【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、植物を効率よく栽培することができる植物の栽培装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の植物の栽培装置としては、土壌水分センサを土壌中に設置し、土壌水分センサによる土壌の含水率検出結果に基づいて灌水量を調整するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１２１６９９号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の土壌水分センサの感知部は直接土壌に接触するため、土壌水分センサが土壌の塩分やｐＨの影響により劣化し、使用に伴い土壌の含水率を正確に測定することができなくなってしまう虞があった。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、長期にわたり土壌の含水率を正確に検出することができる植物の栽培装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の手段は、土壌の含水率を検出する含水率センサを備えた植物の栽培装置において、前記含水率センサを、感知部が土壌と非接触な状態で含水率を検出することができる光学式の含水率センサで構成したことを特徴とする。
【０００７】
上記課題を解決するための第１の手段において、前記光学式の含水率センサは、土壌に向けて光を出射するタングステンランプと、タングステンランプから出射された光が土壌により反射する光を検出するシリコンフォトダイオード及び焦電素子と、タングステンランプ、シリコンフォトダイオード及び焦電素子を覆うセンサケースとから構成されていることが好ましい。
【０００８】
上記課題を解決するための第１の手段において、前記センサケースは、シリコンフォトダイオード及び焦電素子に、外乱光が入射しないように遮光処理が施されていることが好ましい。
【０００９】
上記課題を解決するための第１の手段において、前記光学式の含水率センサによる土壌の含水率の検出結果を表示する表示部を設けるようにしてもよい。
【００１０】
上記課題を解決するための第１の手段において、前記光学式の含水率センサによる土壌の含水率の検出結果に基づいて、土壌への給水が必要な場合には報知を行うようにしてもよい。
【００１１】
上記課題を解決するための第１の手段において、前記光学式の含水率センサによる土壌の含水率の検出結果に基づいて土壌の水分量を調整する水分量調整手段を設けるようにしてもよい。
【００１２】
上記課題を解決するための第１の手段において、前記水分量調整手段は、土壌に給水する給水口を有する水供給路と、水供給路を開閉する開閉手段とから構成されていることが好ましい。
【００１３】
上記課題を解決するための第１の手段において、前記給水口は、土壌の上方に開口していることが好ましい。
【００１４】
上記課題を解決するための第１の手段において、前記水分量調整手段は、貯水タンクに貯めた水を水供給路を介して土壌へ給水する構成とし、土壌への給水を開始しても土壌の含水率が変化していないことを前記光学式の含水率センサが検出した場合には、報知を行うようにしてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明に係る植物の栽培装置の第１実施形態を図１または図２に基づいて説明する。
第１実施形態の植物の栽培装置は、植物１や土壌２の上方を覆う屋根３と、土壌２の含水率を光学式に検出する含水率センサ４と、土壌２中に配設され、土壌２に恒久的に給水される水供給路５と、水供給路５を開閉するバルブ等からなる開閉手段６と、含水率センサ４の出力に基づいて開閉手段６の開閉を制御する制御部７と、含水率センサ４の出力を表示する表示部８とから構成されている。
【００１６】
図２に示すように含水率センサ４は、土壌２に対応する位置に配設され、土壌２に向けて光を出射するタングステンランプ９と、タングステンランプ９からの光が土壌２により反射した光の量を検出するシリコンフォトダイオード１０及び焦電素子１１と、タングステンランプ９、シリコンフォトダイオード１０及び焦電素子１１を覆うセンサケース１２とから構成されている。この結果、シリコンフォトダイオード１０及び焦電素子１１等の感知部がセンサケース１２で覆われることにより含水率センサ４の感知部が土壌２と直接接触しないようになっている。
