Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6233623B2 - Light control device for plant growth, light control method, light control program, and data collection device for light control - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6233623B2 - Light control device for plant growth, light control method, light control program, and data collection device for light control - Google Patents

Light control device for plant growth, light control method, light control program, and data collection device for light control Download PDF

Info

Publication number
JP6233623B2
JP6233623B2 JP2012289219A JP2012289219A JP6233623B2 JP 6233623 B2 JP6233623 B2 JP 6233623B2 JP 2012289219 A JP2012289219 A JP 2012289219A JP 2012289219 A JP2012289219 A JP 2012289219A JP 6233623 B2 JP6233623 B2 JP 6233623B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
spectral
light control
plant
action
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012289219A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014128252A (en
Inventor
行生 明石
行生 明石
紘一 田中
紘一 田中
昌範 畑下
昌範 畑下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Fukui NUC
Original Assignee
University of Fukui NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Fukui NUC filed Critical University of Fukui NUC
Priority to JP2012289219A priority Critical patent/JP6233623B2/en
Publication of JP2014128252A publication Critical patent/JP2014128252A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6233623B2 publication Critical patent/JP6233623B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A01G9/249Lighting means

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)

Description

本発明は、植物の育成に必要な光を制御する光制御装置及び光制御方法並びに光制御プログラムに関し、特に、育成の対象となる植物に適した光形態を形成して前記植物に照射することのできる光制御装置、光制御方法及びこの方法に使用される光制御プログラム並びに光制御のためのデータ収集装置に関する。   The present invention relates to a light control device, a light control method, and a light control program for controlling light necessary for plant growth, and in particular, forms a light form suitable for a plant to be grown and irradiates the plant. The present invention relates to a light control device that can perform the light control, a light control method, a light control program used in this method, and a data collection device for light control.

例えば植物の生産現場においては、短日植物や長日植物の花芽の形成時期を調整するために、前記植物に照射する光の時間や分光放射強度を調整することが行われている(例えば、特許文献1、2参照)。
ところで、光と植物との関係においては、「赤色光・遠赤色光」は「発芽誘導、発芽阻害、成長調節、茎伸張・葉面積拡大というような形態形成、発芽形成、色素合成」に関係することが知られている。また、「青色光」は「茎伸張・出葉速度・葉厚というような形態形成、光屈性、気孔開口、葉緑体の運動、花成というような花芽形成、既日リズムの同調、色素合成」に関係することが知られている。
For example, in the production site of plants, in order to adjust the formation time of flower buds of short-day plants and long-day plants, it is performed to adjust the time of light irradiating the plants and the spectral radiant intensity (for example, (See Patent Documents 1 and 2).
By the way, in the relationship between light and plants, “red light / far-red light” relates to “morphogenesis, germination, pigment synthesis, germination induction, germination inhibition, growth regulation, stem elongation, leaf area expansion”, etc. It is known to do. Also, “blue light” means “morphogenesis such as stem elongation, leaf emergence speed, leaf thickness, phototropism, stomatal opening, chloroplast movement, flower bud formation such as flowering, synchronization of the day rhythm, It is known to be related to “dye synthesis”.

LEDは、RGB(赤緑青)の発光色の組合せにより、あらゆる色の照明光を作り出すことが容易なうえ、低消費電力や低発熱の点で他の照明装置に優れることから、LEDを利用して分光放射強度(周波数ごとの光強度)の調整を行い、植物工場等における植物生産性を高めようとする提案もなされている。
例えば、特許文献2に記載の育成方法では、赤と青の二種類のLEDを隣接して配置し、予め定められたタイミングで赤と青のLEDを交互に発光させたり同時に発光させたりすることで、植物の光合成に加えて光形態形成を促進さようとしている。
LEDs are easy to create illumination light of all colors by combining RGB (red, green and blue) emission colors, and are superior to other lighting devices in terms of low power consumption and low heat generation. There is also a proposal to increase the plant productivity in a plant factory or the like by adjusting the spectral radiation intensity (light intensity for each frequency).
For example, in the growing method described in Patent Document 2, two types of LEDs, red and blue, are arranged adjacent to each other, and the red and blue LEDs are caused to emit light alternately or simultaneously at a predetermined timing. In addition to plant photosynthesis, it is trying to promote photomorphogenesis.

特開2012−39901号公報JP 2012-39901 A 特開2009−125007号公報JP 2009-125007 A

しかし、さらに消費電力の削減を図って植物生産のコストを削減したり、より自然に近い植物を生産するには、可能な限り自然光を照射するのが好ましい。また、植物の育成に適した光形態は植物の種類や成長の過程によって異なり、特許文献1,2のような固定的な光形態では、植物の十分な育成を図ることは困難である。特に、自然光のように天候や時間、季節により変化する外部光に対してLED等の照明装置を併用する場合は、特許文献1,2に記載されたような従来技術では変化に応じた光形態で照射を行うことは困難である。また、自然光が十分に照射している場合に無駄なエネルギーが消費されるという問題がある。さらに、必要以上に分光放射強度の高い光を照射すると、葉が収縮したり枯れたりすることがあり、成長阻害や商品価値の低下につながる恐れがある。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、自然光のように変化する外部光との併用が可能で、植物の種類や成長の過程に対応が可能で育成条件に適した光形態を、前記外部光の変化に伴って調整することが可能で無駄のない光制御が可能な光制御装置、光制御方法、この光制御方法のための光制御プログラム及び光制御のためのデータ収集装置の提供を目的とする。
However, it is preferable to irradiate with natural light as much as possible in order to further reduce power consumption to reduce the cost of plant production or to produce a plant that is closer to nature. In addition, the light form suitable for plant growth differs depending on the type of plant and the growth process, and it is difficult to sufficiently grow plants with a fixed light form as in Patent Documents 1 and 2. In particular, when an illumination device such as an LED is used in combination with external light that changes depending on the weather, time, and season, such as natural light, the prior art described in Patent Documents 1 and 2 has a light form corresponding to the change. It is difficult to irradiate with. In addition, there is a problem that wasteful energy is consumed when natural light is sufficiently irradiated. Furthermore, if light with a higher spectral radiant intensity than necessary is irradiated, the leaves may shrink or die, which may lead to growth inhibition and a reduction in commercial value.
The present invention has been made in view of the above problems, and can be used in combination with external light that changes like natural light, can cope with the type of plant and the process of growth, and is suitable for growing conditions. Can be adjusted in accordance with the change of the external light and can control light without waste, a light control method, a light control program for the light control method, and data collection for light control The purpose is to provide a device.

上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、植物に光を照射することで前記植物の成長を促進させる植物育成のための光制御装置において、前記植物に照射される光の分光放射強度を検出する光検出部と、前記光検出器によって植物ごとに求められた分光放射強度と、前記植物ごとの光合成に関する作用分光感度、フィトクロムの作用分光感度及びクリプトクロムの作用分光感度との関係から、前記光制御モデルを作成する光モデル作成部と、前記光モデル作成部によって作成された前記光制御モデル及び予め定められた値を記憶する記憶部と、前記光検出部によって検出された分光放射強度に基づき前記光制御モデルを用いて得られた結果と前記値とから不足分の分光放射強度を求める制御部と、この制御部からの指令信号に基づいて、不足分の分光放射強度を補光する補光部と、を有し、補光後に前記植物に照射される光の分光放射強度を前記光検出部で検出し、検出された結果を前記制御部にフィードバックするように構成してある。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a light control device for growing a plant that promotes the growth of the plant by irradiating the plant with light. Photodetector for detecting spectral radiation intensity, spectral radiation intensity determined for each plant by the photodetector, action spectral sensitivity for photosynthesis for each plant, action spectral sensitivity of phytochrome and action spectral sensitivity of cryptochrome From the relationship, the light model creation unit that creates the light control model, the storage unit that stores the light control model created by the light model creation unit and a predetermined value, and the light detection unit A control unit that obtains a shortage of spectral radiant intensity from the result obtained using the light control model based on the spectral radiant intensity and the value, and a command signal from the control unit. And a light supplementing unit for supplementing the insufficient spectral radiation intensity, and detecting the spectral radiation intensity of light irradiated to the plant after supplementation by the light detection unit, and detecting the detected result It is configured to feed back to the control unit.

