JP4091801B2

JP4091801B2 - 温室の制御装置

Info

Publication number: JP4091801B2
Application number: JP2002196119A
Authority: JP
Inventors: 和夫小田; 悟谷口; 博明小西; 幹治清水
Original assignee: 大東テック株式会社
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2022-07-04
Also published as: JP2004033125A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温室における天窓制御、カーテン制御などの温室内の温度制御や、水耕栽培の水温、栄養素の状態の栽培条件の制御など、温室内の栽培環境の制御を行なう制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より行われている温室栽培では、一般的には、個人農家が施設温室で花卉や野菜を小規模で生産している。そのため、天窓、換気扇、加熱器などの温室内の各種設備も手動操作か、あるいはリレーと操作制御盤を用いた比較的簡単な電動制御で行っている。ところが、近年共同経営による大規模温室や、大企業によるバイオ工場が増加しており、コンピュータを用いた温室施設における環境計測・制御や各種機器の大規模な制御も行なわれるようになってきている。また、複数の温室を統合的に制御することも望まれている。
【０００３】
温室内の空気の温度や換気あるいは日照時間の制御は、一般的には天窓の開閉・カーテンの開閉・加熱機による加温・換気扇による換気などで制御されている。また、水耕栽培などの栽培システムでは、それらの温室内の温度などの管理に加えて、培養液の水温・ＰＨ・養分、さらに温室内のＣＯ₂濃度など、各種の栽培条件の管理が実施されている。
【０００４】
図１３の温室１は、花卉や野菜の栽培を行なうものであり、温室１の両側の側面には開閉自在の側窓２が略全長にわたって設けられており、屋根には開閉自在の天窓３が開閉自在に設けられている。また、温室１の側窓２を含む透明な側壁の内側や、天窓３を含む透明な天井の下面には、日照量（光量）を調整するための電動カーテン４が設けられている。さらに、温室内の温度を検出するための温度センサ５や、温室内の湿度を検出するための湿度センサ６が配置されている。
【０００５】
前記側窓２は側窓用モータ７によって開閉されるようになっており、側窓２の開閉の検出はリミットスイッチ１０で行なっている。同様に天窓３の開閉は天窓用モータ９で、天窓１の開閉の検出はリミットスイッチ１２で、カーテン４の開閉はカーテン用モータ１３で、そのカーテン４の開閉の検出はリミットスイッチ１４でそれぞれ行なっている。また、温室１内の暖房を行なう暖房機１５や冷房機が屋外に配設され、さらに、側壁には温室１内の空気を換気する換気扇１６が配設されている。上記各部材とデータや制御信号の授受を行なって、各部材を制御して温室１内の環境制御を行なう制御盤１７が設けられている。
【０００６】
図１４は前述の温室１に加えて、水耕栽培を行う栽培システムを備えた温室における全体の構成図であり、図１７〜１９はこの栽培システムの機能ブロック図を示している。図１３と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。温室１の天井下面には複数のランプ２０が配置されており、また日射センサ２１も設けられている。そして図１７に示すように、日射センサ２１やカーテン４の開閉検出用のリミットスイッチ１４からの信号を受けて、ランプ２０の点灯、消灯の制御や、カーテン４の開閉制御を日射制御用の制御盤２２により行なっている。
【０００７】
また、図１７の温水制御用の制御盤２３は、水温センサを備えた温水タンク２４内の温水をボイラ２５で加熱したり、ポンプ２６で温水タンク２４内の温水を栽培室内の温水供給弁２７を介して熱交換ファン２９側に供給したり、培養液の温水供給弁２８を介して貯留槽３０内の熱交換器３１へ供給するように制御している。さらに温水制御用の制御盤２３は、水位センサで温水タンク２４内の水位を検出して適宜な水位を保つように制御したり、ボイラ２５の異常や燃料の残量検知等を行なっている。
【０００８】
他方、図１７の冷水制御用の制御盤３４は、水温センサを備えた冷水タンク３５内の冷水をチラー３６で冷却制御したり、ポンプ３７を運転制御して冷水タンク３５内の冷水を栽培室の温水供給弁３８を介して前記の熱交換ファン２９側に供給したり、前記培養液の温水供給弁３９を介して貯留槽３０内の熱交換器３１へ冷水を供給するように制御している。さらに冷水制御用の制御盤３４は、水位センサで冷水タンク３５内の水位を検出して適宜な水位を保つように制御したり、また、チラー３６の異常の検知等を行なっている。