【００１７】
また、センサケース１２は、土壌２に埋設され、可視光領域及び近赤外光領域を含む広帯域の波長の光が透過可能な材料で形成された第１センサケース１２ａと、第１センサケース１２ａの上方から土壌２上に位置し、光を透過させない材料で形成された第２センサケース１２ｂとから構成されている。また、タングステンランプ９とシリコンフォトダイオード１０及び焦電素子１１間には遮光板１５が配置されており、タングステンランプ９から出射された光が直接シリコンフォトダイオード１０及び焦電素子１１に入射されないようになっている。
【００１８】
タングステンランプ９は、可視光領域及び近赤外光領域を含む広帯域の波長の光を出射する。シリコンフォトダイオード１０は０．５μｍ〜１．０μｍの比較的狭い波長域（可視光領域）に感度特性を有し、焦電素子１１は１．０μｍを超える広い波長域（近赤外光領域）に感度特性を有する。
【００１９】
可視光領域の光は水に吸収され難いため（水の透過率は略１）、土壌２の含水率が変化してもシリコンフォトダイオード１０が検出する光検出量には殆ど変化は見られない。また、近赤外光領域の光は水に吸収され易いため、土壌２の含水率が変化すると焦電素子１１が検出する光検出量は変化し、土壌２の含水率が高くなればなる程、焦電素子１１が検出する光検出量は少なくなる。
【００２０】
従って、タングステンランプ９から土壌２に向けて出射された光が、土壌２で反射してシリコンフォトダイオード１０に入射した光量に対する焦電素子１１に入射した光量の割合を含水率センサ４の検出値から算出することにより、土壌２の含水率を検出することができる。
【００２１】
また、シリコンフォトダイオード１０及び焦電素子１１を覆う土壌２から露出している第２センサケース１２ｂは、遮光性を有するため、シリコンフォトダイオード１０及び焦電素子１１には、外乱光が入射することはない。この結果、含水率センサ４の誤検出を防止することができる。
【００２２】
このように構成された第１実施形態では、土壌２の含水率が下限値以下に低下すると、この状態を含水率センサ４が検出し、制御部７は開閉手段６を開放させて水供給路５を介して土壌２へ水を供給する。そして、土壌２の含水率が上限値まで上昇すると、この状態を含水率センサ４が検出し、制御部７は開閉手段６を閉じて土壌２への水の供給を停止させる。このようにして土壌２の含水率を所定状態に保って植物１の栽培を効率よく行うことができる。
【００２３】
この時、土壌２の含水率検出手段を、光学式の含水率センサ４により構成しているため、含水率センサ４の感知部は、土壌２と非接触の状態で土壌２の含水率を検出することができ、土壌２による含水率センサ４の劣化を防いで、長期にわたり土壌２の含水率を正確に検出することができる。
【００２４】
また、含水率センサ４はタングステンランプ９をＯＮ・ＯＦＦさせるだけの光学式であるため、短時間で含水率を検出することができると共に、繰り返し連続して含水率を検出することができる。この結果、土壌２の含水率が下限値以下に低下した状態を迅速に検出して、土壌２への水補給を迅速に行うことができると共に、土壌２への水補給により土壌２の含水率が上限値まで上昇した際には、迅速に水の補給を停止させることができる。このように土壌２の含水率を所定範囲内に正確に維持させることができる。
【００２５】
（第２実施形態）
図３は第２実施形態を示している。尚、第１実施形態と同一部品については同一符号を付して説明を省略する。
【００２６】
第１実施形態では、植物１及び土壌２を屋根３で覆っていたが、第２実施形態では、植物１及び土壌２の上方は開放している。また、第１実施形態では、土壌２への給水は土壌２中から行っていたが、第２実施形態では、土壌２への給水は土壌２の上方に開口する給水口１３から行っている。また、第１実施形態では、土壌２への給水は恒久的に行えるようにしたが、第２実施形態では、土壌２への給水は貯水タンク１４から行うようにしている。
【００２７】
第２実施形態はこのように構成しているため、第１実施形態と同様に、土壌２と非接触の状態で土壌２の含水率を検出することができ、土壌２による含水率センサ４の感知部の劣化を防いで、長期にわたり土壌２の含水率を正確に検出することができる。
【００２８】