具体的には、請求項に記載するように、前記光制御モデルが、分光放射強度と、光合成に関する作用分光感度と、フィトクロムの作用分光感度と、クリプトクロムの作用分光感とを用いて、
(PPE:光合成・光形態形成効果、λ:波長、φ(λ):分光放射強度(W/m)、P(λ):光合成の作用分光感度、Pr(λ):フィトクロムPr型の作用分光感度、Pfr(λ):フィトクロムPfr型の作用分光感度、Cry(λ):クリプトクロムの作用分光感度、a,b,b,b,c:係数、α1〜α2:光合成の有効感度波長領域、β1〜β2:フィトクロムPr型の有効感度波長領域、β3〜β4:フィトクロムPfr型の有効感度波長領域、γ1〜γ2:クリプトクロムの有効感度波長領域)の式で表されるものとしてもよい。
Specifically, as described in claim 2 , the light control model uses spectral radiant intensity, action spectral sensitivity related to photosynthesis, action spectral sensitivity of phytochrome, and action spectral feeling of cryptochrome.
(PPE: photosynthesis / photomorphogenesis effect, λ: wavelength, φ (λ): spectral radiation intensity (W / m 2 ), P (λ): action spectral sensitivity of photosynthesis, Pr (λ): action of phytochrome Pr type Spectral Sensitivity, Pfr (λ): Action Spectral Sensitivity of Phytochrome Pfr Type, Cry (λ): Action Spectral Sensitivity of Cryptochrome, a, b, b 1 , b 2 , c: Coefficient, α1-α2: Effective Photosynthesis Sensitivity Β1-β2: effective sensitivity wavelength region of phytochrome Pr type, β3-β4: effective sensitivity wavelength region of phytochrome Pfr type, and γ1-γ2: effective sensitivity wavelength region of cryptochrome). Good.

なお、この場合、請求項に記載するように、式(1)のクリプトクロムの作用分光感度の項において、赤色光と青色光との割合によって以下の式(2)に当てはめ、
(b3:係数、δ1〜δ2:青色光の波長領域、δ3〜δ4:赤色光の波長領域)
BR≧0のときとBR<0のときとで係数cを切り替えるようにしてもよい。
In this case, as described in claim 3 , in the term of action spectral sensitivity of cryptochrome of formula (1), it is applied to the following formula (2) according to the ratio of red light to blue light,
(B3: coefficient, δ1-δ2: wavelength region of blue light, δ3-δ4: wavelength region of red light)
The coefficient c may be switched between BR ≧ 0 and BR <0.

本発明の光制御方法は、請求項に記載するように、植物に光を照射することで前記植物の成長を促進する植物育成のための光制御方法において、前記植物に照射される光の分光放射強度を検出するステップと、前記植物ごとに検出された分光放射強度と、前記植物ごとの光合成に関する作用分光感度、フィトクロムの作用分光感度及びクリプトクロムの作用分光感度との関係から光制御モデルを作成するステップと、前記光制御モデル及び予め定められた値を記憶部に記憶させるステップと、検出された前記分光放射強度と前記記憶部から読み出した前記光制御モデルとから不足分の分光放射強度を求めるステップと、前記不足分の分光放射強度を補光する指令を出力するステップと、補光後に前記植物に照射される光の分光放射強度を検出し、検出された結果を前記不足分の分光放射強度を求めるステップまでフィードバックするステップとを有する。 According to the light control method of the present invention, as described in claim 4 , in the light control method for plant growth that promotes the growth of the plant by irradiating the plant with light, the light irradiating the plant A light control model based on the relationship between the step of detecting the spectral radiant intensity, the spectral radiant intensity detected for each plant, the action spectral sensitivity for photosynthesis for each plant, the action spectral sensitivity of phytochrome, and the action spectral sensitivity of cryptochrome. and creating the steps of: storing the said light control model and a predetermined value in the storage unit, shortage of the spectral radiation from said light control model with the read detected the spectral radiant intensity from the storage unit A step of obtaining an intensity; a step of outputting a command to supplement the insufficient spectral radiation intensity; and a spectral radiation intensity of light irradiated on the plant after the supplementary light. And, a step of feeding back the result detected to determining the spectral radiant intensity of the shortage.

請求項に記載するように、前記光制御モデルにおける分光放射強度、光合成に関する作用分光感度、フィトクロムの作用分光感度及びクリプトクロムの作用分光感度の部分が以下の式で表されるものであってもよい。
(PPE:光合成・光形態形成効果、λ:波長、φ(λ):分光放射強度(W/m)、P(λ):光合成の作用分光感度、Pr(λ):フィトクロムPr型の作用分光感度、Pfr(λ):フィトクロムPfr型の作用分光感度、Cry(λ):クリプトクロムの作用分光感度、a,b,b,b,c:係数、α1〜α2:光合成の有効感度波長領域、β1〜β2:フィトクロムPr型の有効感度波長領域、β3〜β4:フィトクロムPfr型の有効感度波長領域、γ1〜γ2:クリプトクロムの有効感度波長領域)としてもよい。
As described in claim 5 , the spectral radiation intensity, the action spectral sensitivity related to photosynthesis, the action spectral sensitivity of phytochrome, and the action spectral sensitivity of cryptochrome in the light control model are expressed by the following equations: Also good.
(PPE: photosynthesis / photomorphogenesis effect, λ: wavelength, φ (λ): spectral radiation intensity (W / m 2 ), P (λ): action spectral sensitivity of photosynthesis, Pr (λ): action of phytochrome Pr type Spectral Sensitivity, Pfr (λ): Action Spectral Sensitivity of Phytochrome Pfr Type, Cry (λ): Action Spectral Sensitivity of Cryptochrome, a, b, b 1 , b 2 , c: Coefficient, α1-α2: Effective Photosynthesis Sensitivity Wavelength region, β1 to β2: effective sensitivity wavelength region of phytochrome Pr type, β3 to β4: effective sensitivity wavelength region of phytochrome Pfr type, and γ1 to γ2: effective sensitivity wavelength region of cryptochrome).

