2019 Fiscal Year Annual Research Report
Vapor Pressure Deficit Control System to Adjust Stress for Sunlight Type Plant Factory
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18H02308
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| Research Institution | Kisarazu National College of Technology |
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Principal Investigator |
栗本 育三郎 木更津工業高等専門学校, 情報工学科, 教授 (00195562)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡邊 孝一 木更津工業高等専門学校, 情報工学科, 准教授 (20549315)
伊藤 裕一 木更津工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (60396900)
浅野 洋介 木更津工業高等専門学校, 電気電子工学科, 准教授 (70390416)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 水蒸気飽差制御 / 空間H2O/CO2濃度計測 / 植物工場シミュレータ / 太陽光型植物工場 / IoT / 熱流体解析 / 高速演算 / 多点環境計測IoT |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、モデルベース制御アルゴリズムの構築と多点環境計測による可視化、並列計算型熱流体ソフトウェアによる植物工場のモデル化を実施した。具体的には、日射変化や気象変化や窓開閉などの外乱，並びに植物工場固有のむだ時間の影響に水蒸気飽差制御を自動追従できるようにするため，前年度構築したシミュレータを用いて，実際の植物工場のモデルを構築し伝達関数を求め，水蒸気飽差安定化制御を実現する．実施に当たっては，申請者らが考案した「ハイパスフィルタ適用型通信外乱オブザーバ」CDOB-HPF(Communication Disturbance Observer with High-Pass Filter)を水蒸気飽差制御に適用する．本システムをソフトウェア検証用水蒸気飽差制御装置に入れ動作検証後，実際の太陽光型植物工場の水蒸気飽差制御システム（協力施設千葉大学柏の葉5号棟（現有設備）)に導入した。前年度構築した多点リアルタイムIoT（Internet of Things）環境センシングシステムを用いて計測と移動環境センシングにより、水蒸気飽差の空間推定を実施した。また、本年度構築した、多点空間H2O/CO2濃度測定IoTシステムにより、空間H2O/CO2濃度を施設内9点、施設外１点で計測、カラーマップで表示できるようにした。さらに並列計算機システムに、熱流体シミュレーションソフトを導入し、植物工場シミュレータを構築、環境のモデル化を実施した。これらの成果を国内外の学会、研究会で発表し、査読付き論文として公表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
理由を以下に示す。①提案システムをソフトウェア検証用水蒸気飽差制御装置に入れ動作検証後，実際の太陽光型植物工場の水蒸気飽差制御システム（協力施設千葉大学柏の葉5号棟（現有設備）)に導入できたこと。②前年度構築した多点リアルタイムIoT（Internet of Things）環境センシングシステムを用いて計測と移動環境センシングにより、水蒸気飽差の空間推定を実施し、国際会議で発表し、ジャーナルとして採録されたこと。③本年度構築した、多点空間H2O/CO2濃度測定IoTシステムにより、空間H2O/CO2濃度を施設内9点、施設外１点で計測、カラーマップで表示できるようにしたこと。④並列計算機システムに、熱流体シミュレーションソフトを導入したことで、膨大な計算量となる植物工場シミュレータを構築でき、環境のモデル化が容易になったこと。⑤成果を国内外の学会、研究会で発表し、査読付き論文として公表することができたこと。
以上の理由により、おおむね順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、前年度、実際の太陽光型植物工場（協力施設千葉大学柏の葉5号棟（現有設備）)に導入した「ハイパスフィルタ適用型通信外乱オブザーバ」CDOB-HPF(Communication Disturbance Observer with High-Pass Filter)水蒸気飽差制御システムの検証を実施する。具体的には、日射変化、気象変化や窓開閉などの外乱，並びに植物工場固有のむだ時間の影響に水蒸気飽差制御を自動追従できるか、既に構築した多点リアルタイムIoT（Internet of Things）環境センシングシステムを用いて計測し解析する。次に前年度構築した植物工場シミュレータの精度を高め、実際の植物工場のモデルを構築し伝達関数を求め、水蒸気飽差制御システムに反映させる。また、水蒸気飽差安定化制御の効果を実際の環境データとトマト栽培において、水蒸気飽差設定値を可変させ任意のストレスを植物体に与えることによって、環境・生育・収穫情報を記録検証する。さらに、本制御手法を新たな計測制御プロトタイプシステムへと導入し、今後の研究プラットフォームを構築する。分担者の退職に伴い、これまで研究代表者と当該テーマにおいて空間環境計測IoTに関する共同研究を実施してきた者を新期分担者として加入させた。
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