水産養殖におけるIoT技術の応用

この技術の著者グループの一員であるベトナム科学技術アカデミー情報技術研究所の専門家ファム・ゴック・ミン氏は、メコンデルタ各省の水産養殖業は、主に水源の質の悪さが原因で、多くの病気に直面しているのが現実だと語った。研究所の科学者たちは、IoT（モノのインターネット）技術を応用して養殖水質のいくつかのパラメータを自動的に監視するソリューションを研究開発しました。

専門家のファム・ゴック・ミン氏によると、多くの場合、一般的な水産養殖世帯、特にエビ養殖世帯は放棄されたり、病気のために大きな損失を被ったりしたという。したがって、養殖場での定期的な監視は、農家が池の環境に悪影響を与える多くの原因を積極的に監視し、検出できるようにするために非常に重要です。これらの監視結果から、管理機関は養殖活動が周囲の環境に及ぼす環境影響を容易に評価できます。

ベトナム科学技術アカデミー情報技術研究所の科学者らは、ワイヤレスセンサーネットワーク、サーバーインフラ、ソフトウェア、インターネットを使用して大規模養殖地域を監視し、環境変動を蓄積、分析、早期警告することでリスクを最小限に抑え、効率を向上させるために、IoT技術を適用して水産養殖水質のいくつかのパラメータを自動的に監視するソリューションを提案した。このシステムは柔軟な構造を持ち、条件やアプリケーションの機能に適した多くのオプションを備えています。

このシステムは、センサー モジュール、中央処理ボード、無線通信ボードと統合されたセンサー ノードとして動作する、環境パラメーターの自動監視 (温度、塩分、pH、溶存酸素、DO、ORP) を行うパラメーター測定ステーションを使用します。

これらの計測ステーションには、強力な処理および計算機能を備えた中央データ収集モジュールと GPRS/3G 無線通信モジュールが備わっています。データ処理サーバーにデータを送信する前に、多重アクセス、データ集約などの複雑なアルゴリズムを実行できます。アプリケーション ゲートウェイ サーバーは、インターネット経由で中央データ収集ステーションとの通信を接続し、Web インターフェイス上の管理、監視、警告ソフトウェアおよび Android プラットフォームで実行されるモバイル デバイス ソフトウェアを通じてユーザーにアプリケーション サービスを提供します。監視パラメータの結果のさまざまな表現が提供され、適切な数値、グラフ、表形式で情報を視覚的に表示できるようになります。

この IoT ソリューションには、次のような環境パラメータを測定するステーションのサブシステムの構築も含まれます。養殖池の環境パラメータを監視するステーションのサブシステムは、水面に浮かぶブイを使用して設計されています。測定システムはセンサーと分析装置を統合し、温度、pH、塩分濃度 (EC)、溶存酸素 (DO)、酸化還元電位 (ORP) の 5 つの主要な環境パラメータを収集します。

各計測ステーションは自己構成と独立した操作が可能であり、また、ワイヤレス ネットワーク上の TCP/IP プロトコルを介してリモートで設定された構成に従って動作することもできます。自動監視ステーションには電源モジュールと太陽電池ストレージが統合されており、長期間にわたる継続的な独立した動作を保証します。同時に、監視ステーションは専用のブイ システムに設置され、適切な取り付け機構を備えているため、沿岸地域の屋外環境でも機器の基準が適切に機能することが保証されます。

計測ステーションは、機械フレーム システムとバランスが取れるよう設​​計されたブイにより水面に浮かんでおり、大きな荷重 (ブイの総重量 55 ～ 60 kg) に耐え、塩分蒸気条件の屋外環境に耐える 304 ステンレス鋼素材を使用しています。この設計により、ステーションでは水環境指標を自動的、柔軟かつ継続的に直接監視できるようになります。計測ステーションは、太陽電池システムのおかげで水面上で独立して動作することができます。

このシステムには、地上に設置された監視およびデータ収集ステーションも含まれており、LoRa ネットワークを介してエビ養殖池の独立した測定ステーションから送信されたデータを保存および処理します。このステーションでは、Lora モジュールと 3G/4G-LTE モジュールの 2 つの通信モジュールを使用します。中央局の Lora モジュールは、監視局の Lora モジュールから信号を受信します。この信号は処理のために中央制御装置に送信され、その後 3G/4G-LTE モジュールに送信され、データが保存されて Web サーバー インターフェイスに表示されます。監視ステーションは、しきい値警告がある場合に、管理者の電話番号に SMS メッセージを送信することもできます。このステーションには、ユーザーインタラクティブな表示レイアウトがあります。中央制御装置はモニターに直接接続され、ステーションから送り返されるデータを即時に監視できるようになります。これにより、オペレーターは Web サーバーにアクセスせずに環境の変化を監視し、しきい値を超えたときに警告を発することができます。各中央監視ステーションは、最大 100 台の移動式測定ステーションを管理できます。

併せて、データ収集ステーションをエビ養殖場の作業員の作業に適した位置に設置し、無線ネットワークを介してブイ上のすべての自動監視ステーションと通信し、通信データをモバイル情報ネットワークを介して中央処理サーバーに接続できるようにしました。

この IoT システムは、監視データベース管理サーバー上でデータを収集および処理するソフトウェアなどのサービスも処理および提供し、リアルタイムのデータベース クエリ サービス、警告モデルのデータ、統計レポートを提供します。サーバーは、サービス、システム管理機能、ユーザー管理、データ セキュリティ、データ分析と処理、早期警告モデルの実行などを提供する役割を担います。

データの保存と計算が迅速に行われます。各データ セッションには、Web サーバーに送信され、60 秒ごとに更新される温度、pH、DO、ORP、EC が含まれます。ユーザーは https://es-aquamonitor.com からアクセスできます。

この技術の著者チームの一員であるベトナム科学技術アカデミー情報技術研究所の専門家ファム・ゴック・ミン氏は、養殖用の水質パラメータを自動的に監視するモノのインターネットシステムが現在ニントゥアン省でテストされており、非常に良好な結果が得られていると語った。このシステムは、持続可能なハイテク農業の発展に役立ち、科学技術の応用を通じて養殖管理の効率を向上させ、社会経済の効率をもたらします。このシステムは、管理者が養殖施設の水環境を把握し、施設の効率的な運用、環境汚染のリスクを評価することを可能にし、エビ養殖施設の環境管理のサポートにも貢献しています。