栽培ベッド４０上には栽培パネル５０が設置され、栽培パネル５０においてレタス９０が栽培される。

【0035】

図３は、図１の栽培装置１００の構成例を示す正面図である。モニタリングシステム１０は、複数のカメラ１１、複数の環境センサー１２、データロガー１３、モーター１４、シャフト１５、養液センサー１６、ケーブル１７、部材１８１，１８２、及び案内部材１８３を備える。

【0036】

モニタリングシステム１０は、複数のレタス９０の近傍を走査して、複数のレタス９０の各々の育成に関する情報である育成情報を取得する。図３の例では、モニタリングシステム１０は、Ｘ軸に平行な方向（第１の水平方向）に沿って設けられた、育成情報を検出する複数の検出装置（カメラ１１、環境センサー１２）を備える。モニタリングシステム１０は、後述するモーター１４の駆動により、栽培棚２０の第２の水平方向（図２のＹ軸に平行な方向）にこれらの複数の検出装置を移動させて、レタス９０の育成情報を取得する。栽培装置１００は、モニタリングシステム１０の移動に応じて、カメラ１１及び環境センサー１２を各レタス９０株の直上に配置することが可能である。

【0037】

カメラ１１は、レタス９０を撮影して画像データを取得する撮影装置である。カメラ１１は、生物の育成状況を示す第１の育成情報として検出する状況センサーとして機能する。レタス９０株の直上に配置されたカメラ１１は、レタス９０の中央のチップバーンを撮影することができる。チップバーンは、栽培対象の植物に発生する生理障害である。植物工場の栽培においては、チップバーンを削減することが課題となる。レタス９０の外葉に発生するチップバーンは、出荷時に剥がすことができる。一方、レタス９０の内側に発生するチップバーンはトリミングの手間がかかるため、外葉に発生するチップバーンより問題となる。カメラ１１は、レタス９０との焦点距離を確保できる位置に設置され、ＬＥＤ３０と接触しないように設置される。図３の例では、カメラ１１は水平（例えば、Ｘ方向）に延びる部材１８１に取り付けられる。本実施形態においてカメラ１１は例えばＲＧＢ（Red／Green／Blue）カメラであるが、これに代えて、ハイパースペクトルカメラ又はターゲットスペクトルカメラ等の特定波長のカメラとしてもよい。また、本実施形態では、栽培装置１００は、状況センサーとしてカメラ１１を備えているが、状況センサーはカメラ１１に限られない。例えば、栽培装置１００は、状況センサーとして、レタス９０の大きさ及び形状を検出するセンサー、又は、レタス９０の温度（例えば、レタス９０の表面又は内部等の温度）を測定する温度センサー等を備えてもよい。

【0038】

環境センサー１２は、レタス９０の育成環境に関する情報である環境データ（第２の育成情報）を検出するセンサーである。一例として、環境センサー１２は、環境データとして、温度（例えば、レタス９０の周囲等の温度）、湿度、及び二酸化炭素濃度を測定することができるが、環境センサー１２はこれら以外の情報を環境データとして測定してもよい。本実施形態に係るモニタリングシステム１０は、後述するデータロガー１３が備える制御部１９の制御により、環境センサー１２の高さ（Ｚ方向）を調整することが可能である。図３の例では、環境センサー１２は水平（例えば、Ｘ方向）に延びる部材１８２に取り付けられる。部材１８２は、案内部材１８３に案内されて、部材１８１との間の間隔を修正することができる。制御部１９は、モーター等の動力によって部材１８１に対する部材１８２の間隔を修正することにより、環境センサー１２の高さを調整してもよい。モニタリングシステム１０は、レタス９０の成長に合わせて環境センサー１２の高さを調整して環境データを取得することで、各レタス９０の生長点付近の環境を測定することが可能である。なお、本実施形態では、モニタリングシステム１０は、環境センサー１２の高さを調整することができる例を説明するが、カメラ１１を含む状況センサーの高さも調整できるようにしてもよい。例えば、制御部１９は、モーター等の動力によって部材１８１の高さを修正することにより、カメラ１１等の状況センサーの高さを調整してもよい。