この場合、請求項に記載するように、式(1)のクリプトクロムの作用分光感度の項において、赤色光と青色光との割合によって以下の式(2)に当てはめ、
(b3:係数、δ1〜δ2:青色光の波長領域、δ3〜δ4:赤色光の波長領域)
BR≧0のときとBR<0のときとで係数cを切り替えるようにしてもよい。
上記の光制御方法は、請求項7に記載するように、コンピュータに、植物ごとに求められた分光放射強度と、前記植物ごとの光合成に関する作用分光感度、フィトクロムの作用分光感度及びクリプトクロムの作用分光感度との関係から光制御モデルを作成するステップ、
前記光制御モデル及び予め定められた値を記憶部に記憶させるステップ、植物ごとに求められた前記分光放射強度と前記記憶部から読み出した前記光制御モデルとから不足分の分光放射強度を求めるステップ、前記不足分の分光放射強度を補光する指令を出力するステップ、補光後に検出された前記植物に照射される光の分光放射強度を前記不足分の分光放射強度を求めるステップまでフィードバックするステップの各ステップを実行させるための植物育成のための光制御プログラムによって実行が可能である。
また、光制御のためのデータ収集装置は、請求項に記載するように、植物に照射される光の分光放射強度を検出する光検出部と、この光検出部によって検出された分光放射強度、植物ごとの光合成に関する作用分光感度、フィトクロムの作用分光感度及びクリプトクロムの作用分光感度の関係から光制御モデルを作成する光モデル作成部と、作成された前記光制御モデルを記憶する記憶部とを有する構成とすることができる。
In this case, as described in claim 6 , in the term of action spectral sensitivity of cryptochrome of formula (1), the following formula (2) is applied depending on the ratio of red light and blue light:
(B3: coefficient, δ1-δ2: wavelength region of blue light, δ3-δ4: wavelength region of red light)
The coefficient c may be switched between BR ≧ 0 and BR <0.
According to the light control method described above, the spectral radiant intensity obtained for each plant, the action spectral sensitivity related to the photosynthesis for each plant, the action spectral sensitivity of phytochrome, and the action of cryptochrome as described in claim 7 Creating a light control model from the relationship with spectral sensitivity,
Storing the light control model and a predetermined value in a storage unit; obtaining a shortage of spectral radiation intensity from the spectral radiation intensity obtained for each plant and the light control model read from the storage unit; A step of outputting a command to supplement the insufficient spectral radiant intensity, and a step of feeding back the spectral radiant intensity of light irradiated to the plant detected after the supplemental light to the step of obtaining the insufficient spectral radiant intensity. It can be executed by a light control program for plant growth for executing each of the steps .
Further, the data collection device for light control includes, as described in claim 8 , a light detection unit that detects a spectral radiation intensity of light irradiated on a plant, and a spectral radiation intensity detected by the light detection unit. A light model creation unit that creates a light control model from the relationship between the action spectral sensitivity related to photosynthesis for each plant, the action spectral sensitivity of phytochrome, and the action spectral sensitivity of cryptochrome; and a storage unit that stores the created light control model It can be set as the structure which has these.

本発明によれば、自然光のように変化する外部光とLED等の照明装置とを併用することでLED等の照明装置の電力消費量を可能な限り削減することが可能であるとともに、自然光が十分に照射されているときの無駄な電力消費を抑制することができる。また、自然光の照射により自然に近い環境下で植物を育成することができるとともに、植物の種類や成長過程などの育成条件に応じた光形態を、外部光の変化に応じて調整することで一定に保つことができ、収穫時期、収穫量、収穫回数の調整を行いつつ、高品質の植物を安定的に生産することが可能になる。
また、本発明のデータ収集装置を例えば収穫量の多い農場や味が優れた植物を生産する農場に設置して光制御モデルを作成することにより、収益率の高い光制御モデルからなるデータベースを構築することができる。
According to the present invention, it is possible to reduce the power consumption of an illuminating device such as an LED as much as possible by using external light that changes like natural light and an illuminating device such as an LED as much as possible. It is possible to suppress wasteful power consumption when it is sufficiently irradiated. In addition, it is possible to grow plants in a natural environment by irradiation with natural light, and to adjust the light form according to the growth conditions such as plant type and growth process according to changes in external light. It is possible to stably produce high-quality plants while adjusting the harvest time, harvest amount, and number of harvests.
In addition, the data collection device of the present invention is installed on, for example, a farm with a large amount of harvest or a plant that produces plants with excellent taste, and a light control model is created, thereby constructing a database consisting of a light control model with a high profit rate. can do.

以下、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1及び図2は、本発明の光制御装置によって補光を行う補光器を備えた栽培装置の一例にかかり、その構成を説明する概略図、図3は、本発明の光制御装置の一実施形態にかかり、その構成を説明するブロック図である。
この実施形態において植物を栽培する栽培装置10は、一般的な水耕栽培に用いられている栽培装置と同様の構成を有しており、図1に示すように、植物を植え付ける多数の栽培孔101aを備えた植栽部101と、この植栽部101に植え付けられた植物に供給する培養液を貯留し、植栽部101を培養液に浮遊状態で収容する貯液容器102とを有している。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG.1 and FIG.2 is based on an example of the cultivation apparatus provided with the light supplement device which supplements light by the light control apparatus of this invention, FIG. 3 is the schematic explaining the structure, FIG. 3 is the light control apparatus of this invention. It is a block diagram explaining the structure concerning one Embodiment.
The cultivation apparatus 10 for cultivating a plant in this embodiment has the same configuration as the cultivation apparatus used for general hydroponics, and, as shown in FIG. 1, a large number of cultivation holes for planting plants. The planting part 101 provided with 101a, and the storage container 102 which stores the culture solution supplied to the plant planted in this planting part 101, and accommodates the planting part 101 in a culture solution in a floating state ing.

この栽培装置10で栽培される植物には、自然光等の外部光が照射されるが、この外部光は天候や季節によって変化し、また、植物の成長に適した波長成分の光は自然光のみによっては十分に得ることができないことがある。
そこで、この実施形態では、植物に照射される光を検出する光検出器11を栽培装置10に設けるとともに、この光検出器11の検出結果に基づいて必要な量の光を補光する補光器12とを備えている。
The plant cultivated by the cultivation apparatus 10 is irradiated with external light such as natural light, but the external light changes depending on the weather and season, and the light of the wavelength component suitable for the growth of the plant is only natural light. May not get enough.
So, in this embodiment, while providing the light detector 11 which detects the light irradiated to a plant in the cultivation apparatus 10, the supplement light which supplements a required quantity of light based on the detection result of this light detector 11 And a container 12.

補光器12は、貯液容器102に取り付けられた一対のアーム122と、このアーム122によって支持されたフレーム121とを有し、発光体である多数のLED120はフレーム121に取り付けられている。アーム122は、貯液容器102の側面に枢軸123によって回動自在に取り付けられ、貯液容器102の側面に形成された部分円弧状の溝125に位置決め用のボルトを差し込んで締め付けることで、任意の角度位置に位置決め自在である。
図1に示すような形態の栽培装置10は、多数の栽培装置10を棚上に配列することで植物工場における植物の大量生産も可能である他、単体では小型軽量であるため、家庭菜園やレストランにおける店内菜園等にも好適に利用することができる。
図2は、栽培装置の他の例にかかり、植物工場等のような比較的大規模な施設での使用に適した棚状の栽培装置の一例を示す概略図である。
栽培装置20は、植物を植え付ける多数の栽培孔201aを備えた棚板状の植栽部201と、この植栽部201に植え付けられた植物に供給する培養液を貯留し、植栽部201を培養液に浮遊状態で収容する貯液容器202とを有している。植栽部201には適宜の位置に光検出器21が配置されている。
補光器22は、植栽部201の上方に植栽部201と平行に配置された棚板状のフレーム221と、このフレーム221に取り付けられたLED220とを有している。
上記構成の栽培装置20及び補光器22を、図2において仮想線で示すように上下方向に複数配置したり、平面方向に複数配置したりすることで、大量の植物の栽培が可能になる。
The light supplement device 12 includes a pair of arms 122 attached to the liquid storage container 102 and a frame 121 supported by the arms 122, and a number of LEDs 120 that are light emitters are attached to the frame 121. The arm 122 is pivotally attached to the side surface of the liquid storage container 102 by a pivot 123, and a positioning bolt is inserted into a partial arc-shaped groove 125 formed on the side surface of the liquid storage container 102 and tightened. Can be positioned at any angular position.
The cultivation apparatus 10 of the form as shown in FIG. 1 is capable of mass production of plants in a plant factory by arranging a large number of cultivation apparatuses 10 on a shelf, and since it is small and light by itself, It can also be suitably used for in-store vegetable gardens in restaurants.
FIG. 2 is a schematic view showing an example of a shelf-like cultivation device suitable for use in a relatively large-scale facility such as a plant factory according to another example of the cultivation device.
The cultivation apparatus 20 stores a shelf-like planting unit 201 having a large number of cultivation holes 201a for planting a plant and a culture solution supplied to the plant planted in the planting unit 201, and the planting unit 201 is stored in the planting unit 201. A liquid storage container 202 that is stored in a suspended state in the culture solution. The light detector 21 is disposed at an appropriate position in the planting unit 201.
The light supplement device 22 includes a shelf-like frame 221 disposed in parallel with the planting unit 201 above the planting unit 201, and an LED 220 attached to the frame 221.
A large number of plants can be cultivated by arranging a plurality of the cultivating apparatus 20 and the light supplement device 22 in the above configuration in the vertical direction as shown by phantom lines in FIG. .

