田んぼの見張り番

田んぼの水位、気温、水温を測りデータを送信します。計画的な水位調整に役立てます。また、入水しているのになかなか増えない(ゴミ詰まり)、雨による増水などの異常事態も離れながらに確認できます。

• LINE APIヒーロー byLINE株式会社ヒーローズ・リーグ 2021

動画

開発素材

API

LINE Notify

デバイス

M5Stack

M5 ATOM Lite

M5Stamp

ツール

Fusion360

システム構成

1. M5Atom Liteを使い超音波センサーで水面までの距離を測定し、温度センサーで気温、水温を測定します。
2. 設置時はWiFiのAPモードで起動し、iPhoneアプリirBoard Liteを活用し測定値をモニターできます。
3. sakura.ioの通信モジュールを使用しHeroku上にRuby on Railsで構築したWebアプリにデータを送信します。
4. ブラウザーで現在の状況や推移をグラフで閲覧できます。
5. M5Stackで作ったモニターではいつでも田んぼの状況が確認でき、色の変化で状況が把握できる様になっています。
6. LINE Notifyで通知ができます。

ストーリー

課題

• 田んぼに水を入れるのは意外と大変です。
• 水が必要な時は皆んなが一斉に入れ始めるので水が不足し思う様に入りません。
• ゴミが詰まったり漏水で入らないこともあります。
• 逆に水量が多すぎて溢れてしまうこともあります。
• 雨で増水すると止水など対応が必要になる事があります。
• 実際の水位は田んぼにいかないと分からない事が多いです。
• 上記の事柄により時期によっては1日に数回見回る必要があります。

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• It's hard to manage the water level of paddy fields.
• Then we need to check the water level several times a day.

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解決方法

• 超音波センサー HC-SR04で水面までの距離を測定します。
• ついでに気温と水温をDS18B20で測定します。
• sakura.io LTE モジュール でWebアプリにデータを送信します。
• スマホからいつでも状況を確認できます。
• M5Stackを使ったモニターで置き時計を見る様に確認できます。
  • PCやスマホに不慣れな方でも容易に確認できます。

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• Use ultrasonic sensor HC-SR04 for measuring the water level.
• Use temperature sensor DS18B20 for measuring temperature and water temperature.
• Use sakura.io LTE module for uploading data to the web application.
• We are always monitoring the status by smartphone.
• This system makes reduce the frequency of visiting the paddy fields.
• The monitor made with M5Stack is convenient because it allows us to check the status like looking at a clock.

まとめ

回路的には簡単な構成であるが、屋外で使用するので耐久性や設置方法などを含め筐体などの構成を考えるのが大変でした。 梅雨や長雨が続くと太陽電池の発電量が不足して停止してしまう事があるので、改善したい点です。 気温、水温は今は記録のみですが、稲の刈り取り時期の判断ができたりするので、付加機能を強化していきたいです。

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• The circuit is simple. But it was hard to construct the equipment for outdoor use.
• We want to solve these problems on the next challenge.
  • It sometimes stops because solar power cell is losing power in the rainy season.
  • We just recorded data. But we want to make more effective use of it.

成績

収穫が終わったので成績を追記します。

• 令和元年に比べて10アール当たりの出荷量が20%アップと良好
• 天候などさまざまな要素があるが、データを見ながらしっかり水管理できた事が成果につながっていると考えられる

品質についての通知が来たので追記します。
アミロースがわずかに高いため食味がBとなっているのではないかと思いますが、他は基準より良い値になっていて成績としてはかなり良いのではないかと自己満足してます。

令和4年度はAAAになったら最高ですけど…

追記

• LINE NotifyでLineに通知ができる様になりました。

2号機

狙い

令和4年度(2022年)はM5Stamp Pico Mateを使って省電力化と小型化に取り組みました。

制作

思い切って1号機より二回り小さい塩ビパイプのVU50サイズにうまくまとめるも、超音波センサーの志向性の関係(と思います)で、この状態ですでにパイプからの反射を拾ってしまって全然計測できませんでした。

最終的には一回り小さいVU65サイズで仕上げました。
1号機(右)と2号機(左)の対比
(1号機はVU75サイズで、最初はVU100で実験したりしてました)

いただいた賞金で3Dプリンターを用意したので、センサーのホルダーや支えなどの作成に大活躍しています。ありがとうございます。

運用

運用してまだ半月(6/7時点)くらいですが、省電力化はかなり成果が出ています。
テスターでの測定ですが、DeepSleep時の消費電流が2桁程違っています。

	1号機	2号機
DeepSleep時の電流	21.6mA	0.33mA

1号機はシーズンに1、2回バッテリー切れになる恐れがありましたが、2号機は全然問題なさそうな感じです。 夜間でも4Vを下がることはない様ですが、逆に過充電にならないか心配です。

気になっている点として、変動が1号機より大きい感じがする点です。
超音波を温度で補正していますが、小さくなった分温度差が出やすくなっているとか、波の影響を受けやすくなっているのかと思ってます。

省電力化は達成できましたが、小型化は性能が微妙な感じです。

1号機のその後

田植え後1週間ほどすると土が締まって、装置を差し込むだけで固定されますが、それまでは土が柔らかくて強風で倒されたりして、何度も水没させてしまいました。
また、鳥が止まり木の様にしている様で、それでも倒されているのではないかと思われます。(糞の跡からの推測)

それで超音波センサーが壊れたりして装置が故障してしまいました。水没対策の不足な点が洗い出されました。
1台は制御部を2号機の物に変えましたが、部品が不足で他は待機中です。

メンバー

• 

  かつよし @katsuyoshi

関連イベント

• ヒーローズ・リーグ 20212021-09-06 開催
• M5Stack Japan Creativity Contest 20212021-07-15 開催
• ProtoPediaの時間：紹介作品①（第1回〜50回まで）2020-11-04 開催
• ProtoPediaの時間：紹介作品②（第51回〜100回まで）2021-12-01 開催

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