【0039】

養液センサー１６は、栽培ベッド４０の養液に関する情報を検出するセンサーである。例えば、養液センサー１６は、養液の温度、ＥＣ（肥料濃度）、及びｐＨを養液データとして測定してもよい。なお、本実施形態では、モニタリングシステム１０は、栽培パネル５０毎に一つ又は複数の養液センサー１６を備えるが、これに代えて、レタス９０毎に養液センサー１６を備えてもよい。

【0040】

モニタリングシステム１０は、カメラ１１、環境センサー１２、及び養液センサー１６により画像データ、環境データ、及び養液データを同時に取得し、時刻情報（タイムスタンプ）とともに、データロガー１３のメモリに記録してもよい。あるいは、モニタリングシステム１０は、カメラ１１及び環境センサー１２をＹ方向に移動させながら、環境センサー１２に環境データを取得させてもよい。

【0041】

図４は、図２の栽培パネル５０及びモニタリングシステム１０の上面図である。図５は、図２の栽培パネル５０及びモニタリングシステム１０の斜視図である。栽培パネル５０は、栽培ベッド４０と挿通し、レタス９０が育成する位置（植栽位置）を定める複数の植栽孔５１を備える。複数の植栽孔５１は、レタス９０の栽培密度が均一になるように格子状に配置される。したがって、栽培装置１００は、栽培パネル５０の単位面積当たりのレタス９０の収量を増大させることができる。

【0042】

モニタリングシステム１０は、Ｘ方向に沿って、複数のカメラ１１及び環境センサー１２を備える。モニタリングシステム１０は、まず、格子状に配置された植栽孔５１の直上にカメラ１１及び環境センサー１２を配置する。カメラ１１及び環境センサー１２は、植栽位置毎に、環境センサー１２の応答時間より長く植栽位置に静止して、画像データ及び環境データを取得する。

【0043】

モニタリングシステム１０は、ある植栽位置において画像データ及び環境データを取得すると、駆動部としてのモーター１４を駆動させて、カメラ１１及び環境センサー１２をシャフト１５に沿って移動させる。シャフト１５はＹ軸に平行に設けられており、カメラ１１及び環境センサー１２はＹ軸に平行な方向に移動する。これにより、カメラ１１及び環境センサー１２は、隣接する植栽孔５１により特定される次の植栽位置に移動する。このようにして、モニタリングシステム１０は、植栽孔５１により位置が規定される各レタス９０について、カメラ１１及び環境センサー１２により、育成情報を検出する。（画像データ、環境データ等）を取得する。なお、モーター１４は、ケーブル１７を介して供給される電力に基づき駆動する。なお、ケーブル１７には、モーター１４の電力を供給するためのケーブルだけではなく、データロガー１３及びカメラ１１を含む各装置の動作制御及び電力供給等を行うためのケーブルが含まれてもよい。

【0044】

図６は、図２のモニタリングシステム１０の斜視図である。カメラ１１、環境センサー１２、及び養液センサー１６で取得された画像データ、環境データ、及び養液データは、データロガー１３が備える記憶装置（メモリ）に記録される。養液センサー１６は、棚を移動しないため、データロガー１３とは別のデータロガーに保存してもよい。データロガー１３に記録されたデータは、解析装置２００へ伝奏されて保存される。

【0045】

データロガー１３は、モニタリングシステム１０の動作を制御する制御部１９を備える。制御部１９は、汎用又は専用のプロセッサ及びメモリを備える。例えば、制御部１９は、複数の検出装置（例えば、カメラ１１、環境センサー１２）及び駆動部（モーター１４）を制御し、複数の検出装置をＹ軸に平行な方向へ移動させて育成情報を検出させることにより、複数のレタス９０の各々の育成情報を取得してもよい。あるいは、制御部１９は、複数のレタス９０の生長点に合わせて、環境センサー１２の高さを制御してもよい。例えば、制御部１９は、カメラ１１等のセンサーによりレタス９０の生長点を検出し、その生長点の高さに合わせて部材１８２の高さを修正することにより、レタス９０の生長点に環境センサー１２を近づけてもよい。カメラ１１、環境センサー１２、及び養液センサー１６で取得された画像データ、環境データ、及び養液データは、制御部１９のメモリに一時的に記録されてもよい。なお、データロガー１３は、生物の育成情報を、育成情報を取得した時刻情報（タイムスタンプ）とともに記録してもよい。時刻情報と併せて育成情報を記録することで、栽培装置１００は、時系列的な解析が可能な育成情報を取得することが可能である。