また、含水率センサ４はタングステンランプ９をＯＮ・ＯＦＦさせるだけの光学式であるため、短時間で含水率を検出することができると共に、繰り返し連続して含水率を検出することができる。この結果、土壌２の含水率が下限値以下に低下した状態を迅速に検出して、土壌２への水補給を迅速に行うことができると共に、土壌２への水補給により土壌２の含水率が上限値まで上昇した際には、迅速に水の補給を停止させることができる。このように土壌２の含水率を所定範囲内に正確に維持させることができる。
【００２９】
また、植物１及び土壌２の上方は開放しているため、例えば、雷等により急激に雨が降った時でも、雨による土壌２の急激な含水率変化も光学式の含水率センサ４により迅速に検出することができる。この結果、土壌２への給水作業中に急激な雨が降った場合でも、迅速に給水作業を停止させることができ、無駄に土壌２に給水することを防止できる。
【００３０】
また、貯水タンク１４に水が貯えられていない場合には、土壌２への給水作業を行っても土壌２の含水率が変化しない。この状態は、土壌２の含水率を検出する光学式の含水率センサ４により迅速に検出することができるため、貯水タンク１４に水が貯えられていないことを迅速に検出することができる。
【００３１】
また、ブザー等の報知手段を設けた場合には、この状態を使用者に迅速に報知することができる。
【００３２】
また、水供給路５の土壌２への給水口１３は土壌２の上方に設けて、土壌２の上方から土壌２へ給水するようにしているため、給水口１３が土壌２により目詰まりするようなことはない。
【００３３】
なお、第１実施形態及び第２実施形態においては、含水率センサ４の出力に基づいて土壌２へ給水するように構成したが、これに限定されるものではない。例えば、水供給路５を廃止し、含水率センサ４の出力を表示する表示部８を見た使用者が表示部８に表示されている内容に基づいて対応するように構成してもよい。
【００３４】
また、含水率センサ４の出力に基づいて土壌２へ給水する必要が生じた時には、ブザー等により使用者に報知するようにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の請求項１の構成によれば、土壌の含水率を光学式の含水率センサにより検出することができ、土壌の含水率を迅速に検出することができると共に、含水率センサの感知部を土壌と非接触にすることができ、土壌の含水率を長期にわたり正確に検出することができる等の効果を奏する。
【００３６】
本発明の請求項２の構成によれば、光学式の含水率センサを簡単な構成により実現することができる等の効果を奏する。
【００３７】
本発明の請求項３の構成によれば、光学式の含水率センサの、外乱光による誤検出を防止することができる等の効果を奏する。
【００３８】
本発明の請求項４の構成によれば、土壌への給水の必要性を表示部により確認することができる等の効果を奏する。
【００３９】
本発明の請求項５の構成によれば、土壌への給水の必要性を報知手段により認識することができる等の効果を奏する。
【００４０】
本発明の請求項６の構成によれば、土壌の含水率を光学式の含水率センサにより迅速に検出することができると共に、土壌の水分量を迅速に調整することができる等の効果を奏する。
【００４１】
本発明の請求項７の構成によれば、開閉手段を開閉するという簡単な構成により、土壌の水分量を調整することができる等の効果を奏する。
【００４２】
本発明の請求項８の構成によれば、水供給路の土壌への給水口は、土壌の上方に開口しているため、給水口が土壌により目詰まりすることを防止することができる等の効果を奏する。
【００４３】
本発明の請求項９の構成によれば、貯水タンク内に水が貯えられていないことを迅速に検出することができると共に、その旨も迅速に報知することができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の植物の栽培装置を側方から見た断面図である。
【図２】同含水率センサの拡大断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態の植物の栽培装置を側方から見た断面図である。
【符号の説明】
１ 植物
２ 土壌
４ 含水率センサ
５ 水供給路
６ 開閉手段
８ 表示部
１４ 貯水タンク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plant cultivation apparatus capable of efficiently cultivating a plant.
