Chad Steiderによる 埋め込み記事
モノのインターネット (IoT) はほぼすべての業界に浸透し、家庭、産業ビル、コミュニティ内の効率、生産性、機能を向上させています。IoTのメリットは農業の分野でも大きな成果を上げています。世界の農業部門は巨大で、 世界人口の4分の1以上を雇用しており、IoTの導入が進むことで、気候や社会経済の変化によって引き起こされる世界的な課題に対処しながら、業界の持続可能性と効率性を大幅に向上させる可能性があります。
気候変動に関する政府間パネル（IPCC）によると、毎年、農業の過剰生産、過剰消費、サプライチェーンの問題により、大量の水、エネルギー、労働資源の浪費が発生しています。農業産業は、二酸化炭素排出量の増加、森林破壊の進行、土地の劣化にも寄与しています。
「スマート農業」分野における技術開発は、食糧安全保障の強化、排出量の削減、作物の収穫量の増加、資源の有効活用の実現に加え、これらの問題の一部に取り組んでいます。ワイヤレス接続とIoTテクノロジーは農業業界に新たなソリューションを提供し、最初の収穫からすでに顕著な経済的利益を生み出しています。
農業IoTにおけるワイヤレスのユースケース
では、スマート農業とは一体何なのでしょうか?現在までに、ワイヤレス接続は技術革新とデジタル変革を通じて農業の広範な再構築をサポートしてきました。農家は、気候制御や監視などのプロセスを業務に活用することで、手間と費用のかかる作業を自動化し、意思決定能力を向上させることができます。このテクノロジーとそこから得られるデータにより、大規模なパターンや小規模な問題を発生時にすぐに特定することが容易になります。スマート農業のイノベーションは、人間の労働を最適化しながら、製品の量と品質を向上させることを目指しています。今日の農家は、以下を含む多くの技術を利用できます。
- 気候条件の監視: フィールド全体に配置されたセンサーが環境からデータを収集し、気候条件をマッピングします。この情報は、適切な作物を選択し、特定の土地が支えることができる作物の収穫量をよりよく理解するために使用されます。
- 温室オートメーション: IoTセンサーは、土壌の状態、照明、温度、湿度などの状態に関する正確なリアルタイム情報を提供します。
- 作物管理: フィールドセンサーは、異常を検出し、収穫量に悪影響を与える可能性のある病気や害虫の発生を効果的に防ぐために使用される温度、湿度、照明データを収集します。
- 牛の監視と管理: IoTセンサーを牛に取り付けて位置と健康状態を監視することで、農家は牛の様子を監視し、病気の牛を群れから隔離して汚染を防ぐことができます。
- 精密農業: 精密農業は、データに基づく意思決定によって効率を向上させ、農業におけるIoTの最も普及し、効果的なアプリケーションの1つです。農家はセンサーを設置して、照明、温度、土壌の状態、湿度、CO2レベル、害虫の感染に関する膨大なデータを収集します。このデータにより、農家は作物に必要な水、肥料、農薬の最適な量を推定できるようになります。最終的に、このアプローチにより経費が削減され、より健全な作物が生産されます。
- 予測分析: 精密農業と予測データ分析は密接に関連しています。IoTとスマート センサー テクノロジーは関連性の高いリアルタイム データの宝庫ですが、データ分析を利用することで、農家はデータを理解し、作物の収穫時期、病気や害虫のリスク、収穫量などに関する重要な予測を立てることができます。農業は本質的に気象条件に大きく依存しますが、データ分析ツールは農業をより管理しやすく、予測可能にするのに役立ちます。
Wi-SUNテクノロジー: 現代農業のためのオープンソース ソリューション
