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JP7589043B2 - Management device, management method, program, and cultivation system - Google Patents
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Description

本発明は、管理装置、管理方法、プログラム、および栽培システムに関する。 The present invention relates to a management device, a management method, a program, and a cultivation system.

有用微生物培養槽において、酸化還元電位(ORP)の瞬時値が下限値以上かつ上限値以下の範囲に含まれる場合を正常と判定する一方、酸化還元電位の瞬時値が当該範囲から外れる場合を異常と判定し、判定内容に基づいて制御を実行する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
[特許文献]
特許文献1 特開2009-142231号公報
A technology is known in which, in a useful microorganism culture tank, an instantaneous value of the oxidation-reduction potential (ORP) is judged to be normal when it is within a range between a lower limit and an upper limit, and an instantaneous value of the oxidation-reduction potential outside of this range is judged to be abnormal, and control is performed based on the judgment result (see, for example, Patent Document 1).
[Patent Documents]
Patent Document 1: JP 2009-142231 A

従来の技術では、微生物反応の具体的な状態までは知ることができない。したがって、栽培液中への有機物の添加量または添加タイミング等については、栽培者の経験に基づいて決定しなければならなかった。 Conventional technology does not allow the specific state of microbial reactions to be known. Therefore, the amount of organic matter to be added to the culture solution or the timing of addition must be determined based on the grower's experience.

上記課題を解決するために、本発明の第1の態様においては、栽培液に微生物を含む有機養液栽培系を管理する管理装置であって、栽培液中の酸化還元電位の時系列データを取得する電位取得部と、電位取得部が取得した時系列データから、酸化還元電位の波形の特徴を抽出し、特徴に基づいて有機養液栽培系の状態を判定する状態判定部とを備える管理装置を提供する。 To solve the above problems, in a first aspect of the present invention, a management device for managing an organic nutrient solution cultivation system containing microorganisms in a cultivation solution is provided, the management device including a potential acquisition unit that acquires time series data of the redox potential in the cultivation solution, and a state determination unit that extracts characteristics of the waveform of the redox potential from the time series data acquired by the potential acquisition unit and determines the state of the organic nutrient solution cultivation system based on the characteristics.

状態判定部は、栽培液中に有機物を添加した後に、酸化還元電位が定常状態に達したときのベースライン値に基づいて、有機養液栽培系の状態を判定してよい。 The state determination unit may determine the state of the organic nutrient solution cultivation system based on the baseline value when the redox potential reaches a steady state after adding organic matter to the cultivation solution.

状態判定部は、栽培液中に有機物を添加してから、酸化還元電位が定常状態に達するまでの復帰時間に基づいて、有機養液栽培系の状態を判定してよい。 The state determination unit may determine the state of the organic nutrient solution cultivation system based on the recovery time from when the organic matter is added to the cultivation solution until the redox potential reaches a steady state.

状態判定部は、栽培液中に有機物を添加した後に、酸化還元電位が定常状態に向かって回復する場合の、酸化還元電位の波形の傾きに基づいて、有機養液栽培系の状態を判定してよい。 The state determination unit may determine the state of the organic nutrient solution cultivation system based on the slope of the redox potential waveform when the redox potential returns to a steady state after organic matter is added to the cultivation solution.

状態判定部は、栽培液中に有機物を添加してから、酸化還元電位が定常状態に達するまでの波形における複数のピークに基づいて、有機養液栽培系の状態を判定してよい。 The state determination unit may determine the state of the organic nutrient solution cultivation system based on multiple peaks in the waveform from when the organic matter is added to the cultivation solution until the redox potential reaches a steady state.

管理装置は、栽培液中の温度を示す温度データを取得する温度取得部を更に備えてよい。状態判定部は、温度データに基づいて酸化還元電位の時系列データを補正し、補正した時系列データから、酸化還元電位の波形の特徴を抽出してよい。 The management device may further include a temperature acquisition unit that acquires temperature data indicating the temperature in the culture solution. The state determination unit may correct the time series data of the redox potential based on the temperature data, and extract characteristics of the waveform of the redox potential from the corrected time series data.

管理装置は、過去に取得した温度データおよび時系列データに基づいて、時系列データを補正するための補正情報を生成する補正情報生成部を更に備えてよい。 The management device may further include a correction information generation unit that generates correction information for correcting the time series data based on previously acquired temperature data and time series data.

補正情報生成部は、予め定められた周期で補正情報を更新してよい。 The correction information generation unit may update the correction information at a predetermined interval.

状態判定部は、過去に抽出した特徴と、新たに取得した特徴とを比較して、有機養液栽培系の状態を判定してよい。 The state determination unit may compare previously extracted features with newly acquired features to determine the state of the organic hydroponic cultivation system.

管理装置は、状態判定部が判定した状態に基づいて、有機養液栽培系に対する処理内容を生成する処理生成部を更に備えてよい。 The management device may further include a process generation unit that generates process details for the organic nutrient solution cultivation system based on the state determined by the state determination unit.

処理生成部は、有機養液栽培系に対する有機物の投入量および投入タイミングの少なくとも一方を示す処理内容を生成してよい。 The process generation unit may generate process content that indicates at least one of the amount and timing of input of organic matter to the organic nutrient solution cultivation system.

処理生成部は、有機養液栽培系の周囲における光の照度、気温、湿度、二酸化炭素濃度、および栽培物の画像の少なくともいずれかに基づいて、有機物の投入量および投入タイミングの少なくとも一方を調整してよい。
状態判定部は、特徴として酸化還元電位の波形の予め定められた時間範囲における変化態様を抽出してよい。
The processing generation unit may adjust at least one of the amount and timing of input of organic matter based on at least one of the illuminance of light, temperature, humidity, carbon dioxide concentration, and images of the cultivated plants around the organic nutrient solution cultivation system.
The state determination section may extract, as the feature, a change in the waveform of the oxidation-reduction potential within a predetermined time range.

有機養液栽培系は、栽培液が流れる栽培槽を有してよい。電位取得部は、栽培槽の複数個所における酸化還元電位の時系列データを取得してよい。状態判定部は、複数個所における酸化還元電位の波形の特徴に基づいて、有機養液栽培系の状態を判定してよい。 The organic nutrient solution cultivation system may have a cultivation tank through which the cultivation solution flows. The potential acquisition unit may acquire time series data of the redox potential at multiple locations in the cultivation tank. The state determination unit may determine the state of the organic nutrient solution cultivation system based on characteristics of the waveforms of the redox potential at the multiple locations.

処理生成部は、状態判定部における判定結果に基づいて、栽培槽において有機物を投入する位置を決定し、当該位置を示す処理内容を生成してよい。 The process generation unit may determine the position in the cultivation tank where the organic matter is to be added based on the result of the determination by the state determination unit, and generate process content that indicates that position.

本発明の第2の態様においては、栽培液に微生物を含む有機養液栽培系を管理する管理方法であって、栽培液中の酸化還元電位の時系列データを取得し、時系列データから、酸化還元電位の波形の予め定められた時間範囲における特徴を抽出し、特徴に基づいて有機養液栽培系の状態を判定する、管理方法を提供する。 In a second aspect of the present invention, a method for managing an organic nutrient solution cultivation system containing microorganisms in a cultivation solution is provided, which includes acquiring time series data of the redox potential in the cultivation solution, extracting characteristics of the waveform of the redox potential in a predetermined time range from the time series data, and judging the state of the organic nutrient solution cultivation system based on the characteristics.

本発明の第3の態様においては、コンピュータに、本発明の第2の態様の管理方法を実行させるためのプログラムを提供する。 In a third aspect of the present invention, a program is provided for causing a computer to execute the management method of the second aspect of the present invention.

本発明の第4の態様においては、栽培液に微生物を含む有機養液栽培系と、有機養液栽培系を管理する本発明の第1の態様の管理装置とを備える栽培システムを提供する。 In a fourth aspect of the present invention, a cultivation system is provided that includes an organic nutrient solution cultivation system containing microorganisms in a cultivation solution, and a management device according to the first aspect of the present invention that manages the organic nutrient solution cultivation system.

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 Note that the above summary of the invention does not list all of the necessary features of the present invention. Also, subcombinations of these features may also be inventions.

栽培システム300の構成の概要を示す。2 shows an overview of the configuration of a cultivation system 300. 栽培システム300の構成の一例を示す。1 shows an example of the configuration of a cultivation system 300. ORPセンサの原理を示す。The principle of the ORP sensor is shown. ORPの波形の一例を示す。2 shows an example of an ORP waveform. 栽培液中の温度によるORPの補正の一例を示す。1 shows an example of ORP correction based on the temperature in the culture solution. ORPの波形における変化態様を示す。4 shows how the ORP waveform changes. 管理装置100による管理方法についてのフローチャートの一例を示す。1 shows an example of a flowchart of a management method performed by a management device 100. 時系列データの補正処理のフローチャートの一例を示す。13 shows an example of a flowchart of a correction process for time series data. 有機養液栽培系200の状態判定処理のフローチャートの一例を示す。1 shows an example of a flowchart of a state determination process for an organic nutrient solution cultivation system 200. 処理内容生成のフローチャートの一例を示す。13 shows an example of a flowchart for generating processing contents. 処理内容生成のフローチャートの他例を示す。13 shows another example of a flowchart for generating processing contents. 本発明の複数の態様が全体的又は部分的に具現化されてよいコンピュータ2200の例を示す。22 illustrates an example computer 2200 in which aspects of the present invention may be embodied, in whole or in part.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 The present invention will be described below through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Furthermore, not all of the combinations of features described in the embodiments are necessarily essential to the solution of the invention.

図1は、栽培システム300の構成の概要を示す。栽培システム300は、有機養液栽培に関するシステムである。栽培システム300は、管理装置100および有機養液栽培系200を備える。有機養液栽培系200は、栽培槽210および貯水槽220を備える。栽培槽210は、栽培液230を用いて栽培物350を栽培するための槽である。また、本例の有機養液栽培系200は、有機質肥料242を貯水槽220内の栽培液230に加えるための施肥部240を有する。 Figure 1 shows an overview of the configuration of the cultivation system 300. The cultivation system 300 is a system related to organic nutrient solution cultivation. The cultivation system 300 includes a management device 100 and an organic nutrient solution cultivation system 200. The organic nutrient solution cultivation system 200 includes a cultivation tank 210 and a water tank 220. The cultivation tank 210 is a tank for cultivating a cultivated object 350 using a cultivation solution 230. The organic nutrient solution cultivation system 200 of this example also includes a fertilizer application section 240 for adding organic fertilizer 242 to the cultivation solution 230 in the water tank 220.

本例の栽培槽210は、施肥口212aから212d(施肥口212と総称する場合がある)および排水口214を有する。施肥口212は、貯水槽220からの栽培液230を栽培槽210の内部に供給する。排水口214は、栽培液230を栽培槽210の外部に排出する。排水口214から排出された栽培液230は、貯水槽220内に戻る。 The cultivation tank 210 in this example has fertilizer ports 212a to 212d (sometimes collectively referred to as fertilizer ports 212) and a drainage port 214. The fertilizer port 212 supplies the cultivation solution 230 from the water tank 220 to the inside of the cultivation tank 210. The drainage port 214 discharges the cultivation solution 230 to the outside of the cultivation tank 210. The cultivation solution 230 discharged from the drainage port 214 returns to the inside of the water tank 220.

本例では、本例の栽培槽210は、複数の施肥口212aから212dを有する。各施肥口212aから212dには、栽培液230の供給量を制御するための制御弁213aから213dが設けられてよい。但し、施肥口212の数および設置位置は、図1の場合に限られず、栽培物350の種類や数に応じて変えてよい。施肥口212は、一つであってもよく、この場合には、排水口214から最も遠くなる箇所に施肥口212が設けられてよい。これにより、栽培液230が栽培槽210内に拡がって流れる。 In this example, the cultivation tank 210 has multiple fertilizer ports 212a to 212d. Each of the fertilizer ports 212a to 212d may be provided with a control valve 213a to 213d for controlling the supply amount of the cultivation solution 230. However, the number and installation position of the fertilizer ports 212 are not limited to the case of FIG. 1, and may be changed depending on the type and number of cultivated plants 350. There may be only one fertilizer port 212, and in this case, the fertilizer port 212 may be provided at a location farthest from the drainage port 214. This allows the cultivation solution 230 to spread and flow within the cultivation tank 210.