【0046】

以上のように、育成装置としての栽培装置１００は、水平面上に配置された栽培棚２０で育成される複数のレタス９０の近傍を走査して、複数のレタス９０の各々の育成に関する情報である育成情報を取得するモニタリングシステム１０を備える。このように、栽培装置１００は、水平面上に配置された複数のレタス９０の近傍を走査して各レタス９０についての育成情報を取得する。したがって、栽培棚２０において多数のレタス９０が密集して育成され、栽培装置１００内に余分なスペースがほとんどない場合であっても、栽培装置１００は、生物（レタス９０）の育成に関する情報を生物ごとにより精緻かつ効率的に取得することが可能である。なお、レタス９０ごとにカメラ１１及び環境センサー１２等の検出装置を設けた場合、検出装置の個数だけシステムのコストが大きくなり、また、配線が複雑になる。これに対して、本実施形態では、水平面上に配置された複数のレタス９０の近傍を走査して各レタス９０についての育成情報を取得することで、簡易でコストをかけずに各レタス９０について精緻な育成情報を取得することができる。よって、栽培装置１００によれば、単位体積当たりの生物の収量を増大することができるとともに、高品質な生物を育成することができる。

【0047】

また、モニタリングシステム１０は、検出装置としてのカメラ１１又は環境センサー１２の少なくともいずれか、駆動部としてのモーター１４、及び制御部１９を備えてもよい。カメラ１１又は環境センサー１２は、レタス９０の育成情報を検出してもよい。モーター１４は、カメラ１１又は環境センサー１２を水平に移動させてもよい。制御部１９は、カメラ１１又は環境センサー１２並びにモーター１４を制御し、カメラ１１又は環境センサー１２を水平に移動させて育成情報を検出させることにより、複数のレタス９０の各々の育成情報を取得してもよい。このように、モニタリングシステム１０は、検出装置を水平に移動させてレタス９０の育成情報を検出するため、水平面上に配置された複数のレタス９０の育成情報を効率的に測定することができる。

【0048】

また、モニタリングシステム１０は、複数の検出装置（カメラ１１、環境センサー１２等）を備えてもよい。カメラ１１及び環境センサー１２は、第１の水平方向（例えば、Ｘ方向）に沿って設けられ、レタス９０の育成情報を検出してもよい。モーター１４は、第２の水平方向（例えば、Ｙ方向）へカメラ１１及び環境センサー１２を移動させてもよい。制御部１９は、カメラ１１及び環境センサー１２並びにモーター１４を制御し、カメラ１１及び環境センサー１２を第２の水平方向へ移動させて育成情報を検出させることにより、複数のレタス９０の各々の育成情報を取得してもよい。このように、モニタリングシステム１０は、第１の方向に沿って設けられた複数の検出装置を第２の方向へ移動させてレタス９０の育成情報を検出するため、水平面上に配置された複数のレタス９０の育成情報を効率的に測定することができる。なお、本実施形態では、複数のカメラ１１及び環境センサー１２が設けられる第１の方向と、カメラ１１及び環境センサー１２を移動させる第２の方向とが直交する例を説明したが、第１の方向及び第２の方向の間の角度は任意の角度としてもよい。

【0049】

なお、栽培装置１００は、水平面上に配置された複数のレタス９０の近傍を走査して各レタス９０についての育成情報を取得する方式は、第１の方向に沿って設けられた複数の検出装置を第２の方向へ移動させてレタス９０の育成情報を検出する方式に限られない。例えば、栽培装置１００は、第１の方向に移動可能なカメラ１１及び環境センサー１２等の検出装置を備え、このような検出装置を第１の方向及び第２の方向に移動させて、各レタス９０の育成情報を測定してもよい。このように、検出装置をＸ方向にも移動可能にすることで、少数の検出装置により、各レタス９０の育成情報を精緻かつ効率的に取得することができる。また、本実施形態では、同一の水平面ごとに一つのモニタリングシステム１０が設けられた構成例を説明したが、栽培装置１００は、同一の水平面に複数のモニタリングシステム１０を備えてもよい。また、モニタリングシステム１０を鉛直方向にも移動可能とし、同一のモニタリングシステム１０が、異なる階層の栽培棚２０における生物の育成情報を取得してもよい。

