特許 7514510 植物の環境応答特性算出方法、プログラム及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-03

(45)【発行日】2024-07-11

(54)【発明の名称】植物の環境応答特性算出方法、プログラム及び装置

(51)【国際特許分類】

   A01G 7/00 20060101AFI20240704BHJP

   G06Q 50/02 20240101ALI20240704BHJP

【ＦＩ】

A01G7/00 603

G06Q50/02

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020092656

(22)【出願日】2020-05-27

(65)【公開番号】P2021006989

(43)【公開日】2021-01-21

【審査請求日】2022-12-26

(31)【優先権主張番号】P 2019120239

(32)【優先日】2019-06-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】501203344

【氏名又は名称】国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構

(74)【代理人】

【識別番号】110004370

【氏名又は名称】弁理士法人片山特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】東出 忠桐

(72)【発明者】

【氏名】菅野 圭一

【審査官】吉田 英一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０４３７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１８３９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１８２０９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１５４５１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｇ ７／００

Ｇ０６Ｑ ５０／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

植物の生育環境を制御可能な空間内において、特定の環境条件以外の環境条件を一定にしつつ、前記特定の環境条件を基準条件と複数の調査条件に順次設定し、
前記空間内において栽培される前記植物の成長を示す指標値を取得し、
所定の調査条件に設定された第１の時間の前において前記基準条件に設定された時間における単位時間当たりの前記指標値の変化と、前記第１の時間の後において前記基準条件に設定された時間における単位時間当たりの前記指標値の変化との平均に対する、前記第１の時間における単位時間当たりの前記指標値の変化の割合を示す値を、前記所定の調査条件下における成長度を示す相対成長度として算出する、
処理をコンピュータが実行することを特徴とする植物の環境応答特性算出方法。

【請求項2】

前記第１の時間の前において前記基準条件に設定された時間は、前記第１の時間の直前の時間であり、前記第１の時間の後において前記基準条件に設定された時間は、前記第１の時間の直後の時間である、ことを特徴とする請求項１に記載の植物の環境応答特性算出方法。

【請求項3】

前記所定の調査条件を変更しつつ前記算出する処理を繰り返し実行した結果得られる、複数の調査条件下における相対成長度に基づいて、前記特定の環境条件の変化に応じた相対成長度の変化を示す関数を求め、出力する、処理を前記コンピュータが更に実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の植物の環境応答特性算出方法。

【請求項4】

前記出力する処理では、前記関数をグラフ化して、前記植物の生育環境を評価する評価装置又は前記植物の収量を推定する推定装置に対して出力する、ことを特徴とする請求項３に記載の植物の環境応答特性算出方法。

【請求項5】

前記指標値は、前記植物の重量、表面積、体積のいずれかであることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の植物の環境応答特性算出方法。

【請求項6】

植物の生育環境を制御可能な空間内において、特定の環境条件以外の環境条件を一定にしつつ、前記特定の環境条件を基準条件と複数の調査条件に順次設定し、
前記空間内において栽培される前記植物の成長を示す指標値を取得し、
所定の調査条件に設定された第１の時間の前において前記基準条件に設定された時間における単位時間当たりの前記指標値の変化と、前記第１の時間の後において前記基準条件に設定された時間における単位時間当たりの前記指標値の変化との平均に対する、前記第１の時間における単位時間当たりの前記指標値の変化の割合を示す値を、前記所定の調査条件下における成長度を示す相対成長度として算出する、
処理をコンピュータに実行させるための植物の環境応答特性算出プログラム。

【請求項7】

植物の生育環境を制御可能な空間内において、特定の環境条件以外の環境条件を一定にしつつ、前記特定の環境条件を基準条件と複数の調査条件に順次設定する設定部と、
前記空間内において栽培される前記植物の成長を示す指標値を取得する取得部と、
所定の調査条件に設定された第１の時間の前において前記基準条件に設定された時間における単位時間当たりの前記指標値の変化と、前記第１の時間の後において前記基準条件に設定された時間における単位時間当たりの前記指標値の変化との平均に対する、前記第１の時間における単位時間当たりの前記指標値の変化の割合を示す値を、前記所定の調査条件下における成長度を示す相対成長度として算出する算出部と、
を備える植物の環境応答特性算出装置。

【請求項8】

植物の生育環境を制御可能な空間内において、特定の環境条件以外の環境条件を一定にしつつ、前記特定の環境条件を基準条件と複数の調査条件に順次設定し、
前記空間内において栽培される前記植物の成長を示す指標値を取得し、
所定の調査条件に設定された第１の時間の前において前記基準条件に設定された第２の時間における単位時間当たりの前記指標値の変化を、前記第１の時間と前記第２の時間との間の時間の短さに応じた重み係数で重み付けした値と、前記第１の時間の後において前記基準条件に設定された第３の時間における単位時間当たりの前記指標値の変化を、前記第１の時間と前記第３の時間との間の時間の短さに応じた重み係数で重み付けした値と、の重み付け平均に対する、前記第１の時間における単位時間当たりの前記指標値の変化の割合を示す値を、前記所定の調査条件下における成長度を示す相対成長度として算出する、
処理をコンピュータが実行することを特徴とする植物の環境応答特性算出方法。

【請求項9】

植物の生育環境を制御可能な空間内において、特定の環境条件以外の環境条件を一定にしつつ、前記特定の環境条件を基準条件と複数の調査条件に順次設定する設定部と、
前記空間内において栽培される前記植物の成長を示す指標値を取得する取得部と、
所定の調査条件に設定された第１の時間の前において前記基準条件に設定された第２の時間における単位時間当たりの前記指標値の変化を、前記第１の時間と前記第２の時間との間の時間の短さに応じた重み係数で重み付けした値と、前記第１の時間の後において前記基準条件に設定された第３の時間における単位時間当たりの前記指標値の変化を、前記第１の時間と前記第３の時間との間の時間の短さに応じた重み係数で重み付けした値と、の重み付け平均に対する、前記第１の時間における単位時間当たりの前記指標値の変化の割合を示す値を、前記所定の調査条件下における成長度を示す相対成長度として算出する、
処理をコンピュータに実行させるための植物の環境応答特性算出プログラム。