図3に示すように、栽培装置10,20に植栽された植物に対して常に好適な形態の光を自動的に照射させるために、この実施形態の光制御装置1,2は光検出器11,21の検出結果から不足分の分光放射強度を算出する制御部13と、この制御部13に対して植物ごとの光制御モデルを与えるモデル記憶部14と、植物ごとの測定データ等に基づいて光制御モデルを作成し、モデル記憶部14に格納するモデル作成部15とを有している。
前記した制御部13、モデル記憶部14及びモデル作成部15としては、市販のパーソナルコンピュータ(PC)にモデル作成用のアプリケーションをインストールしたものを利用することができる。
As shown in FIG. 3, in order to always automatically irradiate light of a suitable form with respect to the plants planted in the cultivation devices 10 and 20, the light control devices 1 and 2 of this embodiment are photodetectors. Based on the control unit 13 that calculates the spectral radiant intensity of the shortage from the detection results of 11 and 21, the model storage unit 14 that gives a light control model for each plant to the control unit 13, the measurement data for each plant, and the like And a model creation unit 15 for creating a light control model and storing it in the model storage unit 14.
As the control unit 13, model storage unit 14, and model creation unit 15, a commercially available personal computer (PC) installed with a model creation application can be used.

[光検出器]
光検出器11,21は、植物に照射される光の分光放射強度を検出する。光の分光放射強度を検出することができるものであれば、市販のものを用いることができる。分光放射強度の検出方法としては、分光器を通した分光によるもの、一定波長域の光を透過する複数のフィルタを使って波長域ごとの分光放射強度をもとめるもの、一定波長の光を検出する検出素子によるものなどが知られている。
光検出器11,21は、植物に照射される光を正確に検出できるように、植栽部101の中央や周縁部などに配置する。光検出器11,21の数は一つでもよいが、配置位置を変えて複数設けるのが好ましい。
[Photodetector]
The photodetectors 11 and 21 detect the spectral radiant intensity of the light irradiated on the plant. A commercially available product can be used as long as it can detect the spectral radiant intensity of light. Spectral radiation intensity can be detected by spectroscopy through a spectroscope, using multiple filters that transmit light in a certain wavelength range to obtain spectral radiation intensity for each wavelength range, or detecting light of a certain wavelength. A detection element is known.
The photodetectors 11 and 21 are arranged at the center or the peripheral portion of the planting unit 101 so that the light irradiated on the plant can be accurately detected. Although the number of photodetectors 11 and 21 may be one, it is preferable to provide a plurality of photodetectors with different arrangement positions.

[補光器]
この実施形態において補光器12,22は、波長の異なる複数種類の照明体を組み合わせて構成される。前記照明体は、光度を容易に調整でき、消費電力が小さく発熱量も小さいLEDであるのが好ましい。上記したように、「赤色光・遠赤色光」は「発芽誘導、発芽阻害、成長調節、茎伸張・葉面積拡大というような形態形成、発芽形成、色素合成」に作用し、「青色」は「茎伸張・出葉速度・葉厚というような形態形成、光屈性、気孔開口、葉緑体の運動、花成というような花芽形成、既日リズムの同調、色素合成」に作用することから、補光器12は少なくとも赤色と青色のLEDを備えているのが好ましい。緑色のLEDをさらに備えていてもよく、RGBの三原色のLEDを備えることで、補光可能な分光放射光の範囲を拡げることが可能になる。
[Auxiliary light device]
In this embodiment, the light supplementers 12 and 22 are configured by combining a plurality of types of illumination bodies having different wavelengths. It is preferable that the illuminator is an LED that can easily adjust the light intensity, consumes less power, and generates less heat. As described above, “red light / far-red light” acts on “morphogenesis such as germination induction, germination inhibition, growth regulation, stem elongation / leaf area expansion, germination formation, pigment synthesis”, and “blue” Acting on morphogenesis such as stem elongation, leaf emergence speed and leaf thickness, phototropism, stomatal opening, chloroplast movement, flower bud formation such as flowering, synchronism of day rhythm, pigment synthesis Thus, the light supplement device 12 preferably includes at least red and blue LEDs. A green LED may be further provided, and the provision of the three primary colors of RGB makes it possible to expand the range of spectral radiation that can be supplemented.

[制御部及び光制御モデル]
図4(a)〜(d)は、光源として白色蛍光灯(照度100)、緑色蛍光灯(照度100,150,200)、赤色LED(照度100,200,250,300,400,600)、青色LED(照度100)、赤/青LED(照度:赤50+青50,赤500+青500)、緑色LED(照度200)を用いた場合のレタスにおける栽培日数と乾燥重量との関係を示すグラフである。図4(a)〜(d)の各グラフにおいて縦軸は乾燥重量(g)で、横軸は経過日数である。光制御モデルを作成するには、波長の異なる光源を種々準備して図4(a)〜(d)と同様のデータを収集する。
このようなデータを用いて、植物育成と光との関係を測るための手法としては、植物育成のための測光量としては、PPFD(光合成有効光量子束密度:μmol m-2・s-1)が知られている。PPFDは以下の式で表される。
ここで、h:ブランク定数、c:光の速度、φ(λ):分光放射強度(W/m)、λ:光の波長である。
図5(a)は相対乾燥重量(白色蛍光灯(FL(白))を1とする乾燥重量の比)とPPFDとの関係を示すグラフである。図4に示すような測定で得られたデータに基づくこのグラフの回帰直線式は、Y=0.0097X+0.242で表される。図示するように、この回帰直線式に対してデータのばらつきが大きい(決定係数R=0.5458)ことから、光制御モデルとしてPPFDは不向きである。
[Control unit and light control model]
4A to 4D show a white fluorescent lamp (illuminance 100), a green fluorescent lamp (illuminance 100, 150, 200), a red LED (illuminance 100, 200, 250, 300, 400, 600) as light sources, It is a graph which shows the relationship between the cultivation days in a lettuce and dry weight at the time of using blue LED (illuminance 100), red / blue LED (illuminance: red 50 + blue 50, red 500 + blue 500), green LED (illuminance 200). is there. 4A to 4D, the vertical axis represents the dry weight (g), and the horizontal axis represents the elapsed days. In order to create a light control model, various light sources having different wavelengths are prepared and data similar to those shown in FIGS.
As a method for measuring the relationship between plant growth and light using such data, PPFD (photosynthetic effective photon flux density: μmol m −2 · s −1 ) is used as a photometric quantity for plant growth. It has been known. PPFD is expressed by the following equation.
Here, h: blank constant, c: speed of light, φ (λ): spectral radiation intensity (W / m 2 ), λ: wavelength of light.
FIG. 5A is a graph showing the relationship between relative dry weight (ratio of dry weight with white fluorescent lamp (FL (white)) being 1) and PPFD. The regression line equation of this graph based on the data obtained by the measurement as shown in FIG. 4 is represented by Y = 0.0001X + 0.242. As shown in the figure, since the variation of data is large with respect to this regression line equation (determination coefficient R 2 = 0.5458), PPFD is not suitable as a light control model.