貯水槽220は、栽培液230を貯蔵する。貯水槽220に貯蔵された栽培液230には、施肥部240によって有機物である有機質肥料242が投入される。有機質肥料242は、例えば、鰹煮汁またはトウモロコシ浸漬液である。栽培液230は、水、微生物、および有機質肥料242を含んでよい。貯水槽220では、栽培槽210から戻ってきた栽培液230を曝気する。栽培液230の曝気は、栽培液230を落下させる方法であっても、曝気用のポンプを用いる方法であってもよい。曝気によって、栽培液230の水分中に酸素を取り込ませる。これにより、栽培物350の根に酸素が供給される。 The water tank 220 stores the cultivation solution 230. The fertilizer unit 240 adds organic fertilizer 242, which is an organic matter, to the cultivation solution 230 stored in the water tank 220. The organic fertilizer 242 is, for example, bonito broth or corn soaking liquid. The cultivation solution 230 may contain water, microorganisms, and the organic fertilizer 242. In the water tank 220, the cultivation solution 230 that has returned from the cultivation tank 210 is aerated. The aeration of the cultivation solution 230 may be a method of dropping the cultivation solution 230 or a method of using an aeration pump. Oxygen is taken up into the water in the cultivation solution 230 by aeration. This supplies oxygen to the roots of the cultivated plant 350.

施肥部240は、内部に有機質肥料242を格納する。施肥部240は、管理装置100等の装置からの制御によって、指示された投入量の有機質肥料242を、指示された投入時刻または投入タイミングで、貯水槽220に投入する。例えば、施肥部240は、指示された投入量を調整する調整弁、時刻を設定するタイマー、通信部、および制御部を含む。 The fertilizer application unit 240 stores organic fertilizer 242 inside. The fertilizer application unit 240 injects an instructed amount of organic fertilizer 242 into the water tank 220 at an instructed injection time or injection timing under control of a device such as the management device 100. For example, the fertilizer application unit 240 includes an adjustment valve that adjusts the instructed injection amount, a timer that sets the time, a communication unit, and a control unit.

栽培液230は、栽培槽210と貯水槽220との間を循環する。栽培液230内の微生物は、主として栽培槽210において栽培物350の根の表面に付着する。微生物は、栽培物350の根の表面において有機質肥料242を無機養分に分解する。栽培物350は、有機質肥料242のままでは養分として吸収できず、分解された無機養分を吸収することによって成長する。栽培物350の根が大きくなるほど無機養分の吸収も多くなる。このように栽培液230の有機質肥料242は、主として栽培槽210で分解され、貯水槽220で新たに投入される。有機養液栽培系200において栽培液230に有機質肥料242を投入することを「施肥」と称する。 The cultivation solution 230 circulates between the cultivation tank 210 and the water tank 220. The microorganisms in the cultivation solution 230 mainly attach to the surface of the roots of the cultivated product 350 in the cultivation tank 210. The microorganisms decompose the organic fertilizer 242 into inorganic nutrients on the surface of the roots of the cultivated product 350. The cultivated product 350 cannot absorb the organic fertilizer 242 as nutrients if it is left as it is, and grows by absorbing the decomposed inorganic nutrients. The larger the roots of the cultivated product 350 become, the more inorganic nutrients are absorbed. In this way, the organic fertilizer 242 in the cultivation solution 230 is mainly decomposed in the cultivation tank 210 and newly added in the water tank 220. Adding the organic fertilizer 242 to the cultivation solution 230 in the organic nutrient solution cultivation system 200 is called "fertilization".

施肥部240は、有機質肥料242を栽培液230に常時投入しているわけではない。施肥部240は、間欠的に有機質肥料242を栽培液230に投入してよい。施肥部240は、一回投入された有機質肥料242が微生物によって分解される時間を考慮して、新たに有機質肥料242を栽培液230に投入してよい。栽培液230は、ポンプ222によって貯水槽220から栽培槽210に供給される。 The fertilizer application unit 240 does not constantly add organic fertilizer 242 to the cultivation solution 230. The fertilizer application unit 240 may add organic fertilizer 242 to the cultivation solution 230 intermittently. The fertilizer application unit 240 may add new organic fertilizer 242 to the cultivation solution 230, taking into account the time it takes for the organic fertilizer 242 added once to be decomposed by microorganisms. The cultivation solution 230 is supplied from the water tank 220 to the cultivation tank 210 by the pump 222.

栽培槽210の上部には定植パネル211が設けられてよい。定植パネル211には、複数の孔が設けられており、各孔に栽培物350が植えられている。また、栽培槽210には、液情報検出部250が取り付けられている。液情報検出部250は、栽培液230中の種々の物理量または化学量を測定する。後述するように、液情報検出部250は、少なくとも栽培液230中の酸化還元電位(Oxidation-reduction Potential:ORP)を測定するORPセンサ(酸化還元電位センサ)を含んでいる。また、液情報検出部250は、栽培液230の温度を測定する液温センサを含んでいてよい。液情報検出部250は、後述するように、他のセンサを含んでいてよい。 A planting panel 211 may be provided on the top of the cultivation tank 210. The planting panel 211 has a plurality of holes, and a cultivated product 350 is planted in each hole. A liquid information detection unit 250 is also attached to the cultivation tank 210. The liquid information detection unit 250 measures various physical or chemical quantities in the cultivation solution 230. As described below, the liquid information detection unit 250 includes at least an ORP sensor (oxidation-reduction potential sensor) that measures the oxidation-reduction potential (ORP) in the cultivation solution 230. The liquid information detection unit 250 may also include a liquid temperature sensor that measures the temperature of the cultivation solution 230. The liquid information detection unit 250 may include other sensors, as described below.

本例では、複数の液情報検出部250aから250d(液情報検出部250と総称する場合がある)が設けられている。一例において、隣接する栽培物350の間の中央に一つの液情報検出部250が設けられてよい。但し、液情報検出部250の数および設置位置は、図1の場合に限られず、栽培物350の種類および数に応じて変えてもよい。液情報検出部250は、貯水槽220に設けてもよい。液情報検出部250は、一つであってもよく、この場合には、施肥口212から距離が遠い場所に設けられてよい。施肥口212から遠いほど供給される栽培液230中の有機質肥料242が少なくなる。栽培液230中の有機質肥料242が少なくなる下流部に液情報検出部250を設置した方が、栽培液230の情報の測定および栽培液230の管理がしやすくなる。 In this example, multiple liquid information detection units 250a to 250d (sometimes collectively referred to as liquid information detection units 250) are provided. In one example, one liquid information detection unit 250 may be provided in the center between adjacent cultivated plants 350. However, the number and installation position of the liquid information detection units 250 are not limited to the case of FIG. 1, and may be changed according to the type and number of cultivated plants 350. The liquid information detection unit 250 may be provided in the water tank 220. There may be only one liquid information detection unit 250, and in this case, it may be provided at a location farther away from the fertilization port 212. The amount of organic fertilizer 242 in the culture solution 230 supplied decreases the further away from the fertilization port 212. It is easier to measure the information of the culture solution 230 and manage the culture solution 230 by installing the liquid information detection unit 250 downstream where the amount of organic fertilizer 242 in the culture solution 230 decreases.

栽培槽210の周囲には、環境情報検出部260が設けられてよい。環境情報検出部260は、栽培物350の生育に影響を与える環境情報を検出する。後述するように、環境情報には、光の照度、気温、湿度、二酸化炭素濃度および窒素濃度等の雰囲気濃度、および栽培物の画像の少なくとも一つが含まれてよい。 An environmental information detection unit 260 may be provided around the cultivation tank 210. The environmental information detection unit 260 detects environmental information that affects the growth of the cultivated object 350. As described below, the environmental information may include at least one of light illuminance, temperature, humidity, atmospheric concentrations such as carbon dioxide concentration and nitrogen concentration, and an image of the cultivated object.

管理装置100は、栽培液230に微生物を含む有機養液栽培系200を管理する。本例では、管理装置100は、エッジ装置102(ゲートウェイ)およびクラウドシステム104を含む。エッジ装置102は、液情報検出部250および環境情報検出部260から測定データを受け取るコンピュータ装置である。エッジ装置102は、有機養液栽培系200の予め定められた距離内に配置されてよい。エッジ装置102は、液情報検出部250および環境情報検出部260との間のネットワークと、クラウドシステム104との間のネットワークとの間の通信を中継するゲートウェイであってよい。クラウドシステム104は、1又は通信可能に接続された複数のコンピュータで構成されてよい。クラウドシステムは、通信網上に構築される。 The management device 100 manages an organic nutrient solution cultivation system 200 containing microorganisms in a cultivation solution 230. In this example, the management device 100 includes an edge device 102 (gateway) and a cloud system 104. The edge device 102 is a computer device that receives measurement data from the liquid information detection unit 250 and the environmental information detection unit 260. The edge device 102 may be located within a predetermined distance of the organic nutrient solution cultivation system 200. The edge device 102 may be a gateway that relays communication between a network between the liquid information detection unit 250 and the environmental information detection unit 260 and a network between the cloud system 104. The cloud system 104 may be composed of one computer or multiple computers that are communicatively connected. The cloud system is built on a communication network.

エッジ装置102は、有機養液栽培系200の液情報検出部250および環境情報検出部260と無線通信等によって通信可能に接続されている。エッジ装置102とクラウドシステム104とは、通信回線によって通信可能に接続されている。通信回線は、インターネットまたは専用回線を含んでよい。エッジ装置102は、液情報検出部250による測定結果、および環境情報検出部260による測定データをクラウドシステム104に送信する。 The edge device 102 is communicatively connected to the liquid information detection unit 250 and the environmental information detection unit 260 of the organic nutrient solution cultivation system 200 via wireless communication or the like. The edge device 102 and the cloud system 104 are communicatively connected via a communication line. The communication line may include the Internet or a dedicated line. The edge device 102 transmits the measurement results by the liquid information detection unit 250 and the measurement data by the environmental information detection unit 260 to the cloud system 104.

クラウドシステム104は、エッジ装置102から、栽培液230中のORPの時系列データを取得する。そして、クラウドシステム104は、時系列データから、ORPの波形の特徴を抽出する。クラウドシステム104は、抽出された特徴に基づいて有機養液栽培系200の状態を判定する。このように管理装置100は、ORPの瞬時値が下限値以上かつ上限値以下の範囲に含まれるか否かではなく、ORPの波形の特徴に基づいて、微生物状態を判定する。 The cloud system 104 acquires time series data of the ORP in the cultivation solution 230 from the edge device 102. The cloud system 104 then extracts the characteristics of the ORP waveform from the time series data. The cloud system 104 judges the state of the organic nutrient solution cultivation system 200 based on the extracted characteristics. In this way, the management device 100 judges the microbial state based on the characteristics of the ORP waveform, not on whether the instantaneous ORP value is within a range between a lower limit value and an upper limit value.

