農業およびスマートファーミングソリューションにおけるIoTの詳細

農業および農業業界は、革新的なアイデアと技術の進歩に依存して、収穫量を増やし、資源をより適切に割り当てることができます。 19世紀後半から20世紀にかけて、トラクターや収穫機などの多くの機械的革新がもたらされました。 今日、低コストで農業生産を増やす原動力は、モノのインターネット（IoT）です 、これにより、スマート農業ソリューションまたはIoT農業センサーを市場に投入しようとしているエンジニアの扉が大きく開かれます。

農業におけるモノのインターネットアプリケーションには、農用車両、家畜の監視、保管の監視などの資産追跡が含まれます。例：

• 家畜センサーは、動物が群れから歩き回ったときに牧場主に通知して、牧場の手がそれらを切り上げることができるようにすることができます。
• 土壌センサーは、酸性度が高いなどの不規則な条件を農家に警告し、農家が問題を解決してより良い作物を生産する時間を与えることができます。
• 自動運転トラクターはリモートで制御できるため、人件費を大幅に節約できます。

今後数年間は、これらおよびその他のスマート農業技術の使用が増えるでしょう。実際、農業の世界でのIoTデバイスのインストールでは、年平均成長率が20％になると予測されています。また、2016年1月のMachina Researchのレポートによると、接続されている農業用デバイスの数は、2014年末の1,300万から2024年までに2億2,500万に増加すると予測されています。

スマートファーミングソリューションに必要なテクノロジーを実装する方法の概要をお探しですか？

以下に、農家や牧場主が有意義なデータを収集できるようにする、すでに市場に出回っている3つの一般的なIoT農業のユースケースと7つのIoT農業アプリケーションの概要を示します。さらに、スマート農業ソリューションを完成させる前に考慮すべき5つのエンジニアリングの質問について説明します。

農業におけるIoT-ユースケース

家畜の監視

家畜の監視のおかげで、牧場主はワイヤレスIoTアプリケーションを使用して、牛の健康、幸福、場所に関するデータを収集できます。この情報は2つの方法で彼らにお金を節約します：

1. 病気の動物を特定するのに役立ちます 群れから引き抜くことができ、病気の蔓延を防ぎます。
2. 人件費を削減します 牧場主は自分の牛がどこにいるかを特定できるからです。

家畜にセンサーを装備する場合、いくつかの特定の課題があります。具体的には、牛に首輪を付けるのは非常に困難です。別のオプションは、牛の胃にワイヤレスで改造されたボーラスを使用することです。これは、Bluetoothを介して耳のタグと通信できます。

牧場主がIoTソリューションを実装する際に直面する可能性のある別の課題は、動物の寿命を延ばすのに十分なバッテリー電力を備えたワイヤレステクノロジーを選択することです。たとえば、肉用牛の寿命は15か月以上です。メッシュネットワークを使用する一部のテクノロジーでは、この種のバッテリー寿命を管理できない可能性がありますが、Symphony Linkは、牧場周辺に多くのインフラストラクチャがなくても、その期間、簡単に接続できます。すべてのデバイスを接続します。

保全の監視

厳密には「農業」の見出しには該当しませんが、絶滅危惧種のサイの監視は、動物のIoTの最も興味深いユースケースの1つです。大規模なゲーム施設のどこにサイがいるのかを知ることは、自然保護論者がサイを密猟者から守るのに役立ちます。

ご想像のとおり、サイの首輪を付けるのは簡単ではありません。また、成功することはあまりないことがわかりました。首輪は戦闘中に剥がれ落ち、サイの行動に変化をもたらすことが知られています。これらの障害を克服するために、現在、SymphonyLinkデバイスをサイの角の中に入れるというアイデアを検討しています。

精密農業のための植物と土壌のモニタリング

植物と土壌の状態を監視することは単純な使用例ですが、それは農民にとって素晴らしい投資収益率につながる可能性があります。この分野での農業IoTの優れた用途をいくつか見てきました：

1. 土壌水分と栄養素の検知。
2. 最適な植物成長のための水の使用量の制御。
3. 土壌化学に基づいてカスタム肥料プロファイルを決定します。
4. 植えて収穫するのに最適な時期を決定します。
5. 気象条件の報告。

上記のすべてのユースケースのセンサーは地面に近いため、メッシュネットワークの使用は難しい場合があります。リンクの予算が足りないだけです。ただし、1つのアクセスポイントで20〜100平方キロメートル離れた多数のセンサーと通信できるため、SymphonyLinkのようなスタートポロジが最適です。

これらの一般的なケーススタディは、農業におけるIoTが農業コミュニティにどのように役立つかについての洞察を提供しますが、どのIoT農業プロジェクトとアプリケーションがすでに開発されているかを理解することも重要です。

7つの興味深いIoT農業プロジェクトとアプリケーション

1。 Cropxの土壌モニタリングシステム

Cropxは、土壌の水分、温度、電気伝導率を測定するハードウェアおよびソフトウェアシステムを製造しています。彼らのシステムは、いつ、どれだけ灌漑するかを農民に伝えます。