図6にレタスの場合の吸光度と波長との関係を示す。
図6の例では、光合成による効果は、概ね波長400nm〜700nmの範囲内で、分光放射強度φ(λ)(W/m)と光合成の作用分布光感度P(λ)との関係で表される。
フィトクロムによる作用は、概ね波長300nm〜800nmの範囲内で、分光放射強度φ(λ)(W/m)とフィトクロムPr型の作用分光感度Pr(λ)との関係式及び分光放射強度φ(λ)(W/m)とフィトクロムPfr型の作用分光感度Pfr(λ)との関係で表される。
クリプトクロムによる作用は、概ね波長300nm〜800nmの範囲内で、分光放射強度φ(λ)(W/m)とクリプトクロムの作用分光感度Crv(λ)との関係で表される。
以上の関係から本願発明者は、分光放射強度と、光合成に関する作用分光感度と、フィトクロム、クリプトクロム(フォトトロピン)の作用分光感度を用いて、照射光の乾燥重量への貢献度を定量化した以下の式(1)を考案した。
FIG. 6 shows the relationship between absorbance and wavelength in the case of lettuce.
In the example of FIG. 6, the effect of photosynthesis is expressed by the relationship between the spectral radiation intensity φ (λ) (W / m 2 ) and the photosynthesis action distribution photosensitivity P (λ) in a wavelength range of approximately 400 nm to 700 nm. Is done.
The action by phytochrome is generally in the wavelength range of 300 nm to 800 nm, and the relational expression between the spectral radiant intensity φ (λ) (W / m 2 ) and the phytochrome Pr type action spectral sensitivity Pr (λ) and the spectral radiant intensity φ ( (λ) (W / m 2 ) and the phytochrome Pfr type action spectral sensitivity Pfr (λ).
The action of cryptochrome is generally represented by the relationship between the spectral radiation intensity φ (λ) (W / m 2 ) and the action spectral sensitivity Crv (λ) of cryptochrome within a wavelength range of 300 nm to 800 nm.
Based on the above relationship, the inventor of the present application quantified the contribution of the irradiated light to the dry weight using the spectral radiation intensity, the action spectral sensitivity related to photosynthesis, and the action spectral sensitivity of phytochrome and cryptochrome (phototropin). The following formula (1) was devised.

ここで、PPEは、光合成・光形態形成効果(Photosynthetic
and Photomorphogenesis Effect [W/m2])を意味し、式中の分光放射強度φ(λ)には光検出器11からの検出結果を代入し、分光感度P(λ)、Pr(λ)、Pfr(λ)、Crv(λ)としては植物ごとに測定等で得られたものを用いる。
また、α1,α2は、光合成による効果が得られる範囲の上限と下限で、図6の例ではα1=400nm、α2=700nm、β1,β2は、フィトクロムPr型の作用が生じる範囲の上限と下限でβ1=300nm、β2=800nm、β3,β4は、フィトクロムPfr型の作用が生じる範囲の上限と下限でβ3=300nm、β4=800nm、γ1,γ2は、クリプトクロムによる作用が生じる範囲の上限と下限でγ1=300nm、γ2=800nmである。
係数a,b,b1,b2,cは植物ごとに決定されるもので、レタスの場合、a=0.8〜1.2、b=0.6〜1.0,b1=0.2〜0.35、b2=0.65〜0.8、係数cは青色光と赤色光の割合によって決定され、以下の式
(係数b3=0.1)の左辺BRがBR≧0のとき係数c=0.25、BR<0のとき係数c=1.25である。
σ1、σ2は青色光の波長範囲で、σ1=300nm、σ2=500nm、σ3、σ4は赤色光の波長範囲で、σ1=500nm、σ2=800nmである。
図5(b)は、相対乾燥重量(図5(a)と同様に白色蛍光灯(FL(白))を1とする乾燥重量の比)とPPEとの関係を示すグラフである。このグラフの回帰直線式は、Y=0.0979X−0.0974で表され、回帰直線式に対する決定係数R=0.8942となり、PPEを用いることで、データの分布は回帰直線式上に可能な限り収束する。本発明の光制御装置及び方法では、このPPEを光制御モデルとして用いる。
Here, PPE is a photosynthesis / photomorphic effect (Photosynthetic
and Photomorphogenesis Effect [W / m 2 ]), and the spectral radiant intensity φ (λ) in the formula is substituted with the detection result from the photodetector 11, and the spectral sensitivities P (λ), Pr (λ), As Pfr (λ) and Crv (λ), those obtained by measurement or the like for each plant are used.
Α1 and α2 are the upper and lower limits of the range in which the effect of photosynthesis is obtained. In the example of FIG. 6, α1 = 400 nm, α2 = 700 nm, and β1 and β2 are the upper and lower limits of the range in which the action of phytochrome Pr type occurs. Β1 = 300 nm, β2 = 800 nm, β3, β4 are the upper and lower limits of the range where the action of phytochrome Pfr type occurs, and β3 = 300 nm, β4 = 800 nm, γ1, γ2 are the upper limits of the range where action of cryptochrome occurs At the lower limit, γ1 = 300 nm and γ2 = 800 nm.
The coefficients a, b, b1, b2, c are determined for each plant. In the case of lettuce, a = 0.8 to 1.2, b = 0.6 to 1.0, b1 = 0.2 to 0.35, b2 = 0.65 to 0.8, the coefficient c is determined by the ratio of blue light and red light, and the following formula
When the left side BR of (coefficient b3 = 0.1) is BR ≧ 0, coefficient c = 0.25, and when BR <0, coefficient c = 1.25.
σ1 and σ2 are wavelength ranges of blue light, σ1 = 300 nm, σ2 = 500 nm, σ3 and σ4 are wavelength ranges of red light, σ1 = 500 nm, and σ2 = 800 nm.
FIG. 5B is a graph showing the relationship between relative dry weight (ratio of dry weight with white fluorescent lamp (FL (white)) being 1 as in FIG. 5A) and PPE. The regression line equation of this graph is represented by Y = 0.0979X-0.0974, and the coefficient of determination R 2 = 0.8942 for the regression line equation is obtained. By using PPE, the data distribution is on the regression line equation. Converge as much as possible. In the light control apparatus and method of the present invention, this PPE is used as a light control model.

このように、本発明の光制御装置及び方法で使用される光制御モデルは、植物の種類ごとに図4に示すような測定で得られたデータが、図5(b)に示すように一つの回帰直線に可能な限り収斂するように、パソコン等のモデル作成部15でPPEの式の各係数(符号の+−を含む)を求めることで得られる。そして、得られた光制御モデルは、植物ごとに分類してモデル記憶部14に格納される。
制御部13は、栽培しようとする植物に対応した光制御モデルをモデル記憶部14から読み出し、光検出器11から入力された分光放射強度(周波数ごとの光強度)の各々をこの光制御モデルに代入する。そして、制御部13は、PPEが、植物ごとに予め実験等によって求められ、植物の栽培に適した値(以下、適正値と記載)になるように、不足分の分光放射強度を求める。
このようにして得られた不足分の分光放射強度は補光器12に送信され、補光器12から照射される光の分光放射強度が前記不足分の分光放射強度にしたがって調整される。
As described above, the light control model used in the light control apparatus and method of the present invention has the data obtained by the measurement as shown in FIG. 4 for each type of plant, as shown in FIG. It is obtained by obtaining each coefficient (including the sign +-) of the PPE expression by the model creation unit 15 such as a personal computer so that it converges as much as possible on one regression line. Then, the obtained light control model is classified for each plant and stored in the model storage unit 14.
The control unit 13 reads out a light control model corresponding to the plant to be cultivated from the model storage unit 14, and uses each of the spectral radiant intensity (light intensity for each frequency) input from the photodetector 11 as the light control model. substitute. And the control part 13 calculates | requires the spectral radiant intensity of deficiency so that PPE may be previously calculated | required by experiment etc. for every plant, and may become a value (henceforth appropriate value) suitable for cultivation of a plant.
The insufficient spectral radiant intensity obtained in this way is transmitted to the optical compensator 12, and the spectral radiant intensity of the light emitted from the optical compensator 12 is adjusted according to the insufficient spectral radiant intensity.

