植物工場 制御システム概要

項目Phase.1Phase.2Phase.3Phase.3(改)Phase.4Phase.5
環境制御複合複合複合複合複合統合
制御要素照度、温度、湿度、CO2濃度、対流、エアレーション、液肥槽温調、液肥供給、液肥循環、制御ラック同左同左同左同左同左
センサー
(制御用)
SwitchBot
・CO2センサー
・温湿度計(水温用に改造)
・水漏れセンサー
同左Phase.2で追加されたセンサーを制御用に統合利用【マスター接続】
<Raspberry Pi5>
・無し

【スレーブ接続】
<植物工場基幹システム:Arduino UNO R4 WiFi>
・LCD :ST7735 x1 
・温度/湿度/大気圧 :BME280 x1 
・照度 :BH1750 x1 
・CO2 :MH-Z19E x1 
・水温 :DS18B20 x1 
・水位 :JSN-SR04T x1 
・cdsセル :GL5528 x1 

<薄膜型水耕栽培(NFT)システム:ESP32-WROOM-32E-N4>
・照度:BH1750 x1 
・水温:DS18B20 x1 
・水位:JSN-SR04T x1 
・EC値:100V電源プラグの廃材を利用 x1 
・pH値:DFRobot SEN0161 x1 
・DO値:Gravity SEN0237x1 

<湛液型水耕栽培(DWC)システム:ESP32-WROOM-32E-N4>
・NFTシステムと同様

<エアロポニックス(AER)システム:ESP32-WROOM-32E-N4>
・NFTシステムと同様

<点滴施肥灌水(DF)システム:ESP32-WROOM-32E-N4>
・照度 :BH1750 x1 
・土壌温度 :DS18B20 x3 
・土壌水分量 :DiyStudio 土壌湿度計モジュール x3
同左同左
センサー
(モニター用)
  なしArduino Uno R4 WiFi接続:
LCD(0.96インチ IPS液晶)
温湿度/大気圧 (BME280)
照度 (BH1750, TSL2561, TSL2591)
CO2 (MH-Z19E)
水温/土壌温度 (DS18B20)
水位(HC-SR04)
EC値(廃材利用/アナログ)
土壌水分量(DiyStudio 土壌湿度計モジュール/アナログ)
同左(ただし制御用と統合)制御用と同じ
(照度、EC、pH、DOセンサーはモニターのみ)
同左同左
デバイスSwitchBot Plug Mini
SwitchBot カーテン
(照明・空調器・温調器・加湿器・除湿器・ファン・ポンプ・電磁弁等をPlug Miniに接続)
同左同左同左検討中検討中
電源構成EcoFlow Delta2 Max
BougeRV CIGS Yuma100
同左同左同左同左同左
水耕栽培
システム
タカギ 液肥希釈キット
18Lクーラーボックス
塩ビ管による循環NFT方式
同左同左NFT方式(薄膜型水耕栽培)
DWC方式(湛液型水耕栽培)
AER方式(エアロポニックス)
同左同左
土耕栽培
システム
なしなしなしDF方式(点滴施肥灌水)同左同左
環境
モニタリング
 なし分散構成:
マスター(Raspberry Pi 5)とスレーブ(Arduino Uno R4 WiFi)でUDP連携
同左スレーブを5分割
(Arduino+ESP32)
同左同左
通信方式SwitchBot CloudUDP, API, HTTPS, WebSocket左記 + BLE左記 + IR同左同左
制御方法オートメーション
(SwitchBot Cloud)
同左マスター側でリアルタイム制御
SwitchBotオートメーション廃止
Slaveを5分割
BLE通信によるローカル制御
アナログPID制御
SwitchBot Plug Mini廃止
MPC + AI制御
制御条件詳細ルール設定
(照度/温度/湿度/CO2など個別制御)
同左同左同左検討中
(複合制御)
検討中
(統合制御)
システム価格(HW)669,328円733,381円714,958円1,132,198円xxx,xxx円xxx,xxx円

✅ 各Phaseのポイント

  • Phase.1:SwitchBot中心のクラウド制御。市販デバイス活用で低コスト・導入容易。
  • Phase.2:Raspberry Pi + Arduinoによるセンシング&Web可視化。
  • Phase.3:SwitchBotセンサを撤廃し、システム内センサに一本化。ローカル制御への移行開始。
  • Phase.3(改):Slaveを機能毎に5分割、BLE通信による完全ローカル制御
  • Phase.4:SwitchBot Plug Miniを廃止、アナログ値(PID)制御実施。
  • Phase.5:制御の最終形。統合環境制御(AI・モデルベース制御)により最適な環境制御を実現。