【０００９】
他方、図１８の温湿度制御用の制御盤４２は、温度センサ５や湿度センサ６からの信号を受けて、これらのデータに基づいて熱交換ファン２９、換気扇１６、加湿器等を運転制御したり、また、上記栽培室の温水供給弁２７や冷水供給弁３８を開閉制御して温室１内の温度や湿度を一定ないし所定の範囲に保つように制御している。
【００１０】
さらに、図１９の培養液制御用の制御盤４３では以下のような制御を行なっている。すなわち、各供給弁４４〜４７を開閉制御して、酸、アルカリ、第１培養液、第２培養液を調整槽４８に供給したり、この調整槽４８や貯留槽３０の水位をセンサによって検出し、培養床４９内の培養液が少なくなってきた場合には調整槽４８からの培養液を供給ポンプ５０を制御して供給するようにしている。また、バブリング弁５１を開閉制御してエアコンプレッサ５２からの圧縮空気を調整槽４８内に供給してバブリングを行なっている。
【００１１】
また、図１９のＣＯ₂制御用の制御盤５５は、温室１内のＣＯ₂センサからの信号によって供給弁５６を介してＣＯ₂ボンベ５７からのＣＯ₂の供給量を制御している。
【００１２】
上述したように、天窓制御・カーテン制御・加熱機・換気扇制御などの環境制御や、この環境制御による環境管理に加えて培養液の水温・ＰＨ・養分・ＣＯ₂濃度の管理を行なう水耕栽培などの栽培システム制御を行なうために、温室１や付帯設備には、従来からリレーを用いた簡単な制御盤が用いられており、たとえば図１７〜１９に示すようなシーケンサ・マイクロコンピュータを組み込んだ制御盤などが多く開発されて販売されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
これらの製品は各種目的に合わせて設計され、種類も多く、また、各機器に個別に操作・制御盤があるため、操作が煩わしい、インタロックを取りにくいなどの問題がある。かかる状態を図１５に示す。図１５では上記各制御盤に対応した同一の機能を有する各制御装置が各温室１に設けられている。温室Ｎｏ．１では培養液制御用の制御盤４３に対応した培養液制御装置４３ａと温湿度制御用の制御盤４２に対応した温湿度制御装置４２ａが設けられ、温室Ｎｏ［Ｎ−１］では、これらの装置の他にＣＯ₂制御制御盤５５に対応したＣＯ₂供給制御装置５５ａが設けられている。なお、図１５では便宜上概略的に示している。
【００１４】
図１５に示す温室制御システムでは、各温室１ごとに所望の制御装置（制御盤）が選択的に配設されているので、それぞれの温室１に機能の変更や追加を行う場合、それらの開発に多くの人手と時間を要する。換言すれば、機能の追加は非常に難しい。また、多数の温室１がある場合の全体管理システムへの接続を考慮している制御盤（制御装置）はほとんどない。また、一部の制御盤から異常時の警報などを携帯電話に通報するシステムもあるが、個別に設備を準備する必要からコストは高くなる。
【００１５】
たとえば図１５の制御システムにおいて、多数の温室１の全体管理を一カ所、例えば管理棟６０でパソコンで構成した集中制御装置６１にて行なおうとすると、図１６に示すように配線長が非常に長くなる。それによって施工費が高くなり、また電圧降下などのトラブルも増加する。
【００１６】
また、１つの施設温室内において、天窓の開閉制御を行なう制御盤に、温度センサ・水分センサおよび降雨・風向・風速センサを接続する必要があり、他のカーテンの開閉制御を行なう制御盤には、温度・湿度センサ・日照センサ・水分センサを接続するなど、同一の役目（機能）のセンサを複数個重複して使用するという無駄が生じる。特に、降雨・風向・風速センサなどの気象データは、各温室（棟）で共通に必要であり、バッファを設けて遠くの温室（棟）まで引き回すような不合理なことを行なっている。
【００１７】
さらに、図１６に示すように、管理棟６０の集中制御装置６１で多数の温室１を全体管理する場合は、温室１内の各所に設置したセンサやアクチュエータとの制御線を延々と数１０ｍから数１００ｍ引き回すことも多々ある。そのため、コントロールされた動力線、特にインバータ出力線などはノイズ発生源となり、制御信号やセンサ出力信号などの微弱信号に悪影響を与えることが多い。センサ出力信号は、一般に微弱電圧・小電流のため、ノイズの影響を受け易く、配線が長い場合、電圧降下の可能性もある。さらに、温室内は高温・多湿条件になることが多く、場合によっては冠水状態になることもあり、温室内での配線用のケーブルの劣化を配慮する必要がある。そのため、電線管やケーブルダクトが使用され、その分、施工が煩雑になると共に、コストも高くなるという問題がある。