【請求項10】

植物の生育環境を制御可能な空間内において、特定の環境条件以外の環境条件を一定にしつつ、前記特定の環境条件を基準条件と複数の調査条件に順次設定し、
前記空間内において栽培される前記植物の成長を示す指標値を取得し、
所定の調査条件に設定された第１の時間の前において前記基準条件に設定された第２の時間における単位時間当たりの前記指標値の変化を、前記第１の時間と前記第２の時間との間の時間の短さに応じた重み係数で重み付けした値と、前記第１の時間の後において前記基準条件に設定された第３の時間における単位時間当たりの前記指標値の変化を、前記第１の時間と前記第３の時間との間の時間の短さに応じた重み係数で重み付けした値と、の重み付け平均に対する、前記第１の時間における単位時間当たりの前記指標値の変化の割合を示す値を、前記所定の調査条件下における成長度を示す相対成長度として算出する算出部と、
を備える植物の環境応答特性算出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、植物の環境応答特性算出方法、プログラム及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

温室内で栽培するトマトなどの作物の収量を増やし、病害虫の発生リスクを低減するためには、温室内の環境制御を行う必要がある。温室内の環境条件には、気温、湿度、ＣＯ₂濃度、光、根圏温度、養液ＥＣなど様々なものがあり、環境制御において設定可能な環境条件の組み合わせは膨大である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１９５５５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

温室内の環境条件の制御を行う際には、目標とする温室内の環境が適切かどうかを判断する必要があるが、温室内で栽培する作物の品目や品種に応じたきめ細やかな判断を行うためには、品目や品種ごとの詳細な基準が必要である。

【0005】

しかしながら、従来は、過去の経験等に基づいて、大まかに基準を定めていたため、きめ細やかな判断が難しかった。

【0006】

本発明は、品目や品種ごとの環境応答特性を算出することが可能な植物の環境応答特性算出方法、プログラム及び装置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】

【0007】

本発明の植物の環境応答特性算出方法は、植物の生育環境を制御可能な空間内において、特定の環境条件以外の環境条件を一定にしつつ、前記特定の環境条件を基準条件と複数の調査条件に順次設定し、前記空間内において栽培される前記植物の成長を示す指標値を取得し、所定の調査条件に設定された第１の時間の前において前記基準条件に設定された時間における単位時間当たりの前記指標値の変化と、前記第１の時間の後において前記基準条件に設定された時間における単位時間当たりの前記指標値の変化との平均に対する、前記第１の時間における単位時間当たりの前記指標値の変化の割合を示す値を、前記所定の調査条件下における成長度を示す相対成長度として算出する、処理をコンピュータが実行する植物の環境応答特性算出方法である。

【発明の効果】

【0008】

本発明の植物の環境応答特性算出方法、プログラム及び装置は、品目や品種ごとの環境応答特性を算出することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１（ａ）は、一実施形態に係る情報取得システムの構成を示す図であり、図１（ｂ）は、環境制御チャンバ５０の内部の様子を示す写真である。

【図2】図１（ａ）の制御装置のハードウェア構成を示す図である。

【図3】図１（ａ）の制御装置の機能ブロック図である。

【図4】制御装置の処理を示すフローチャートである。

【図5】図５（ａ）は、環境制御パターンの一例を示す図であり、図５（ｂ）は、重量の測定結果及び所定時間ごとの重量変化を示すグラフである。

【図6】図６（ａ）は、各気温における相対成長度を示す表であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のデータを関数化したグラフである。

【図7】温室内の気温の推移を模式化したグラフである。

【図8】作物の収量を推定する手順について示す図である。

【図9】図９（ａ）～図９（ｃ）は、実施例１を説明するための図（その１）である。

【図10】実施例１を説明するための図（その２）である。

【図11】図１１（ａ）～図１１（ｃ）は、実施例２を説明するための図（その１）である。

【図12】実施例２を説明するための図（その２）である。

【図13】図１３（ａ）～図１３（ｃ）は、実施例３を説明するための図（その１）である。

【図14】実施例３を説明するための図（その２）である。

【図15】図１５（ａ）は、変形例に係る環境制御パターンを示す図であり、図１５（ｂ）は、重量の測定結果及び所定時間ごとの重量の増加速度を示すグラフである。

【図16】変形例における環境制御パターンの別例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、一実施形態に係る情報取得システム１００について、図１～図８に基づいて、詳細に説明する。本実施形態の情報取得システム１００は、作物の品目、品種ごとに環境応答特性を自動的に求め、出力するシステムである。

【0011】

図１（ａ）には、情報取得システム１００の構成が概略的に示されている。図１（ａ）に示すように、情報取得システム１００は、環境制御チャンバ５０と、環境制御装置６０と、潅水装置７０と、重量計８０と、環境応答特性算出装置としての制御装置１０と、を備える。

【0012】

環境制御チャンバ５０は、作物を栽培可能な内部空間を有する。環境制御チャンバ５０の内部空間内の環境は、環境制御装置６０によって制御できるようになっている。図１（ｂ）は、環境制御チャンバ５０の内部の様子を示す写真である。

【0013】

環境制御装置６０は、環境制御チャンバ５０の内部空間の各種環境条件（気温、湿度、ＣＯ₂濃度、光、根圏温度、養液ＥＣ（electric conductivity：電気伝導度））を制御する装置である。すなわち、環境制御装置６０は、冷暖房器具や、加湿器、除湿器、ＣＯ₂濃度調整装置、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）照明、根圏温度を制御する温熱ヒータやチラー、養液ＥＣ制御装置等を備える。環境制御装置６０は、制御装置１０の制御の下、環境制御チャンバ５０内の環境を制御する。