[0002]
[Prior art]
As this type of plant cultivation apparatus, an apparatus is known in which a soil moisture sensor is installed in the soil and the irrigation amount is adjusted based on the detection result of the moisture content of the soil by the soil moisture sensor (for example, Patent Document 1). reference).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-9-121699 (FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the sensing part of the conventional soil moisture sensor is in direct contact with the soil, the soil moisture sensor deteriorates due to the influence of soil salinity and pH, and the moisture content of the soil cannot be accurately measured with use. There was a risk of it.
[0005]
This invention is made | formed in order to solve such a subject, and makes it a subject to provide the plant cultivation apparatus which can detect the moisture content of soil correctly over a long period of time.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A first means for solving the above problem is that, in a plant cultivation apparatus provided with a moisture content sensor for detecting the moisture content of the soil, the moisture content sensor is in a state where the sensing unit is not in contact with the soil. It is characterized by comprising an optical moisture content sensor capable of detecting
[0007]
In the first means for solving the above-described problem, the optical moisture sensor detects a tungsten lamp that emits light toward the soil, and light that is reflected from the soil by the light emitted from the tungsten lamp. It is preferable that the light emitting diode is composed of a silicon photodiode and a pyroelectric element and a sensor case that covers the tungsten lamp, the silicon photodiode and the pyroelectric element.
[0008]
In the first means for solving the above-mentioned problems, it is preferable that the sensor case is subjected to a light shielding process so that ambient light does not enter the silicon photodiode and the pyroelectric element.
[0009]
In the first means for solving the above-described problem, a display unit may be provided for displaying the detection result of the moisture content of the soil by the optical moisture content sensor.
[0010]
In the first means for solving the above-mentioned problem, notification may be performed when water supply to the soil is necessary based on the detection result of the moisture content of the soil by the optical moisture sensor. .
[0011]
In the first means for solving the above-mentioned problem, a moisture content adjusting means for adjusting the moisture content of the soil based on the detection result of the moisture content of the soil by the optical moisture content sensor may be provided.
[0012]
In the first means for solving the above-mentioned problem, it is preferable that the moisture amount adjusting means is composed of a water supply path having a water supply port for supplying water to the soil and an opening / closing means for opening and closing the water supply path. .
[0013]
1st means for solving the said subject WHEREIN: It is preferable that the said water supply opening is opened above soil.
[0014]
In the first means for solving the above-mentioned problem, the water content adjusting means is configured to supply the water stored in the water storage tank to the soil through the water supply path, and even if the water supply to the soil is started, the soil When the optical moisture sensor detects that the moisture content is not changed, notification may be performed.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
1st Embodiment of the plant cultivation apparatus which concerns on this invention is described based on FIG. 1 or FIG.
The plant cultivation apparatus according to the first embodiment includes a roof 3 that covers the top of the plant 1 and the soil 2, a moisture content sensor 4 that optically detects the moisture content of the soil 2, and the soil 2. 2, a water supply path 5 that is permanently supplied with water, an opening / closing means 6 that includes a valve that opens and closes the water supply path 5, and a controller 7 that controls the opening / closing of the opening / closing means 6 based on the output of the moisture content sensor 4. And a display unit 8 for displaying the output of the moisture content sensor 4.
[0016]
As shown in FIG. 2, the moisture content sensor 4 is disposed at a position corresponding to the soil 2, a tungsten lamp 9 that emits light toward the soil 2, and light that is reflected by the soil 2 from the tungsten lamp 9. And a sensor case 12 covering the tungsten lamp 9, the silicon photodiode 10, and the pyroelectric element 11. As a result, the sensing parts such as the silicon photodiode 10 and the pyroelectric element 11 are covered with the sensor case 12 so that the sensing part of the moisture content sensor 4 is not in direct contact with the soil 2.
[0017]
In addition, the sensor case 12 is embedded in the soil 2 and is formed of a material capable of transmitting light having a broadband wavelength including the visible light region and the near infrared light region, and the first sensor case 12a. It is comprised from the 2nd sensor case 12b which is located on the soil 2 from the upper part and was formed with the material which does not permeate | transmit light. A light shielding plate 15 is disposed between the tungsten lamp 9 and the silicon photodiode 10 and the pyroelectric element 11 so that light emitted from the tungsten lamp 9 is not directly incident on the silicon photodiode 10 and the pyroelectric element 11. It has become.