【0050】

また、モニタリングシステム１０は、複数の検出装置として、生物の育成状況を示す情報を第１の育成情報として検出する少なくとも一つの状況センサーと、生物の育成環境を示す情報を第２の育成情報として検出する少なくとも一つの環境センサーを備えてもよい。よって、モニタリングシステム１０は、生物の育成状況及び環境に関して精緻な情報を取得することが可能である。

【0051】

また、制御部１９は、複数の生物の生長点に合わせて、環境センサー１２の高さを制御してもよい。したがって、栽培装置１００は、生物の成長に密接に関連する生長点付近の環境に関する情報を取得して、精緻な生産管理を行うことが可能である。なお、制御部１９は、環境センサー１２だけでなく、カメラ１１の高さも制御してもよい。

【0052】

また、育成棚としての栽培棚２０は、複数のレタス９０を格子状に配置する。したがって、栽培装置１００は、レタス９０を高密度に配置することができ、単位面積当たりのレタス９０の収量を増大させることができる。

【0053】

また、栽培装置１００は、鉛直方向に設けられた複数の栽培棚２０と、複数の栽培棚２０ごとに設けられたモニタリングシステム１０と、を備えてもよい。したがって、栽培装置１００によれば、複数段の栽培棚２０により生物の収量を増大させることが可能である。

【0054】

（解析装置）
図７は、図１の解析装置２００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図７に示すように、解析装置２００は、制御部２０１、記憶部２０２、通信部２０３、入力部２０４、及び出力部２０５を備える。

【0055】

制御部２０１は、１つ以上のプロセッサを含む。一実施形態において「プロセッサ」は、汎用のプロセッサ、又は特定の処理に特化した専用のプロセッサであるが、これらに限定されない。制御部２０１は、解析装置２００を構成する各構成部と通信可能に接続され、解析装置２００全体の動作を制御する。

【0056】

記憶部２０２は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む任意の記憶モジュールを含む。記憶部２０２は、例えば、主記憶装置、補助記憶装置、又はキャッシュメモリとして機能してもよい。記憶部２０２は、解析装置２００の動作に用いられる任意の情報を記憶する。例えば、記憶部２０２は、システムプログラム、アプリケーションプログラム、栽培装置１００から受信した育成情報（例えば、画像データ、環境データ、養液データ等）、及び通信部２０３によって受信された各種情報等を記憶してもよい。

【0057】

通信部２０３は、任意の通信技術によって、栽培装置１００等の他の装置と通信接続可能な、任意の通信モジュールを含む。通信部２０３は、さらに、他の装置との通信を制御するための通信制御モジュール、及び他の装置との通信に必要となる識別情報等の通信用データを記憶する記憶モジュールを含んでもよい。

【0058】

入力部２０４は、ユーザの入力操作を受け付けて、ユーザの操作に基づく入力情報を取得する１つ以上の入力インターフェースを含む。例えば、入力部２０４は、物理キー、又はポインティングディバイス等であるが、これらに限定されない。また、解析装置２００は、入力部２０４を備えなくてもよい。

【0059】

出力部２０５は、ユーザに対して情報を出力し、ユーザに通知する１つ以上の出力インターフェースを含む。例えば、出力部２０５は、情報を画像で出力するディスプレイ、又は情報を音声で出力するスピーカ等であるが、これらに限定されない。なお、上述の入力部２０４及び出力部２０５の少なくとも一方は、解析装置２００と一体に構成されてもよいし、別体として設けられてもよい。また、解析装置２００は、出力部２０５を備えなくてもよい。

【0060】

解析装置２００の機能は、本実施形態に係るコンピュータプログラム（プログラム）を、制御部２０１に含まれるプロセッサで実行することにより実現されうる。すなわち、解析装置２００の機能は、ソフトウェアにより実現されうる。コンピュータプログラムは、解析装置２００の動作に含まれるステップの処理をコンピュータに実行させることで、各ステップの処理に対応する機能をコンピュータに実現させる。すなわち、コンピュータプログラムは、コンピュータを本実施形態に係る解析装置２００として機能させるためのプログラムである。