【0014】

潅水装置７０は、制御装置１０の指示の下、環境制御チャンバ５０の内部空間で栽培されている作物に対して水やりを行う装置である。

【0015】

重量計８０は、環境制御チャンバ５０の内部空間で栽培されている作物の成長を示す指標値として重量を測定する。重量計８０は、測定結果を制御装置１０に対して出力する。

【0016】

制御装置１０は、環境制御装置６０及び潅水装置７０を制御するとともに、重量計８０の測定結果を取得し、作物ごと（品目・品種ごと）に環境条件（例えば気温）の変化に応じて成長度がどのように変化するかを示すグラフを作成する。このグラフは、作物の環境応答特性を示すものである。また、制御装置１０は、作成したグラフを、表示部９３（図２参照）に表示したり、外部装置に出力する。

【0017】

図２には、制御装置１０のハードウェア構成が示されている。図２に示すように、制御装置１０は、ＣＰＵ９０、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９４、記憶部（ここではＨＤＤ）９６、ネットワークインタフェース９７、表示部９３、入力部９５、及び可搬型記憶媒体用ドライブ９９等を備えている。表示部９３は、液晶ディスプレイ等を含み、入力部９５は、キーボードやマウス、タッチパネル等を含む。これら制御装置１０の構成各部は、バス９８に接続されている。制御装置１０では、ＲＯＭ９２あるいはＨＤＤ９６に格納されているプログラム（植物の環境応答特性算出プログラムを含む）、或いは可搬型記憶媒体用ドライブ９９が可搬型記憶媒体９１から読み取ったプログラム（植物の環境応答特性算出プログラムを含む）をＣＰＵ９０が実行することにより、図３に示す各部の機能が実現される。なお、図３の各部の機能は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路により実現されてもよい。

【0018】

図３には、制御装置１０の機能ブロック図が示されている。制御装置１０においては、ＣＰＵ９０がプログラムを実行することにより、図３に示すように、設定部としての環境制御部１２、潅水制御部１４、取得部としての重量取得部１６、算出部としての相対成長度算出部１８、及び出力部２０、としての機能が実現されている。

【0019】

環境制御部１２は、予め定められている環境制御パターンに基づいて、環境制御装置６０を制御し、環境制御チャンバ５０内の各種環境条件を制御する。ここで、本実施形態では、環境制御部１２は、環境制御パターンに基づいて特定の環境条件（例えば気温）を制御する一方、特定の環境条件以外の環境条件（例えば湿度、ＣＯ₂濃度、光、根圏温度、養液ＥＣ）は一定に維持するように制御する。

【0020】

潅水制御部１４は、潅水装置７０を制御して、所定時間ごとに作物に対して潅水（水やり）を行う。また、潅水制御部１４は、重量計８０を用いて作物の重量を測定する直前のタイミングで、潅水装置７０を制御して、作物の育苗ポットから水があふれる程度に潅水を実行する。

【0021】

重量取得部１６は、重量計８０から、重量の測定結果を取得する。なお、重量取得部１６は、重量計８０の測定結果から、育苗ポット、育苗ポット内の土及び水の重量の合計を差し引いた重量を作物の重量とする。

【0022】

相対成長度算出部１８は、重量取得部１６が取得した、作物の重量の測定結果から、各気温における作物の相対成長度を算出する。ここで、各気温における相対成長度とは、基準となる気温（基準条件）における作物の重量変化に対する各気温（調査条件）における作物の重量変化の割合（％）を意味する。

【0023】

出力部２０は、相対成長度算出部１８が算出した相対成長度を関数化し、作物ごと（品目や品種ごと）に環境応答特性のグラフを作成する。また、出力部２０は、作成したグラフを表示部９３に表示したり、外部装置に出力したりする。

【0024】

（制御装置１０の処理について）
次に、制御装置１０の処理について、図４のフローチャートに沿って、その他図面を適宜参照しつつ詳細に説明する。ここで、本実施形態の制御装置１０は、一例として、ある作物（例えば、品目「トマト」、品種「桃太郎」）の成長度が気温の変化よってどのように変化するかを示すグラフ（環境応答特性を示すグラフ）を作成し、出力するものとする。

【0025】

ステップＳ１０では、環境制御部１２が、予め定めた環境制御パターンに基づいて環境制御を実行する。ここで、環境制御パターンとは、図５（ａ）に示すような、気温を所定時間ごとに変化させるパターンである。図５（ａ）においては、気温を変化させる所定時間が単位時間（１Ｔｉｍｅ）として示されている。なお、所定時間（１Ｔｉｍｅ）は、１日であってもよいし、その他の長さの時間であってもよく、作物の品種や品目ごとに定めてもよい。

【0026】

図５（ａ）の環境制御パターンは、具体的には、基準気温を２２℃として、２２℃、１６℃、２２℃、１４℃、２２℃、…というように、基準気温と基準気温との間に、基準気温以外の気温を挟むパターンとなっている。

【0027】

なお、図５（ａ）の環境制御パターンの場合、図４のステップＳ１０（１回目）においては、環境制御部１２は、環境制御チャンバ５０内の気温を２２℃に設定する。なお、環境制御部１２は、その他の環境条件（湿度、ＣＯ₂濃度、光、根圏温度、養液ＥＣ）については、予め定められた値に維持するように制御しているものとする。

【0028】

次いで、ステップＳ１２では、潅水制御部１４が、所定時間経過するまで待機する。この場合の所定時間は、前述した１Ｔｉｍｅである。したがって、潅水制御部１４は、所定時間（１Ｔｉｍｅ）が経過すると、ステップＳ１４に移行する。

