土壌はゆっくり変化する、それが好都合
植物のそばにバケツの水を置いて見ていても、何も起こりません。水をまいても土に染み込むまで数分かかり、根の深さで水分量が目に見えて変わるまでには数時間かかります。土壌水分の変化は数時間、時には数日という単位で進みます。猛暑でもコーヒー一杯飲む間に畑が乾くことはありませんし、点滴灌漑で30秒のうちに土が湿ることもありません。
このゆっくりとした変化こそが、センサーがどのくらいの頻度で計測すべきかという問いの鍵です。1分ごとの計測では1時間に60個のデータが得られますが、そのほとんどが同じ内容を示しています。土壌についてより良く把握できるわけではなく、同じ状況を60回見ているだけです。
計測には実際どんなコストがかかるか
なぜ気にする必要があるのでしょうか。センサーが送る計測1回ごとに、本当は節約したい3つのものが失われるからです。
電池
無線式の土壌センサーは、ほとんどの場合いわゆる「スリーパー」です。1日のほぼすべての時間を深いスリープ状態で過ごし、計測して数値を送信するときだけ目を覚まします。電力を消費するのは、この無線をオンにして目覚める瞬間です。2分ごとに目覚めるセンサーは、5分ごとのセンサーに比べて、おおよそ3倍の電力を使います。これは電池交換の頻度に大きく響いてきます。
電波の占有時間
事業所の内外にあるすべての無線機器は、同じ電波空間を共有しています。センサー、wifi、近隣の機器、ベビーモニターなどです。計測を送信するたびに、その共有空間の一部を占有します。数台のセンサーが必要以上に頻繁に送信していても気づかれませんが、ネットワークが大きくなるにつれて全体が必要以上に頻繁に送信するようになると、お互いに待ち合いが発生し始めます。そして、最も弱いセンサー、つまり最も離れた場所にあるセンサーから真っ先に音信不通になります。
注意力
1日に同じことを千回報告するセンサーからは、新しく学べることは何もありません。それどころか、本当に重要な警告を見つけにくくしてしまいます。
自社のテストネットワークで実測
不要な通信量を減らしたことで、頻繁に「消えて」しまうセンサーと、問題なく稼働し続けるネットワークとの違いが生まれました。センサー自体が良くなったわけではなく、お互いの邪魔をしなくなったからです。
5分間隔で十分
いつ、どのくらい灌漑するか、また灌漑がきちんと機能しているかといった栽培判断には、5分ごとの計測で十分すぎるほどです。
計算してみましょう。乾燥しきい値に警告を設定しているとします。5分間隔であれば、その警告は最悪でも5分「遅れて」届きます。数時間かけて進行するプロセスにとって、5分は誤差の範囲です。根はその違いに気づきません。
その代わりに得られるものは大きいです。1〜2分間隔に比べると、通信量をおよそ60〜70パーセント削減でき、それに比例して電池消費や電波の混雑も減ります。同じ情報を、はるかに低いコストで得られるのです。
速いほうが理にかなう場合
非常に軽い砂質土壌や、鉢植え・樋栽培のように水分が早く抜ける環境で育てている場合は、しばらく速い間隔にしたほうがよいこともあります。また、新しい点滴システムを立ち上げる際には、1分単位で様子を見られると便利です。
ただしその瞬間だけにとどめる
それらはあくまで一時的な場面であり、シーズン全体の設定にすべきではありません。立ち上げ作業が終わったら間隔を落ち着いたものに戻せば、その後1年を通じて電池とネットワークの両方が恩恵を受けます。
FairGrowはこれをどう扱うか
FairGrowでは、計測間隔は庭やハウスごとに調整可能です。誰かがノートパソコンを持ってセンサーのところまで歩いて行く必要はありません。これは設定であって、作り直しではありません。デフォルトはあえて落ち着いた間隔に設定されており、栽培者であるあなたが作物に応じて別の設定が必要かどうかを決められます。
センサーごとに、それぞれの基準で判断
几帳面に毎分報告してくるセンサーもあれば、工場出荷時から不規則な間隔と長い沈黙を持つのが普通というセンサーもあります。すべてを同じ基準で監視するシステムでは、こうした機器に対して毎日誤警報を出すか、あるいはもっと悪いことに、信頼できるセンサーが本当に故障した瞬間を見逃してしまいます。FairGrowはセンサーごとに何が正常かを学習し、それぞれの通常パターンから外れたときだけ警告します。