図7は、上記構成の光制御装置1の作用を説明する流れ図である。
光制御装置の起動(ステップS1)とともに、光検出器11によって分光放射強度が検出される(ステップS2)。
この検出結果は制御部13に送信され、モデル記憶部14から読み出された光制御モデルに代入される(ステップS3)。
制御部13ではPPEの前記適正値と光制御モデルでの計算結果とが比較され(ステップS4)、不足分の分光放射強度が求められる(ステップS5)。そして、制御部13から補光器12に対して補光指令が出力される(ステップS6)。これにより補光器12の照度は変化するが、補光の結果は光検出器によって検出され(ステップS1)、以後、ステップS2〜S6の動作が光制御の終了まで繰り返される(ステップS7)。これらの各ステップは、パソコン等の処理装置にインストールされメモリに記憶されたプログラムを実行することによって行なわれる。
以上の手順により、栽培装置10に植栽された植物には常に好適な形態の光が照射されることになる。
FIG. 7 is a flowchart for explaining the operation of the light control device 1 having the above-described configuration.
With the activation of the light control device (step S1), the spectral radiation intensity is detected by the photodetector 11 (step S2).
The detection result is transmitted to the control unit 13 and substituted into the light control model read from the model storage unit 14 (step S3).
The control unit 13 compares the appropriate value of PPE with the calculation result of the light control model (step S4), and obtains the insufficient spectral radiation intensity (step S5). Then, a light supplement command is output from the control unit 13 to the light supplement device 12 (step S6). As a result, the illuminance of the light supplement device 12 changes, but the result of light compensation is detected by the light detector (step S1), and thereafter, the operations of steps S2 to S6 are repeated until the light control is completed (step S7). Each of these steps is performed by executing a program installed in a processing device such as a personal computer and stored in a memory.
By the above procedure, the plant planted in the cultivation apparatus 10 is always irradiated with light in a suitable form.

[データ収集装置]
上記で説明した光制御装置1のうち、光検出器11(21)と、制御部13と、モデル作成部15と、モデル記憶部14とで、所定の植物の成長と前記植物に照射された分光放射強度に関するデータを収集して光制御モデルを作成するデータ収集装置を構成することができる。
このデータ収集装置を、例えば農場に設置して、種まきから収穫までの期間、植物に照射されている光の分光放射強度を継続して計測することにより、植物の成長と植物に照射された分光放射強度との関係を示すデータを収集する。そして、得られたデータに基づいて、モデル作成部15が光制御モデルを作成する。作成された光制御モデルは、モデル記憶部14に格納される。このような測定とモデル作成を収穫量の多い農場や味が優れた植物を生産する農場で行うことにより、収益率の高い光制御モデルからなるデータベースを構築することができる。
[Data collection device]
Of the light control device 1 described above, a predetermined plant growth and the plant were irradiated by the photodetector 11 (21), the control unit 13, the model creation unit 15, and the model storage unit 14. It is possible to configure a data collection device that collects data related to spectral radiation intensity and creates a light control model.
By installing this data collection device on a farm, for example, by continuously measuring the spectral radiant intensity of the light irradiated on the plant during the period from sowing to harvesting, the growth of the plant and the spectrum irradiated on the plant are measured. Collect data showing the relationship with radiation intensity. Then, based on the obtained data, the model creation unit 15 creates a light control model. The created light control model is stored in the model storage unit 14. By performing such measurement and model creation on a farm with a large yield and a farm producing a plant with excellent taste, a database composed of a light control model with a high profit rate can be constructed.

本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の説明に限られない。
例えば、本発明が適用される栽培装置は図1及び図2に示すようなものに限らず、例えば丸形のテーブル状のものや水槽状のものであってもよい。
また、発光体はLEDであるとして説明したが、分光放射強度を調整できるのであれば、蛍光灯や白熱灯等の他の発光体も使用が可能である。これら発光体の多くは、それ自体が赤色や青色の発光色を有するものではないので、フィルタや着色によって赤色や青色の発光体を得るようにする。
Although a preferred embodiment of the present invention has been described, the present invention is not limited to the above description.
For example, the cultivation apparatus to which the present invention is applied is not limited to the one shown in FIGS. 1 and 2, and may be, for example, a round table-like one or a water tank-like one.
Moreover, although the light emitter has been described as an LED, other light emitters such as a fluorescent lamp and an incandescent lamp can be used as long as the spectral radiation intensity can be adjusted. Many of these light emitters themselves do not have red or blue light emission colors, so that red or blue light emitters are obtained by filtering or coloring.

本発明の光制御装置によって補光を行う補光器を備えた栽培装置の一例にかかり、その構成を説明する概略図である。It is the schematic concerning an example of the cultivation apparatus provided with the light supplement device which supplements light with the light control apparatus of this invention, and demonstrates the structure. 本発明の光制御装置によって補光を行う補光器を備えた栽培装置の他の例にかかり、その構成を説明する概略図である。It is the schematic concerning the other example of the cultivation apparatus provided with the light supplement device which supplements light with the light control apparatus of this invention, and demonstrates the structure. 本発明の光制御装置の一実施形態にかかり、その構成を説明するブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of a light control apparatus according to an embodiment of the present invention. 光源として白色蛍光灯(照度100)、緑色蛍光灯(照度100)、赤色LED(照度100)、赤/青LED(照度50+50)、青色LED(照度100)を用いた場合のレタスにおける栽培日数と乾燥重量との測定例にかかり、その関係を示すグラフである。Cultivation in lettuce when using white fluorescent lamp (illuminance 100), green fluorescent lamp (illuminance 100), red LED (illuminance 100), red / blue LED (illuminance 50 + 50), blue LED (illuminance 100) as light source It is a graph which shows the example of a measurement of days and dry weight, and shows the relationship. 光源として白色蛍光灯(照度100)、緑色蛍光灯(照度200)、赤色LED(照度200)、赤色LED(照度400)、赤色LED(照度600)を用いた場合のレタスにおける栽培日数と乾燥重量との測定例にかかり、その関係を示すグラフである。Cultivation days and dry weight in lettuce when white fluorescent lamp (illuminance 100), green fluorescent lamp (illuminance 200), red LED (illuminance 200), red LED (illuminance 400), red LED (illuminance 600) are used as the light source. It is a graph which shows the measurement example and shows the relationship. 光源として白色蛍光灯(照度100)、緑色蛍光灯(照度150)、赤色LED(照度300)、赤色LED(照度500)、赤/青LED(照度500+100)を用いた場合のレタスにおける栽培日数と乾燥重量との測定例にかかり、その関係を示すグラフである。Cultivation in lettuce when using white fluorescent lamp (illuminance 100), green fluorescent lamp (illuminance 150), red LED (illuminance 300), red LED (illuminance 500), red / blue LED (illuminance 500 + 100) as the light source It is a graph which shows the example of a measurement of days and dry weight, and shows the relationship. 光源として白色蛍光灯(照度100)、緑色蛍光灯(照度200)、赤色LED(照度200)、赤色LED(照度250)、緑色LED(照度200)を用いた場合のレタスにおける栽培日数と乾燥重量との測定例にかかり、その関係を示すグラフである。Cultivation days and dry weight in lettuce when using white fluorescent lamp (illuminance 100), green fluorescent lamp (illuminance 200), red LED (illuminance 200), red LED (illuminance 250), green LED (illuminance 200) as the light source It is a graph which shows the measurement example and shows the relationship. 相対乾燥重量とPPFDとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between relative dry weight and PPFD. 相対乾燥重量とPPFとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between relative dry weight and PPF. レタスの場合の吸光度と波長との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the light absorbency and wavelength in the case of lettuce. 本発明の光制御装置の作用を説明する流れ図である。It is a flowchart explaining the effect | action of the light control apparatus of this invention.