【0061】

解析装置２００の一部又は全ての機能が、制御部２０１に含まれる専用回路により実現されてもよい。すなわち、解析装置２００の一部又は全ての機能が、ハードウェアにより実現されてもよい。また、解析装置２００は単一の情報処理装置により実現されてもよいし、複数の情報処理装置の協働により実現されてもよい。

【0062】

図８は、図１の解析装置２００の機能構成の一例を示すブロック図である。図８に示すように、解析装置２００は、保存部２１０、データ出力部２２０、画像処理部２３０、モデル作成更新部２４０、及び環境条件出力部２５０の機能要素を備える。

【0063】

保存部２１０は、栽培装置１００から受信した環境データ２１１、養液データ２１２、及び画像データ２１３等の育成情報を保存する。

【0064】

画像処理部２３０は、画像データ２１３から生理障害（チップバーン）を検出するためのモデルデータである検出モデル２３１を備える。画像処理部２３０は、各画像データ２１３を検出モデル２３１に基づき解析し、生理障害の有無を検出する。生理障害を検出した場合、画像処理部２３０は、その画像データ２１３に対して、生理障害の発生位置をラベリングする。例えば、画像処理部２３０は、生理障害の発生位置を示すメタデータを画像データ２１３に対して付与することで、ラベリングを行ってもよい。

【0065】

データ出力部２２０は、環境データ２１１、養液データ２１２、及び画像データ２１３を含む育成情報をユーザに対して出力する。データ出力部２２０は、これらの育成情報をユーザが認識するためのユーザーインターフェース２２１を備える。ユーザーインターフェース２２１は、出力部２０５のディスプレイ等により実現されてもよい。例えば、データ出力部２２０は、画像処理部２３０により生理障害の発生位置がラベリングされた画像データ２１３、並びに、環境データ２１１及び養液データ２１２等を出力部２０５のディスプレイに表示してもよい。

【0066】

モデル作成更新部２４０は、生理障害の発生位置がラベリングされた画像データ２１３、環境データ２１１、及び養液データ２１２を入力する。モデル作成更新部２４０は、入力されたこれらのデータを基に、高品質なレタス９０の効率的な育成に最適な環境条件を推定するための推定モデル２４１を作成及び更新する。

【0067】

環境条件出力部２５０は、推定モデル２４１を用いて推定されたレタス９０の育成に最適な環境条件をユーザに対して出力する。環境条件出力部２５０は、最適な環境条件をユーザが認識するためのユーザーインターフェース２５１を備える。ユーザーインターフェース２５１は、出力部２０５のディスプレイ等により実現されてもよい。例えば、環境条件出力部２５０は、最適な環境条件を示す画像を出力部２０５のディスプレイに表示してもよい。また、環境条件出力部２５０は、制御インターフェース２５２により、推定された最適な環境条件をレタス９０の育成環境に反映させる。栽培装置１００は、各栽培棚２０における温度、湿度、二酸化炭素濃度等の育成環境を制御するための、温度調節器、湿度調節器、及び二酸化炭素制御器等を備えている。制御インターフェース２５２は、これらの装置を制御して、栽培装置１００におけるレタス９０の育成環境が最適なものになるようにする。

【0068】

（解析処理）
図９は、図１の解析装置２００が実行する解析処理の動作手順例を示すフローチャートである。図９を参照して説明する解析装置２００の動作は本実施形態に係る解析方法の少なくとも一部に相当し得る。図９の各ステップは、解析装置２００の制御部２０１の制御に基づき実行される。以下の処理は、栽培装置１００から解析装置２００へ育成情報が送信され、保存部２１０に各データが保存された状態において開始する。