管理装置100は、有機養液栽培系200の状態の判定結果に基づいて、有機養液栽培系200における施肥部240を制御してよい。管理装置100は、効果的な養液栽培を実現する。養液栽培は、土耕栽培と比較して様々なメリットがある。養液栽培は、土の微生物環境を水にコピーできるので、場所と地域を選ばずに栽培ができる。また、天候の影響を受けにくく、病害および虫害を防止できるので、安定して栽培物350を生産できる。さらに、多段栽培が可能であるので、単位面積当たりの収穫量が増加する。これにより、農家の作業を簡便化することもできる。 The management device 100 may control the fertilizer application section 240 in the organic nutrient solution cultivation system 200 based on the result of the determination of the state of the organic nutrient solution cultivation system 200. The management device 100 realizes effective nutrient solution cultivation. Nutrient solution cultivation has various advantages compared to soil cultivation. Nutrient solution cultivation can copy the microbial environment of the soil to water, so it can be cultivated anywhere and in any region. In addition, it is less susceptible to the effects of weather and can prevent disease and insect damage, so the cultivated product 350 can be produced stably. Furthermore, since multi-tiered cultivation is possible, the yield per unit area increases. This can also simplify the work of farmers.

また、有機養液栽培は、無機栽培と比較して様々なメリットがある。有機養液栽培では、養液中に微生物のコロニーが存在するので、病原菌が繁殖しにくく、根の病気に強くなる。そのため、栽培環境の清潔さの要求レベルが下がり、様々な栽培環境で導入することができる。また、有機物は微生物によって無機肥料化されるので、化学肥料と比較して製造時のエネルギー消費量が少なく、廃棄される有機物も利活用できる。 Organic hydroponic cultivation also has many advantages over inorganic cultivation. In organic hydroponic cultivation, the presence of microbial colonies in the nutrient solution makes it difficult for pathogens to grow and makes the roots more resistant to diseases. This reduces the required level of cleanliness in the cultivation environment, making it possible to introduce this method in a variety of cultivation environments. In addition, because organic matter is converted into inorganic fertilizer by microorganisms, less energy is consumed during production compared to chemical fertilizers, and discarded organic matter can also be utilized.

図2は、栽培システム300の構成の一例を示す。図2は、主として管理装置100の構成について示している。液情報検出部250は、ORPセンサ251を有する。液情報検出部250は、一例において、液温センサ252を備える。液情報検出部250は、溶存酸素濃度センサ253、pHセンサ254、および導電率センサ255等の各種センサを備えてよい。液情報検出部250は、管理装置100と通信可能な通信部256を有してよい。 Figure 2 shows an example of the configuration of the cultivation system 300. Figure 2 mainly shows the configuration of the management device 100. The liquid information detection unit 250 has an ORP sensor 251. In one example, the liquid information detection unit 250 has a liquid temperature sensor 252. The liquid information detection unit 250 may have various sensors such as a dissolved oxygen concentration sensor 253, a pH sensor 254, and a conductivity sensor 255. The liquid information detection unit 250 may have a communication unit 256 that can communicate with the management device 100.

溶存酸素濃度センサ253は、栽培液230中の溶存酸素量(DO)の計測により、有機物分解過程で微生物に消費される酸素の量を知る。pHセンサ254は、栽培液230の水素イオン指数(pH)を測定する。導電率センサ255は、栽培液230の導電率(electrical conductivity)を計測する。導電率は、1か月単位等の長期的な管理に用いられてよい。但し、溶存酸素濃度センサ253、pHセンサ254、および導電率センサ255は、省略されてもよい。 The dissolved oxygen concentration sensor 253 measures the amount of dissolved oxygen (DO) in the cultivation solution 230 to determine the amount of oxygen consumed by microorganisms in the organic matter decomposition process. The pH sensor 254 measures the hydrogen ion exponent (pH) of the cultivation solution 230. The electrical conductivity sensor 255 measures the electrical conductivity of the cultivation solution 230. The electrical conductivity may be used for long-term management, such as on a monthly basis. However, the dissolved oxygen concentration sensor 253, the pH sensor 254, and the electrical conductivity sensor 255 may be omitted.

環境情報検出部260は、気温センサ261、湿度センサ262、照度センサ263、栽培物監視用カメラ264、および雰囲気情報センサ265を含んでよい。環境情報検出部260は、管理装置100と通信可能な通信部266を有してよい。気温センサ261、湿度センサ262、および照度センサ263は、それぞれ、有機養液栽培系200の周囲における気温、湿度、および照度を測定する。栽培物監視用カメラ264は、栽培物350の画像を撮影する。栽培物監視用カメラ264は、液中における栽培物350の根を撮影してもよい。雰囲気情報センサ265は、有機養液栽培系200の周囲における二酸化炭素濃度および窒素濃度の少なくとも一つの成分濃度を測定する。但し、本実施形態と異なり、環境情報検出部260の全部または一部を省略してもよい。 The environmental information detection unit 260 may include a temperature sensor 261, a humidity sensor 262, an illuminance sensor 263, a crop monitoring camera 264, and an atmosphere information sensor 265. The environmental information detection unit 260 may have a communication unit 266 capable of communicating with the management device 100. The temperature sensor 261, the humidity sensor 262, and the illuminance sensor 263 measure the temperature, humidity, and illuminance around the organic nutrient solution cultivation system 200, respectively. The crop monitoring camera 264 takes an image of the cultivated product 350. The cultivated product monitoring camera 264 may take an image of the roots of the cultivated product 350 in the liquid. The atmosphere information sensor 265 measures at least one of the component concentrations of carbon dioxide concentration and nitrogen concentration around the organic nutrient solution cultivation system 200. However, unlike this embodiment, all or part of the environmental information detection unit 260 may be omitted.

エッジ装置102は、液情報検出部250の通信部256との間および環境情報検出部260の通信部266との間で通信可能な通信部103を備えてよい。また、クラウドシステム104が、エッジ装置102、制御弁213、施肥部240、端末270、および温度調整器282等の機器との間で通信するための通信部106を備えてよい。 The edge device 102 may include a communication unit 103 capable of communicating with the communication unit 256 of the liquid information detection unit 250 and with the communication unit 266 of the environmental information detection unit 260. The cloud system 104 may also include a communication unit 106 for communicating with devices such as the edge device 102, the control valve 213, the fertilizer application unit 240, the terminal 270, and the temperature regulator 282.

管理装置100は、電位取得部110および状態判定部120を備える。さらに、管理装置100は、情報取得部130、データベース140、補正情報生成部150、および処理生成部160を備えてよい。本例では、これら各構成がクラウドシステム104に設けられている場合を説明したが、管理装置100は、この場合に限られない。これらの各構成の一部または全部がエッジ装置102に設けられており、エッジ装置102において、各データ収集、データ分析、および判断が実行されてもよい。複数の構成をどのようにエッジ装置102とクラウドシステムとに配分するかは適宜に決定してよい。また、エッジ装置102およびクラウドシステム104に代えて、一つのコンピュータを管理装置100として用いてもよい。 The management device 100 includes a potential acquisition unit 110 and a state determination unit 120. The management device 100 may further include an information acquisition unit 130, a database 140, a correction information generation unit 150, and a processing generation unit 160. In this example, the case where each of these components is provided in the cloud system 104 has been described, but the management device 100 is not limited to this case. Some or all of these components may be provided in the edge device 102, and each data collection, data analysis, and judgment may be performed in the edge device 102. How to allocate the multiple components to the edge device 102 and the cloud system may be determined appropriately. Also, instead of the edge device 102 and the cloud system 104, one computer may be used as the management device 100.

電位取得部110は、栽培液230中のORPの時系列データを取得する。時系列データは、複数の時刻において、ORPセンサ251によって測定されたORPの値であってよい。 The potential acquisition unit 110 acquires time series data of the ORP in the cultivation solution 230. The time series data may be the ORP values measured by the ORP sensor 251 at multiple times.

図3は、ORPセンサの原理を示す。ORPセンサ251は、比較電極257、白金電極258、および電位差計259を備える。比較電極257は、銀電極、塩化銀電極、またはカロメル電極であってよい。比較電極257および白金電極258は、それぞれの一端が、測定対象の栽培液230に挿入される。比較電極257の他端と白金電極258の他端は、電位差計259に接続される。電位差計259は、比較電極257と白金電極258との間の電位差EhをORPとして計測する。 Figure 3 shows the principle of the ORP sensor. The ORP sensor 251 includes a comparison electrode 257, a platinum electrode 258, and a potentiometer 259. The comparison electrode 257 may be a silver electrode, a silver chloride electrode, or a calomel electrode. One end of each of the comparison electrode 257 and the platinum electrode 258 is inserted into the cultivation solution 230 to be measured. The other end of the comparison electrode 257 and the other end of the platinum electrode 258 are connected to the potentiometer 259. The potentiometer 259 measures the potential difference Eh between the comparison electrode 257 and the platinum electrode 258 as the ORP.

酸化還元電位(ORP)であるEhは、ネルンストの式Eh=Eh+(RT/nF)In([Ox]/[Red])で表される。Ehが実際の酸化還元電位である。Ehは、標準酸化還元電位であり、酸化体の活量[Ox]と還元体の活量[Red]とが同じときの酸化還元電位を示す。Rは気体定数であり、Tは絶対温度、nは反応電子数、Fはファラデー定数である。[Ox]は酸化体の活量であり、[Red]は還元体の活量である。Inは、自然対数である。 The oxidation-reduction potential (ORP), Eh, is expressed by the Nernst equation Eh = Eh 0 + (RT/nF) In ([Ox]/[Red]). Eh is the actual oxidation-reduction potential. Eh 0 is the standard oxidation-reduction potential, and indicates the oxidation-reduction potential when the activity of the oxidant [Ox] and the activity of the reductant [Red] are the same. R is the gas constant, T is the absolute temperature, n is the number of reaction electrons, and F is the Faraday constant. [Ox] is the activity of the oxidant, and [Red] is the activity of the reductant. In is the natural logarithm.

[Ox]は、有機養液栽培系200においては主として酸素濃度に対応する。[Red]は、有機養液栽培系200においては主として有機物(有機質肥料242)の濃度に対応する。酸素濃度は、貯水槽220における曝気によって、基本的には変動が抑えられている。したがって、ネルンストの式によれば、栽培液230中において有機質肥料242の濃度が高くなると、ORPは低くなり、有機質肥料242の濃度が低くなると、ORPが高くなる。 [Ox] mainly corresponds to the oxygen concentration in the organic nutrient solution cultivation system 200. [Red] mainly corresponds to the concentration of organic matter (organic fertilizer 242) in the organic nutrient solution cultivation system 200. Fluctuations in the oxygen concentration are basically suppressed by aeration in the water tank 220. Therefore, according to the Nernst equation, as the concentration of organic fertilizer 242 in the cultivation solution 230 increases, the ORP decreases, and as the concentration of organic fertilizer 242 decreases, the ORP increases.

図4は、ORPの波形の一例を示す。図4は、電位取得部110によって取得されたORPの時系列データを、横軸が時間、縦軸が電位差(mV)として示した波形を図示している。施肥によって栽培液230中の有機質肥料242の濃度が高くなると、急速にORPの値が低下する。そして、微生物によって有機質肥料242が分解されるにつれて、栽培液230中における有機質肥料242の濃度が低くなるので、徐々にORPの値が上昇する。本例では、一日に施肥を1回実行しているが、この場合に限れない。一日あたり複数回にわけて施肥を実行してよい。 Figure 4 shows an example of an ORP waveform. Figure 4 illustrates a waveform of ORP time series data acquired by the potential acquisition unit 110, with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing potential difference (mV). When the concentration of organic fertilizer 242 in the cultivation solution 230 increases due to fertilization, the ORP value drops rapidly. Then, as the organic fertilizer 242 is decomposed by microorganisms, the concentration of organic fertilizer 242 in the cultivation solution 230 decreases, and the ORP value gradually increases. In this example, fertilization is performed once a day, but this is not limited to this case. Fertilization may be performed multiple times a day.