[0018]
The tungsten lamp 9 emits light having a wide wavelength range including a visible light region and a near-infrared light region. The silicon photodiode 10 has sensitivity characteristics in a relatively narrow wavelength region (visible light region) of 0.5 μm to 1.0 μm, and the pyroelectric element 11 has a wide wavelength region (near infrared light region) exceeding 1.0 μm. Has sensitivity characteristics.
[0019]
Since light in the visible light region is not easily absorbed by water (water transmittance is approximately 1), even if the moisture content of the soil 2 changes, the amount of light detected by the silicon photodiode 10 hardly changes. . In addition, since light in the near-infrared light region is easily absorbed by water, the amount of light detected by the pyroelectric element 11 changes when the moisture content of the soil 2 changes, and the higher the moisture content of the soil 2 becomes. The amount of light detected by the pyroelectric element 11 is reduced.
[0020]
Therefore, the ratio of the amount of light incident on the pyroelectric element 11 with respect to the amount of light emitted from the tungsten lamp 9 toward the soil 2 and reflected on the soil 2 and incident on the silicon photodiode 10 is detected by the moisture content sensor 4. By calculating from the above, it is possible to detect the moisture content of the soil 2.
[0021]
Further, since the second sensor case 12b exposed from the soil 2 covering the silicon photodiode 10 and the pyroelectric element 11 has a light shielding property, disturbance light is incident on the silicon photodiode 10 and the pyroelectric element 11. There is nothing. As a result, erroneous detection of the moisture content sensor 4 can be prevented.
[0022]
In 1st Embodiment comprised in this way, if the moisture content of the soil 2 falls below a lower limit, the moisture content sensor 4 will detect this state, and the control part 7 will open the opening-and-closing means 6, and will open a water supply path. Water is supplied to soil 2 through 5. When the moisture content of the soil 2 rises to the upper limit value, the moisture content sensor 4 detects this state, and the control unit 7 closes the opening / closing means 6 to stop the water supply to the soil 2. In this way, the plant 1 can be efficiently cultivated while keeping the moisture content of the soil 2 in a predetermined state.
[0023]
At this time, since the moisture content detection means of the soil 2 is constituted by the optical moisture content sensor 4, the sensing unit of the moisture content sensor 4 detects the moisture content of the soil 2 in a non-contact state with the soil 2. It is possible to prevent the moisture content sensor 4 from being deteriorated by the soil 2, and to accurately detect the moisture content of the soil 2 over a long period of time.
[0024]
Further, since the moisture content sensor 4 is an optical system that simply turns the tungsten lamp 9 on and off, it can detect the moisture content in a short time and can detect the moisture content repeatedly and continuously. As a result, it is possible to quickly detect the state in which the moisture content of the soil 2 has decreased below the lower limit value, and to quickly replenish the soil 2 with water. When the temperature rises to the upper limit value, water supply can be quickly stopped. Thus, the moisture content of the soil 2 can be accurately maintained within a predetermined range.
[0025]
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows a second embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0026]
In the first embodiment, the plant 1 and the soil 2 are covered with the roof 3, but in the second embodiment, the plants 1 and the soil 2 are open. In the first embodiment, water supply to the soil 2 is performed from the inside of the soil 2, but in the second embodiment, water supply to the soil 2 is performed from the water supply port 13 that opens above the soil 2. In the first embodiment, the water supply to the soil 2 can be performed permanently. In the second embodiment, the water supply to the soil 2 is performed from the water storage tank 14.
[0027]
Since 2nd Embodiment is comprised in this way, it can detect the moisture content of the soil 2 in the non-contact state with the soil 2 similarly to 1st Embodiment, and the moisture content sensor 4 by the soil 2 is detected. It is possible to accurately detect the moisture content of the soil 2 over a long period of time by preventing deterioration of the sensing unit.