【0069】

ステップＳ１において、制御部２０１は、保存部２１０を参照して、環境データ２１１、養液データ２１２、及び画像データ２１３を含む育成情報を取得する。

【0070】

ステップＳ２において、制御部２０１は、検出モデル２３１を用いて、画像データ２１３の各々について、生理障害（チップバーン）の有無を検出する。生理障害の検出モデル２３１は、予め任意の学習手法を用いて作成されてもよい。例えば、検出モデル２３１は、公知のディープラーニングを用いて、作成されてもよい。制御部２０１は、画像データ２１３に生理障害が検出された場合、その画像データ２１３に対して、生理障害の発生位置をラベリングする。制御部２０１は、ラベリングされた生理障害の面積から、生理障害の発生度合を算出する。生理障害の発生度合とは、発生した生理障害の深刻さを示す指標である。生理障害の面積が大きいなど生理障害がより深刻である場合、生理障害の発生度合はより大きな数値を示す。

【0071】

ステップＳ３において、制御部２０１は、ステップＳ２で算出した生理障害の発生度合に基づき、最適環境条件を更新するか否かを判定する。最適環境条件は、例えば、レタス９０の育成に最適な、温度、湿度、二酸化炭素濃度、及び養液データについての、上限値及び下限値により特定された数値範囲により規定されてもよい。制御部２０１は、例えば、ステップＳ２で算出した生理障害の発生度合が予め定められた閾値以上の場合は最適環境条件を更新すると判定し、閾値未満の場合は最適環境条件を更新しないと判定してもよい。制御部２０１は、最適環境条件を更新すると判定した場合（ステップＳ３でＹＥＳ）はステップＳ５へ進み、そうでない場合（ステップＳ３でＮＯ）はステップＳ４へ進む。

【0072】

ステップＳ４において、制御部２０１は、生理障害の発生状況の情報を含む画像データ２１３、環境データ２１１、及び養液データ２１２を、モニタリングデータとしてユーザーインターフェース２２１により出力する。例えば、制御部２０１は、モニタリングデータを出力部２０５のディスプレイに表示する。図１０は、生理障害発生状況の表示例を示す図である。図１１は、環境データのヒートマップ表示の一例を示す図である。

【0073】

制御部２０１は、ユーザーインターフェース２２１（ディスプレイ）において、生理障害が発生した件数、生理障害の発生度合、最適環境条件の上下限値を超えている環境データ件数、最適環境条件の上下限値を超えている養液データ件数、及び上下限を超えた時刻の履歴等の情報を表示してもよい。制御部２０１は、チップバーンタブにおいて、生理障害の発生状況を表示してもよい。制御部２０１は、ヒートマップタブにおいて、環境データのヒートマップを表示してもよい。制御部２０１は、グラフタブにおいて、環境データ２１１及び養液データ２１２の時系列グラフを表示してもよい。図１０は、生理障害が発生したレタス９０のロケーション、レタス９０内の生理障害が発生した位置を示すラベリング画像、及びその発生度合の表示例を示している。図１１は、環境データのヒートマップの表示例を示している。制御部２０１は、環境データの値が最適環境条件の上下限を逸脱している場合は、赤色等の目立つ色又はマーク等により、環境データが最適環境条件を逸脱している位置を強調表示してもよい。また、制御部２０１は、特に育成状況が良好なレタス９０の位置及びその環境データを強調表示してもよい。これにより、ユーザは、環境データが最適環境条件を逸脱している位置、及び良好に育成しているレタス９０の位置及びその環境データを容易に認識することができる。

【0074】

ステップＳ５において、制御部２０１は、Ｓ１にて取得した環境データ２１１及び養液データ２１２について外れ値処理及び欠損処理を行う。図１２は、データセットの一例を示す図である。図１２に示すように、データセットは、生理障害の発生度合、環境データ２１１、及び養液データを含んでもよい。さらに、データセットは、これらのデータの特徴量として、データの積算値及び微分値を含んでもよい。

【0075】

ステップＳ６において、制御部２０１は、ステップＳ５で取得したデータセットに基づき、最適環境条件の推定モデル２４１を生成する。制御部２０１は、ステップＳ５において前処理を行ったデータセットの時系列をクラスタリングする。これにより、特徴量の類似性に基づきデータセットのクラスターが形成される。制御部２０１は、クラスタリングの際に生理障害の発生度合に基づきデータセットに重みをつけてもよい。重みをつけてクラスタリングすると、生理障害の発生度合に応じて環境データ及び養液データがクラスタリングされる。生理障害の発生度合は形成されたクラスターで表すことができる。形成されたクラスターは環境データ及び養液データで表すことができる。制御部２０１は、このようなクラスターを規定するようなベイジアンネットワークモデル構造を定義してもよい。制御部２０１は、定義したベイジアンネットワークモデル構造に対応したデータセットを用いて因果推論を実施し、最適環境条件の推定モデル２４１を構築してもよい。制御部２０１は、最適環境条件の推定モデル２４１により感度解析を実施し、生理障害発生の抑制に対し、影響の大きい環境要因を推定することができる。