間隔を変えれば、期待値もそれに合わせて動く
センサーの間隔を2分から5分に変えれば、当然1日あたりの計測数は減ります。それは不具合ではなく新しい基準であり、プラットフォームは自動的にそれを織り込みます。自分で意図的に選んだ設定のせいで、警告の嵐に見舞われることはありません。
ネットワークへのちょっとした贈り物、スマート プラグ
Zigbeeのような無線センサーネットワークは、駅伝のように動きます。電池式センサーはできる限り眠り続け、常に電源が入っている機器がその分メッセージを中継してくれます。電源につながったZigbee機器はすべて、意図していなくても自動的にこれを行います。スマートプラグ、カーテンモーター、有線スイッチなどです。
中継点が1つしかないと起こること
中継点が1つしかない場合、一部のセンサーはそれに依存することになり、その機器が不調になると、他は何も問題がないのに一緒に沈黙してしまいます。
実際にこうした事例を見てきました。詰まったカーテンモーターが、まったく問題のなかった人感センサーを何時間も沈黙させてしまったのです。
対策はおよそ15ユーロ
認証済みのZigbeeスマートプラグを、ちょうど中間あたりのコンセントに挿すだけです。これは同時に2つのことをしてくれます。ネットワークに2つ目の経路を与えるので、片方の中継点が落ちてももう片方が引き継ぎます。さらに、最も遠いセンサーまで電波の届く範囲を広げてくれます。
温室の一番奥にあり、いつも電波の届く限界ぎりぎりにいるセンサーにとって、こうしたプラグがあるかないかで、苦戦するか問題なく動くかが決まります。
そして近い将来、作物の リズムに合わせた計測へ
私たちが目指しているのは、状況に応じて自動的に調整される計測間隔です。灌漑を実行しているあいだは少し速く見て、静かな夜間はゆっくりと、それ以外の時間は控えめなデフォルトの間隔で。そのための技術はすでにあります。これは、見落としを一切生むことなく、さらに電池寿命を延ばしてくれる機能になるでしょう。
土壌水分について言えば、それは5分間隔で十分であり、電池は長持ちし、ネットワークは落ち着いて信頼できる状態を保ち、何一つ見逃さないということです。土壌はゆっくり変化します。それを味方につけましょう。
計測間隔についてよくある質問
センサーが5分ごとにしか計測しないと、何か見逃しますか？
いいえ。土壌水分は数時間単位で変化します。乾燥しきい値の警告は最悪でも5分遅れて届きますが、数時間かかるプロセスにとってそれは誤差の範囲です。
なぜ頻繁に計測すると電池の消費がそんなに増えるのですか？
電力を消費するのは目覚めて送信することであり、スリープ状態ではないからです。2分ごとに目覚めるセンサーは、5分ごとのセンサーに比べて、おおよそ3倍の電力を使います。
計測間隔は自分で変更できますか？
はい。FairGrowでは計測間隔を庭やハウスごとに調整できます。誰かがノートパソコンを持ってセンサーのところまで行く必要はありません。これは設定であって、作り直しではありません。
それでも速い間隔が役立つのはどんなときですか？
非常に軽い砂質土壌で栽培している場合、鉢植えや樋栽培の場合、そして新しい点滴システムを立ち上げているときです。その後は落ち着いた間隔に戻してください。シーズン全体を通した固定設定にすると、余計な電池消費と電波の占有につながります。
スマートプラグと私のセンサーにどんな関係があるのですか？
電源につながったZigbee機器はすべて、眠っている電池式センサーのためにメッセージを自動的に中継します。中継点をもう1つ増やすことで、ネットワークに追加の経路と電波到達範囲が生まれます。Zigbeeとは実際何なのかや、なぜ標準的なZigbeeセンサーを使うのかについて詳しく読んでみてください。
あなたの作物にはどの計測間隔が合っているか、気になりますか？
設置場所と作物について教えてください。それに合ったセンサー、計測間隔、ネットワークについて一緒に考えます。ご希望であれば、義務のないお試し導入もご案内できます。