本実施形態の管理装置100において、図2に示される状態判定部120は、電位取得部110が取得した時系列データから、ORPの波形の特徴を抽出してよい。状態判定部120は、抽出された特徴に基づいて有機養液栽培系200の状態を判定する。なお、記状態判定部120は、特徴として酸化還元電位の波形の予め定められた時間範囲における変化態様を抽出してよい。「予め定められた時間範囲における変化態様」とは、ORPの瞬間の値ではなく、ある程度の期間におけるORPの時系列データの変化の態様を意味する。 In the management device 100 of this embodiment, the state determination unit 120 shown in FIG. 2 may extract characteristics of the ORP waveform from the time series data acquired by the potential acquisition unit 110. The state determination unit 120 determines the state of the organic nutrient solution cultivation system 200 based on the extracted characteristics. The state determination unit 120 may extract the change pattern of the oxidation-reduction potential waveform in a predetermined time range as the characteristic. The "change pattern in a predetermined time range" does not mean the instantaneous value of ORP, but the change pattern of the ORP time series data over a certain period of time.

ORPの波形の特徴(変化態様)の例としては、(1)施肥してからORPが定常状態にもどるまでの復帰時間、(2)施肥してからORPが定常状態にもどるまでの極小値(ピーク)の本数または強度、および(3)施肥してからORPが定常状態に戻った時点でのORPの値等が挙げられる。変化態様については後述する。「定常状態」とは、一定期間にわたって、酸化還元電位(ORP)が安定した状態を意味してよく、特に、後述するように液温に基づく補正後の酸化還元電位(ORP)が一定期間にわたって安定した状態であってよい。 Examples of characteristics (changes) of the ORP waveform include (1) the recovery time from fertilization until the ORP returns to a steady state, (2) the number or intensity of minimum values (peaks) from fertilization until the ORP returns to a steady state, and (3) the ORP value at the point in time when the ORP returns to a steady state after fertilization. The changes will be described later. "Steady state" may mean a state in which the oxidation-reduction potential (ORP) is stable for a certain period of time, and in particular, a state in which the oxidation-reduction potential (ORP) after correction based on the liquid temperature, as described later, is stable for a certain period of time.

状態判定部120によって判定される「有機養液栽培系200の状態」は、栽培液230中の有機物の濃度、微生物の状態(微生物が有機物を分解できる量または速度)、施肥量を増やすべき状態であるか減らすべき状態であるか、および施肥のタイミングを早めるべき状態であるか遅くするべき状態であるか等についての情報の少なくも一つを含んでよい。 The "state of the organic nutrient solution cultivation system 200" determined by the state determination unit 120 may include at least one of information regarding the concentration of organic matter in the cultivation solution 230, the state of the microorganisms (the amount or speed at which the microorganisms can decompose the organic matter), whether the amount of fertilizer should be increased or decreased, and whether the timing of fertilization should be advanced or delayed.

状態判定部120は、図1に示されるように、複数の箇所に設置された液情報検出部250aから250d内の各ORPセンサ251によって測定された複数個所におけるORPの波形の変化態様に基づいて、有機養液栽培系200の状態を判定してもよい。例えば、複数個所におけるORPの波形の変化態様によれば、栽培槽210内における有機物(有機質肥料242)の凝集位置および有機物の分布がわかる。 The state determination unit 120 may determine the state of the organic nutrient solution cultivation system 200 based on the change in the ORP waveform at multiple locations measured by each of the ORP sensors 251 in the liquid information detection units 250a to 250d installed at multiple locations as shown in FIG. 1. For example, the change in the ORP waveform at multiple locations can reveal the aggregation position of organic matter (organic fertilizer 242) in the cultivation tank 210 and the distribution of the organic matter.

ネルンストの式には、絶対温度Tが変数として含まれている。また、ネルンストの式において[Ox]で表される酸素濃度も温度による影響を受ける。したがって、ORPは栽培液230の液温の影響を受ける。状態判定部120は、液温の温度データに基づいてORPの時系列データを補正し、補正された時系列データから、ORPの波形の特徴、特に、変化態様を抽出してもよい。 The Nernst equation includes absolute temperature T as a variable. In addition, the oxygen concentration represented by [Ox] in the Nernst equation is also affected by temperature. Therefore, the ORP is affected by the temperature of the cultivation solution 230. The state determination unit 120 may correct the ORP time series data based on the temperature data of the solution temperature, and extract the characteristics of the ORP waveform, in particular the change pattern, from the corrected time series data.

図2に示される情報取得部130は、栽培液230中の温度を示す温度データを取得する温度取得部131を含んでよい。情報取得部130は、液情報検出部250および環境情報検出部260からの各種の測定データを時系列に取得してよい。データベース140は、過去の各時刻における栽培液230のORPの値と栽培液230の温度の値を記憶する。データベース140は、過去の各時刻における液情報検出部250および環境情報検出部260による各種の測定データについても記憶してよい。データベース140は、新たに取得されたORPの値、栽培液230の温度の値、および各種測定データを順次に記憶してよい。 The information acquisition unit 130 shown in FIG. 2 may include a temperature acquisition unit 131 that acquires temperature data indicating the temperature in the cultivation solution 230. The information acquisition unit 130 may acquire various measurement data from the solution information detection unit 250 and the environmental information detection unit 260 in chronological order. The database 140 stores the ORP value of the cultivation solution 230 and the temperature value of the cultivation solution 230 at each past time. The database 140 may also store various measurement data by the solution information detection unit 250 and the environmental information detection unit 260 at each past time. The database 140 may sequentially store the newly acquired ORP value, the temperature value of the cultivation solution 230, and various measurement data.

補正情報生成部150は、過去に取得した温度データ、およびORPの時系列データに基づいて、ORPの時系列データを補正するための補正情報を生成する。補正情報生成部150は、過去に取得した温度データ、およびORPの時系列データをデータベース140から取得してよい。 The correction information generating unit 150 generates correction information for correcting the ORP time series data based on previously acquired temperature data and ORP time series data. The correction information generating unit 150 may acquire previously acquired temperature data and ORP time series data from the database 140.

補正情報生成部150は、予め定められた周期で補正情報を更新してよい。補正情報生成部150は、例えば、毎日、補正情報を更新する。更新する周期は、一定周期でなくてもよい。補正情報生成部150は、予め定められた事象が生じた場合に随時に補正情報を更新してよい。予め定められた事象は、栽培者によって入力された更新指示であってよい。状態判定部120は、補正情報に基づいてORPの時系列データを補正する。 The correction information generating unit 150 may update the correction information at a predetermined cycle. The correction information generating unit 150 updates the correction information every day, for example. The update cycle does not have to be a fixed cycle. The correction information generating unit 150 may update the correction information whenever a predetermined event occurs. The predetermined event may be an update instruction input by the grower. The state determining unit 120 corrects the ORP time series data based on the correction information.

図5は、栽培液230中の温度によるORPの補正の一例を示す。図5の横軸は栽培液230の温度(℃)を示し、縦軸は栽培液230のORP(mV)を示す。黒丸は、過去のORPの実測値を示す。白丸は、検量線(補正情報)により補正したORPを示す。 Figure 5 shows an example of ORP correction based on the temperature in the cultivation solution 230. The horizontal axis of Figure 5 shows the temperature (°C) of the cultivation solution 230, and the vertical axis shows the ORP (mV) of the cultivation solution 230. Black circles show actual measured values of ORP in the past. White circles show ORP corrected using a calibration curve (correction information).

実測値は、過去に取得した温度データおよびORPの時系列データである。定常状態における有機養液栽培系200において、夜および昼等の自然な温度変化を利用して得られた栽培液230の温度(℃)とORP(mV)との関係から、補正情報生成部150は、補正情報として検量線を生成してよい。本例では、栽培液230の温度が20℃における値に補正したORP(mV)は、-4.4(T-273)+222の検量線(但し、Tは絶対温度)によって与えられる。但し、補正情報としての検量線は、この場合に限られない。 The actual measured values are time series data of temperature and ORP obtained in the past. In the organic nutrient solution cultivation system 200 in a steady state, the correction information generating unit 150 may generate a calibration curve as correction information from the relationship between the temperature (°C) and ORP (mV) of the cultivation solution 230 obtained by utilizing natural temperature changes such as night and day. In this example, the ORP (mV) corrected to the value when the temperature of the cultivation solution 230 is 20°C is given by a calibration curve of -4.4 (T-273) + 222 (where T is absolute temperature). However, the calibration curve as correction information is not limited to this case.

補正情報生成部150は、自然な温度変化を利用して補正情報を得る場合に限られない。一例において、有機養液栽培系200は、栽培液230の液温を制御するヒーター等の温度制御部を有してもよい。ヒーター等を用いて人為的に栽培液230の液温を変化させつつ各液温におけるORPを測定した測定データに基づいて、補正情報生成部150は、補正情報を生成してもよい。この場合、ヒーターは、液中の一部の領域だけに設置してよい。これにより、栽培に影響をあたえない場所で栽培液230を温度変化させることができる。 The correction information generating unit 150 is not limited to obtaining correction information using natural temperature changes. In one example, the organic nutrient solution cultivation system 200 may have a temperature control unit such as a heater that controls the temperature of the cultivation solution 230. The correction information generating unit 150 may generate correction information based on measurement data obtained by artificially changing the temperature of the cultivation solution 230 using a heater or the like and measuring the ORP at each temperature. In this case, the heater may be installed in only a portion of the solution. This allows the temperature of the cultivation solution 230 to be changed in a place that does not affect the cultivation.

図6は、ORPの波形における変化態様の一例を示す。図6の上段は液温補正前のORPの波形10の一例を示し、図6の下段は液温補正後のORPの波形20の一例を示す。状態判定部120は、温度データに基づいてORPの時系列データを補正し、補正した時系列データ(図6の下段)から、ORPの波形20の特徴、特に、変化態様を抽出してよい。液温補正により、ORPの波形20の変化態様を抽出しやすくなる。 Figure 6 shows an example of the change in the ORP waveform. The upper part of Figure 6 shows an example of the ORP waveform 10 before liquid temperature correction, and the lower part of Figure 6 shows an example of the ORP waveform 20 after liquid temperature correction. The state determination unit 120 may correct the ORP time series data based on the temperature data, and extract the characteristics of the ORP waveform 20, in particular the change, from the corrected time series data (lower part of Figure 6). Liquid temperature correction makes it easier to extract the change in the ORP waveform 20.

状態判定部120は、過去に抽出した特徴と、新たに取得した特徴とを比較して、有機養液栽培系200の状態を判定してよい。状態判定部120は、過去に抽出した変化態様との間の変化量を、予め定められた閾値、特徴量、または条件と比較した比較結果に基づいて有機養液栽培系200の状態を判定してよい。あるいは、状態判定部120は、新たに取得した変化態様を予め定められた閾値、特徴量、または条件と比較して、有機養液栽培系200の状態を判定してよい。 The state determination unit 120 may determine the state of the organic nutrient solution cultivation system 200 by comparing previously extracted features with newly acquired features. The state determination unit 120 may determine the state of the organic nutrient solution cultivation system 200 based on a comparison result of comparing the amount of change between the previously extracted change mode with a predetermined threshold value, feature value, or condition. Alternatively, the state determination unit 120 may determine the state of the organic nutrient solution cultivation system 200 by comparing the newly acquired change mode with a predetermined threshold value, feature value, or condition.

管理装置100は、機械学習することで、栽培者の勘と経験に依存することなく、予め定められた閾値、特徴量、または条件を決定してよい。例えば、管理装置100は、栽培液230の最終的なORPの画像の機械学習により、閾値、特徴量または条件を補正し、経時的に更新する。また、過去の栽培履歴データからのパターン認識によって、適応的に予め定められた閾値、特徴量、または条件を決定してよい。例えば、管理装置100は、栽培液230の最終的なORPの時系列データのパターン認識により、閾値、特徴量または条件を補正し、経時的に更新する[0]。 The management device 100 may use machine learning to determine predetermined thresholds, features, or conditions without relying on the intuition and experience of the grower. For example, the management device 100 corrects the thresholds, features, or conditions and updates them over time through machine learning of an image of the final ORP of the cultivation solution 230. In addition, the management device 100 may adaptively determine predetermined thresholds, features, or conditions through pattern recognition from past cultivation history data. For example, the management device 100 corrects the thresholds, features, or conditions and updates them over time through pattern recognition of time-series data of the final ORP of the cultivation solution 230 [0].