【0029】

ステップＳ１４に移行すると、潅水制御部１４は、潅水を実行する。ここでは、潅水装置７０に指示を出して、作物の根元（育苗ポット）に対して潅水を実行し、水が育苗ポットから溢れる状態になった段階で、潅水を停止する。

【0030】

次いで、ステップＳ１６では、重量取得部１６が、重量計８０が測定した重量を取得する。なお、ステップＳ１６において重量取得部１６が取得する重量には、作物の重量のほか、育苗ポットの重量、土の重量、及びステップＳ１４において潅水した水の重量も含まれる。本実施形態においては、図４の処理を開始する前に、育苗ポットの重量、土の重量、育苗ポットから溢れる程度まで潅水したときの水の重量の合計を測定し、補正重量として記憶しておく。そして、重量取得部１６は、ステップＳ１６において測定された重量から補正重量を差し引くことで、作物の重量を正確に測定する。なお、ステップＳ１４の潅水は、上述のように作物の重量測定のための潅水であるため、潅水制御部１４は、作物の栽培に必要な潅水については、図４の処理とは別に適宜行っているものとする。

【0031】

次いで、ステップＳ１８では、相対成長度算出部１８が、環境制御パターンに基づく環境制御が完了したか否かを判断する。このステップＳ１８の判断が否定されると、ステップＳ１０に戻る。ステップＳ１０に戻ると、環境制御部１２は、図５（ａ）の環境制御パターンに基づいて環境制御を実行する。すなわち、図４のステップＳ１０（２回目）においては、環境制御部１２は、環境制御チャンバ５０内の気温を１６℃に設定する。その後は、ステップＳ１２、Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ１８の処理、判断を上述したように実行する。

【0032】

その後、ステップＳ１０～Ｓ１８の処理、判断を繰り返し、図５（ａ）の環境制御パターンに基づく環境制御が完了すると、ステップＳ１８の判断が肯定され、相対成長度算出部１８は、ステップＳ２０に移行する。

【0033】

ステップＳ２０に移行すると、相対成長度算出部１８は、環境条件毎の相対成長度を算出する。本実施形態では、気温毎の相対成長度を算出する。以下、気温毎の相対成長度の算出方法について詳細に説明する。

【0034】

図５（ｂ）には、作物の重量（g/plant）の測定結果と、所定時間（１Time）毎の重量変化（g/plant）と、がグラフにて示されている。相対成長度算出部１８は、ある気温（ｘ℃とする）における相対成長度（Ｒ_x）を求める場合、まず、その気温に維持した時間（時間ｎとする）における重量変化（ｄＷ_n）を特定する。また、相対成長度算出部１８は、気温（ｘ℃）に維持した時間ｎの直前の時間（時間ｎ－１）の重量変化（ｄＷ_n-1）と直後の時間（時間ｎ＋１）における重量変化（ｄＷ_n+1）を特定する。なお、重量変化ｄＷ_n-1とｄＷ_n+1は、基準気温（２２℃）に維持した時間における重量変化である。そして、相対成長度算出部１８は、次式（１）に基づいて、気温ｘ℃における相対成長度Ｒ_ｘを求める。
Ｒ_x＝ｄＷ_n／（１／２（ｄＷ_n-1＋ｄＷ_n+1））×１００ …（１）

【0035】

なお、上式（１）からわかるように、相対成長度Ｒ_ｘは、気温ｘ℃に維持した時間の重量変化（ｄＷ_n）の、気温２２℃に維持した時間の重量変化ｄＷ_n-1、ｄＷ_n+1の平均に対する割合（％）を意味している。

【0036】

例えば、図５（ａ）において、気温１６℃に設定した時間（Ｔｉｍｅ＝１～２の間）における相対成長度Ｒ₁₆は、図５（ｂ）に示す重量変化ｄＷ₁、ｄＷ₂、ｄＷ₃を用いて、次式（２）から求めることができる。
Ｒ₁₆＝ｄＷ₂／（１／２（ｄＷ₁＋ｄＷ₃））×１００ …（２）

【0037】

なお、その他の気温における相対成長度についても同様に求めることができる。

【0038】

図６（ａ）は、上記のようにして求められた各気温における相対成長度を示す表である。なお、本実施形態では、基準気温を２２℃としているため、気温２２℃における相対成長度は１００（％）となる。

【0039】

図４に戻り、次のステップＳ２２では、出力部２０が、相対成長度を関数化して、環境応答特性を示すグラフを作成し、出力する。具体的には、出力部２０は、図６（ａ）の表のデータをグラフ上にプロットし、最小二乗法等を用いて図６（ｂ）に示すようなグラフを作成する。なお、図６（ｂ）のグラフは、横軸を気温とし、縦軸を相対成長度としている。そして、出力部２０は、生成したグラフを表示部９３に表示したり、外部装置に対して出力する。

【0040】

以上により、図４の全処理が終了する。なお、気温以外の環境条件（湿度、ＣＯ₂濃度、光、根圏温度、養液ＥＣ）についての環境応答特性も、図４の処理を実行することで、同様にグラフ化し、出力することができる。例えば、湿度に対する環境応答特性をグラフ化して出力する場合には、湿度以外の環境条件を一定に維持しつつ、湿度を図５（ａ）と同様の環境制御パターン（基準湿度と基準湿度以外の湿度とを交互に繰り返すパターン）に基づいて変更する。そして、各湿度における重量変化から、上式（１）に基づいて各湿度における相対成長度を求めるようにすればよい。

【0041】

（外部装置の処理について（その１））
ここで、外部装置においては、制御装置１０から出力された図６（ｂ）のグラフを用いて、以下のような情報処理を行うことができる。

【0042】

例えば、外部装置が、温室内で作物（品目「トマト」、品種「桃太郎」とする）を栽培する作業者が利用可能な情報処理装置であるとする。

【0043】

この情報処理装置は、温室の外部に設置された屋外センサや温室の内部に設置された温室内センサにおいて取得される環境情報、温室の施設情報や温室内に設置された機器情報、機器設定情報、屋外環境の予測情報を取得し、取得した各情報に基づいて、温室内の環境を推定する。