[0028]
Further, since the moisture content sensor 4 is an optical system that simply turns the tungsten lamp 9 on and off, it can detect the moisture content in a short time and can detect the moisture content repeatedly and continuously. As a result, it is possible to quickly detect the state in which the moisture content of the soil 2 has decreased below the lower limit value, and to quickly replenish the soil 2 with water. When the temperature rises to the upper limit value, water supply can be quickly stopped. Thus, the moisture content of the soil 2 can be accurately maintained within a predetermined range.
[0029]
Moreover, since the upper part of the plant 1 and the soil 2 is open, for example, even when it rains suddenly due to lightning or the like, a rapid change in the moisture content of the soil 2 due to rain is quickly caused by the optical moisture content sensor 4. Can be detected. As a result, even if it rains suddenly during the water supply operation to the soil 2, the water supply operation can be stopped quickly, and it is possible to prevent the water from being supplied to the soil 2 unnecessarily.
[0030]
Further, when water is not stored in the water storage tank 14, the water content of the soil 2 does not change even if the water supply operation to the soil 2 is performed. Since this state can be quickly detected by the optical moisture sensor 4 that detects the moisture content of the soil 2, it is possible to quickly detect that water is not stored in the water storage tank.
[0031]
In addition, when a notification means such as a buzzer is provided, this state can be quickly notified to the user.
[0032]
Moreover, since the water supply port 13 to the soil 2 of the water supply channel 5 is provided above the soil 2 so as to supply water to the soil 2 from above the soil 2, the water supply port 13 is clogged by the soil 2. There is nothing wrong.
[0033]
In the first embodiment and the second embodiment, the water is supplied to the soil 2 based on the output of the moisture content sensor 4. However, the present invention is not limited to this. For example, the water supply path 5 may be abolished, and a user who has viewed the display unit 8 that displays the output of the moisture content sensor 4 may be configured to respond based on the content displayed on the display unit 8.
[0034]
Further, when it becomes necessary to supply water to the soil 2 based on the output of the moisture content sensor 4, the user may be notified by a buzzer or the like.
[0035]
【The invention's effect】
According to the configuration of claim 1 of the present invention, the moisture content of the soil can be detected by the optical moisture sensor, the moisture content of the soil can be detected quickly, and the sensing unit of the moisture sensor Can be brought out of contact with the soil, and the moisture content of the soil can be accurately detected over a long period of time.
[0036]
According to the structure of Claim 2 of this invention, there exists an effect that an optical moisture content sensor is realizable with a simple structure.
[0037]
According to the structure of Claim 3 of this invention, there exists an effect of being able to prevent the misdetection by disturbance light of an optical moisture content sensor.
[0038]
According to the structure of Claim 4 of this invention, there exists an effect that the necessity of the water supply to soil can be confirmed with a display part.
[0039]
According to the structure of Claim 5 of this invention, there exists an effect that the alerting | reporting means can recognize the necessity for the water supply to soil.
[0040]
According to the configuration of claim 6 of the present invention, the moisture content of the soil can be detected quickly by the optical moisture content sensor, and the moisture content of the soil can be quickly adjusted. .
[0041]
According to the structure of Claim 7 of this invention, there exists an effect that the moisture content of soil can be adjusted with the simple structure of opening and closing a switching means.
[0042]
According to the configuration of the eighth aspect of the present invention, since the water supply port to the soil of the water supply channel opens above the soil, the water supply port can be prevented from being clogged with the soil, etc. There is an effect.
[0043]
According to the configuration of the ninth aspect of the present invention, it is possible to quickly detect that water is not stored in the water storage tank, and it is possible to promptly notify that effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a plant cultivation apparatus according to a first embodiment of the present invention as viewed from the side.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the moisture content sensor.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a plant cultivation apparatus according to a second embodiment of the present invention as viewed from the side.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plant 2 Soil 4 Water content sensor 5 Water supply path 6 Opening / closing means 8 Display part 14 Water storage tank