自動潅水システムの遠隔監視とみちびきの活用

トランジスタ技術×準天頂衛星システム『みちびき』コミュニティ共同オフ会
第2回 －農業エレクトロニクス×日本版GPSみちびき－
場所：X-NIHONBASHI BASE（⽇本橋アイティビル）
2026年3月9日(月)
https://www.crossu.org/event/260309ib/

Transcript

1. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 自動潅水システムの遠隔監視とみちびきの活用 株式会社 B&B Lab. 代表 眞崎 康平 トランジスタ技術×準天頂衛星システム 『みちびき』コミュニティ共同オフ会 2026.03.9 発表 第2回 －農業エレクトロニクス×日本版GPSみちびき －参加者ミニプレゼン
2. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 自己紹介
3. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 〇概要 ・設立 2018年1月 ・資本金 ３００万円 ・主な業務 IoT機器の開発（農業、自然エネルギー関連） http://b-and-b-lab.jp/ 〇代表取締役 眞崎 康平（まさき こうへい） ：ハードウェア開発担当 業務キャリア ・SONY半導体（鹿児島、熊本、福岡）で１０年弱、イメージセンサ開発に従事 対応領域 画像処理ソフトウェア開発、ハードウェア制御（Visual C++, VBA） 製品評価手法開発（CCD/CMOSイメージセンサ） ハードウェア開発(アナログ、デジタル) ・風力発電パワーコンディショナ開発（4年） 九州大学 応用力学研究所との産学協働プロジェクトにて レンズ風車向けパワーコンディショナ（制御器）開発 大電力、高電圧回路設計 ・その他 医療ベンチャーetc. 〇共同設立者 中村 真理（なかむら しんり）：クラウド、ファームウェア担当 業務キャリア ・バーテンダー ・診療放射線技師 ・ LINE API Expert 会社概要
4. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 過去の業務実績 〇半導体製造装置に内蔵するための超小型カメラ 既存カメラ （設計流用元） カメラヘッド（表面） 弊社製品 カメラヘッド（裏面） ソニーセミコンダクタマニュファクチャリング（株）様向け 後日この書籍で用途 を知ることに… 〇水質モニターのPoC（実証実験） 水質モニタリング装置 モニタリング画面（クラウド上） 柏の葉キャンパス アクアテラス 水質モニタ実証実験報告書 pHセンサ検証資料 水温、水深、カラー濁度、pH測定
5. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 背景
6. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator ※１ スマート農業は一過性のブームか？2025年の市場規模は3885億円 へ。 https://agri.mynavi.jp/agriplus/vol_02/chapter01_02/ スマート農業は DX の成⾧分野であり、 IoTの応用分野である生産プラットホームの成⾧が大きく期待できる。 ビジネスの背景： ※２ 総務省 ICTスキル総合習得教材 コース1］データ収集 1-1：IoTとデータ利活用の全体像 https://www.soumu.go.jp/ict_skill/pdf/ict_skill_1_1.pdf 生産プラットフォームに注目 注目したいのは、生産プラットフォームです。これは生産者がクラウドやセンサー、AI、ビッグデータなどの デジタル技術を活用して、生産プロセスの効率化や省力化に資するオンライン上のプラットフォームのこと。 生産プロセスは作物の生産・栽培工程だけでなく、作付け計画、種子・農薬・肥料・資材などの調達工程、生 産後の収穫や保管の工程も含むため、非常に幅広い農業生産活動に関わってきます。農業用各種センサーや水 管理システム、モニタリングドローンなど関連する農機も少なくありません。 ※２ ※１ IoT やAIの活用で 農業に 飛躍的なイノベーション……….. には、まだ至っていないのが現状 スマート農業 / 農業へのIoT の活用について
7. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 弊社の取り組み： 出来ることから、コツコツと….. まずは 水やり （C）いらすとや
8. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 弊社の取り組み： アスパラガスの自動潅水システムの開発 自動潅水の効果が高い アスパラガスの養水分吸収特性の中で、「植物体の約 90%、若茎の92~93%が水分であることから、茎葉の生 育には水分が不可欠」、「茎葉から蒸発散する水分、 茎葉および地下茎などを維持し、伸⾧するための水分、 養分を土壌から吸収するための水分などを考慮すると DX的観点から言えば….アスパラガスとは？ アスパラガスは非常に多くの水分を使っており、潅水 効果が高い作物」（※１）と述べています。 Mission： 電磁弁で自動化！ 水やりを自動化せよ！ 面倒な手動バルブ操作を 弊社の取り組み：
9. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 九州農政局 資料より（リンク切れ） https://www.maff.go.jp/kyusyu/portal/pdf/R02/smart-r02.08/smart-r0208-017.pdf 他社（某有名大発スタートアップ）実績 弊社協力農場の同一 JA 管内（JA大城）での導入事例 この業者 2024年３月撤退 スマート農業は苦難の道....
10. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 実証実験実施圃場
11. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 実証実験農場の紹介 福岡県南部の JA福岡大城管内のアスパラ農家２軒で実施中
12. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 本報告の実証実験農場の紹介（設備） 電磁弁制御系統イメージ ハウス毎に設置する電磁弁
13. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 本報告の実証実験農場の紹介（コントローラー仕様） 制御マイコン：ESP32S3 電源電圧：DC24V 制御バルブ数：最大１６個 ポンプ制御用 コンタクタ制御 / 故障検出（サーマルリレー） Ethernet I/F, RS485 , 圧力計インターフェイス搭載 タイマー用RTC（バッテリーバックアップ） MicroSD カード（ログ用） タイマー設定用 Web U/I サイズ: 130x80x70mm 防水ケースに格納 →結露などでの故障を回避
14. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 稼働モニタリング機能 現状はコントローラからLTEルータ経由でMQTTでデータ送信 制御状況モニタリング機能 システムの状態 のモニタリング
15. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 稼働状況の遠隔モニタリングの詳細
16. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 圧力センサのインターフェイスについて 配管編 信号編 現地設置編 送水管圧力のモニタリング
17. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 塩ビ管(VP管) 呼び径 13mm or 16mm ※流れがないので 小径の13mm で 問題なし Rp1/2 管用テーパーネジ (JIS B 0202) ※水道蛇口取り付けと同じ 送水流路 送水流路 圧力計測分岐 給水栓用 ソケット ネジ径変換アダプタ 〇ネジの種類と寸法表（安心の水回り専門SHOP 水道屋さん） https://www.rakuten.ne.jp/gold/suidou/html/sunpou_neji.htm 〇困ったときの知恵袋（株式会社彌満和製作所） https://www.yamawa.com/Portals/0/resource/jp/tips/pdf/tips-084.pdf ※管用ねじの組み合わせについて解説 〇接続口の「BSP」とはどのような規格ですか？（アズワン株式会社） https://faq.as-1.co.jp/faq/show/241855?category_id=12188&site_domain=default ※1: BSP イギリス管用平行ねじ規格 ISO規格の各ねじとの互換性 1/2"BSP (Male) ※1 1/4"BSP (Female) ※1 圧力センサ 〇ネジ径変換アダプタ 製品例 〇圧力センサ 製品例 管用平行ねじ G1/4 〇圧力センサのインターフェイスについて (1/3) 配管編 ※ネジ径がBSP表記の ものが安価に購入 できるようです。 ※漏水等の被害は甚大であるため 妥当性の検証は各自の責任で行ってください。
18. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 〇圧力センサのインターフェイスについて (2/3) 信号編:出力電圧→圧力換算 ＡＤ１：センサ供給電圧モニタ ＡＤ２：センサ出力信号モニタ 〇測定回路例 〇センサインターフェイス仕様 0.5MPa (約5気圧 5kgf/cm2) 程度の測定レンジの製品が妥当 A/Dコンバータ例 MicroChip MCP3426A0T-E/MS 16bit / 2ch / I2C 電圧リファレンス内蔵 0 圧力 [MPa] センサ出力[V] 0 (大気圧) 0.5V 0.5MPa (測定レンジ) 4.5V 注意点： 1. ポンプ停止後汲みあげ側の水位 低下で圧力が負になることがあ ります。 2. 送水管内の流体を通じて誘導雷など サージ電圧が印可される可能性が あるので回路保護対策を推奨します。 3. 市販の圧力計等を評価ジグなどを 製作し妥当性の確認を行うことを 推奨します。
19. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 〇圧力センサのインターフェイスについて (3/3) 現地設置編 工事上の注意点 １．センサのリード線は紫外線に晒されると早期に劣化（退色）が起きます。 結線後ビニールテープなどで保護するとともに、必要に応じてコルゲートチュープ等を併用 して保護ください。 ２．冬場の凍結対策として保温材の保護をセンサ部分にも推奨します。 ３．故障診断の便宜のためにセンサをコネクタを介して接続することを推奨します。 屋外での故障診断用に同じコネクタに１０kΩ程度の可変抵抗を接続しセンサを模した 診断ジグを準備しておくと便利です。 〇センサ周辺の配線保護例 〇保温材の追加例 〇コネクタ追加例
20. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 送水端圧力 1.2kgf/cm2 バルブ稼働状況 ０kgf/cm2 ※水源が井戸のためOFFで水位が下がり負圧となる AM9:00 AM9:45 AM9:00 AM9:45 AM9:00 AM9:45 〇自動潅水時の稼働モニター状況例
21. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 〇自動潅水時の稼働モニターから実現可能なこと(1) → メンテナンスの効果測定、メンテナンス時期のアラート機能 フィルタ フィルタ 清掃実施 フィルタの清掃前後の圧力変化から、メンテナンスの効果が定量的に 把握できる。また、低下が起きた際にメッセンジャーなどでアラート をユーザーに通知することが出来、メンテナンスを促すことが可能
22. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 送水端（ポンプ側 ） ※1 以下文献より引用 基礎から学ぶ 流体力学 飯田 明由, 小川 隆申, 武居 昌宏 著 ISBN978-4-274-20435-7 発行元オーム社 Page. 181 図 5.32 図 管路の全損失を考慮した計算 :重力加速度 9.8 [m/s2] :流量 [m3/sec] 数十~百数十m 送水端 圧力センサ P1 埋設配管 潅水チューブ 数m 各ハウス 電磁弁後 〇自動潅水時の稼働モニターから実現可能なこと(2) 潅水チューブ側 圧力センサP2 ※4分岐 潅水流量 推定 P1-P2 右辺のすべての項に流量U の２乗が掛かる ※P1 とP2の測定位置は 離れているがUECS活用 で同時測定が現実的に！ 比例定数 k をキャリブレーションで 予め測定しておけば流量推定が可能
23. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 保護回路 / 電源モニタについて
24. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 〇回路例 保護回路 / 電源モニタについて ツェナーダイオード →過電圧、逆接保護 ポリスイッチ （リセッタブルヒューズ） シャント抵抗 （電流検出） シャント抵抗 （電流検出） ツェナー ダイオード ポリスイッチ I2C I/F 〇実装例 シャント抵抗 電位差 シャント抵抗 電位差 ピンピッチが 0.5mm と狭い ためモニタ電圧 入力は直結しな いほうが安全です。 株式会社ストロベリー・リナックス INA226 I2Cディジタル 電流・電圧・電力計モジュール(20Aタイプ) 電源モニタIC Texas Instruments INA266 〇回路試作向け評価基板の紹介 動作イメージを簡単に説明すると ・異常な電源が印可された際に電流をツェナーダイオード にバイパスされることで、保護素子であるポリスイッチ を動作させ電源装置側の過電流保護を動作させます。 ・最悪でも、ツェナーダイオードの焼損で被害を留め ツェナーダイオードの交換だけで修理を行うことが 期待出来ます
25. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator システム供給電圧 システム消費電流 DC24V 1.55A (バルブ稼働時) ※稼働中の 電流の低下は 電磁弁コイルの 発熱による 抵抗増大の影響と 考えられる 電磁弁稼働時の電源電圧低下 の程度電源装置の劣化の判定 や予防保全が可能？ 電圧低下部分 拡大 必要十分な信頼性の 電源の採用による 適正コストと信頼性が両立 〇電源電圧、電流モニタの実際
26. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator RTC（Real Time Clock）について
27. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator RTC（Real Time Clock）について(1/2) RP2040(Raspberry Pi Pico MPU) 50℃ 30℃ 5/23 0:00 5/17 0:00 専用クロック無し、温度補償なし →時刻の誤差大 屋外は温度差が激しいため 温度補償付きのRTCの実装が望ましい RTC RX8900の温度測定機能を用いて測定 システム温度モニタ 年差でも２分以内
28. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 8月1日～8月15日 圃場M 圃場K 60.5 65.53 RTC（Real Time Clock）について(2/2) 内蔵の温度測定機能で夏場の基板の最高温度が判明（N=2） 8/15 → 今後の設計に有用なデータ取得！
29. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 通信について
30. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 通信について(1/2) 農場１か所ごとにLTEルーターによるインターネット環境接続は 固定費の負担感が大きい LTEルータ設置例 東京都の外郭団体が屋外Wi-Fi の 活用ノウハウを公開 通信SIMで固定費が発生 対策 ⾧距離用Wi-Fiでインターネット回線を中継
31. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 通信について(2/2) なんと畑で Youtube 見れました！ ※詳細は別の機会に発表します！ 前頁の資料を基に追試し TP Link CPE510 で 470m の距離のネット接続成功！
32. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 今後の開発の展望とみちびきの活用 ※本題忘れてはいません（笑）
33. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 今後の開発の展望とみちびきの活用(1/3) ところで、素朴な疑問？ ・１秒に１回サンプル → 通信・ストレージ費用 ・データはクラウド → データは誰のもの？ 他にも... データはエッジ側（圃場）で見れればよくない？ →どのみち圃場に見回りに行く。その時に現地でスマホで確認で充分！ 動作開始、終了、稼働状況の概況・死活監視のイベント通知で充分では？ 低データレートのLPWA（Low Power Wide Area） を用いれば低通信コスト化
34. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 今後の開発の展望とみちびきの活用(2/3) https://iot.sonynetwork.co.jp/column/column012/ 高感度・低消費電力のGNSS 受信LSIを内蔵し、 GPS・GLONASS・QZSS（みちびき）に対応 LPWAの規格の一つにSONYのELTRES(TM) がある 安定通信のための同期にGNSSの時刻情報を利用、また位置情報も取得可能 弊社も細々と開発.... https://www.sony- semicon.com/ja/eltres/module.html
35. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 今後の開発の展望とみちびきの活用(3/3) 定置施設での活用方法 ①稼働状況イベント通知 ※ユーザ、作業者はこれで充分 LINE通知実装例 ③設置場所管理 トラブルが起きた！ さてどこに行けばいい？ ②稼働ログの正確な時刻同期 接地位置情報との紐づけ GNSSで管理可能 トラブルシューティング時に 稼働ログの時刻情報は非常に 重要 → GNSSの非常に正確な時刻 でタイムスタンプが得られる 中山間地など GPSでは測位が不安定な場所でも みちびきの安定したGNSS受信で安定稼働が期待される。 スマホの地図機能 との連携で対応が容易
36. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator H/W構成構想（案） 設計方針 １．安定稼働 ２．拡張性、スケール ３．安価 W55RP20-EVB-Pico CXM1502GR (ELTRES module) WIZPoE-P1 UART Antena (GNSS / LPWA) DC５V 防水エンクロージャー Raspberry Pi Compute module 5 With NVMe M.2 SSD https://www.uecs.jp/ 100BASE-T Storage Edge AI みちびき 測位、 時刻情報 ゲートウェイ (稼働サマリ送信) / NTP サーバ 共通プラットホーム としてUECSを活用 したエッジAI システム ※試作後は 専用基板を起こす 稼働状況サマリを生成 →外部サーバに送信 ストレージ / エッジAI サーバ ノード ユーザ端末 エッジAI システム構成案 アクチュエータ センサノード
37. 株式会社 B＆B Lab. IoT System R&D Innovator 問い合わせ先 http://b-and-b-lab.jp/ 誰か このプロジェクト一緒にやりませんか？ 代表 眞崎康平 kohei.masaki@b-and-b-lab.jp ご清聴ありがとうございました。