状態判定部120は、栽培液230中に有機物である有機質肥料242を添加した後に、ORPが定常状態22に達したときのベースライン値に基づいて、有機養液栽培系200の状態を判定してよい。有機物である有機質肥料242を添加は、施肥部240による施肥であってよい。定常状態22は、温度補正後のORP値の変動が、予め定められた値以下となった場合であってよく、施肥から予め定められた時間(一例において、7時間)が経過した状態であってもよい。ベースライン値は、定常状態22におけるORPの最小値、最大値、または平均値であってよい。 The state determination unit 120 may determine the state of the organic nutrient solution cultivation system 200 based on the baseline value when the ORP reaches a steady state 22 after the organic fertilizer 242, which is an organic matter, is added to the cultivation solution 230. The addition of the organic fertilizer 242, which is an organic matter, may be fertilization by the fertilization unit 240. The steady state 22 may be a state in which the fluctuation in the ORP value after temperature correction is equal to or less than a predetermined value, or a state in which a predetermined time (in one example, 7 hours) has passed since fertilization. The baseline value may be the minimum, maximum, or average value of the ORP in the steady state 22.

一例において、状態判定部120は、過去のベースライン値(前回のベースライン値等)と今回のベースライン値との変化量に基づいて有機養液栽培系200の状態を判定してよい。状態判定部120は、過去のベースライン値(前回のベースライン値)または予め定められた値に比べてベースライン値が低下した場合、有機質肥料242の微生物による分解が十分に行われていないと判定してよく、ベースライン値が上がった場合、栽培物に吸収されない成分が栽培液中に蓄積していると判定してよい。これらの場合、状態判定部120は、施肥量を中断または減らすべき状態であると判定してよく、施肥のタイミングを遅らせるべき状態であると判定してもよい。 In one example, the state determination unit 120 may determine the state of the organic nutrient solution cultivation system 200 based on the amount of change between a past baseline value (such as the previous baseline value) and the current baseline value. If the baseline value has decreased compared to the past baseline value (the previous baseline value) or a predetermined value, the state determination unit 120 may determine that the organic fertilizer 242 has not been sufficiently decomposed by microorganisms, and if the baseline value has increased, may determine that components that are not absorbed by the cultivated plants have accumulated in the cultivation solution. In these cases, the state determination unit 120 may determine that the amount of fertilizer application should be suspended or reduced, or that the timing of fertilization should be delayed.

状態判定部120は、栽培液230中に有機物を添加してから、ORPが定常状態22に達するまでの復帰時間t1に基づいて、有機養液栽培系200の状態を判定してよい。あるいは、状態判定部120は、栽培液230中に有機物を添加してから、ORPが最小値(極小値)になるまでの期間t2、または施肥後に、ORPが最小値から定常状態の値になるまでの期間t3に基づいて、有機養液栽培系200の状態を判定してよい。 The state determination unit 120 may determine the state of the organic nutrient solution cultivation system 200 based on the recovery time t1 from the addition of the organic matter to the cultivation solution 230 until the ORP reaches the steady state 22. Alternatively, the state determination unit 120 may determine the state of the organic nutrient solution cultivation system 200 based on the period t2 from the addition of the organic matter to the cultivation solution 230 until the ORP reaches a minimum value (minimal value), or the period t3 from the minimum value until the ORP reaches a steady state value after fertilization.

復帰時間t1が長くなった場合、または、ORPが所定時間内に定常状態22に復帰しない場合、有機質肥料242の微生物による分解が十分に行われていないと判定してよい。この場合、状態判定部120は、施肥を中断または施肥量を減らすべき状態であると判定してよく、施肥のタイミングを遅らせるべき状態であると判定してもよい。 If the return time t1 becomes long, or if the ORP does not return to the steady state 22 within a predetermined time, it may be determined that the organic fertilizer 242 has not been sufficiently decomposed by microorganisms. In this case, the state determination unit 120 may determine that the state is such that fertilization should be suspended or the amount of fertilizer applied should be reduced, or that the timing of fertilization should be delayed.

状態判定部120は、栽培液230中に有機物を添加した後に、ORPが定常状態22に向かって回復する場合の、ORPの波形20の傾きC1に基づいて、有機養液栽培系200の状態を判定してよい。波形20の傾きC1は、単位時間あたりのORPの上昇分であってよい。波形20の傾きC1が予め定められた値より小さい場合には、有機質肥料242の微生物による分解が十分に行われていないと判定してよい。この場合、状態判定部120は、施肥量を減らすべき状態であると判定してよく、施肥のタイミングを遅らせるべき状態であると判定してもよい。 The state determination unit 120 may determine the state of the organic nutrient solution cultivation system 200 based on the slope C1 of the ORP waveform 20 when the ORP recovers toward the steady state 22 after organic matter is added to the cultivation solution 230. The slope C1 of the waveform 20 may be the increase in ORP per unit time. If the slope C1 of the waveform 20 is smaller than a predetermined value, it may be determined that the organic fertilizer 242 has not been sufficiently decomposed by microorganisms. In this case, the state determination unit 120 may determine that the amount of fertilizer should be reduced, or that the timing of fertilization should be delayed.

状態判定部120は、栽培液230中に有機物を添加してから、ORPが定常状態22に達するまでの波形20における複数のピーク(谷、極小値)P1、P2に基づいて、有機養液栽培系200の状態を判定してよい。状態判定部120は、複数のピークP1、P2の強度の相対関係、ピークP1、P2のそれぞれの半値幅、ピークP1、P2の間隔等により微生物状態を判定してよい。 The state determination unit 120 may determine the state of the organic nutrient solution cultivation system 200 based on multiple peaks (valleys, minimum values) P1, P2 in the waveform 20 from the time when the organic matter is added to the cultivation solution 230 until the ORP reaches a steady state 22. The state determination unit 120 may determine the microbial state based on the relative relationship between the intensities of the multiple peaks P1, P2, the half-widths of the peaks P1, P2, the interval between the peaks P1, P2, etc.

状態判定部120は、図6に示される施肥領域面積Sに基づいて、有機養液栽培系200の状態を判定してよい。施肥領域面積Sは、施肥した時点での波形20の第1点と定常状態22に到達した時点での波形の第2点とを結んだ線(図6の点線)と、第1点および第2点の間の波形20とによって囲まれた範囲の面積であってよい。施肥領域面積Sが大きくなると、状態判定部120は、有機質肥料242の微生物による分解が十分に行われていないと判定してよい。この場合、状態判定部120は、施肥量を減らすべき状態であると判定してよく、施肥のタイミングを遅らせるべき状態であると判定してもよい。 The state determination unit 120 may determine the state of the organic nutrient solution cultivation system 200 based on the fertilization area S shown in FIG. 6. The fertilization area S may be the area of the range surrounded by a line (dotted line in FIG. 6) connecting the first point of the waveform 20 at the time of fertilization and the second point of the waveform at the time of reaching the steady state 22, and the waveform 20 between the first and second points. When the fertilization area S becomes large, the state determination unit 120 may determine that the organic fertilizer 242 has not been sufficiently decomposed by microorganisms. In this case, the state determination unit 120 may determine that the amount of fertilizer should be reduced, or that the timing of fertilization should be delayed.

状態判定部120は、定常状態22における波形20の傾き(平坦度)C2の絶対値および正負によって、有機養液栽培系200の状態を判定してよい。状態判定部120は、ベースライン値、復帰時間、波形の傾きC1、C2、ピークP1、P2の特性、および施肥領域面積S等から選ばれた複数種類の特徴に基づいて、有機養液栽培系200の状態を判定してよい。 The state determination unit 120 may determine the state of the organic nutrient solution cultivation system 200 based on the absolute value and positive/negative of the slope (flatness) C2 of the waveform 20 in the steady state 22. The state determination unit 120 may determine the state of the organic nutrient solution cultivation system 200 based on multiple types of characteristics selected from the baseline value, the recovery time, the characteristics of the slopes C1 and C2 of the waveform, the peaks P1 and P2, and the fertilization area S, etc.

状態判定部120は、ORPの波形の特徴と他の情報とを併用して、有機養液栽培系200の状態を判定してよい。他の情報としては、栽培液230中の溶存酸素濃度、水素イオン指数(pH)等の栽培液230の情報であってもよく、有機養液栽培系200の周囲における光の照度、気温、湿度、二酸化炭素濃度、窒素濃度、および栽培物350の育成具体を判断するための画像であってもよい。 The state determination unit 120 may determine the state of the organic nutrient solution cultivation system 200 by using the characteristics of the ORP waveform in combination with other information. The other information may be information about the cultivation solution 230, such as the dissolved oxygen concentration and hydrogen ion exponent (pH) in the cultivation solution 230, or may be the illuminance of light, temperature, humidity, carbon dioxide concentration, nitrogen concentration, and images for determining the specific growth of the cultivated plant 350 around the organic nutrient solution cultivation system 200.

図2において、本実施形態の管理装置100は、状態判定部120が判定した状態に基づいて、有機養液栽培系200に対する処理内容を生成する処理生成部160を更に備えてよい。本例において、処理生成部160は、有機養液栽培系200に対する有機物の投入量および投入タイミングの少なくとも一方を示す処理内容を生成する。すなわち、処理生成部160は、施肥部240による施肥量および施肥タイミングについて制御内容を決定する。通信部106は、決定された制御内容に応じて施肥部240に制御信号を送信する。制御信号を受けた施肥部240は、受信した処理内容に基づいたタイミングおよび量の施肥を実行する。 In FIG. 2, the management device 100 of this embodiment may further include a process generation unit 160 that generates process content for the organic nutrient solution cultivation system 200 based on the state determined by the state determination unit 120. In this example, the process generation unit 160 generates process content indicating at least one of the amount and timing of input of organic matter to the organic nutrient solution cultivation system 200. That is, the process generation unit 160 determines control content for the amount and timing of fertilization by the fertilization unit 240. The communication unit 106 transmits a control signal to the fertilization unit 240 in accordance with the determined control content. Upon receiving the control signal, the fertilization unit 240 performs fertilization at a timing and amount based on the received process content.

処理生成部160は、状態判定部120による判定結果とともに、有機養液栽培系200の周囲における光の照度、気温、湿度、二酸化炭素濃度、および栽培物の画像の少なくともいずれかの情報に基づいて、有機物の投入量および投入タイミングの少なくとも一方を調整してもよい。 The processing generation unit 160 may adjust at least one of the amount and timing of input of organic matter based on the result of the determination by the state determination unit 120, as well as on at least one of information on the illuminance of light, temperature, humidity, carbon dioxide concentration, and images of the cultivated plants around the organic nutrient solution cultivation system 200.

照度が高くなるほど、栽培物350による養分の吸収が多くなるので、処理生成部160は、有機物の投入量が多くなるように調整したり、投入頻度が高くなるように調整したりしてよい。栽培物350に適した気温の範囲がある。したがって、処理生成部160は、適切な気温範囲からの乖離が大きくなるほど有機物の投入量が少なくなるように調整したり、投入頻度が低くなるように調整したりしてよい。処理生成部160は、栽培物350を時系列に撮影した画像を比較することによって栽培物350の生育度合いを判定し、生育度合いに応じて有機物の投入量や投入タイミングを調整してもよい。一例において、処理生成部160は、生育度合いから、栽培物350が弱っていると判断される場合には、有機物の投入量が少なくなるように調整してよい。二酸化炭素濃度が予め定められた値より高い場合には、光合成が促進されるので、処理生成部160は、有機物の投入量が多くなるように調整してよい。 The higher the illuminance, the more nutrients are absorbed by the cultivated plant 350, so the processing and generating unit 160 may adjust the input amount of organic matter to be increased or the input frequency to be increased. There is a temperature range suitable for the cultivated plant 350. Therefore, the processing and generating unit 160 may adjust the input amount of organic matter to be decreased or the input frequency to be decreased as the deviation from the suitable temperature range increases. The processing and generating unit 160 may determine the growth level of the cultivated plant 350 by comparing images taken in chronological order of the cultivated plant 350, and adjust the input amount and input timing of the organic matter according to the growth level. In one example, if the growth level determines that the cultivated plant 350 is weak, the processing and generating unit 160 may adjust the input amount of organic matter to be decreased. If the carbon dioxide concentration is higher than a predetermined value, photosynthesis is promoted, so the processing and generating unit 160 may adjust the input amount of organic matter to be increased.

