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灌がいシステム

概要
ドキュメント
ツール & ソフトウェア
ソリューション
農業は、最新のデータおよび通信技術の広範な導入に伴い、ますますデジタル化されています。土壌水分、温度、pH、その他の品質パラメータなど、フィールド情報のリアルタイムでの収集と分析は、今日、農作物の品質や収穫高を最大限に高める上で不可欠です。 アーキテクチャの観点から見ると、灌がいシステムは次の2つのブロックに区分できます。
  • 1つ目のブロックには、メイン・ポンプ、アクチュエータ、バルブが含まれます。これらは連携して効果的な水の供給を実現します。
  • 2つ目のブロックは、センシングおよび制御です。このブロックは、最新のワイヤレス技術による信頼性の高い通信によってリアルタイム・データを提供することにより、モニタリング、処理、効果的な灌がい制御と水管理を実現します。
STは、製品ポートフォリオに基づいて灌がいシステム・ソリューションを最適化し、さまざまな技術を集積できる独自の製品開発環境を実現しています。これらの技術により、スリープ・モードにおける低消費電力や、要件に応じた高性能を実現できます。その結果、これらのスマート灌がいシステムは、水の供給を必要に応じて最適化するとともに、システムが使用されていない時はエネルギーを節約することができます。 STが提供するマイクロコントローラのエコシステムは、32bitマイクロコントローラSTM32、さまざまな評価ボード(センサ、パワー・マネージメント、モータ制御を実装したボードを含む)、バルブおよびアクチュエータ制御用のインテリジェント・パワー・スイッチで構成されます。このエコシステムには、モータ制御やセンシングなどのソフトウェア・ライブラリや、効率的かつ迅速な製品開発のための開発ツールも含まれています。

アクチュエータ / バルブ / ポンプ制御

灌がいシステムでは、制御された水の流れを農場の指定区域に正しく送り込むため、多数のポンプやバルブが使用されます。ポンプでは、通常、ユニバーサル/ブラシ付き/ブラシレスDCモータ、または単相/3相誘導モータを使用します。連続的に調整可能な弁と、給水を開く/閉じるだけのシンプルな遮断弁、それらに関連する制御電子回路は、過酷な屋外環境でも高い効率と信頼性を保証する必要があります。
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制御 & センシング

給水の正確な量とタイミングを決定し、また配合物に追加する農薬の正しい量を決定するように設計された灌がいシステムは、無駄を大幅に削減し、生産性と資源効率の向上をサポートします。センサを農場に配置して制御ユニットにワイヤレス接続した最新の灌がいシステムでは、土壌湿度、温度、pHの検知が中心的な役割を果たします。 STは、幅広いMEMS環境センサ、低消費電力の短距離/長距離ワイヤレス通信ソリューション(Bluetooth® Low Energy、LoRa®、SigfoxTM、NFCソリューションなど)
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A simplified system overview

From an architectural point of view, irrigation systems can be partitioned into 2 blocks: 

  • the first block contains the main pump, actuators, and valves which together ensures an effective water supply. 
  • Sensing and control is the second part of the system; it provides real-time data for monitoring, processing, and effective irrigation control and water management using the latest wireless technologies for reliable connectivity.

Our products and solutions

ST has optimized its irrigation system solution to provide a unique product development environment that can integrate multiple technologies, from our portfolio. These technologies can ensure low power consumption during sleep mode as well as high performance whenever necessary. As a result, these smart irrigation systems can optimize water delivery when needed while saving energy when the systems are not in use. 

The ST microcontroller ecosystem consists of the STM32 microcontroller, a wide variety of evaluation boards including some with sensors, power management, motor control, and intelligent power switches for valve and actuator control. The ecosystem also includes software libraries for motor control and sensing among others and development tools for efficient and quick product development.