畑でインターネットを使いたい📱

ハウスの自動灌水したいとか、センサーで温湿度を取得したいとか、畑の作物の状況をどこでも見れるようにしたい、とか思うんですが

人家に近い圃場（→作物を育てる畑のこと）やハウスならともかく

畑には

電気もねぇ。
暇もねぇ。
そもそもインターネットがねぇ。

ということで、色々ないんですが
まずは通信できないという課題がありました。

まずもって、インターネットにつながらないとやりたいことがやれない。
↓
インターネットにつなぐには、電気を給電しないといけない。
↓
インターネットにつなぐにもただじゃない。
適切なコストの通信手段が欲しい。

ということで、農業に最適な通信手段がないかを考えました。

必要要件は以下です。

・遠距離から操作、あるいは情報取得が可能
・防水防塵
・電源の問題をクリア
・初期とランニングコストが農家にとって費用対効果があるか

どの通信手段が最適か

通信手段を以下の２つに絞りました。

1. WI-FI

2. Sigfox

それぞれにメリット、デメリットがあるので記載します。

wifi

◯対応しているデバイスがたくさんある
◯一般的な通信手段で使いやすい

✗消費電力が多い
✗現状だとまだ利用月額が比較的高い
2980円-4000円程度/月

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sigfoxsigfoxとは？

◯長距離データ伝送
◯低消費電力、低コスト

✗対応デバイスが少ない
✗ダッシュボード等のデータを確認するために、スキルが必要

プロトタイプを作成

今回は急いで環境を構築したかったので、プロトタイプをすぐ作れるwifiにて作ってみようと決めました。

しかし、農業に最適な通信手段を長期的な目線で考えるとsigfoxやLoRa等のLPWAといわれるものの方が適していると思いますので、sigfoxでのネットワーク構築にも挑戦してみます。

今回は移動が簡易で、太陽光給電ができ、屋外に長期間放置しても問題なく動作するという3点を重視して、こんな感じにしたいなーと思いました。

このイメージでプロトタイプを作りました。

制作レシピ

【箱】
ウオルボックス
https://www.amazon.co.jp/gp/product/B01DNRR450/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o04_s01?ie=UTF8&psc=1

【脚】
カメラ用の三脚がいいなと思い、近くのハードオフのジャンク品で900円で三脚を購入しました。箱を取り外ししたかったのと、太陽光等の向きに合わせて箱の高さ、角度を自由自在にしたかったのでカメラ三脚が見た目的にも機能的にもベストでした。

【ルーター】
今回費用を抑えたかったので、以下のルーターを活用してみました。色々ラッキーでした。
https://network.mobile.rakuten.co.jp/product/internet/rakuten-wifi-pocket/

【バッテリー】
太陽光給電ができ、容量が大きいという理由で以下のもので試します。
https://www.amazon.co.jp/gp/product/B08G4FZ1WX/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o04_s03?ie=UTF8&psc=1
このバッテリーに太陽光モジュールをつなごうと考えていたのですが、一旦このバッテリーでどれだけ日数もつかを実験してみます。

【センサー】
今回はさつまいもの苗床の温湿度を確認したいので、switchbotを利用しました。デバイスが安価でアプリでの確認が容易なのが選定理由です。
https://www.switchbot.jp/

【他】
防水テープ
塗装用スプレー
https://www.amazon.co.jp/gp/product/B006Y4CXY2/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o04_s04?ie=UTF8&psc=1

◯デバイスの設置、変更をしやすくする

ウオルボックス内の設置方法は取り出しやすく、デバイスの配置をすぐ変更できるように、強めのマジックテープにしました。

◯三脚は雲台があるものを、雲台にボックスをつなげれば移動や角度変更ができます。

◯ボード上にマジックテープで設置します。

汎用小型移動通信機器試作機

上記のボードをウオルボックスに収め、三脚に付けて完成！

ハウス前に設置して稼働！

インターネット環境が安く早くできた＞＜

初期費用は、予算の2万円でできました。
ランニング費用も楽天のキャンペーンを利用させていただき1 年間無料なので、助かりました（2021年2月時点）

センサー機器のswitchbotをハウス内に設置

問題発生

数日稼働してみて、問題が発生しました＞＜
14時頃になるとswitchbotの通信を担当してるswitchbotハブの電源が切れてしまい、アプリで確認できなくなってしまいます。。

現地で確認すると、モバイルチャージャーがその時間になるとオートスリープ状態になってしまうようで。。。

考えた末に、14時頃に太陽光が強くなっているので
太陽光発電量が必要電力量を超えるためオートスリープになっているのではと仮定して、オートスリープ防止モジュールをかませることで、解決しないか試してみました。

14時過ぎてもオートスリープにならずに稼働するようになりました！

まとめ

農地でのインターネット環境の構築は、電源工事が必要になったり高額で時間がかかってしまいます。

短期間での利用や圃場が変わる場合など短期間利用のみでインターネット環境構築したい場合に活躍しそうです。