【００１８】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、配線長をできるだけ短くし、それによって配線材料の削減と工事費の低減を可能とし、また、機能の追加や変更が容易な温室の制御装置を提供することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の温室の制御装置（請求項１）は、複数の温室内の栽培環境を制御するための制御装置であって、それぞれの温室が、周囲の栽培環境を検出する複数個のセンサと、制御信号を受信し、その信号に応じて周囲の環境を変化させる複数個のアクチュエータと、前記センサからの検出信号および所定の目標値に基づいてアクチュエータの制御信号を演算し、アクチュエータに対して制御信号を送る、前記センサまたはアクチュエータの近傍に配される複数個のコンピュータ端末と、そのコンピュータ端末とシリアルデータ通信を行う伝送路を介して接続され、前記コンピュータ端末から送られてくる検出信号および温室外の環境を検出するセンサから送られてくる検出信号を監視し、それらの検出信号に基づいて演算した目標値の信号をそれぞれのコンピュータ端末に送信するコンピュータ構成のコントローラとを備えており、前記コンピュータ端末同士が渡り配線で接続された上で前記コントローラに接続されており、複数の温室間のコントローラ同士が伝送路を渡り配線して接続されると共に、前記伝送路には各温室を一括して監視・制御する集中制御装置が設けられていることを特徴としている。
【００２０】
かかる構成にすることにより、従来ではすべてのセンサ信号やアクチュエータ信号を制御盤まで引き込んでいたため、配線長は非常に長くなっていたが、本発明では伝送路の引き回しはコンピュータ端末とコントローラとの間、および温室間のコントローラ同士の間だけであり、配線長を従来の数分の１にでき、また、センサ信号とアクチュエータ信号とはセンサやアクチュエータの近傍に配したコンピュータ端末に入出力しており、コンピュータ端末同士は渡り配線された上でコントローラに接続されているので、センサやアクチュエータとコンピュータ端末との配線長を短くすることができ、その分ノイズの影響を少なくすることができる。さらに複数の温室間のコントローラ同士が伝送路を渡り配線して接続され、前記伝送路には各温室を一括して監視・制御する集中制御装置が設けられていることにより、多数の温室をネットワーク化することができ、集中制御装置により全体の管理を容易に行なうことができる。また前記コンピュータ端末同士が渡り配線で接続された上で前記コントローラに接続されているので、温室制御ネットワーク全体の配線長を短くすることができ、材料費及び工事費ともに削減することができる。そのため全体の製造コストを一層安価にすることができる。
【００２１】
前記温室の制御装置の好ましい態様（請求項２）は、ひとつのコンピュータ端末が、複数個のセンサからの信号を受信し、前記複数個のアクチュエータに制御信号を送信することを特徴としている。
これにより、一つのコンピュータ端末が複数個のセンサの出力に基づいて複数個のアクチュエータを制御することができ、コンピュータ端末の費用を節減できると共に、配線の手間も少なくしうる。
【００２３】
他の好ましい温室の制御装置（請求項５）は、前記コンピュータ端末とコントローラとの間、コントローラと集中制御装置との間は、それぞれ電気伝送方式又は光ファイバを用いた光伝送方式としていることを特徴としている。
これにより、ノイズの影響を受けにくいネットワーク化した温室の栽培システムを容易に構築することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の温室の制御装置の一実施形態を示す構成図、図２は本発明の温室の制御装置の他の実施形態を示す構成図、図３は本発明に関わる複数の温室に適用した温室の制御装置の一実施形態を示す構成図、図４は本発明に関わるＣＰＵ端末の一実施形態を示すブロック図、図５は本発明に関わるＣＰＵ端末の他の実施形態を示すブロック図、図６は本発明に関わるＣＰＵ端末のさらに他の実施形態を示すブロック図、図７は本発明に関わるＣＰＵ端末のさらに他の実施形態を示すブロック図、図８は本発明の制御装置による制御作用の一実施形態を示すフローチャート、図９は本発明の制御装置による制御作用の他の実施形態を示すフローチャート、図１０〜１２は本発明の制御装置の実施形態を示す機能ブロック図である。
【００２５】
