水耕栽培に必要な環境調
水耕栽培の見える自動化
https://youtu.be/nKPA9h1P5PQ
水耕栽培は気象変動の影響を受けない屋内で安定栽培するだけで無く、非常時の防災システムとしても現代に無くてはならない設備です。
水耕栽培の環境要素
水耕栽培では養液環境、気中環境調整に大別されます。
各環境の管理要素を下記の図に示します。
１：気中環境要素
温湿度・CO2濃度・栽培照明タイマー制御・照度（光量子量）・送風・換気 など
２：養液環境要素
給水・排水・水位・流量・養液循環・液肥濃度(EC)・pH濃度・水温・溶存酸素 など
栽培する野菜の種類に応じて、種まき（播種）から育苗期（ベビーリーフ程度）、そして定植期（ベビーリーフから収穫まで）までの各段階で、最適な肥料濃度を調整することが重要です。
スマートフォンやタブレットのブラウザから、栽培したい野菜に適した濃度を設定できます。その後、システムが自動的に最適な肥料濃度に調整します。
水耕栽培装置に最低限必要な機能は、植物が水分や栄養分を効率よく吸収し、健康に成長するための条件を維持する上で重要です。以下にその基本的な機能を示します。
1. 水循環システム
水を定期的に循環させるためのポンプが必要です。これにより、植物の根は常に新鮮な水と酸素を得られ、根腐れを防ぐことができます。
水が滞留すると根腐れの原因となるため、常に水を動かし続けることが重要です。
☆この機能は、野菜を育てる水耕栽培装置（エアロポニックスなど）に付属の循環ポンプで実現されています。
☆光が当たらない時間（夜間）には、養液を循環させる必要はありません。しかし、手動での操作は手間がかかるため、タイマーやHydroconによる自動制御が行われます。
2. 栄養液供給機能
植物が成長するために必要な必須栄養素（肥料）を水と一緒に混ぜる「栄養液」を供給する機能。
定期的に適切な量を供給することが重要です。
☆この調整を手動で行う場合、規定量の液肥を計量して水に投入する必要があります。しかし、野菜の種類や成長段階に応じて濃度を調整する作業は非常に手間がかかります。そのため、HydroconとTube Pumpを使用して自動投入を実現しています。
3. pHとEC（電気伝導率）のモニタリング
pH計測機能：水のpHを管理する機能。一般的に、pH 5.5〜6.5の範囲で管理することが推奨されます。pHが適切でない場合、植物が栄養素を吸収しにくくなります。
☆pHのモニタリングは通常不要です。養液を1〜2週間ごとに入れ替えることで、pHは概ね7.0に保たれます。
EC（電気伝導率）計測機能：栄養素の濃度を測定し、適切な範囲に保つ機能。濃度が高すぎても低すぎても、植物の成長に影響を与えます。
☆栽培する野菜の種類（レタス、スイカ、トマト、キュウリ、イチゴ）に応じて、播種から収穫までの期間で肥料濃度を調整する必要があります。そのため、HydroconとTube Pumpで自動調整を行っています。
4. 照明システム
植物が光合成を行うためには、適切な光が必要です。LEDなどの育成ライトが植物に必要な波長の光を供給します。
光の強さや点灯時間を制御できるタイマーや調光機能が理想的です。
☆栽培照明は市販のタイマーでも制御可能ですが、日々時刻がずれてくる問題があります。
i WEBCONを使用することで、正確な時刻に同期されるため、時間のズレが生じません。
5. 温度管理
水温や周囲の気温が植物に適した範囲に保たれるようなシステム。過度に高温や低温になると、植物の成長が遅れたり病気になったりします。
☆水耕栽培は屋内で行うため、エアコンなどで室温を管理することで適切な温度を維持できます。
多くの野菜は、室温が約25℃に保たれていれば良好に生育します。
6. 空気供給（酸素供給）
水中に酸素を供給するためのエアポンプやエアストーンなど。根に酸素が供給されることで、植物の健康な成長が促進されます。
☆家庭用の水耕栽培装置は貯水量が少ないため、観賞魚用の「ブクブク」（エアポンプ）などで効果的に酸素を供給できます。
7. 自動化機能
水の補充、栄養液の追加、光や温度の調整を自動化する機能。これにより、ユーザーは日常的なメンテナンスを簡略化でき、初心者でも管理しやすくなります。
これらの機能が揃っていることで、安定した植物の成長を実現できます。
各要素の詳細説明
本システムの特徴
本システムは、水耕栽培に必要な環境要素をWEB UIで簡単に管理し、植物に最適な条件を自動で調整できるよう設計されています。導入後すぐに栽培を開始できるよう構築されており、ユーザーは温度、湿度、光量、水質（pH、EC）、二酸化炭素濃度などの環境パラメータをWebブラウザで直感的に設定・監視できます。これにより、各植物に合わせた理想的な栽培環境を容易に構築できます。
このシステムの導入により、栽培の専門知識がなくても、自動で最適な環境調整が可能となり、効率的で高品質な植物栽培が実現します。システムは導入後すぐに稼働し、栽培を開始することができます。
i WEBCON @水耕栽培用WEB UI @事例
■ ダッシュボード 例
現在のシステムの状態はWeb UIで把握する事が出来ます。
閾値超えの異常値を検知した場合はセルが赤色になります。インターネット接続では、異常、復旧をメールで通知します。
■ 養液管理
Web UIで貴方が維持したい現場の環境の各種値を細かく設定する事が出来ます。
■ 養光タイマー設定 例
15分単位で複数系統のタイマー設定を行えます。
■ グラフ・履歴表示
各種計測値の24時間のデータをグラフ、ログで表示します。
年月日を指定し当日のデータの確認が可能です。
マウスポインタを気になるグラフ上に合わせる事で値、時刻を表示します。
IoT WEB PLCによる水耕栽培システム案内230215.pdf
