農業生産性を最適化するスマート農業監視ソリューション

すべての IoT ソリューションの中で、スマート農業システムは間違いなく際立つでしょう。世界経済の中核セクターの 1 つである農業でも、IoT の導入率は非常にダイナミックです。この分野にはイノベーションを受け入れる十分な理由があります。2050 年までに世界の人口は 100 億人に達すると予想されているからです。

[[320549]]

このような見通しを踏まえると、農業監視の重要性を無視することは困難です。明らかに、農業監視システムを使用する企業は大きな競争上の優位性を獲得するでしょう。

この記事では、既存の農業監視ソリューションの範囲を詳しく見て、さまざまな農業サブセクターにわたるその利点を探り、これらのソリューションを導入するための一般的な計画を概説します。

現在の農業の課題

農業は最も資源と労働集約的な産業の一つと考えられています。現在農家が直面している課題には、以下のものが含まれますが、これらに限定されるものではありません。

• 定期的な機械メンテナンス

農業は機械に大きく依存しています。メンテナンス作業は、定期的にスケジュールされている場合でも、時間の浪費となり、予算に影響を及ぼします。しかし、それにもかかわらず、予測不可能な要素を排除することはできません。機械が予期せず故障すると、通常は計画外のダウンタイムが発生します。

• 正確な水消費量の推定

作物が成長するには水が必要ですが、使用される水の量は土壌の水分レベルによって異なります。これらのレベルを測定するには、農家は畑に出て従来の手作業による観察を行う必要があります。あるいは、現在ではより正確で便利で時間の節約になるスマートセンシング技術を使用することもできます。

• 水の無駄と諸経費を削減

正確な土壌水分情報を収集しないと、作物への水やり不足または過剰が発生する可能性があります。水不足の作物は乾燥して脆くなりますが、水やりが多すぎると水が無駄になり、予期せぬ出費につながる可能性があります。

• 適切な植え付け時期の推定

それぞれの作物には、さまざまな環境要因に応じて適切な植え付け時期があります。しかし、正確なデータがなければ、この時間を正確に見積もることは難しい場合がよくあります。

• 土壌温度と水分の測定

土壌温度と水分レベルは、農家が作物の状態を評価し、適切な措置を講じるために収集する必要がある重要な指標です。残念ながら、IoT 農業監視システムがなければ、適切に測定されないことがよくあります。

• 害虫駆除

害虫駆除を成功させるには、害虫、その場所、活動、行動パターンを検出する必要があり、これは農家が直面しなければならないもう一つの課題です。当然のことながら、IoT ベースの害虫駆除システムなしではこの課題に対処することも困難です。

スマート農業監視ソリューション

IBM は、2050 年末までに IoT の使用により農家の生産性が 70% 向上すると予測しており、全体として将来は明るいと見られています。いずれにせよ、IoT は農家がしばしば直面する苦痛を軽減するのに大いに役立ちます。

アグリテックは急成長している産業であり、現在では、幅広いスマート農業システムによって農家は日々の課題に取り組むことができます。植え付け、水やり、作物の収穫、害虫駆除など、農地モニタリングでは、農家がこれらの作業を効果的に管理するために使用できるさまざまな指標を収集します。

ここでは、スマート農業監視ソリューションの例とその仕組みをいくつか紹介します。

• 土壌状態の監視

土壌の状態は、農家が作物を植えて収穫する適切な時期を決めるのに役立つ重要な指標です。 IoT センサーによる土壌状態の監視により、農家は土壌の水分や塩分濃度に関する警告を即座に受け取ることができます。その他の指標には土壌温度や気温などがあります。これらを正しく予測することで、農家は水やりの時間を計画したり、害虫の発生時期を把握したりすることができます。