以下、本発明の制御装置を具体的に説明していくが、従来例と同一の機能を発揮する要素には同一の番号を付して詳細な説明は省略し、本発明の要旨の部分について詳述する。図１はネットワーク式の温室１内における温湿度制御システムの構成図を示し、温室１内に配設されている温度センサ５、湿度センサ６、リミットスイッチ１０、１２、１４などの各種センサや、モータ７、１１、１４などの各種アクチュエータは、図１３の従来例と同様であり、天窓３やカーテン４類も従来例と同様である。
【００２６】
この温湿度制御システムでは、側窓２を開閉する側窓用モータ７、カーテン４を開閉するカーテン用モータ１３、天窓３を開閉する天窓用モータ１１、各種リミットスイッチ１０、１２、１４、換気扇１６ならびに暖房機１５に、それぞれマイクロコンピュータで構成したＣＰＵ端末Ｓを設けていることを特徴としている。各ＣＰＵ端末Ｓはそれぞれ機能が多少異なるものの、基本的には各センサやアクチュエータからの信号を受信し、モータはヒータ等を駆動するものなので、同一の記号Ｓを付している。また、これらのＣＰＵ端末Ｓ同士は渡り配線で接続され、最終的に１台のコントローラ９に接続されている。
【００２７】
すなわち、センサやアクチュエータ毎にＣＰＵ端末Ｓを置き、センサやアクチュエータとはアナログ入出力線やデジタル入出力線で接続され、全体の制御を行なうコントローラ９との間は電気式あるいは光ファイバなどの通信線６３のみで接続されている。その通信線６３は、次々と渡り配線方法で配線しているので、配線長を短くすることができる。この通信線６３の長さは数１０ｍから数１００ｍの長さとしている。センサやアクチュエータとＣＰＵ端末Ｓとの配線の長さは、高々数ｍとしている。また、各センサ、モータ、ＣＰＵ端末Ｓ等へＡＣ電源を供給する電源線は通信線６３とは別に配線を行なっている。
【００２８】
温室１に１台設けているマイクロコンピュータからなるコントローラ９は、センサ機器を制御するＣＰＵ端末Ｓから通信線６３を介して、センサ機器からの検出信号などの各種入力信号を読み込み、内部で所定の処理を行ない、通信線６３経由でＣＰＵ端末Ｓにアクチュエータへの出力信号を出力する。なお、従来はすべてのセンサ信号やアクチュエータ信号を制御盤までそれぞれ引き込むため、配線長が非常に長くなり、配線本数はきわめて多くなっているが、本発明による渡り配線の方式により、通信線６３を渡り配線で引き回すだけでよく、それにより配線長は数分の１に短縮することができ、配線本数も数分の１に減少することができる。これにより、通信線６３の材料費・工事費とも削減を可能とすることができる。また、微弱なアナログ信号などを従来のように引き回すのではなく、近接したＣＰＵ端末Ｓに取り込まれるため、ノイズの影響も少ない。
【００２９】
なお、ＣＰＵ端末Ｓは複数個のアナログの入出力および接点などのデジタル入出力端子を持っているため、センサやアクチュエータが近くにある場合、１つのＣＰＵ端末Ｓで複数点の入出力を可能とすることができる。この状態を図２に示す。図２の実施形態では、側窓用モータ７とリミットスイッチ１０、カーテン用モータ１３とリミットスイッチ１４、天窓用モータ１１とリミットスイッチ１２を１つのＣＰＵ端末Ｓに接続しており、１つのＣＰＵ端末Ｓで入出力信号を受け持っている。かかる場合には、ＣＰＵ端末Ｓの数を低減させることができるので、全体のコストを安価にすることができる。
【００３０】
上記のコントローラ９は、各ＣＰＵ端末Ｓへ制御目標値・制御目標位置などの制御指令信号を送り、またＣＰＵ端末Ｓにセンサのデータ送信要求を行ない、センサ情報のデータを受信し、１つのＣＰＵ端末Ｓからのセンサ情報などのデータを他のＣＰＵ端末Ｓへ送るようにして、１つのセンサ情報を多くの端末（装置・機器）で有効に活用できるようにしている。すなわち、コントローラ９は、インテリジェントなＣＰＵ端末Ｓに目標値あるいは外気温などの動作指令あるいは基本データを送り出すだけでよく、その後の制御はすべてＣＰＵ端末Ｓで実施し、指令時以外はＣＰＵ端末Ｓに対して動作状態の監視を行なうだけである。また、コントローラ９の配下にあるＣＰＵ端末Ｓが存在する場合は、ＣＰＵ端末Ｓ間のインタロック制御を行なわせることができる。さらに、コントローラ９では、ＣＰＵ端末Ｓに状況報告要求を行ない、ＣＰＵ端末Ｓから運転／異常情報を受信してＣＰＵ端末Ｓの運転状況や異常状況を常時把握するようにしている。
【００３１】