処理生成部160は、有機物の投入量および投入タイミング以外の処理内容を生成してもよい。処理生成部160は、栽培者等の事前に登録された端末270に対して処理内容を通信部106経由で送信してよい。端末270は、携帯端末であってもよく、パソコン等のコンピュータ端末であってよい。端末270は、受信した処理内容を画面に表示してよい。 The processing generation unit 160 may generate processing contents other than the amount and timing of input of organic matter. The processing generation unit 160 may transmit the processing contents to a terminal 270 registered in advance by a grower or the like via the communication unit 106. The terminal 270 may be a mobile terminal or a computer terminal such as a personal computer. The terminal 270 may display the received processing contents on the screen.

処理生成部160は、状態判定部120が判定した状態に基づいて、栽培液230の温度を調整する温度調整器282を制御してよい。温度調整器282は、たとえばヒーターおよび冷却手段を備えてよい。 The process generation unit 160 may control a temperature regulator 282 that adjusts the temperature of the cultivation solution 230 based on the state determined by the state determination unit 120. The temperature regulator 282 may include, for example, a heater and a cooling means.

処理生成部160は、有機養液栽培系200、特に貯水槽220に水を加えるための給水弁284を制御してよい。水の供給量が予め定められた値より少ないと、栽培液230の濃度が高くなって微生物や栽培物の根に影響を与えたり、水素イオン指数が高くなりすぎて栽培物の根に影響を与えたりする。したがって、処理生成部160は貯水槽220内の水分量を調整してよい。 The processing generation unit 160 may control the water supply valve 284 for adding water to the organic nutrient solution cultivation system 200, particularly the water tank 220. If the amount of water supplied is less than a predetermined value, the concentration of the cultivation solution 230 may become high, affecting microorganisms and the roots of the cultivated plants, or the hydrogen ion exponent may become too high, affecting the roots of the cultivated plants. Therefore, the processing generation unit 160 may adjust the amount of water in the water tank 220.

また、処理生成部160は、状態判定部120が判定した状態に基づいて、栽培液230全体を交換するように、栽培液交換機構286を制御してよい。栽培液交換機構286は、現在の栽培液230を有機養液栽培系200から抜くとともに、栽培前工程(耕水工程)において準備されて保存されている耕水および水を、新たな栽培液230として有機養液栽培系200に入れてよい。 The processing generation unit 160 may also control the cultivation solution exchange mechanism 286 to exchange the entire cultivation solution 230 based on the state determined by the state determination unit 120. The cultivation solution exchange mechanism 286 may drain the current cultivation solution 230 from the organic nutrient solution cultivation system 200, and may introduce the cultivation water and water prepared and stored in the pre-cultivation process (cultivation process) into the organic nutrient solution cultivation system 200 as new cultivation solution 230.

処理生成部160は、状態判定部120が判定した状態に基づいて、ポンプ222(図1)を制御して、栽培液230の流速を変化させてもよい。処理生成部160は、状態判定部における判定結果に基づいて、施肥口212の開閉度合いを制御して、栽培槽210への栽培液230の供給量を調整してもよい。 The process generation unit 160 may control the pump 222 (FIG. 1) based on the state determined by the state determination unit 120 to change the flow rate of the cultivation solution 230. The process generation unit 160 may control the degree of opening and closing of the fertilizer inlet 212 based on the determination result in the state determination unit to adjust the amount of cultivation solution 230 supplied to the cultivation tank 210.

処理生成部160は、状態判定部における判定結果に基づいて、栽培槽210において有機物を投入する位置(投入位置)を決定し、当該位置を示す処理内容を生成してよい。有機物を投入する位置は、有機質肥料242を含んだ状態の栽培液230の施肥口212であってよい。処理生成部160は、複数の施肥口212aから212dのそれぞれの制御弁213aから213dの開閉および開閉度合いを制御してよい。 The process generation unit 160 may determine the position (addition position) in the cultivation tank 210 for adding organic matter based on the judgment result in the state judgment unit, and generate process content indicating the position. The position for adding the organic matter may be the fertilizer inlet 212 of the cultivation solution 230 containing organic fertilizer 242. The process generation unit 160 may control the opening and closing and the degree of opening and closing of the control valves 213a to 213d of each of the multiple fertilizer inlets 212a to 212d.

図7は、管理装置100による管理方法についてのフローチャートの一例を示す。なお、コンピュータプログラムが、コンピュータに管理方法を実行させてよい。コンピュータプログラムは、コンピュータが読取可能な記録媒体によって提供されてよい。管理方法は、栽培液230に微生物を含む有機養液栽培系200を管理する。電位取得部110は、栽培液230中のORPの時系列データを取得する(ステップS10)。状態判定部120および補正情報生成部150は、栽培液230中の温度を示す温度データに基づいてORPの時系列データを補正する(ステップS20)。状態判定部120は、栽培液230中のORPの時系列データあるいは温度補正された時系列データから、ORPの波形20の特徴として変化態様を抽出し、変化態様に基づいて有機養液栽培系200の状態を判定する(ステップS30)。処理生成部160は、状態判定段階(ステップS30)において判定された有機養液栽培系200の状態に基づいて、有機養液栽培系200に対する処理内容を生成する(ステップS40)。 Figure 7 shows an example of a flowchart of the management method by the management device 100. A computer program may cause a computer to execute the management method. The computer program may be provided by a computer-readable recording medium. The management method manages an organic nutrient solution cultivation system 200 containing microorganisms in a culture solution 230. The potential acquisition unit 110 acquires time series data of the ORP in the culture solution 230 (step S10). The state determination unit 120 and the correction information generation unit 150 correct the ORP time series data based on temperature data indicating the temperature in the culture solution 230 (step S20). The state determination unit 120 extracts a change pattern as a feature of the ORP waveform 20 from the time series data of the ORP in the culture solution 230 or the temperature-corrected time series data, and determines the state of the organic nutrient solution cultivation system 200 based on the change pattern (step S30). The process generation unit 160 generates process content for the organic nutrient solution cultivation system 200 based on the state of the organic nutrient solution cultivation system 200 determined in the state determination step (step S30) (step S40).

図8は、時系列データの補正処理のフローチャートの一例を示す。図8は、図7のステップS20の処理内容の一例を示す。温度取得部131は、栽培液230中の温度データを取得する(ステップS21)。 Figure 8 shows an example of a flowchart of the correction process of time series data. Figure 8 shows an example of the process content of step S20 in Figure 7. The temperature acquisition unit 131 acquires temperature data in the cultivation solution 230 (step S21).

補正情報生成部150は、過去に取得した温度データ、およびORPの時系列データに基づいて、ORPの時系列データを補正するための補正情報(検量線)を予め定められた周期で更新しておく。状態判定部120は、補正情報を参照することによって、ステップS21の温度データに基づいて、ORPの時系列データを補正する(ステップS22)。このように補正された時系列データを用いることによって、有機養液栽培系200の状態を判定する精度を高めることができる。 The correction information generating unit 150 updates the correction information (calibration curve) for correcting the ORP time series data at a predetermined interval, based on previously acquired temperature data and ORP time series data. The state determining unit 120 corrects the ORP time series data based on the temperature data of step S21 by referring to the correction information (step S22). By using the time series data corrected in this manner, the accuracy of determining the state of the organic nutrient solution cultivation system 200 can be improved.

図9は、有機養液栽培系200の状態判定処理のフローチャートの一例を示す。図9は、図7のステップS30の処理内容の一例を示す。状態判定部120は、栽培液230中のORPの時系列データ、特に温度補正された時系列データから、ORPの波形20の特徴として変化態様を抽出する(ステップS31)。変化態様としては、図6に示されるとおり、(1)施肥後にORPが波形20の定常状態22に達したときのベースライン値、(2)施肥後にORPが定常状態22になるまでの復帰時間t1、(3)施肥後にORPが定常状態22に向かって回復する場合の波形20の傾きC1、(4)施肥後にORPが定常状態22になるまでの複数の極小点ピークP1、P2の態様(強度の相対関係、半値幅、ピーク間隔)等であってよい。 Figure 9 shows an example of a flow chart of the state determination process of the organic nutrient solution cultivation system 200. Figure 9 shows an example of the process contents of step S30 in Figure 7. The state determination unit 120 extracts a change mode as a feature of the ORP waveform 20 from the time series data of the ORP in the cultivation solution 230, particularly the temperature-corrected time series data (step S31). The change mode may be, as shown in Figure 6, (1) the baseline value when the ORP reaches the steady state 22 of the waveform 20 after fertilization, (2) the return time t1 until the ORP reaches the steady state 22 after fertilization, (3) the slope C1 of the waveform 20 when the ORP recovers toward the steady state 22 after fertilization, and (4) the mode of multiple minimum peaks P1 and P2 until the ORP reaches the steady state 22 after fertilization (relative relationship of intensity, half-width, peak interval), etc.

状態判定部120は、ステップ31で抽出された変化態様を、対応する過去の変化態様、または過去の変化態様に基づく基準と比較する(ステップS32)。過去に抽出した変化態様との間の変化量が閾値以上であったり、新たに抽出した変化態様が条件を満たしたりした場合(ステップS32:YES)、状態判定部120は、微生物による有機物の分解が十分におこなわれていないと判断する(ステップS33)。一方、変化量が閾値未満であったり、新たに抽出した変化態様が条件を満たさなかったりした場合(ステップS32:NO)、微生物による有機物の分解が十分におこなわれていると判断する(ステップS34)。 The state determination unit 120 compares the change mode extracted in step S31 with the corresponding past change mode or with a criterion based on the past change mode (step S32). If the amount of change between the previously extracted change mode and the newly extracted change mode is equal to or greater than the threshold value or the newly extracted change mode satisfies the condition (step S32: YES), the state determination unit 120 determines that the decomposition of organic matter by microorganisms is not sufficient (step S33). On the other hand, if the amount of change is less than the threshold value or the newly extracted change mode does not satisfy the condition (step S32: NO), it determines that the decomposition of organic matter by microorganisms is sufficient (step S34).

本実施形態の状態判定処理によれば、ORPの瞬時値が下限値以上かつ上限値以下の範囲に含まれるか否かにって正常または異常を判定する場合に比べて、より正確に有機養液栽培系200の状態を知ることができる。したがって、栽培物350の栽培経験が少なく、施肥条件の判断が難しい栽培者であっても、適切な施肥量と施肥タイミングを知ることができる。 The state determination process of this embodiment makes it possible to know the state of the organic nutrient solution cultivation system 200 more accurately than when determining whether the ORP instantaneous value is normal or abnormal based on whether it is within a range between a lower limit value and an upper limit value. Therefore, even a grower who has little experience cultivating the crop 350 and finds it difficult to determine the fertilization conditions can know the appropriate amount and timing of fertilization.

図10は、処理内容生成のフローチャートの一例を示す。図10は、図7のステップS40の処理内容の一例を示す。処理生成部160は、図9におけるORPの変化態様に基づく有機養液栽培系200の状態判定結果を取得する(ステップS41)。 Figure 10 shows an example of a flowchart for generating process contents. Figure 10 shows an example of the process contents of step S40 in Figure 7. The process generation unit 160 acquires the state judgment result of the organic hydroponic cultivation system 200 based on the change in the ORP in Figure 9 (step S41).