【0076】

ステップＳ７において、制御部２０１は、ステップＳ６にて推定した生理障害発生の抑制に対し影響の大きい環境要因を最適環境条件として推定する。そして、制御部２０１は推定した最適環境条件を一覧表でユーザーインターフェース２５１に表示する。図１３は、最適環境条件の一例を示す図である。図１３の例では、最適環境条件として、温度２０～２２度、湿度７０～８０％、二酸化炭素濃度８００～１１００ｐｐｍ、養液の液温１９～２３度、ＥＣ１．２～１．４、ｐＨ５～６が示されている。

【0077】

ステップＳ８において、制御部２０１は、ステップＳ７で推定した最適環境条件に基づき、制御インターフェース２５２により環境制御の目標値を変更する。これにより、栽培装置１００は、この目標値に従って、環境条件の制御を行う。ステップＳ８の処理を終えると、制御部２０１はフローチャートの処理を終了する。

【0078】

以上のように、解析装置２００の制御部２０１は、育成装置としての栽培装置１００から受信した生物の育成環境を示す育成情報を取得し、取得した育成情報をマップ状に示した画像を表示装置（出力部２０５のディスプレイ等）に表示させる。図２の栽培装置１００のように、複数の栽培棚２０を設けた場合、棚間隔が狭いため、栽培中は、栽培パネル５０の中央部付近に位置するレタス９０に生理障害発生が発生したかどうかを目視で確認するのが難しく、収穫時に栽培パネル５０を引き出した際にはじめて生理障害の発生状況が分かるにすぎなかった。これに対して、本実施形態に係る解析装置２００によれば、育成情報をマップ状に示した画像を表示するため、栽培中にリアルタイムで生理障害の発生状況をモニタリングすることが可能となる。また、解析装置２００は、収集した環境データをヒートマップ状に表示することで、環境条件逸脱した位置を可視化する。したがって、ユーザは、環境条件を逸脱した場所を用意に把握することができる。

【0079】

また、解析装置２００は、ディープラーニングにより生理障害を自動で検知することで、多量のレタス９０から目視で生理障害の発生を検知する工数を削減することができる。

【0080】

また、解析装置２００は、レタス９０株毎に環境データを収集することで、同一栽培棚２０の環境の違いを可視化でき、ユーザは、環境条件を逸脱しているスポットを容易に認識することができる。

【0081】

また、同一の栽培パネル５０内においても、生理障害が発生するレタス９０と発生しないレタス９０が存在する場合がある。栽培装置１００は、レタス９０株毎に画像データ及び環境データを同一タイミングで収集する。したがって、解析装置２００は、生理障害が発生する過程の画像データ及びその画像データと同時刻の環境データから、より高精度に生理障害の発生を抑制する栽培環境条件を解明して数値化することができる。したがって、栽培システム１によれば、適切な栽培環境を維持することができる。また、解析装置２００は、収集した画像データ、環境データ、及び養液データ等の育成情報から最適環境条件を推定し、最適環境条件を提示する。したがって、ユーザは、最適環境条件を容易に認識することができる。

【0082】

また、解析装置２００は、作物の栽培時において、カメラ１１、環境センサー１２、及び養液センサー１６を同時に可動させることで、画像データ、環境データ、及び養液データを、同一の場所、及び、同一タイミングでデータ収集することが可能である。

【0083】

また、解析装置２００は、栽培装置１００により収集された画像データから、作物の生理障害の発生有無をデータ取得間隔毎に診断し、生理障害の発生有無を示す情報を画像データに付与してラベリングする。解析装置２００は、このような画像データと、栽培装置１００により収集された環境データとから、最適な環境条件を導出する。したがって、栽培システム１は、レタス９０等の生物の育成を効果的に支援することができる。