【0044】

また、情報処理装置は、推定した温室内の環境を評価し、評価結果に基づいて、評価結果が改善するように、制御対象機器に対して制御情報を出力する。

【0045】

このような処理を実行する情報処理装置において、温室内の環境を評価する場合に、図６（ｂ）のグラフを用いることができる。なお、図６（ｂ）のグラフは、作物の品種や品目ごとに用意されるため、情報処理装置は、実際に温室内で栽培する作物（品目「トマト」、品種「桃太郎」）に対応するグラフを評価に用いる。

【0046】

例えば、情報処理装置は、取得した情報に基づいて、図７に模式化して示すような温室内の気温の推移に関して、（１）夜室温Ｔｎ、（２）昼室温Ｔｄ、（３）夜昼移行平均Ｔｍ、（４）昼夜移行平均Ｔｅを予測する。ここで、情報処理装置は、緯度、経度、月日の情報に基づいて、日出・日入時刻を算出し、算出結果に基づいて、図７の夜設定維持時間ｍｎ（分）を算出するとともに、夜昼移行（朝）時間ｍｍ（分）及び昼夜移行（夕）時間ｍｅ（分）を日射及び屋外気温の関数として算出する。また、情報処理装置は、１日の時間からｍｎ、ｍｍ、ｍｅを除外した時間を昼設定維持時間ｍｄ（分）とする。

【0047】

そして、情報処理装置は、図７のように予測した予測温室環境を評価する。具体的には、情報処理装置は、予測した温室内の気温の推移について点数化（スコア化）して、評価する。この点数化の際に、情報処理装置は、制御装置１０から取得したグラフ（気温と相対成長度との関係（図６（ｂ））を参照する。なお、図６（ｂ）の縦軸の相対成長度を、以下においては、「気温スコア」と呼ぶものとし、相対成長度の値を点数（ポイント）として扱う。情報処理装置は、温室内の気温を点数化する際に、各時刻の気温スコアの推移を算出する。また、情報処理装置は、気温スコアの平均を算出し、１日の平均気温スコアとする。

【0048】

ここで、情報処理装置は、例えば、１日の平均気温スコアが所定の基準を満たしていなければ、機器の設定を調整（変更）する。この場合、気温スコアがより高くなるように、制御対象機器の設定気温を調整する。例えば、昼（又は夜）の時間帯の気温スコアが低い場合には、昼（又は夜）の気温スコアが高くなるように、各時間帯の設定気温を調整すればよい。

【0049】

また、情報処理装置は、１日の平均気温スコアを用いて、気温による成育への影響度を評価する。この場合、情報処理装置は、例えば、１日の平均気温スコア（Ｓとする）を用いて、予想成育量ＤＭｏ（g/m²/d）を次式（３）に基づいて算出する。
ＤＭｏ＝ＤＭｐ×Ｓ …（３）

【0050】

なお、ＤＭｐは、ポテンシャル成育量（g/m²/d）であり、理想的環境（温湿度による抑制がない場合）の成育量を意味する。情報処理装置は、ＤＭｏが基準を満たしていなければ、制御対象機器の設定気温を変更するなどする。

【0051】

なお、情報処理装置は、気温スコアの推移や、１日の平均気温スコア、予想成育量ＤＭｏなどを表示して、作業者に提供することとしてもよい。これにより、作業者は、温室内の環境が適切か否かを判断することができる。

【0052】

なお、上記においては、情報処理装置は、温室内の気温（予測値）を評価する場合について説明したが、湿度やＣＯ₂濃度、光、根圏温度、養液ＥＣについても同様に評価することができる。この場合、湿度やＣＯ₂濃度、光、根圏温度、養液ＥＣについての環境応答特性を示すグラフ（図６（ｂ）と同様のグラフ）を用いて、温室内の湿度やＣＯ₂濃度、光、根圏温度、養液ＥＣ（予測値）を評価することとすればよい。

【0053】

なお、情報処理装置は、更に、温室内の環境情報計測値（実測値）に基づいて、環境を評価し、評価結果を出力（表示）することもできる。この場合、情報処理装置は、温室内センサにより検出された情報（実際の気温、湿度、ＣＯ₂濃度、光、根圏温度、養液ＥＣ）を取得し、環境応答特性を示すグラフに基づいて、温室環境を評価し、表示するようにすればよい。

【0054】

（外部装置の処理について（その２））
外部装置は、制御装置１０から出力された環境応答特性のグラフを用いて、作物の収量を推定する情報処理装置であってもよい。この情報処理装置は、光合成特性に基づいて作物の収量を推定する。

【0055】

この作物の収量の推定においては、情報処理装置は、図８に示すように、収穫までの期間における、平均気温や、積算日射量、平均ＣＯ₂濃度を用いて、各種計算を実行して、作物の収量を推定する。そして、情報処理装置は、この計算において、制御装置１０から出力される環境応答特性のグラフを用いることができる。なお、図８において、破線枠で示されているデータは、作業者が入力する作物の生体情報であり、グレーの枠で示されているデータは、センサ等から得られる環境情報である。また、一点鎖線枠で示されているデータは、予め設定されている情報であり、実線枠で示されているデータは、計算により求められる情報である。

【0056】

例えば、情報処理装置は、平均気温を用いて展開葉数を計算する場合に、気温についての環境応答特性を考慮する。また、情報処理装置は、積算日射量を用いて一日の積算受光量を計算する場合に、光についての環境応答特性を考慮する。更に、情報処理装置は、平均ＣＯ₂濃度を用いて光利用効率を計算する際に、ＣＯ₂濃度についての環境応答特性を考慮する。