2。 TempuTechのワイヤレスセンサーモニタリング

TempuTechは、農業用貯蔵庫の安全性を高める必要があると考えました。サイロや穀物倉庫は危険な場所になる可能性があり、火災や粉塵の蓄積をキャッチする可能性のあるコンベヤーベルトが爆発する可能性があります。センサーを使用して危険を追跡することは非常に価値があります。 TempuTechは、GEのEquipment Insightを使用して、ワイヤレスセンサーを接続し、農家がサイロや穀物倉庫からのデータを理解できるようにする方法を作成しました。このプラットフォームを使用して、メーカーはベースラインパフォーマンス基準を確立し、温度、振動、湿度、およびその他の条件に関連するアラートおよびアラーム条件を設定できます。

3。 CLAASのスマート機器

CLAASは、農業工学機器の世界有数のメーカーです。農家は、オートパイロットでCLAAS機器を操作したり、作物の流れを改善して穀物の損失を最小限に抑える方法についてアドバイスを受けたり、機器のパフォーマンスを自動的に最適化したりできます。同社は365FarmNetと提携しています。これは、農家がコンピューターまたはモバイルデバイスで農業所有物全体を管理できるようにするプログラムです。このシステムはデータを収集し、フィールドマッピング、施肥計画、栄養バランス、カレンダーおよび計画プログラムを通じてデータを有意義に利用します。

4。 PrecisionHawkのドローンデータプラットフォーム

PrecisionHawkは、農地の測量、マッピング、およびイメージングに使用される一連のセンサーを介して高品質のデータを収集する自律型UAVを作成しました。本質的には、飛行中の観測と監視を行うドローンです。ドローンを空中に送る前に、農民はどのフィールドを調査するかを伝え、地上解像度または高度を選択します。各ドローンは人工知能を使用して気象条件を検出できるため、風速や気圧などに基づいて最適な飛行経路を選択します。飛行中、ドローンは視覚的、熱的、およびマルチスペクトルの画像を収集します。それからそれはそれが離陸したのと同じ場所に着陸します。 （これは、クールで便利なモノのインターネットの農業ツールです！）

5。プレシジョンプランティングのコーンメイズ

レーダーファミリーファームは1990年代にカボチャの農場として始まり、今日では毎年秋に10エーカーのトウモロコシの迷路を訪問者に提供しています。初期の頃、家族は10エーカーのトウモロコシをすべて植え、会社を雇って迷路の形を刈り取り、迷路を作りました。これは種の無駄であり、お金の無駄でした。 Precision Plantingテクノロジーを使用することで、地図の形で植えることができるようになりました。これは、米国の他の農場では行われていないと信じられていることです。

6。 TeamDevのタバコ作物品質のためのLibeliumネットワーク

タバコはイタリアの大きな産業であり、最適な成長のために特定の環境的および気候的要件を必要とします。この問題に対応して、イタリアのソフトウェア会社であるTeamDevは、LibeliumのWaspmote Plug＆Senseプラットフォームを導入して、タバコ作物に影響を与える可能性のある気象条件に関するデータを収集しました。この技術は、たばこ農家が通常はたばこの成長に適さない条件で作物を最適化するために使用できます。

7。 JMB北米のコネクテッドカウズ

JMB North Americaは、牧場主が出産の準備をしている妊娠中の牛を監視するのに役立つIoTソリューションを市場に投入しました。電池式のセンサーは、水が壊れたときに未経産牛から排出され、牧場主または牛群の管理者に通知を送信します。このセンサーにより、農家は妊娠中の未経産牛と過ごす時間に集中することができます。

スマートファーミングソリューションを設計する前に考慮すべき5つのエンジニアリングの質問

上記の例に示されているように、農業と家畜の問題のメナジェリーをカバーするために、さまざまなIoT農業のユースケースがあります。スマート農業ソリューションを設計している場合、製品を構築する際に留意すべき特定の分野があります。

1。アプリケーションは何を監視しますか？

農家、農業従事者、および工業用食品の生産者は、効率と歩留まりを向上させ、損失と盗難を減らすためのIoTソリューションを検討しています。言い換えれば、彼らはリソースを最適化し、コストを削減しようとしています。エンドユーザーが監視するものはすべて、アプリケーションを設計する際に中心となる必要があります。

たとえば、トウモロコシ農家は主に水の使用に関心があるかもしれません。彼はあまり多くの水を使いたくないのですが、必要な場所に十分な水が供給されていることを確認する必要もあります。一方、リアルタイムの監視は、牧場主が残りの動物を汚染する前に、群れの中の病気の牛を見つけるのに役立ちます。これを行うと、家畜の損失が劇的に減少し、大規模なグループの治療に必要な抗生物質の購入に関連するコストが削減されます。

2。どのくらいの無線範囲が必要ですか？

データが移動する必要がある距離は、使用するテクノロジーの種類に大きな影響を与えます。 10メートル離れた場所で測定する場合、1,500メートル離れた場所で使用するのと同じテクノロジーを使用することはできません。