図３は多数の温室１の各コントローラ９を渡り配線で接続し、管理棟６０に設けている集中制御装置６１によって一括管理を行なうようにしたシステム構成図を示している。このシステムでは、温室１の外部に外気の状態を計測する観測所計測端末７０が設けられている。図７はこの観測所計測端末７０のブロック図を示しており、この端末７０は制御装置７１、レベル変換回路７８、複数のアナログ増幅器７９、電源回路８０及び定電圧回路８１等で構成されている。マイクロコンピュータで構成されている制御装置７１は、降雨センサ６５、風速センサ６６、風向センサ６７、日射センサ２１からのアナログ信号がアナログ増幅器７９を介して入力されるマルチプレクサ７２と、このマルチプレクサ７２からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器７３と、データなどを一時的に格納しておくＲＡＭ７５と、プログラムなどを格納しているＲＯＭ７６と、コントローラ９や集中制御装置６１との間でシリアルでデータ通信を行なうシリアル通信部７４と、プログラムに従って所定の手順で全体の制御を司るＣＰＵ７７等によって構成されている。
【００３２】
観測所計測端末７０は、降雨の状態、風速や風向き、日射の状態等の、どの温室１でも共通して用いられる情報信号を一括して検出し、それらの情報信号は伝送路（通信線）６４を介して各温室１のコントローラ９や集中制御装置６１へ伝送される。そして各コントローラ９でそれらの情報に基づき、アクチュエータの目標値などが演算され、ＣＰＵ端末Ｓに送られる。
【００３３】
図４はカーテン４の開閉制御用のカーテン制御端末（ＣＰＵ端末Ｓ）９０（例えば図２のＣＰＵ端末Ｓに相当）のシステム構成図を示している。このカーテン制御端末９０は、制御装置９１、レベル変換回路１０３、複数のアナログ増幅器１００、複数のリレー接点などの出力絶縁素子１０１、複数のホトカプラなどの入力絶縁素子１０２、電源回路１０４、及び定電圧回路１０５等で構成されている。マイクロコンピュータで構成されている制御装置９０は、温度センサ５からのアナログ信号がアナログ増幅器１００を介してアナログ信号が入力されるマルチプレクサ９２と、このマルチプレクサ９２からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器９５と、リレー接点などの出力絶縁素子１０１と電磁接触器ＭＣを介してカーテン用モータ（例えばインダクションモータＩＭ）１３を駆動するデジタル出力回路９３と、カーテン４の開位置検出用リミットスイッチ１４ａ及び閉位置検出用リミットスイッチ１４ｂからの信号がホトカプラなどの入力絶縁素子１０２を介して入力されるデジタル入力回路９４と、データなどを一時的に格納しておくＲＡＭ９７と、プログラムなどを格納しているＲＯＭ９８と、他のＣＰＵ端末Ｓやコントローラ９との間でシリアルでデータ通信を行なうシリアル通信部９６と、プログラムに従って所定の手順で全体の制御を司るＣＰＵ９９等で構成されている。
【００３４】
図５は天窓３の開閉制御用の天窓制御端末１１０のシステム構成図を示している。この天窓制御端末１１０は、例えば図２のＣＰＵ端末Ｓに相当している。この天窓制御端末１１０は、制御装置１１１と、湿度センサ６、土中水分センサ１２４、培養床４９で栽培している花卉や野菜の葉面の水分・湿度を検出する葉面水分センサ１２５、天窓３の開閉度合いを検出するポテンショメータ１２６からのアナログ信号が入力される複数のアナログ増幅器１１９と、ホトカプラなどの出力絶縁素子１２０と、レベル変換回路１２１と、電源回路１２２と及び定電圧回路１２３等で構成されている。制御装置１１１は、アナログ増幅器１１９からのアナログ信号が入力されるマルチプレクサ１１２と、このマルチプレクサ１１２からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１１４と、出力絶縁素子１２０及び電磁接触器ＭＣを介して天窓用モータ１１（例えば、インダクションモータＩＭ）を駆動するデジタル出力回路１１３と、データなどを一時的に格納しておくＲＡＭ１１５と、プログラムなどを格納しているＲＯＭ１１６と、他のＣＰＵ端末Ｓやコントローラ９との間でシリアルでデータ通信を行なうシリアル通信部１１７と、プログラムに従って所定の手順で全体の制御を司るＣＰＵ１１８等で構成されている。
【００３５】
図６は養液（培養液）制御端末１３０のシステム構成図を示し、この養液制御端末１３０は、マイクロコンピュータからなる制御装置１３１と、電気伝導度・ＰＨセンサ１４４、土中水分センサ１２４、流量計１４５からのそれぞれのアナログ信号が入力される複数のアナログ増幅器１３９と、送水ポンプ１４６、肥料注入ポンプ１４７、養液点滴弁１４８を駆動する複数のリレー接点などの出力絶縁素子１４０と、レベル変換回路１４１と、電源回路１４２及び定電圧回路１４３等で構成されている。制御装置１３１は、アナログ増幅器１３９からアナログ信号が入力されるマルチプレクサ１３２と、このマルチプレクサ１３２からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１３４と、出力絶縁素子１４０に駆動用信号を出力するデジタル出力回路１３３と、データなどを一時的に格納しておくＲＡＭ１３６と、プログラムなどを格納しているＲＯＭ１３７と、他のＣＰＵ端末Ｓやコントローラ９との間でシリアルでデータ通信を行なうシリアル通信部１３５と、プログラムに従って所定の手順で全体の制御を司るＣＰＵ１３８等で構成されている。