【0057】

このようにすることで、収量の推定を精度よく行うことが可能となる。なお、本実施形態では、制御装置１０が、外部装置に対して図６（ｂ）に示すような環境応答特性を示すグラフを作成し、出力する場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、制御装置１０は、外部装置に対して、図６（ａ）に示すような各気温における相対成長度のデータを出力してもよい。この場合、外部装置は、図６（ａ）のデータから図６（ｂ）のグラフを作成して、上述した処理に利用するようにすればよい。

【0058】

以上、詳細に説明したように、本実施形態によると、環境制御部１２は、環境制御装置６０を介して、環境制御チャンバ５０内の特定の環境条件（例えば気温）以外の環境条件（湿度、ＣＯ₂濃度、光、根圏温度、養液ＥＣ）を一定にしつつ、特定の環境条件（気温）を基準条件（２２℃）と複数の調査条件（１６℃、１４℃など）に順次設定する（Ｓ１０）。また、重量取得部１６は、環境制御チャンバ５０内において栽培される作物の重量の計測値を取得する（Ｓ１６）。そして、相対成長度算出部１８は、調査条件（例えば１６℃）に設定された時間における作物の重量変化（ｄＷ_n）と、基準条件（２２℃）に設定された複数の時間における作物の重量変化（ｄＷ_n-1、ｄＷ_n+1）と、に基づいて、作物の相対成長度Ｒ_xを算出する処理を行うことで、各調査条件下における相対成長度を算出する（Ｓ２０）。これにより、品種や品目ごとに、各調査条件下における相対成長度を自動的に算出することができる。

【0059】

また、出力部２０は、相対成長度算出部１８の算出結果に基づいて、気温についての環境応答特性を示すグラフを作成し、出力する（Ｓ２２）。これにより、本実施形態では、図６（ｂ）に示すような環境応答特性を示すグラフを自動的に作成して、出力することができる。この場合、環境応答特性を示すグラフを、作物の生育環境を評価する外部装置（情報処理装置）や作物の収量を推定する外部装置（情報処理装置）に対して出力することで、温室内の環境評価や、収量の推定を適切に行うことができる。また、品種や品目ごとに環境応答特性を示すグラフを準備することができるため、適切な環境であるか否かの評価や収量の推定を、作物の品目や品種に応じてきめ細やかに実行することができる。

【0060】

また、本実施形態では、相対成長度（Ｒ_x）を、基準条件（気温２２℃）に設定された直前の時間における重量変化（ｄＷ_n-1）と、直後の時間における重量変化（ｄＷ_n+1）との平均に対する、基準条件に設定された時間における重量変化の割合（％）としている。これにより、簡易な計算により、相対成長度として適切な値を算出することができる。

【0061】

なお、上記実施形態では、環境制御パターンとして、例えば、「２２℃」、１６℃、１４℃、２０℃、「２２℃」というように、基準気温（２２℃）の間に２種以上の気温を設定するパターンを採用してもよい。この場合、上式（１）の分母（基準気温に設定したときの重量変化の平均）として、重量変化の重み付け平均（時間差を重みとした重み付け平均）を用いることとしてもよい。例えば、１６℃の相対成長度Ｒ₁₆を算出する場合には、その直前に基準気温（２２℃）に設定した時間における重量変化（ｄＷ_n-1）に３を掛けた値と、後に基準気温（２２℃）に設定した時間における重量変化（ｄＷ_n-1）に１を掛けた値とを足して、４で割った数（重み付け平均）を、上式（１）の分母として用いるようにしてもよい。また、２０℃の相対成長度Ｒ₂₀を算出する場合には、その前に基準気温（２２℃）に設定した時間における重量変化（ｄＷ_n-1）に１を掛けた値と、その後に基準気温（２２℃）に設定した時間における重量変化（ｄＷ_n-1）に３を掛けた値とを足して、４で割った数（重み付け平均）を、上式（１）の分母として用いるようにしてもよい。一方、１４℃の相対成長度Ｒ₁₄を算出する場合には、上式（１）の分母として、前後の基準気温（２２℃）のときの重量変化の平均を用いることとすればよい。

【0062】

なお、上記実施形態では、基準気温を２２℃として気温２２℃の相対成長度を１００％とした結果、図６（ｂ）のような環境応答特性を示すグラフが得られたが、作物によっては、ある気温において相対成長度が１００％を超える場合も出てくる。このような場合には、相対成長度が最も大きくなった気温を基準気温として、各気温の相対成長度を計算しなおせばよい。

【0063】

なお、上記実施形態では、相対成長度算出部１８は、調査条件（例えば１６℃）に設定された時間における作物の重量変化（ｄＷ_n）と、基準条件（２２℃）に設定された複数の時間における作物の重量変化（ｄＷ_n-1、ｄＷ_n+1）と、に基づいて、作物の相対成長度Ｒ_xを算出する場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、調査条件を設定した時間に最も近い、基準条件に設定された時間、における作物の重量変化の値（ｄＷ_zとする）を１つのみ用いて、次式（１）’より、作物の相対成長度Ｒ_xを算出してもよい。
Ｒ_x＝（ｄＷ_n／ｄＷ_z）×１００ …（１）’

【0064】

以下、実施例１～３について、説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

【0065】

（実施例１）
図９（ａ）～図９（ｃ）、図１０には、作物（品目「トマト」、品種「桃太郎ヨーク」）の、気温についての環境応答特性を算出した例が示されている。図９（ａ）には、調査条件を３５℃とし、基準条件を２５℃とした場合の温度処理パターンが示されている。本実施例１では、基準条件（２５℃）、調査条件（３５℃）、基準条件（２５℃）と順に設定することとし、その他の環境条件（湿度、ＣＯ₂濃度、光、根圏温度、養液ＥＣ）は予め定められた値（相対湿度：５０％、ＣＯ₂濃度：４００ｐｐｍ、光合成有効光量子密度：７００μｍｏｌ・ｍ^-2・ｓ^-1、養液ＥＣ：１．０ｄＳ・ｓ^-1）とした。