1,2 光制御装置
10,20 栽培装置
11,21 光検出器
12,22 補光器
13 制御部
14 モデル記憶部
15 モデル作成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Light control apparatus 10, 20 Cultivation apparatus 11, 21 Photo detector 12, 22 Light supplement device 13 Control part 14 Model memory | storage part 15 Model preparation part

Claims (8)

植物に光を照射することで前記植物の成長を促進させる植物育成のための光制御装置において、
前記植物に照射される光の分光放射強度を検出する光検出部と、
前記光検出器によって植物ごとに検出された分光放射強度と、前記植物ごとの光合成に関する作用分光感度、フィトクロムの作用分光感度及びクリプトクロムの作用分光感度との関係から、前記光制御モデルを作成する光モデル作成部と、
前記光モデル作成部によって作成された前記光制御モデル及び予め定められた値を記憶する記憶部と、
前記光検出部によって検出された分光放射強度に基づき前記光制御モデルを用いて得られた結果と前記値とから不足分の分光放射強度を求める制御部と、
この制御部からの指令信号に基づいて、不足分の分光放射強度を補光する補光部と、
を有し、
補光後に前記植物に照射される光の分光放射強度を前記光検出部で検出し、検出された結果を前記制御部にフィードバックすること、
を特徴とする植物育成のための光制御装置。
In the light control device for plant growth that promotes the growth of the plant by irradiating the plant with light,
A light detection unit for detecting a spectral radiant intensity of light irradiated on the plant;
The light control model is created from the relationship between the spectral radiant intensity detected for each plant by the photodetector and the action spectral sensitivity for photosynthesis for each plant, the action spectral sensitivity of phytochrome, and the action spectral sensitivity of cryptochrome. A light model creation unit;
A storage unit for storing the light control model and predetermined value created by the optical modeling unit,
A control unit for obtaining a deficient spectral radiation intensity from the value obtained using the light control model based on the spectral radiation intensity detected by the light detection unit and the value;
Based on the command signal from this control unit, an auxiliary light unit that supplements the insufficient spectral radiation intensity,
Have
Detecting the spectral radiant intensity of light irradiated on the plant after supplementary light by the light detection unit, and feeding back the detected result to the control unit;
A light control device for growing plants.
前記光制御モデルが、分光放射強度と、光合成に関する作用分光感度と、フィトクロムの作用分光感度と、クリプトクロムの作用分光感度を用いて以下の式で表されることを特徴とする請求項に記載の植物育成のための光制御装置。

(PPE:光合成・光形態形成効果、λ:波長、φ(λ):分光放射強度(W/m)、P(λ):光合成の作用分光感度、Pr(λ):フィトクロムPr型の作用分光感度、Pfr(λ):フィトクロムPfr型の作用分光感度、Cry(λ):クリプトクロムの作用分光感度、a,b,b,b,c:係数、α1〜α2:光合成の有効感度波長領域、β1〜β2:フィトクロムPr型の有効感度波長領域、β3〜β4:フィトクロムPfr型の有効感度波長領域、γ1〜γ2:クリプトクロムの有効感度波長領域)
The light control model, the spectral radiation intensity, the working spectral sensitivity for photosynthesis, a working spectral sensitivity of the phytochrome, to claim 1, characterized by being represented by the following equation using the action spectral sensitivity of cryptochrome The light control apparatus for plant growth as described.

(PPE: photosynthesis / photomorphogenesis effect, λ: wavelength, φ (λ): spectral radiation intensity (W / m 2 ), P (λ): action spectral sensitivity of photosynthesis, Pr (λ): action of phytochrome Pr type Spectral Sensitivity, Pfr (λ): Action Spectral Sensitivity of Phytochrome Pfr Type, Cry (λ): Action Spectral Sensitivity of Cryptochrome, a, b, b 1 , b 2 , c: Coefficient, α1-α2: Effective Photosynthesis Sensitivity (Wavelength region, β1-β2: effective sensitivity wavelength region of phytochrome Pr type, β3-β4: effective sensitivity wavelength region of phytochrome Pfr type, γ1-γ2: effective sensitivity wavelength region of cryptochrome)
請求項に記載の植物育成のための光制御装置における式(1)のクリプトクロムの作用分光感度の項において、赤色光と青色光との割合によって以下の式(2)に当てはめ、
(b3:係数、δ1〜δ2:青色光の波長領域、δ3〜δ4:赤色光の波長領域)
BR≧0のときとBR<0のときとで係数cを切り替えることを特徴とする植物育成のための光制御装置。
In the term of action spectral sensitivity of cryptochrome of formula (1) in the light control device for plant growth according to claim 2 , the following formula (2) is applied according to the ratio of red light and blue light:
(B3: coefficient, δ1-δ2: wavelength region of blue light, δ3-δ4: wavelength region of red light)
Light control device for growing a plant and also changes a coefficient c at the time of the BR <0 when BR ≧ 0.
植物に光を照射することで前記植物の成長を促進する植物育成のための光制御方法において、
前記植物に照射される光の分光放射強度を検出するステップと、
前記植物ごとに検出された分光放射強度と、前記植物ごとの光合成に関する作用分光感度、フィトクロムの作用分光感度及びクリプトクロムの作用分光感度との関係から光制御モデルを作成するステップと、
前記光制御モデル及び予め定められた値を記憶部に記憶させるステップと、
検出された前記分光放射強度と前記記憶部から読み出した前記光制御モデルとから不足分の分光放射強度を求めるステップと、
前記不足分の分光放射強度を補光する指令を出力するステップと、
補光後に前記植物に照射される光の分光放射強度を検出し、検出された結果を前記不足分の分光放射強度を求めるステップまでフィードバックするステップと、
を有することを特徴とする植物育成のための光制御方法。
In the light control method for plant growth that promotes the growth of the plant by irradiating the plant with light,
Detecting a spectral radiant intensity of light irradiated on the plant;
Creating a light control model from the relationship between the spectral radiant intensity detected for each plant and the action spectral sensitivity for photosynthesis for each plant, the action spectral sensitivity of phytochrome and the action spectral sensitivity of cryptochrome ;
Storing the light control model and a predetermined value in a storage unit;
Determining a spectral radiant intensity of the shortage from the detected the spectral radiation intensity and the light control model read from the storage unit,
Outputting a command to supplement the insufficient spectral radiation intensity;
Detecting the spectral radiant intensity of light irradiated to the plant after supplemental light, and feeding back the detected result to the step of obtaining the insufficient spectral radiant intensity ;
A light control method for growing plants characterized by comprising:
請求項に記載の植物育成のための光制御方法において、前記光制御モデルの光合成に関する作用分光感度と、フィトクロムの作用分光感度と、クリプトクロムの作用分光感度とを含む部分が以下の式で表されることを特徴とする植物育成のための光制御方法。
(PPE:光合成・光形態形成効果、λ:波長、φ(λ):分光放射強度(W/m)、P(λ):光合成の作用分光感度、Pr(λ):フィトクロムPr型の作用分光感度、Pfr(λ):フィトクロムPfr型の作用分光感度、Cry(λ):クリプトクロムの作用分光感度、a,b,b,b,c:係数、α1〜α2:光合成の有効感度波長領域、β1〜β2:フィトクロムPr型の有効感度波長領域、β3〜β4:フィトクロムPfr型の有効感度波長領域、γ1〜γ2:クリプトクロムの有効感度波長領域)
5. The light control method for plant growth according to claim 4 , wherein a portion including the action spectral sensitivity related to photosynthesis of the light control model, the action spectral sensitivity of phytochrome, and the action spectral sensitivity of cryptochrome is represented by the following formula: A light control method for plant growth characterized by being represented.
(PPE: photosynthesis / photomorphogenesis effect, λ: wavelength, φ (λ): spectral radiation intensity (W / m 2 ), P (λ): action spectral sensitivity of photosynthesis, Pr (λ): action of phytochrome Pr type Spectral Sensitivity, Pfr (λ): Action Spectral Sensitivity of Phytochrome Pfr Type, Cry (λ): Action Spectral Sensitivity of Cryptochrome, a, b, b 1 , b 2 , c: Coefficient, α1-α2: Effective Photosynthesis Sensitivity (Wavelength region, β1-β2: effective sensitivity wavelength region of phytochrome Pr type, β3-β4: effective sensitivity wavelength region of phytochrome Pfr type, γ1-γ2: effective sensitivity wavelength region of cryptochrome)
式(1)のクリプトクロムの作用分光感度の項において、赤色光と青色光との割合によって以下の式(2)に当てはめ、
(b3:係数、δ1〜δ2:青色光の波長領域、δ3〜δ4:赤色光の波長領域)
BR≧0のときとBR<0のときとで係数cを切り替えることを特徴とする請求項に記載の植物育成のための光制御方法。
In terms of the action spectral sensitivity of cryptochrome of formula (1), the following formula (2) is applied according to the ratio of red light and blue light:
(B3: coefficient, δ1-δ2: wavelength region of blue light, δ3-δ4: wavelength region of red light)
The light control method for plant growth according to claim 5 , wherein the coefficient c is switched between BR ≧ 0 and BR <0.
コンピュータに、
植物ごとに求められた分光放射強度と、前記植物ごとの光合成に関する作用分光感度、フィトクロムの作用分光感度及びクリプトクロムの作用分光感度との関係から光制御モデルを作成するステップ、
前記光制御モデル及び予め定められた値を記憶部に記憶させるステップ、
植物ごとに求められた前記分光放射強度と前記記憶部から読み出した前記光制御モデルとから不足分の分光放射強度を求めるステップ、
前記不足分の分光放射強度を補光する指令を出力するステップ、
補光後に検出された前記植物に照射される光の分光放射強度を前記不足分の分光放射強度を求めるステップまでフィードバックするステップ、
の各ステップを実行させるための植物育成のための光制御プログラム。
On the computer,
Creating a light control model from the relationship between the spectral radiant intensity determined for each plant and the action spectral sensitivity for photosynthesis for each plant, the action spectral sensitivity of phytochrome and the action spectral sensitivity of cryptochrome;
Storing the light control model and a predetermined value in a storage unit;
A step of obtaining a shortage of spectral radiant intensity from the spectral radiant intensity determined for each plant and the light control model read from the storage unit;
Outputting a command to supplement the insufficient spectral radiant intensity;
Feeding back the spectral radiant intensity of light radiated to the plant detected after supplemental light to the step of determining the spectral radiant intensity of the shortage,
Light control program for plant growth to execute each step .
請求項4〜6のいずれかに記載の植物育成のための光制御方法に用いられる光制御モデルを作成するためのデータ収集装置であって、植物に照射される光の分光放射強度を検出する光検出部と、この光検出部によって検出された分光放射強度、植物ごとの光合成に関する作用分光感度、フィトクロムの作用分光感度及びクリプトクロムの作用分光感度の関係から光制御モデルを作成する光モデル作成部と、作成された前記光制御モデルを記憶する記憶部とを有することを特徴とする光制御のためのデータ収集装置。 It is a data collection device for creating the light control model used for the light control method for plant growth according to any one of claims 4-6 , and detects the spectral radiation intensity of the light irradiated to a plant Create a light model that creates a light control model based on the relationship between the light detection unit and the spectral radiant intensity detected by this light detection unit, the action spectral sensitivity related to photosynthesis for each plant, the action spectral sensitivity of phytochrome, and the action spectral sensitivity of cryptochrome And a storage unit for storing the created light control model. A data collection device for light control, characterized by comprising:
JP2012289219A 2012-12-29 2012-12-29 Light control device for plant growth, light control method, light control program, and data collection device for light control Active JP6233623B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012289219A JP6233623B2 (en) 2012-12-29 2012-12-29 Light control device for plant growth, light control method, light control program, and data collection device for light control