【００３６】
ここで、図４〜７において、各制御端末へ入力したり出力している信号は、各センサやアクチュエータに近接して設けたＣＰＵ端末Ｓを介して伝送されており、各制御端末やＣＰＵ端末Ｓはコントローラ９と接続され、コントローラ９によりセンサからの信号を受けてモータ等を駆動して、カーテン４や天窓３の開閉制御を行なうようにしている。
【００３７】
また、図１０〜１２は図１７〜１９の従来例に対応する機能ブロック図を示している。各機能に応じた制御部分はネットワーク化されており、図中の集中制御装置（パソコン）は、温室１のコントローラ９、あるいは全体をネットワーク化した場合の管理棟６０の集中制御装置６１に対応している。
【００３８】
次に、図８に基づいてカーテン４の開閉制御動作について説明する。ここで、図３に示すようにネットワーク式温室の制御装置においては、各温室１のコントローラ９や管理棟６０の集中制御装置６１では、観測所計測端末７０における各センサ２１、６５〜６７で降雨、風速、風向、日射データを観測・監視し、得られたデータを共有している。先ず、ステップＳ１において、カーテン制御端末９０が日射の状態を読み込み、次いでステップＳ２に示すように、湿度センサ６や葉面水分センサ１２５からのデータをＣＰＵ端末Ｓを介して取り込む。そして、これらのデータはＡ／Ｄ変換器９５に入力され、移動平均などのフィルタ処理を行なって温室１内の湿度や葉面水分を計測する。
【００３９】
次に、ステップＳ３に移行してカーテン４の目標位置を算定する。これは、予め設定している計算式、あるいはテーブルから検索して、目標位置を「開」、あるいは「閉」と決定する。そして、ステップＳ４に移行して、目標位置が例えば、「開」であれば、ステップＳ５に進んで図４に示すデジタル出力回路９３の出力信号によってカーテン用モータ１３を正転駆動させる。開位置リミットスイッチ１４ａが駆動されるまで、この開位置リミットスイッチ１４ａがステップＳ６に示す「正転リミットスイッチ」としてカーテン用モータ１３が正転し続け、開位置リミットスイッチ１４ａからの信号がデジタル入力回路９４に入力されると、ＣＰＵ９９はカーテン４が開状態となったと判断してカーテン用モータ１３を停止させる（ステップＳ９参照）。
【００４０】
また、ステップＳ４において、カーテン４の目標位置が「閉」であれば、ステップＳ７に移行してカーテン用モータ１３を逆転させる。そして、閉位置リミットスイッチ１４ｂが駆動されるまで、この閉位置リミットスイッチ１４ｂがステップＳ７に示す「逆転リミットスイッチ」としてカーテン用モータ１３が逆転し続け、閉位置リミットスイッチ１４ｂからの信号がデジタル入力回路９４に入力されると、ＣＰＵ９９はカーテン４が閉状態となったと判断してカーテン用モータ１３を停止させる（ステップＳ９参照）。
【００４１】
次に、天窓３の開閉制御動作について図９により説明する。先のカーテン４の開閉制御の場合と同様に、天窓制御端末１１０では各ＣＰＵ端末Ｓからの各種のセンサデータを読み込み、この天窓開閉制御ではステップＳ１０に示すように降雨、風向、風速を降雨センサ６５、風向センサ６７、風速センサ６６からの各データを読み込む。次に、ステップＳ１１に示すように湿度センサ６、土中水分センサ１２４、葉面水分センサ１２５から湿度・土中・葉面の各水分を計測する。これらの水分計測はＡ／Ｄ変換器１１４に入力され、例えば移動平均などのフィルタ処理によって計測する。
【００４２】
そして、ステップＳ１２に移行して天窓３の目標開度を算出する。この天窓３の目標開度は、予め設定している計算式、あるいはテーブルから検索して決めるものであり、目標値は例えば、７段階としている。次に、ステップＳ１３に移行して図５に示すポテンショメータ１２６からのセンサ出力で現在の天窓３の開度状態を計測し、ついでステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、現在値と目標値が略一致しているか否かを判断して、現在値と目標値が一致している場合にはステップＳ１５に移行して天窓用モータ１１をオフ状態に維持する。
【００４３】