【0066】

その結果、作物の重量変化は、図９（ｂ）に示すようになった。また、基準条件（２５℃）に設定した期間の重量変化ｄＷ_opt1、ｄＷ_opt2、は、それぞれ次のように計算できる。
ｄＷ_opt1＝ｌｎ（１４１．５）－ｌｎ（１３６．４）／（３－０）＝０．０１２２
ｄＷ_opt2＝ｌｎ（１５８．６）－ｌｎ（１５０．９）／（９－５）＝０．０１２４
また、調査条件（３５℃）に設定した期間の重量変化ｄＷ₂は、以下のとおりである。
ｄＷ₂＝ｌｎ（１４７．８）－ｌｎ（１４３．２）／（１５－１１）
＝０．００７９
これらは、図９（ｃ）に示すようになった。なお、図９（ｃ）の重量変化の単位は（ｇ／ｇ・ｈ）に限らず、（／ｈ）であってもよい。

【0067】

したがって、上式（１）より、気温３５℃における基準温度２５℃に対する相対成長度（Ｒ₃₅）は、以下のように算出できる。
Ｒ₃₅＝ｄＷ₂／（１／２（ｄＷ_opt1＋ｄＷ_opt2））×１００
＝０．００７９／（１／２（０．０１２２＋０．０１２４））×１００
＝６４．１（％）

【0068】

なお、その他の調査条件についても同様にして相対成長度を算出したところ、図１０に示すようなグラフを得ることができた。図１０においては、基準条件（２５℃）のときの相対成長度が１００％となっている。

【0069】

（実施例２）
図１１（ａ）～図１１（ｃ）、図１２には、作物（品目「トマト」、品種「桃太郎ヨーク」）の、ＣＯ₂濃度についての環境応答特性を算出した例が示されている。図１１（ａ）には、調査条件を３００ｐｐｍ、１２００ｐｐｍとし、基準条件を４００ｐｐｍとした場合のＣＯ₂濃度の設定パターンが示されている。本実施例２では、基準条件（４００ｐｐｍ）、調査条件（３００ｐｐｍ）、調査条件（１２００ｐｐｍ）と順に設定することとし、その他の環境条件（気温、湿度、光、根圏温度、養液ＥＣ）は予め定められた値（気温：２５℃、相対湿度：５０％、光合成有効光量子密度：７００μｍｏｌ・ｍ^-2・ｓ^-1、養液ＥＣ：１．０ｄＳ・ｓ^-1）とした。

【0070】

その結果、作物の重量変化は、図１１（ｂ）に示すようになった。また、基準条件（４００ｐｐｍ）に設定した期間の重量変化ｄＷ₄₀₀、調査条件（３００ｐｐｍ、１２００ｐｐｍ）に設定した期間の重量変化ｄＷ₃₀₀、ｄＷ₁₂₀₀は、それぞれ次のように計算できる。
ｄＷ₄₀₀＝ｌｎ（２３０．１）－ｌｎ（２２８．５）／（２－１）＝０．００７０
ｄＷ₃₀₀＝ｌｎ（２３０．２）－ｌｎ（２２８）／（４－３）＝０．００６４
ｄＷ₁₂₀₀＝ｌｎ（２３２．８）－ｌｎ（２３０．１）／（６－５）＝０．００７８
これらは、図１１（ｃ）に示すようになった。なお、図１１（ｃ）の重量変化の単位は（ｇ／ｇ・ｈ）に限らず、（／ｈ）であってもよい。

【0071】

したがって、上式（１）’より、ＣＯ₂濃度＝３００ｐｐｍにおける基準条件（４００ｐｐｍ）に対する相対成長度（Ｒ₃₀₀）は、以下のように算出できる。
Ｒ₃₀₀＝ｄＷ₃₀₀／ｄＷ₄₀₀×１００
＝０．００６４／０．００７０×１００
＝９１．７（％）

【0072】

同様に、ＣＯ₂濃度＝１２００ｐｐｍにおける基準条件（４００ｐｐｍ）に対する相対成長度（Ｒ₁₂₀₀）は、以下のように算出できる。
Ｒ₃₀₀＝ｄＷ₁₂₀₀／ｄＷ₄₀₀×１００
＝０．００７８／０．００７０×１００
＝１２１．５（％）

【0073】

なお、その他の調査条件についても同様にして相対成長度を算出したところ、図１２に示すようなグラフを得ることができた。図１２においては、基準条件（４００ｐｐｍ）のときの相対成長度が１００％となっている。

【0074】

（実施例３）
図１３（ａ）～図１３（ｃ）、図１４には、作物（品目「トマト」、品種「桃太郎ヨーク」）の、養液ＥＣについての環境応答特性を算出した例が示されている。図１３（ａ）には、調査条件を６ｄＳ／ｍとし、基準条件を２ｄＳ／ｍとした場合の養液ＥＣの設定パターンが示されている。本実施例３では、基準条件（２ｄＳ／ｍ）、調査条件（６ｄＳ／ｍ）、基準条件（２ｄＳ／ｍ）と順に設定することとし、その他の環境条件（気温、湿度、ＣＯ₂濃度、光、根圏温度）は予め定められた値（気温：２５℃、相対湿度：５０％、ＣＯ₂濃度：４００ｐｐｍ、光合成有効光量子密度：７００μｍｏｌ・ｍ^-2・ｓ^-1）とした。