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012289219A JP6233623B2 (en) 2012-12-29 2012-12-29 Light control device for plant growth, light control method, light control program, and data collection device for light control

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014128252A JP2014128252A (en) 2014-07-10
JP6233623B2 true JP6233623B2 (en) 2017-11-22

Family

ID=51407326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012289219A Active JP6233623B2 (en) 2012-12-29 2012-12-29 Light control device for plant growth, light control method, light control program, and data collection device for light control

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6233623B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3747256A4 (en) * 2018-01-30 2021-10-27 Boe Technology Group Co., Ltd. PLANT CULTIVATION DEVICE AND PLANT CULTIVATION PROCESS

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102194453B1 (en) * 2018-12-06 2020-12-23 경북대학교 산학협력단 Method for development for plant grow light technology with variation of a specific wave length driven by light emitting diodes
CN110100596B (en) * 2019-06-03 2023-08-29 河北农业大学 A method, device and data acquisition device for supplementing light to sterilize crops
CN119874016B (en) * 2024-12-06 2025-11-21 华能武汉发电有限责任公司 A highly efficient carbon reduction and carbon sequestration system based on the integrated energy utilization of thermal power plant factories

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009136155A (en) * 2007-12-03 2009-06-25 Nikkiso Co Ltd Short-day treatment method for plants and light irradiation device in plant cultivation
JP5699460B2 (en) * 2010-06-28 2015-04-08 株式会社ニコン Plant growth model generation system, plant cultivation plant, and plant growth model generation method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3747256A4 (en) * 2018-01-30 2021-10-27 Boe Technology Group Co., Ltd. PLANT CULTIVATION DEVICE AND PLANT CULTIVATION PROCESS
US11337376B2 (en) 2018-01-30 2022-05-24 Boe Optical Science And Technology Co., Ltd. Plant cultivation device and plant cultivation method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014128252A (en) 2014-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7541918B2 (en) Dimming method for constant light intensity
EP2197261B1 (en) Greenhouse system
CN104869806B (en) Horticultural lighting interface for docking at least one lighting system
RU2654259C2 (en) Dynamic light recipe for horticulture
JP5755482B2 (en) Genetically modified plant factory
JP7051259B2 (en) Optimization of awakening light for plant growth
Mohagheghi et al. An energy-efficient PAR-based horticultural lighting system for greenhouse cultivation of lettuce
US12185680B2 (en) Red and far-red light ratio during growth of basil
JP6233623B2 (en) Light control device for plant growth, light control method, light control program, and data collection device for light control
JP2021521832A (en) Bolting control using light containing high levels of far-infrared
Tomar Enhancing crop productivity in photovoltaic greenhouses using extended PAR-based photosynthesis
Zhang et al. Design of artificial climate chamber for screening tea seedlings’ optimal light formulations
CN120323240A (en) A tomato cultivation control system based on light parameter adjustment
JP4995476B2 (en) Cultivation method to improve sugar content of solanaceous plants
Hwa-Soo et al. Improvement of light uniformity by lighting arrangement for standardized crop production
CN113287371A (en) Dynamic user interface
CN111503553A (en) Illumination system for plant growth and development
Tikhomirov et al. A COMPARATIVE STUDY OF THE PHOTOBIOLOGICAL EFFECT OF HPS LAMPS AND DIMMABLE LED IRRADIATORS USED TO GROW TOMATO VEGETABLES UNDER ELECTRICAL LIGHTING
JP2017063720A (en) Plant cultivation apparatus and plant cultivation method
JP6541231B2 (en) Method of suppressing dormancy of strawberry
Zulkefli et al. Optimizing Photosynthesis Active Radiation, PAR: Creating Stable Light Environments for Indoor Farming using reflector.
Zain et al. Real-Time Monitoring: The Effect of Using LED Lights on the Growth of Pak Choy (Brassica Rapa L. var. Chinensis) in Indoor Hydroponic System
TWM551817U (en) Plant cultivating device with adjustable illumination lumens
KR20260016223A (en) Illumination Control Plant Growth Lighting(LED)
CN109386743A (en) A kind of mixing light source

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151201

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20151201

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160928

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160930

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161128

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170501

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170630

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170926

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171011

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6233623

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250