処理生成部160は、状態判定部120が判定した状態に基づいて、有機養液栽培系200に対する処理内容を生成する。特に、施肥における有機物(有機質肥料242)の投入量(施肥量)、投入タイミング、または投入位置等の処理内容を決定する(ステップ42)。処理生成部160は、施肥部240等に制御信号を送信する(ステップS43)。制御信号を受けた施肥部240は、受信した処理内容に基づいたタイミングおよび量の施肥を実行する。 The process generation unit 160 generates process content for the organic nutrient solution cultivation system 200 based on the state determined by the state determination unit 120. In particular, the process generation unit 160 determines process content such as the input amount (fertilization amount) of organic matter (organic fertilizer 242) in fertilization, input timing, or input position (step 42). The process generation unit 160 transmits a control signal to the fertilization unit 240, etc. (step S43). The fertilization unit 240 that receives the control signal performs fertilization at the timing and amount based on the received process content.

図11は、処理内容生成のフローチャートの他の例を示す。図11は、図7のステップS40の処理内容の他の例を示す。ステップS51、ステップS53、およびステップS54の処理は、図10のステップS41、ステップS42、およびステップS43の処理と同様である。したがって、繰り返しの説明を省略する。 Figure 11 shows another example of a flowchart for generating processing contents. Figure 11 shows another example of the processing contents of step S40 in Figure 7. The processing of steps S51, S53, and S54 is similar to the processing of steps S41, S42, and S43 in Figure 10. Therefore, repeated explanations will be omitted.

情報取得部130は、有機養液栽培系200の周囲における気温、湿度、照度、二酸化炭素濃度、窒素濃度、および栽培物の画像のうち少なくとも一つの情報を取得する(ステップS52)。本例において、状態判定部120は、ORPの変化態様のみならず、ステップS52で取得された各種の情報を併用して、施肥における有機物の投入量、投入タイミング、または投入位置等の処理内容を決定する(ステップS53)。 The information acquisition unit 130 acquires at least one of the following information: temperature, humidity, illuminance, carbon dioxide concentration, nitrogen concentration, and an image of the cultivated plant around the organic nutrient solution cultivation system 200 (step S52). In this example, the state determination unit 120 uses not only the change in ORP but also the various information acquired in step S52 to determine the processing details, such as the amount, timing, or location of organic matter to be added during fertilization (step S53).

状態判定部120は、有機物の投入量、投入タイミング、および投入位置以外の処理内容を生成してもよい。状態判定部120は、(1)栽培液230の温度制御、(2)貯水槽220への水の追加制御、(3)栽培槽210への栽培液230の供給量の制御、(4)栽培液230の交換制御、(5)栽培液230の流速の制御(ポンプ222の制御)、(6)栽培者等の端末270への情報送信のうち、少なくとも一つの処理を生成してよい。 The state determination unit 120 may generate processing contents other than the input amount, input timing, and input location of organic matter. The state determination unit 120 may generate at least one of the following processes: (1) temperature control of the cultivation solution 230; (2) control of adding water to the water tank 220; (3) control of the amount of cultivation solution 230 supplied to the cultivation tank 210; (4) control of replacement of the cultivation solution 230; (5) control of the flow rate of the cultivation solution 230 (control of the pump 222); and (6) transmission of information to a terminal 270 of a grower or the like.

図10および図11に示される処理によれば、施肥部240は、処理生成部160が算出した施肥条件に基づき、有機質肥料242を施肥する。例えば、施肥部240は、処理生成部160が算出した施肥量の有機質肥料242を施肥する。これにより、有機質肥料242を自動で施肥することができる。 According to the process shown in FIG. 10 and FIG. 11, the fertilizer application unit 240 applies organic fertilizer 242 based on the fertilization conditions calculated by the process generation unit 160. For example, the fertilizer application unit 240 applies organic fertilizer 242 in an amount calculated by the process generation unit 160. This allows the organic fertilizer 242 to be applied automatically.

また、ORPの瞬時値が下限値以上かつ上限値以下の範囲に含まれるか否かにって正常または異常を判定する場合に比べて高い精度で、施肥量、施肥タイミング、施肥の位置、栽培液の温度、貯水槽220への水の追加、栽培槽210への栽培液の供給、栽培液230の交換、および栽培液230を流す流速を制御することができる。また、より高い精度で有機養液栽培系200の微生物状態を特定し、栽培者に知らせることができる。 In addition, the amount of fertilizer applied, the timing of fertilization, the location of fertilization, the temperature of the culture solution, the addition of water to the water tank 220, the supply of culture solution to the culture tank 210, the replacement of the culture solution 230, and the flow rate of the culture solution 230 can be controlled with higher accuracy than when determining whether something is normal or abnormal based on whether the instantaneous ORP value is within a range between a lower limit and an upper limit. In addition, the microbial state of the organic nutrient solution cultivation system 200 can be identified with higher accuracy and the grower can be informed of this.

図12は、本発明の複数の態様が全体的又は部分的に具現化されてよいコンピュータ2200の例を示す。コンピュータ2200にインストールされたプログラムは、コンピュータ2200に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作又は当該装置の1又は複数のセクションとして機能させることができ、又は当該操作又は当該1又は複数のセクションを実行させることができ、及び/又はコンピュータ2200に、本発明の実施形態に係るプロセス又は当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ2200に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつか又はすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、CPU2212によって実行されてよい。 12 shows an example of a computer 2200 in which aspects of the present invention may be embodied in whole or in part. A program installed on the computer 2200 may cause the computer 2200 to function as or perform operations associated with an apparatus according to an embodiment of the present invention or one or more sections of the apparatus, and/or to perform a process or steps of a process according to an embodiment of the present invention. Such a program may be executed by the CPU 2212 to cause the computer 2200 to perform certain operations associated with some or all of the blocks of the flowcharts and block diagrams described herein.

本実施形態によるコンピュータ2200は、CPU2212、RAM2214、グラフィックコントローラ2216、及びディスプレイデバイス2218を含み、それらはホストコントローラ2210によって相互に接続されている。コンピュータ2200はまた、通信インタフェース2222、ハードディスクドライブ2224、DVD-ROMドライブ2226、及びICカードドライブのような入/出力ユニットを含み、それらは入/出力コントローラ2220を介してホストコントローラ2210に接続されている。コンピュータはまた、ROM2230及びキーボード2242のようなレガシの入/出力ユニットを含み、それらは入/出力チップ2240を介して入/出力コントローラ2220に接続されている。 The computer 2200 according to this embodiment includes a CPU 2212, a RAM 2214, a graphics controller 2216, and a display device 2218, which are interconnected by a host controller 2210. The computer 2200 also includes input/output units such as a communication interface 2222, a hard disk drive 2224, a DVD-ROM drive 2226, and an IC card drive, which are connected to the host controller 2210 via an input/output controller 2220. The computer also includes legacy input/output units such as a ROM 2230 and a keyboard 2242, which are connected to the input/output controller 2220 via an input/output chip 2240.

CPU2212は、ROM2230及びRAM2214内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ2216は、RAM2214内に提供されるフレームバッファ等又はそれ自体の中にCPU2212によって生成されたイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス2218上に表示されるようにする。 The CPU 2212 operates according to the programs stored in the ROM 2230 and the RAM 2214, thereby controlling each unit. The graphics controller 2216 retrieves image data generated by the CPU 2212 into a frame buffer or the like provided in the RAM 2214 or into itself, and causes the image data to be displayed on the display device 2218.

通信インタフェース2222は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ2224は、コンピュータ2200内のCPU2212によって使用されるプログラム及びデータを格納する。DVD-ROMドライブ2226は、プログラム又はデータをDVD-ROM2201から読み取り、ハードディスクドライブ2224にRAM2214を介してプログラム又はデータを提供する。ICカードドライブは、プログラム及びデータをICカードから読み取り、及び/又はプログラム及びデータをICカードに書き込む。 The communication interface 2222 communicates with other electronic devices via a network. The hard disk drive 2224 stores programs and data used by the CPU 2212 in the computer 2200. The DVD-ROM drive 2226 reads programs or data from the DVD-ROM 2201 and provides the programs or data to the hard disk drive 2224 via the RAM 2214. The IC card drive reads programs and data from an IC card and/or writes programs and data to an IC card.

ROM2230はその中に、アクティブ化時にコンピュータ2200によって実行されるブートプログラム等、及び/又はコンピュータ2200のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入/出力チップ2240はまた、様々な入/出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入/出力コントローラ2220に接続してよい。 ROM 2230 stores therein a boot program or the like executed by computer 2200 upon activation, and/or a program that depends on the hardware of computer 2200. I/O chip 2240 may also connect various I/O units to I/O controller 2220 via a parallel port, a serial port, a keyboard port, a mouse port, etc.

プログラムが、DVD-ROM2201又はICカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ2224、RAM2214、又はROM2230にインストールされ、CPU2212によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ2200に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置又は方法が、コンピュータ2200の使用に従い情報の操作又は処理を実現することによって構成されてよい。 The programs are provided by a computer-readable medium such as a DVD-ROM 2201 or an IC card. The programs are read from the computer-readable medium, installed in the hard disk drive 2224, RAM 2214, or ROM 2230, which are also examples of computer-readable media, and executed by the CPU 2212. The information processing described in these programs is read by the computer 2200, and brings about cooperation between the programs and the various types of hardware resources described above. An apparatus or method may be constructed by realizing the manipulation or processing of information according to the use of the computer 2200.

例えば、通信がコンピュータ2200及び外部デバイス間で実行される場合、CPU2212は、RAM2214にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース2222に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース2222は、CPU2212の制御下、RAM2214、ハードディスクドライブ2224、DVD-ROM2201、又はICカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、又はネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。 For example, when communication is performed between computer 2200 and an external device, CPU 2212 may execute a communication program loaded into RAM 2214 and instruct communication interface 2222 to perform communication processing based on the processing described in the communication program. Under the control of CPU 2212, communication interface 2222 reads transmission data stored in a transmission buffer processing area provided in RAM 2214, hard disk drive 2224, DVD-ROM 2201, or a recording medium such as an IC card, and transmits the read transmission data to the network, or writes reception data received from the network to a reception buffer processing area or the like provided on the recording medium.

また、CPU2212は、ハードディスクドライブ2224、DVD-ROMドライブ2226(DVD-ROM2201)、ICカード等のような外部記録媒体に格納されたファイル又はデータベースの全部又は必要な部分がRAM2214に読み取られるようにし、RAM2214上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。CPU2212は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。 The CPU 2212 may also cause all or a necessary portion of a file or database stored on an external recording medium such as the hard disk drive 2224, the DVD-ROM drive 2226 (DVD-ROM 2201), an IC card, etc. to be read into the RAM 2214, and perform various types of processing on the data on the RAM 2214. The CPU 2212 then writes back the processed data to the external recording medium.

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。CPU2212は、RAM2214から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索/置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をRAM2214に対しライトバックする。また、CPU2212は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第2の属性の属性値に関連付けられた第1の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、CPU2212は、第1の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第2の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第1の属性に関連付けられた第2の属性の属性値を取得してよい。 Various types of information, such as various types of programs, data, tables, and databases, may be stored in the recording medium and may undergo information processing. CPU 2212 may perform various types of processing on data read from RAM 2214, including various types of operations, information processing, conditional judgment, conditional branching, unconditional branching, information search/replacement, etc., as described throughout this disclosure and specified by the instruction sequence of the program, and write back the results to RAM 2214. CPU 2212 may also search for information in a file, database, etc. in the recording medium. For example, if multiple entries each having an attribute value of a first attribute associated with an attribute value of a second attribute are stored in the recording medium, CPU 2212 may search for an entry that matches a condition specified by the attribute value of the first attribute from among the multiple entries, read the attribute value of the second attribute stored in the entry, and thereby obtain the attribute value of the second attribute associated with the first attribute that satisfies a predetermined condition.