【0075】

その結果、作物の重量変化は、図１３（ｂ）に示すようになった。また、基準条件（２ｄＳ／ｍ）に設定した期間の重量変化ｄＷ_EC2-1、ｄＷ_EC2-2、調査条件（６ｄＳ／ｍ）に設定した期間の重量変化ｄＷ_EC6は、それぞれ次のように計算できる。
ｄＷ_EC2-1＝ｌｎ（１４９．５）－ｌｎ（１４４．４）／（３－０）＝０．０１１６
ｄＷ_EC2-2＝ｌｎ（１６３．６）－ｌｎ（１５７．９）／（１５－１１）
＝０．００８９
また、調査条件（６ｄＳ／ｍ）に設定した期間の重量変化ｄＷ_EC6は、以下のとおりである。
ｄＷ_EC6＝ｌｎ（１５４．８）－ｌｎ（１５１．２）／（９－５）＝０．００５９
これらは、図１３（ｃ）に示すようになった。なお、図１３（ｃ）の重量変化の単位は（ｇ／ｇ・ｈ）に限らず、（／ｈ）であってもよい。

【0076】

したがって、上式（１）より、養液ＥＣ＝６ｄＳ／ｍにおける養液ＥＣ＝２ｄＳ／ｍに対する相対成長度（Ｒ_EC6）は、以下のように算出できる。
Ｒ_EC6＝ｄＷ_EC6／（１／２（ｄＷ_EC2-1＋ｄＷ_EC2-2））×１００
＝０．００５９／（１／２（０．０１１６＋０．００８９））×１００
＝５７．６（％）

【0077】

なお、その他の調査条件についても同様にして相対成長度を算出したところ、図１４に示すようなグラフを得ることができた。図１４においては、基準条件（養液ＥＣ＝２）のときの相対成長度が１００％となっている。

【0078】

（変形例）
なお、上記実施形態では、図５（ｂ）に示すような、各時間（１Ｔｉｍｅ分の時間）内における重量変化を用いて、上式（１）より、各気温における相対成長度を算出する場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、作物の重量の増加速度を用いて、相対成長度を算出してもよい。具体的には、図１５（ａ）に示すように、図５（ａ）と同様の環境制御パターンに基づいて環境制御を行いつつ、作物の重量測定を実行する。そして、相対成長度算出部１８は、重量の測定結果を示すグラフから、図１５（ｂ）に示すように、各時間（１Ｔｉｍｅ分の時間）内における重量の増加速度ｒ_nを求める。ここで、増加速度ｒ_nは、次式より求めることができる。
ｒ_n＝（lnＷ_n－lnＷ_n-1）／（ｔ_n－ｔ_n-1） …（４）

【0079】

なお、lnＷ_nは、重量Ｗ_nの自然対数を意味する。例えば、増加速度ｒ₂であれば、lnＷ₂－lnＷ₁を所定時間（１Ｔｉｍｅ）で除した値となる。

【0080】

なお、図１５（ｂ）のｒ_opt1～ｒ_opt5は、基準気温（２２℃）における重量の増加速度を意味している。増加速度ｒ_opt1～ｒ_opt5についても、上式（４）から求めることができる。例えば、増加速度ｒ_opt1であれば、lnＷ₁－lnＷ₀を所定時間（１Ｔｉｍｅ）で除した値となる。

【0081】

そして、相対成長度算出部１８は、気温（ｘ℃）の相対成長度（Ｒ_x）を、気温ｘ℃における増加速度ｒ_nを用いて、次式（５）から求める。
Ｒ_x＝ｒ_n／{（ｒ_opt1＋ｒ_opt2＋…＋ｒ_optM）／Ｍ}×１００ …（５）

【0082】

なお、本変形例の場合、環境制御パターンは、図１５（ａ）のように基準気温以外の気温の前後を基準気温とするパターンを採用しなくてもよい。すなわち、例えば、図１６に示すように、基準気温と基準気温の間に、基準気温以外の気温が複数設定されてもよい。このようにしても、上式（５）を用いて相対成長度Ｒ_xを求めることができる。

【0083】

なお、上記実施形態及び変形例では、環境制御チャンバ５０内に設置した重量計８０を用いて、自動的に作物の重量を測定する場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、作業者が作物を重量計に都度のせることにより、作物の重量を測定することとしてもよい。この場合、重量計の計測結果が自動的に制御装置１０に送信されてもよいし、作業者が測定結果を制御装置１０に手入力してもよい。

【0084】

なお、上記実施形態では、重量取得部１６は、重量計８０が測定した作物の重量を取得する場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、作物の画像から推定される作物の重量を重量取得部１６が取得することとしてもよい。この場合、例えば、撮影画像のうち作物を撮影した範囲に含まれるピクセル数と所定の換算式とに基づいて、作物の重量を推定することができる。この場合、重量を取得する直前の潅水（ステップＳ１４）は行わなくてもよい。

【0085】

なお、上記実施形態では、ステップＳ１６において、重量取得部１６が、作物の重量を重量計８０から取得し、ステップＳ２０において、作物の重量変化に基づいて相対成長度を算出する場合について説明した。しかしながら、これに限らず、制御装置１０は、ステップＳ１６において、作物の成長を示す指標値として作物の表面積や体積を取得し、ステップＳ２０において、作物の表面積や体積の変化に基づいて、相対成長度を算出することとしてもよい。作物の表面積や体積は、作物の画像から推定することができる。この場合、例えば、撮影画像のうち作物を撮影した範囲に含まれるピクセル数と所定の換算式とに基づいて、作物の表面積や体積を推定することができる。

【0086】

なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、処理装置が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体（ただし、搬送波は除く）に記録しておくことができる。

【0087】

プログラムを流通させる場合には、例えば、そのプログラムが記録されたＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）などの可搬型記憶媒体の形態で販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。

【0088】

プログラムを実行するコンピュータは、例えば、可搬型記憶媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記憶媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、サーバコンピュータからプログラムが転送されるごとに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することもできる。

【0089】

上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

【符号の説明】

【0090】

１０ 制御装置（環境応答特性算出装置）
１２ 環境制御部（設定部）
１６ 重量取得部（取得部）
１８ 相対成長度算出部（算出部）

【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】