土壌状態の監視には、リアルタイムで動作し、重大な変化があった場合にユーザーに警告するハードウェア システムとソフトウェア システムの組み合わせが必要です。

こうしたソリューションの一例としては、農業の遠隔監視のためのテクノロジー アグリテック プラットフォームである CRoPx があります。スマート農業センサーを使用してデータを収集し、クラウド インフラストラクチャを使用してデータの処理と保存を行い、読み取り可能な形式でデータをユーザーのコンピューターまたはスマートフォンに配信します。

• 気象監視

農業気象モニタリングは、モノのインターネットの最も一般的に使用されるアプリケーション分野の 1 つです。農作物の栽培においては、収穫量は環境に大きく依存しますが、環境自体も不安定です。気象観測所で使用されるような、現場に設置された気象監視ソリューションは、気温、降水量、湿度、日射量、風速などの気象条件の変化を農家に警告することができます。

Pycno、allMETEO、Smart Element などの気象監視プラットフォームは、スマート センシング テクノロジーが農家のラップトップやスマートフォンに効果的な気象通知を届け、農家が即座に行動を起こせるようにする仕組みを示す好例です。

• 温室自動化システム

脆弱で敏感な温室生態系には、継続的なメンテナンスと管理が必要です。 Growlink、Farmapp、GreenIQ などの温室自動化スマート農業ソリューションは、農業におけるリモートセンシング技術の応用を実証します。これらは、優れた微気候条件を維持し、照明、湿度、CO2、温度レベルを管理するのに役立ちます。即時アラートと管理機能の向上により、温室農業の効率が最大限に高まります。

• 作物監視システム

作物が成長して成熟するにつれて、多くの問題が発生する可能性があります。病気、害虫、または悪環境条件により、農家が気付く前に修復不可能な損害が発生する可能性があります。 (出典: IoT Home) 農作物の監視にスマートセンシング技術を適用すると、農作物の状態 (温度、湿度、健康) の指標を収集でき、農家は問題が発生した場合にタイムリーな対策を講じることができます。

さらに、Semios や Rable などのシステムは、作物の成熟度を検出し、農家が正確な収穫時期を計画できるようにします。

• デジタル害虫管理

害虫や病気は、農家がしばしば直面する悩みの一つです。害虫がいつ到着するかを知ることは難しい場合がありますが、畑を頻繁に訪問しなければ、その動きや場所を特定することは不可能です。スマート農業監視システムはこれらの問題を解決できます。さらに、それぞれのケースで害虫を駆除するために必要な農薬の正確な量を散布するのに役立ちます。

Strider などの IoT 害虫検出システムは、畑に直接設置された昆虫カメラと作物害虫検出センサーを使用して、昆虫の数を数え、その位置をリアルタイムで特定できます。 Fieldin や DTN などの Agtech 企業も、IoT ベースの害虫駆除に関する同様のソリューションを提供しています。

• 家畜監視システム

作物や天候の監視に加えて、農業監視ソリューションは畜産業界でも幅広く応用されつつあります。スマートセンサー技術に基づくウェアラブルデバイスなどの高度な IoT ハードウェアと最新の IoT ソフトウェアを組み合わせることで、Cowlar などの農業技術ソリューションは家畜の保護に役立ちます。

農業における遠隔監視を専門とする別の企業である SCR は、牛の首輪を使用して牛の健康、位置、活動を追跡しています。農業リモートセンシング技術と高度な分析ソフトウェアを組み合わせることで、牛の栄養と群れ全体の健康状態に関する洞察が得られます。

• エンドツーエンドの農場管理システム

温室から牧草地まで、農場全体にスマート農業センサーを設置できます。これらのセンサーは重要なデータの収集ポイントとして機能し、強力で包括的な農場管理システムを構築します。もちろん、このようなシステムは、高度なデータ分析ソフトウェアを活用し、会計データベースや調達データベースとシームレスに統合して洞察を提供し、分析の可能性を最大限に発揮する必要があります。