短距離の場合は、携帯電話で一般的な無線周波数識別（RFID）または近距離無線通信（NFC）を使用できます。フィードバッグにタグを付けていて、各バッグに何ポンドの大豆が入っているかを知る必要がある場合は、NFCまたはRFIDを使用できます。

10メートル以内の物体にデータを送信する場合は、BluetoothまたはBluetooth Low Energy（BLE）が適している可能性があります。その良い例は、狭い地域に住む豚用のBluetoothイヤータグを設計することです。これにより、エンドユーザーに豚の年齢と豚に関する重要な情報を伝えることができます。

アプリケーションが数百メートルまたは数千メートルを超えるデータを送信する必要がある場合は、低電力、ワイドエリアネットワーク（LPWAN）オプションを検討することをお勧めします。いくつかの例には、SymphonyLinkまたはその他のサブGHzテクノロジーが含まれます。このタイプのネットワークを介したアプリケーションは、畑の土壌水分を測定したり、家畜が放牧しているときに家畜を見つけて追跡したりするために使用される場合があります。このタイプのアプリケーションは、水産養殖の広いフェンスで囲まれたエリアがあり、アクセスが難しい養魚場を監視する場合にも理想的です。

3。電源はどこから来ていますか？

バッテリーの寿命と範囲の間には非常に密接な相関関係があります。非常に離れた場所にあるセンサーは、ある地点から別の地点に情報を取得するためにより多くのエネルギーを必要とします。これを回避するために、IoT製品の作成者は、コストと電力を節約するために、送信するデータを大幅に減らす（または送信する頻度を減らす）ようにアプリケーションを設計することがよくあります。

そのため、センサーアプリケーションがどこから電力を引き出すかを決定する必要があります。ほとんどのIoT農業は通常、屋外にあるか、広い地域に広がっていることを考えると、低電力アプリケーションを検討する必要があります。そうしないと、多くの遠隔センサーのサービスと維持がエンドユーザーにとって圧倒されることになります。

4。エンドユーザーはどのくらいの頻度でデータを収集する必要がありますか？

センサーが送信できるデータパケットが多いほど良いと思うかもしれませんが、必ずしもそうとは限りません。必要なデータパケットの数は、エンドユーザーアプリケーションやローカル環境など、さまざまな要因によって異なります。

たとえば、農家が遠くのジャガイモ畑に水分センサーを持っている場合、2秒ごとに情報を収集する必要はないでしょう。おそらく1日に1〜2回で十分です。つまり、バッテリーの寿命ははるかに長くなります。

一方、トラクターが収集したGPS座標やその他の情報を送信するために使用されるアプリケーションは、ほぼ一定のデータパケットをゲートウェイに簡単に送り返すことができます。結局のところ、トラクターは完璧な（そしてほぼ無制限の）電源を提供するので、ネットワークを詰まらせることなく大量のデータまたはビデオストリームを送信できます。これが、一定の電源を持たない水分センサーの例とどのように大きく異なるかがわかります。

別の例は、タンクの平準化と灌漑の比較です。多くの農場には、肥料、燃料、または家畜の飼料を収容する大きなタンクがあります。これらのタンクのレベルを1日に2回以上監視する必要はおそらくありません。一方、灌漑がオンの場合、継続的な更新により、適切な量の水が放出され、水漏れがないことを確認できます。

つまり、M2M農業アプリケーションを作成する前に、データ量が多すぎることを確認してください。

5。どのような種類のセンサーが必要で、どのようにインターフェースされますか？

ワイヤレスセンシングテクノロジーはそれぞれ異なるため、使用を開始する前に、使用するテクノロジーとそれらとのインターフェース方法を検討する必要があります。水分センサーなどの一部のセンサーは埋め込まれており、インターフェースにマイクロコントローラーが必要です。センサーの作成と耐候性は、満たす必要のあるエンジニアリング上の課題です。

センサーを最適な通信パスに配置することは、もう1つのエンジニアリング上の課題です。センサーがオレンジ色の果樹園に配置されている場合、アンテナが適切に取り付けられていないと、樹木が干渉する可能性があります。アンテナがイチゴ畑に取り付けられている場合、これは明らかにそれほど大きな課題ではありません。

結論として、これを覚えておいてください。IoT農業アプリケーションに組み込むテクノロジーは、エンドユーザーが測定しようとしているものを妨げるものであってはなりません。 したがって、エンドユーザーが何を測定する必要があるかを確実に理解してから、その情報を引き出すために構築するための堅固なテクノロジーを選択してください。

IoT農業アプリケーションを市場に投入しましょう。

サードパーティのWiFiまたは3G接続に依存しないため、Symphony Linkのような低電力ワイドエリア（LPWA）接続オプションは、広大な農業企業全体でさえ、より優れたネットワークの信頼性とスケーラビリティを享受します。 Symphony LinkがIoT農業アプリケーションの接続にどのように役立つかについて詳しくは、以下のパンフレットをダウンロードしてください。質問がある場合は、話しましょう。