ステップＳ１４において、天窓３の開度状態の現在値が目標値と一致していない場合にはステップＳ１６に進み、現在の開度より目標開度が大きい場合にはステップＳ１７に移行して天窓用モータ１１を正転させる。そして、天窓３の開度状態はポテンショメータ１２６からの信号によりＣＰＵ１１８が判断して目標値に達した場合には天窓３を停止させる（ステップＳ１３〜Ｓ１５参照）。また、天窓３の目標開度より現在の開度が小さい場合には、ステップＳ１８に移行して天窓用モータ１１を逆転させ、先の場合と同様に目標値に達した場合には天窓３を停止させる（ステップＳ１３〜Ｓ１５参照）。
【００４４】
このように、図１及び図２に示す温湿度制御における天窓制御では、屋外の風向センサ６７の出力、温室１内の湿度センサ６の出力などからコントローラ９で天窓３の開度指令を行なう。そして、この指令を受けたＣＰＵ端末Ｓ（天窓制御端末１１０）は、位置センサ（図５に示すポテンショメータ１２６）の情報を監視しながらアクチュエータ（天窓用モータ１１）を駆動して最適な開度位置に制御する。これらのコントローラ９は、更に上位のパソコン（集中制御装置６１）などの遠隔操作・指令システムに通信路（伝送路６４）で接続されており、遠隔地で温室１内の機器の制御を可能としている。なお、図３において、各温室１・・・と集中制御装置６１とを接続している伝送路６４（電気ケーブル、あるいは光ファイバ）は、シリアルデータ伝送のネットワークとしているので、数１００ｍから数ｋｍと総延長を長くとることができる。
【００４５】
なお、水耕栽培監視システムでは、制御対象が多くあり、各々の制御も複雑である。従来は各ユニット単位で制御盤があり、その間のインターフェイスは不充分なものであった。しかし、本発明では、日照、温湿度制御、温水制御などの制御を行なうＣＰＵ端末Ｓ（例えば、図６に示すような養液制御端末１３０）を複数台設けて、その上でコントローラ９が統括制御している。このコントローラ９は温室各棟に設けるレベルのもので、温室団地全体では管理棟６０の集中制御装置６１で監視・制御を行なっている。
【００４６】
このように、本発明では各温室１間や集中制御装置６１との間はシリアル伝送通信による渡り配線を行なっているので、配線材料の削減及び工事費の低減が可能となる。また、各ＣＰＵ端末Ｓが比較的機能を集約でき、標準化が可能となり、またコントローラ９や集中制御装置６１におけるコンピュータの時計機能を用いることで、スケジュール管理が簡単である。さらには、各ＣＰＵ端末Ｓをコントローラ９で監視・制御しているのでインタロックが容易となり、また、各センサやアクチュエータとはＣＰＵ端末Ｓで入出力制御しているので、機能の追加や変更が容易となる。
【００４７】
また、各温室１のコントローラ９や管理棟６０の集中制御装置６１はコンピュータで構成しているので、コンピュータの時計機能を有効に活用し、スケジュール管理を行なうことができる。それにより、コントローラ９や集中制御装置６１に入力されたスケジュールデータに基づき、自動的に各機器類（アクチュエータ類）を動作させることができる。また、時刻と共に目標値を変更することも可能となり、加えて、重要なデータは履歴データとして蓄積することも可能となる。
【００４８】
なお、上記の実施形態において、各ＣＰＵ端末Ｓとコントローラ９との間、コントローラ９と集中制御装置６１との間で通常の電気伝送方式はもちろん、伝送路を光ファイバとして光伝送方式でシリアルデータ伝送を行なうようにしても良い。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の温室の制御装置（請求項１）は、従来ではすべてのセンサ信号やアクチュエータ信号を制御盤まで引き込んでいたため、配線長は非常に長くなっていたのに対し、本発明では伝送路の引き回しはコンピュータ端末とコントローラとの間だけであり、配線長を従来の数分の１にでき、また、センサ信号とアクチュエータ信号とはセンサやアクチュエータの近傍に配したコンピュータ端末に入出力しているので、センサやアクチュエータとコンピュータ端末との配線長を短くすることができ、その分ノイズの影響を少なくすることができる。さらに、各センサやアクチュエータとはコンピュータ端末で入出力制御しているので、機能の追加や変更が容易となる。
【００５０】
本発明の温室の制御装置の好ましい態様（請求項２）によれば、前記コンピュータ端末で複数のセンサの検出信号を受け、複数のアクチュエータに制御信号を刷新するので、コンピュータ端末の台数を減少することができる。そのため、設備コストを減少することができる。
【００５１】
本発明の制御装置のさらに好ましい態様（請求項３）では、コンピュータ端末が複数設けられ、各コンピュータ端末と前記コントローラとは伝送路を渡り配線としているので、ネットワーク全体の配線長を短くできて、材料費及び工事費ともに削減でき、全体のコストを安価ですることができる。