作物が育つには水と太陽が必要です…また、Wi-SUNも必要になる場合があります。ワイサン スマート シティやスマート ユーティリティ アプリケーション向けの主要なオープン ソース、オープン スタンダード プロトコルであり、スマート農業にも最適です。Wi-SUNはオープン標準のインターネット プロトコル (IP) とAPIを基盤としており、開発者は既存のインフラストラクチャ プラットフォームを拡張して新しい機能を追加できます。Wi-SUNは、長距離機能、高データ スループット、IPv6サポートを備えて拡張できるように構築されており、スマート農業などの産業用アプリケーション向けのワイヤレス インフラストラクチャを簡素化します。Wi-SUNフィールドエリアネットワーク (FAN) テクノロジーは、屋外環境で強力な範囲と信頼性を提供するため、屋外IoTネットワークやスマート農業に最適です。
Wi-SUN FANは、境界ルータ、ルータ ノード、リーフ ノードで構成され、フル メッシュまたはスター トポロジで動作できます。境界ルータ ノードは、FANへの広域ネットワーク (WAN) 接続を提供し、ソース ルーティング テーブルを維持し、ノード認証およびキー管理サービスを制御します。ルーター ノードは上方向および下方向のパケット転送を制御し、リーフ ノードは最小限の機能 (主にバッテリー駆動のセンサー ノード) を提供します。(出典: Silicon Labs)
オープンソースおよび独自のスマート農業向けサービス
多くのIoTアプリケーションと同様に、スマート農業では独自の利点を持つ独自のソリューションと非独自のソリューションの両方が使用されています。独自のソリューションにより、農家はエコシステムと実装を完全に制御しながら「ウォールドガーデン」アプローチを採用できます。一方、オープンソース ソリューションは、複数のデバイス タイプおよびベンダー間での相互運用性を保証します。アプリケーションの要件に応じて、ニーズに合わせたアプローチを選択できます。
Silicon LabsなどのIoTプロバイダーはすでに、Wi-SUN Allianceによって認定された最先端のハードウェアを提供しています。Silicon Labs EFR32FG25 システムオンチップ (SoC) は、複数の無線と97.5 MHzプラットフォームの32ビットARM® a Cortex®-M33コアで構成されるWi-SUN FAN1.1仕様をサポートしています。FG25は、マルチレートOFDM、FSK、およびマルチレートOQPSK変調をサポートしており、アプリケーションに最適な変調方式に関係なく、究極の柔軟性を実現します。USB、最大37個のGPIO、および世界中の周波数サポートの追加により、FG25はWi-SUNやその他の大規模な独自ネットワークに最適なソリューションになります。
Wi-SUNは一部のIoT農業アプリケーションに最適ですが、独自のアプローチの方が適しているアプリケーションもあります。これらのアプリケーションでは、標準化されたメッシュ アプローチに伴う複雑さやオーバーヘッドは不要であり、標準化されたアプローチでは簡単にサポートされないモバイル アセットが含まれる場合もあります。Silicon Labsの EFR32FG23 などの低電力SoCを使用すると、顧客はニーズに合わせて独自の低電力、ポイントツーポイント、またはスター ネットワークを開発できます。FG23は、世界中の周波数帯域のFSK、O-QPSK、およびOOK変調をサポートし、独自の実装に必要な柔軟性を提供します。また、最大 +20 dBmまで設定可能な出力電力を備えているため、農業における一部のIoTアプリケーションに最適な長距離接続ソリューションとなります。
未来の農業産業の育成
世界人口は増え続け、気候変動の影響も拡大しているため、農業業界は生産量を最適化し、持続可能性を高めるためにあらゆる手段を活用することが極めて重要です。スマート農業とその無数のユースケースは、農業サプライチェーンのあらゆる段階で農家にソリューションを提供し、土壌から大気まで、新たなレベルの洞察とデータ分析を可能にします。IoT開発者は、独自のアプリケーションとオープンソース アプリケーションの両方に適したSoCを備え、業界全体の顧客向けにスマート農業ソリューションをすでに用意しています。Wi-SUNのようなプロトコルによって屋外ネットワークが強化されるため、農家はIoTの取り組みの成果を享受できると期待できます。