【0084】

なお、本実施形態では、ＬＥＤ３０によりレタス９０へ光を供給したが、太陽光によりレタス９０へ光を供給してもよい。

【0085】

以上のように、栽培システム１は、作物の栽培時において、カメラ１１及び環境センサー１２を同時に可動させ、画像データ及び環境データを、同一の場所、及び、同一タイミングで収集する。さらに、栽培システム１は、作物の生理障害が発生する過程の画像データとその際の環境データから、より高精度に生理障害の発生を抑制する栽培環境条件を解明し数値化する。したがって、栽培システム１は、より適切な栽培環境維持の管理に資することが可能である。

【0086】

本開示の実施形態例について以下に付記する。
［１］
水平面上に配置された育成棚で育成される複数の生物の近傍を走査して、前記複数の生物の各々の育成に関する情報である育成情報を取得するモニタリングシステムを備える、育成装置。
［２］
前記モニタリングシステムは、
前記育成情報を検出する検出装置と、
前記検出装置を水平に移動させる駆動部と、
前検出装置及び前記駆動部を制御し、前記検出装置を水平に移動させて前記育成情報を検出させることにより、前記複数の生物の各々の前記育成情報を取得する、制御部と、
を備える、［１］に記載の育成装置。
［３］
前記モニタリングシステムは、前記検出装置として、前記育成情報を検出する複数の検出装置を備え、
前記駆動部は、第１の水平方向に沿って設けられた前記複数の検出装置を第２の水平方向へ移動させ、
前記制御部は、前記複数の検出装置及び前記駆動部を制御し、前記複数の検出装置を前記第２の水平方向へ移動させて前記育成情報を検出させることにより、前記複数の生物の各々の前記育成情報を取得する、
［２］に記載の育成装置。
［４］
前記モニタリングシステムは、前記検出装置として、生物の育成状況を示す情報を第１の前記育成情報として検出する少なくとも一つの状況センサーと、生物の育成環境を示す情報を第２の前記育成情報として検出する少なくとも一つの環境センサーと、を備える、［２］又は［３］に記載の育成装置。
［５］
前記制御部は、前記複数の生物の生長点に合わせて、前記環境センサーの高さを制御する、［４］に記載の育成装置。
［６］
前記複数の生物を育成する前記育成棚を更に備え、
前記育成棚は、前記複数の生物を格子状に配置する、
［１］から［５］のいずれか一項に記載の育成装置。
［７］
鉛直方向に設けられた複数の前記育成棚ごとに設けられた前記モニタリングシステムを備える、［１］から［６］のいずれか一項に記載の育成装置。
［８］
［１］から［７］のいずれか一項に記載の育成装置から受信した生物の育成環境を示す前記育成情報を取得し、
取得した前記育成情報をマップ状に示した画像を表示装置に表示させる、
制御部を備える情報処理装置。

【0087】

本開示は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、ブロック図に記載の複数のブロックは統合されてもよいし、又は１つのブロックは分割されてもよい。フローチャートに記載の複数のステップは、記述に従って時系列に実行する代わりに、各ステップを実行する装置の処理能力に応じて、又は必要に応じて、並列的に又は異なる順序で実行されてもよい。その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲での変更が可能である。

【符号の説明】

【0088】

１ 栽培システム
１０ モニタリングシステム
１１ カメラ
１２ 環境センサー
１３ データロガー
１４ モーター
１５ シャフト
１６ 養液センサー
１７ ケーブル
１８１ 部材
１８２ 部材
１８３ 案内部材
１９ 制御部
２０ 栽培棚
２１ 支柱
２２，２３ 横架材
３０ ＬＥＤ
４０ 栽培ベッド
５０ 栽培パネル
５１ 植栽孔
９０ レタス（生物）
１００ 栽培装置
２００ 解析装置
２０１ 制御部
２０２ 記憶部
２０３ 通信部
２０４ 入力部
２０５ 出力部
２１０ 保存部
２１１ 環境データ
２１２ 養液データ
２１３ 画像データ
２２０ データ出力部
２２１ ユーザーインターフェース
２３０ 画像処理部
２３１ 画像処理部
２４０ モデル作成更新部
２４１ 推定モデル
２５０ 環境条件出力部
２５１ ユーザーインターフェース
２５２ 制御インターフェース

【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】