【００５２】
本発明の温室の制御装置の他の態様（請求項４）では、１つの温室には少なくとも１つ以上のコンピュータ端末と１つのコントローラとが配されており、多数の温室間は前記コントローラを伝送路を渡り配線して接続され、前記伝送路には各温室を一括して監視・制御する集中制御装置が設けられているので、多数の温室をネットワーク化できて、集中制御装置により全体の管理を容易に行なうことができる。
【００５３】
本発明の温室の制御装置の他の態様（請求項５）によれば、前記コンピュータ端末とコントローラ、コントローラと集中制御装置との間は、電気伝送方式又は光ファイバを用いた光伝送方式としているので、ノイズの影響を受けにくいネットワーク化した温室の栽培システムを容易に構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の温室の制御装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の温室の制御装置の他の実施形態を示す構成図である。
【図３】本発明に関わる複数の温室に適用した温室の制御装置の一実施形態を示す構成図である。
【図４】本発明に関わるＣＰＵ端末の一実施形態を示すブロック図である。
【図５】本発明に関わるＣＰＵ端末の他の実施形態を示すブロック図である。
【図６】本発明に関わるＣＰＵ端末のさらに他の実施形態を示すブロック図である。
【図７】本発明に関わるＣＰＵ端末のさらに他の実施形態を示すブロック図である。
【図８】本発明の制御装置による制御作用の一実施形態を示すフローチャートである。
【図９】本発明の制御装置による制御作用の他の実施形態を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の制御装置の実施形態を示す機能ブロック図である。
【図１１】本発明の制御装置の実施形態を示す機能ブロック図である。
【図１２】本発明の制御装置の実施形態を示す機能ブロック図である。
【図１３】従来例の温室の環境制御を行なう場合のシステム構成図である。
【図１４】従来例の温室内で栽培を行なう場合のシステム構成図である。
【図１５】従来例の多数の温室の全体管理を行なう場合のシステム構成図である。
【図１６】従来例の多数の温室の全体管理を行なう場合に集中制御装置側と配線した場合のシステム構成図である。
【図１７】従来例の機能ブロック図である。
【図１８】従来例の機能ブロック図である。
【図１９】従来例の機能ブロック図である。
【符号の説明】
１温室
３天窓
４カーテン
５温度センサ
６湿度センサ
９コントローラ
１１天窓用モータ
１３カーテン用モータ
６１集中制御装置
６３通信線
６４伝送路
９０カーテン制御端末
１１０天窓制御端末

Claims

複数の温室内の栽培環境を制御するための制御装置であって、
それぞれの温室が、
周囲の栽培環境を検出する複数個のセンサと、
制御信号を受信し、その信号に応じて周囲の環境を変化させる複数個のアクチュエータと、
前記センサからの検出信号および所定の目標値に基づいてそのセンサと対応するアクチュエータの制御信号を演算し、アクチュエータに対して制御信号を送る、前記センサまたはアクチュエータの近傍に配される複数個のコンピュータ端末と、
それらのコンピュータ端末とシリアルデータ通信を行う伝送路を介して接続され、それぞれのコンピュータ端末から送られてくる検出信号および温室外の環境を検出するセンサから送られてくる検出信号を監視し、それらの検出信号に基づいて演算した目標値の信号をそれぞれのコンピュータ端末に送信するコンピュータ構成のコントローラ
とを備えており、
前記コンピュータ端末同士が渡り配線で接続された上で前記コントローラに接続されており、
複数の温室間のコントローラ同士が伝送路で渡り配線で接続されると共に、
前記伝送路には各温室を一括して監視・制御する集中制御装置が設けられている温室の制御装置。
ひとつのコンピュータ端末が、前記複数個のセンサからの信号を受信し、前記複数個のアクチュエータに制御信号を送信する請求項１記載の温室の制御装置。
ひとつのコンピュータ端末が、１個のセンサまたはアクチュエータ毎に接続されている請求項１記載の温室の制御装置。
ひとつのコンピュータ端末が、１個のセンサからの信号を受信し、そのセンサと対応する１個のアクチュエータに制御信号を送信するものである請求項１記載の温室の制御装置。
前記コンピュータ端末とコントローラの間、コントローラと集中制御装置との間は、それぞれ電気伝送方式又は光ファイバを用いた伝送方式としている請求項１、２、３または４のいずれかに記載の温室の制御装置。