上で説明したプログラム又はソフトウェアモジュールは、コンピュータ2200上又はコンピュータ2200近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスク又はRAMのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ2200に提供する。 The above-described programs or software modules may be stored on a computer-readable medium on the computer 2200 or in the vicinity of the computer 2200. In addition, a recording medium such as a hard disk or RAM provided in a server system connected to a dedicated communication network or the Internet can be used as a computer-readable medium, thereby providing the programs to the computer 2200 via the network.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 The present invention has been described above using an embodiment, but the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiment. It is clear to those skilled in the art that various modifications and improvements can be made to the above embodiment. It is clear from the claims that forms with such modifications or improvements can also be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process, such as operations, procedures, steps, and stages, in the devices, systems, programs, and methods shown in the claims, specifications, and drawings is not specifically stated as "before" or "prior to," and it should be noted that the processes may be performed in any order, unless the output of a previous process is used in a later process. Even if the operational flow in the claims, specifications, and drawings is explained using "first," "next," etc. for convenience, it does not mean that it is essential to perform the processes in this order.

10・・・波形、20・・・波形、22・・・定常状態、100・・・管理装置、102・・・エッジ装置、103・・・通信部、104・・・クラウドシステム、106・・・通信部、110・・・電位取得部、120・・・状態判定部、130・・・情報取得部、131・・・温度取得部、140・・・データベース、150・・・補正情報生成部、160・・・処理生成部、200・・・有機養液栽培系、210・・・栽培槽、211・・・定植パネル、212・・・施肥口、213・・・制御弁、214・・・排水口、220・・・貯水槽、222・・・ポンプ、230・・・栽培液、240・・・施肥部、242・・・有機質肥料、250・・・液情報検出部、251・・・ORPセンサ、252・・・液温センサ、253・・・溶存酸素濃度センサ、254・・・pHセンサ、255・・・導電率センサ、256・・・通信部、257・・・比較電極、258・・・白金電極、259・・・電位差計、260・・・環境情報検出部、261・・・気温センサ、262・・・湿度センサ、263・・・照度センサ、264・・・栽培物監視用カメラ、265・・・雰囲気情報センサ、266・・・通信部、270・・・端末、282・・・温度調整器、284・・・給水弁、286・・・栽培液交換機構、300・・・栽培システム、350・・・栽培物、2200・・・コンピュータ、2201・・・DVD-ROM、2210・・・ホストコントローラ、2212・・・CPU、2214・・・RAM、2216・・・グラフィックコントローラ、2218・・・ディスプレイデバイス、2220・・・入/出力コントローラ、2222・・・通信インタフェース、2224・・・ハードディスクドライブ、2226・・・DVD-ROMドライブ、2230・・・ROM、2240・・・入/出力チップ、2242・・・キーボード 10...waveform, 20...waveform, 22...steady state, 100...management device, 102...edge device, 103...communication unit, 104...cloud system, 106...communication unit, 110...potential acquisition unit, 120...state determination unit, 130...information acquisition unit, 131...temperature acquisition unit, 140...database, 150...correction information generation unit, 160...processing generation unit, 200...organic hydroponic cultivation system, 210...cultivation tank, 2 11: Planting panel, 212: Fertilizer port, 213: Control valve, 214: Drain port, 220: Water tank, 222: Pump, 230: Cultivation solution, 240: Fertilizer section, 242: Organic fertilizer, 250: Liquid information detection section, 251: ORP sensor, 252: Liquid temperature sensor, 253: Dissolved oxygen concentration sensor, 254: pH sensor, 255: Conductivity sensor, 256: Communication section, 257: Comparison electrode, 258: Platinum electrode, 259: Potentiometer, 260: Environmental information detector, 261: Temperature sensor, 262: Humidity sensor, 263: Illuminance sensor, 264: Cultivation monitoring camera, 265: Atmosphere information sensor, 266: Communication unit, 270: Terminal, 282: Temperature regulator, 284: Water supply valve, 286: Cultivation solution exchange mechanism, 300: Cultivation system, 350: Cultivation, 2200: Computer, 2201: DVD-ROM, 2210: Host controller, 2212: CPU, 2214: RAM, 2216: Graphic controller, 2218: Display device, 2220: Input/output controller, 2222: Communication interface, 2224: Hard disk drive, 2226: DVD-ROM drive, 2230: ROM, 2240: Input/output chip, 2242: Keyboard

Claims (18)

栽培液に微生物を含む有機養液栽培系を管理する管理装置であって、
前記栽培液中の酸化還元電位の時系列データを取得する電位取得部と、
前記電位取得部が取得した前記時系列データから、前記酸化還元電位の波形の特徴を抽出し、前記特徴に基づいて前記有機養液栽培系の状態を判定する状態判定部と
を備える管理装置。
A management device for managing an organic hydroponic cultivation system containing microorganisms in a culture solution,
A potential acquisition unit that acquires time-series data of the oxidation-reduction potential in the culture solution;
a state determining unit that extracts characteristics of a waveform of the oxidation-reduction potential from the time-series data acquired by the potential acquiring unit, and determines a state of the organic nutrient solution cultivation system based on the characteristics.
前記状態判定部は、前記栽培液中に有機物を添加した後に、前記酸化還元電位が定常状態に達したときのベースライン値に基づいて、前記有機養液栽培系の状態を判定する
請求項1に記載の管理装置。
The management device according to claim 1 , wherein the state determination unit determines the state of the organic nutrient solution cultivation system based on a baseline value when the oxidation-reduction potential reaches a steady state after the organic matter is added to the cultivation solution.
前記状態判定部は、前記栽培液中に有機物を添加してから、前記酸化還元電位が定常状態に達するまでの復帰時間に基づいて、前記有機養液栽培系の状態を判定する
請求項1に記載の管理装置。
The management device according to claim 1 , wherein the state determination unit determines the state of the organic nutrient solution cultivation system based on a recovery time from when an organic matter is added to the cultivation solution until the oxidation-reduction potential reaches a steady state.
前記状態判定部は、前記栽培液中に有機物を添加した後に、前記酸化還元電位が定常状態に向かって回復する場合の、前記酸化還元電位の波形の傾きに基づいて、前記有機養液栽培系の状態を判定する
請求項1に記載の管理装置。
The management device according to claim 1 , wherein the state determination unit determines the state of the organic nutrient solution cultivation system based on a slope of the waveform of the oxidation-reduction potential when the oxidation-reduction potential recovers toward a steady state after an organic matter is added to the cultivation solution.
前記状態判定部は、前記栽培液中に有機物を添加してから、前記酸化還元電位が定常状態に達するまでの前記波形における複数のピークに基づいて、前記有機養液栽培系の状態を判定する
請求項1に記載の管理装置。
The management device according to claim 1 , wherein the state determination unit determines the state of the organic nutrient solution cultivation system based on a plurality of peaks in the waveform from when the organic matter is added to the cultivation solution until the oxidation-reduction potential reaches a steady state.
前記栽培液中の温度を示す温度データを取得する温度取得部を更に備え、
前記状態判定部は、前記温度データに基づいて前記酸化還元電位の前記時系列データを補正し、補正した前記時系列データから、前記酸化還元電位の波形の前記特徴を抽出する
請求項1から5のいずれか一項に記載の管理装置。
A temperature acquisition unit that acquires temperature data indicating a temperature in the culture solution,
The management device according to claim 1 , wherein the state determination unit corrects the time series data of the oxidation-reduction potential based on the temperature data, and extracts the features of a waveform of the oxidation-reduction potential from the corrected time series data.
過去に取得した前記温度データおよび前記時系列データに基づいて、前記時系列データを補正するための補正情報を生成する補正情報生成部を更に備える
請求項6に記載の管理装置。
The management device according to claim 6 , further comprising a correction information generating unit configured to generate correction information for correcting the time series data based on the temperature data and the time series data previously acquired.
前記補正情報生成部は、予め定められた周期で前記補正情報を更新する
請求項7に記載の管理装置。
The management device according to claim 7 , wherein the correction information generating unit updates the correction information at a predetermined cycle.
前記状態判定部は、過去に抽出した前記特徴と、新たに取得した前記特徴とを比較して、前記有機養液栽培系の状態を判定する
請求項1から8のいずれか一項に記載の管理装置。
The management device according to claim 1 , wherein the state determination unit determines the state of the organic hydroponics cultivation system by comparing the previously extracted features with the newly acquired features.
前記状態判定部が判定した状態に基づいて、前記有機養液栽培系に対する処理内容を生成する処理生成部を更に備える
請求項1から9のいずれか一項に記載の管理装置。
The management device according to claim 1 , further comprising a process generating unit that generates process details for the organic nutrient solution cultivation system based on the state determined by the state determining unit.
前記処理生成部は、前記有機養液栽培系に対する有機物の投入量および投入タイミングの少なくとも一方を示す前記処理内容を生成する
請求項10に記載の管理装置。
The management device according to claim 10 , wherein the process generation unit generates the process content indicating at least one of an input amount and input timing of an organic matter to the organic hydroponic cultivation system.
前記処理生成部は、前記有機養液栽培系の周囲における光の照度、気温、湿度、二酸化炭素濃度、および栽培物の画像の少なくともいずれかに基づいて、前記有機物の投入量および投入タイミングの少なくとも一方を調整する
請求項11に記載の管理装置。
The management device according to claim 11, wherein the processing generation unit adjusts at least one of the amount and timing of input of the organic matter based on at least one of light illuminance, temperature, humidity, carbon dioxide concentration, and an image of the cultivated plant around the organic nutrient solution cultivation system.
前記状態判定部は、前記特徴として酸化還元電位の波形の予め定められた時間範囲における変化態様を抽出する、請求項1から12のいずれか一項に記載の管理装置。 The management device according to any one of claims 1 to 12, wherein the state determination unit extracts, as the characteristic, a change in the waveform of the redox potential within a predetermined time range. 前記有機養液栽培系は、前記栽培液が流れる栽培槽を有し、
前記電位取得部は、前記栽培槽の複数個所における前記酸化還元電位の時系列データを取得し、
前記状態判定部は、前記複数個所における前記酸化還元電位の波形の前記特徴に基づいて、前記有機養液栽培系の状態を判定する
請求項10から12のいずれか一項に記載の管理装置。
The organic nutrient solution cultivation system has a cultivation tank through which the cultivation solution flows,
The potential acquisition unit acquires time series data of the oxidation-reduction potential at a plurality of points in the cultivation tank,
The management device according to claim 10 , wherein the state determination unit determines a state of the organic nutrient solution cultivation system based on the characteristics of the waveforms of the oxidation-reduction potential at the plurality of points.
前記処理生成部は、前記状態判定部における判定結果に基づいて、前記栽培槽において有機物を投入する位置を決定し、当該位置を示す前記処理内容を生成する
請求項14に記載の管理装置。
The management device according to claim 14 , wherein the process generation unit determines a position in the cultivation tank to which organic matter is to be added based on a result of the determination by the state determination unit, and generates the process content indicating the position.
栽培液に微生物を含む有機養液栽培系を管理する管理方法であって、
前記栽培液中の酸化還元電位の時系列データを取得し、
前記時系列データから、前記酸化還元電位の波形の予め定められた時間範囲における特徴を抽出し、前記特徴に基づいて前記有機養液栽培系の状態を判定する
管理方法。
A method for managing an organic hydroponic culture system containing microorganisms in a culture solution, comprising:
Obtaining time series data of the oxidation-reduction potential in the culture solution;
a feature of the waveform of the oxidation-reduction potential within a predetermined time range is extracted from the time-series data, and a state of the organic nutrient solution cultivation system is determined based on the feature.
コンピュータに、請求項16に記載の管理方法を実行させるためのプログラム。 A program for causing a computer to execute the management method described in claim 16. 栽培液に微生物を含む有機養液栽培系と、
前記有機養液栽培系を管理する、請求項1から15のいずれか一項に記載の管理装置と
を備える栽培システム。
An organic hydroponic system containing microorganisms in the culture solution;
A cultivation system comprising: a management device according to any one of claims 1 to 15, which manages the organic nutrient solution cultivation system.
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