Cropio と Farmlogs は、IoT 農業モニタリングに基づく遠隔農場管理のためのエンドツーエンドの農業技術ソリューションを提供する企業です。

農業における IoT 監視ソリューションの使用の利点

IoT 監視ソリューションは、次の理由で使用されます。

• 生産性を最大化する

IoT を農作物の監視に使用し、一般的な脅威を排除するためにタイムリーな措置を講じることで、作物の収穫量を増やすことができます。畜産業界では、IoT モニタリングを活用することで生産性を最大化することもできます。

• 品質の向上

IoT 監視システムは、最適な状態を維持し、作物の品質を向上させるのに役立ちます。たとえば、農業における気象監視は、高品質の作物を栽培するために必要な水、肥料、栄養素の正確な供給量を推定するのに役立ちます。 (出典: IoT Home) IoT 監視システムを使用して栽培された農産物は、他の製品と比較して、市場の規制にもより準拠しています。

• 農薬の必要性を減らす

農薬は有毒であるだけでなく、コストもかかります。スマートな害虫監視システムは、農薬の必要性、それにかかるコスト、化学物質が環境や人間の健康に与える影響を大幅に削減します。

• 予測可能性と制御

リアルタイムの農業モニタリングを活用したデータ分析により、適切な収穫時期を予測し、供給契約の安全性を確保することができます。時間が経つにつれて、農民が市場をコントロールできるようになり、農業生産プロセスがより管理しやすくなりました。

• 販売価格の上昇

当然のことながら、より新しい農業技術を使用して栽培された、より環境に優しく健康的な製品は、販売価格が高くなり、最終的にはより多くの収益をもたらします。

• 将来の予測

スマート農業データを収集して処理することで、農家は土壌と環境の将来の状態を予測し、来年の作物の計画を立てることができます。したがって、予測分析により、計算に基づいた農場管理の決定を下し、今後数年間の計画を立てることができます。

IoT監視ソリューション開発の第一歩

既製のスマート農業ソリューションのすべてが個々のニーズを満たすわけではありません。場合によっては、最適な IoT システムを特定の農場ごとにカスタマイズする必要があります。では、アグテックソリューションを開発するための最善のアプローチは何でしょうか?

IoT 農業モニタリングの重要性を認識してからスマート農業ソリューションを実装するまでには、次の 5 つのステップが含まれます。

1. 目標を定義する

どの農場にも監視が必要な敏感なエリアがあります。極端に乾燥した気候に住んでいる場合は、土壌水分の監視が最優先事項になる場合があります。達成したい主要な目標によって、センサー構造から IoT ソリューションのソフトウェア アーキテクチャに至るまで、すべてが最終的に決まります。

2. データ伝送技術を決定する

スマート農業モニタリングは、データから洞察を収集することが目的ですが、現場で収集したデータは処理ユニットに転送する必要があります。データ伝送技術の選択は、データを伝送する必要がある距離によって異なります。

例えば、10メートル程度であれば、Bluetooth経由で完璧にデータを送信できます。距離が数キロメートルの場合、低電力広域ネットワーク (LPWAN) を使用する方が適切な場合があります。

3. キー電源を決定する

データ伝送距離も IoT センサーのバッテリー寿命に直接影響するため重要です。データの送信頻度を調整したり、送信するデータ量を減らしたりすることで、電力消費を管理できます。いずれにしても、消費電力と電源供給には事前の見積りが必要です。

4. データ収集の頻度を見積もる

電力消費とセンサーの寿命もデータ収集の頻度によって異なります。価値を実現するために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?

5. センサーの設置の詳細を考慮する

センサーの設置には複雑な操作が必要になる場合もあれば、設置場所によっては比較的簡単な場合もあります。これは、IoT ソリューション プロバイダーと話し合う必要があるもう 1 つの重要な側面です。

高度な IoT ベースの農業監視システムは、コストを削減し、効率を最大化し、農家がデータに基づいた意思決定を行うのを支援し、最終的には作物や家畜の栽培方法をより高い倫理的かつ専門的な基準に引き上げます。スマート監視システムの実装には時間と投資がかかりますが、長期的には価値があります。