湖沼池用の環境測定用ブイを開発し、水温、pHと水の色を測定し、水の緑化を予測し環境改善手段の効果測定する。IoT , LoRaWANを使用

1. アクアテラス環境モニタリング
杉浦 隆幸
twitter: @lumin
協力：UDCK 柏の葉アーバンデザインセンター
柏の葉IoTハッカソン 優秀賞作品
2018/2/17
テーマ⑥：自然と共生する都市空間－グリーンマネジメント

2. アクアテラスとは
 2016年11月より一般供与された、調整池で自然
共生型の親水空間。地域住民や就業者の交流空
間。次期開発エリアにおける中核ゾーン.
参考：http://www.udck.jp/pr/20161122release02.pdf

3. 問題：池に大量の藻が発生
 見た目が悪化
 臭いがする
 対応策はある
 噴水などは電気を食うので24時間使いたくない。
 どの対策をどの程度したらよいのか、モニタリン
グが必要。

4. LoRaWANを生かした地域課題解決
 LoRaWANの省電力、長距離を生かせる。
 無人・屋外・長期間稼働が必要。
 クラウド連携
 アクアテラスの環境を改善する。
 IoTで池の水質を測定し改善するのは前例がない。
LoRaでは海水での実績はあるが、池の環境改善は
初めて。
 アクアテラスで実証実験後、複数の各所の池など
に設置可。

5. 対策と評価
 アオコ・アオミドロの発生を防ぐ方法
 pHを酸性に保つ （赤土を入れるなど）
 水中酸素濃度をあげる （噴水、エアポンプなどで）
 水温を低くする （攪拌など）
 いつどの程度の対策を取るのか
 アオコ・アオミドロ発生予測
 対応策の効果が数値化
 IoTとセンサーで目標と予測を出す
 目標：水の色が緑にならない
 どの対策がどのタイミングで必要なのか明確になる
 予測：２５度以上の水温が高く対策がなければ、緑色になる。

6. IoT
pHセンサ
ー
水温センサ
ー
カラーセンサー
橋などに係留
フロート内防水ケースにLoRaWANと
Arduino フロー
ト
柏の葉アクアテラス
バッテリー
環境モニタリングブイ

7. 指標としたい値
 池の水の色 緑の割合
 pH が酸性になっているか
 水温 25度以上の日がどの程度連続するか

8. マイコン・センサー・ケース
 マイコン Arduino UNO R3 ($2.99)
 Kiwi LoRa シールド (センスウェイ貸出品）
 カラーセンサー Ｓ１１０５９－０２ＤＴ (￥500)
 水温センサー DS18B20 +SR002 ($10.40)
 pHセンサー プローブ dyimore($7.97)
 pHセンサー用基板 PH-4502C($8.42)
 電源：モバイルバッテリー20000mAh 改(￥1080)
 ブイ（マリン用品） （￥1500）
 水道パイプ ・おもり・旗・ロープ等（￥2000程度）
 材料費は合計 8400円程（LoRaシールドを除く）

9. ソフトウェア
 Arduino スケッチ
 Kiwi LoraWAN, D18b20, Ｓ１１０５９, pH対応
 Python3
 mqtt
 Web （HTML5対応）
 D3.js C3.js

10. 1月5日午前11時進水

11. 表示（時系列・値）
 カーソルのポイントすると、時刻・数値が表示される
 水温は ℃ RGB IRは各色の値 grはRGB中の緑の比率（
夜は算出しない）時刻はUTC

12. PC・スマホ対応
 http://lumin.jp/lumin/kashiwa/kashiwa_aqua.html
 だれでも、PCからもスマホからもモニター可能。

13. 浸水
 浅いところに弱い
 浅い場所に移動し
ていた
 ブイが小さいため
に、十分な防水が
できない。
UDCK提供

14. 破損個所
 マイコン Arduino UNO R3 ($2.99)
 Kiwi LoRa シールド (センスウェイ貸出品）
 カラーセンサー Ｓ１１０５９－０２ＤＴ (￥500)
 水温センサー DS18B20 +SR002 ($10.40)
 pHセンサー プローブ dyimore($7.97)
 pHセンサー用基板 PH-4502C($8.42)
 電源：モバイルバッテリー20000mAh 改(￥1080)
 ブイ（マリン用品） （￥1500）
 水道パイプ ・おもり・旗・ロープ等（￥2000程度）

15. 弱点を改良した2号機
 3重防水
 場所の変更
1月11日夕刻進水

16. 2号機のケース
 タッパー大（ダイソー ￥324ｘ２）
 タッパー中（数年前に買ったもの ￥108）
 Ziplock Lサイズ
 omodofo モバイルバッテリー 10000mAh

17. 実証実験結果
 データが得られた期間
 1/5 11:08 – 1/6 21:38
 1/11 16:46 – 1/14 16:39
 緑色の割合 (gr) 0.31-0.36
 期間中水温 2.0-7.4 ℃
 pH：不具合と故障により優位な値が得られず、故
障前は変化のみ取得できた
 ※ 1/15日以降は池の水を抜くため実験不可

18. 今後の予定
 時期が冬であり短期間であったため、アオコ・ア
オミドロ類の成長率が低いため池の色の変化が十
分とれなかった。
 夏季に行うことができれば結果が出せると思われ
る。
 緑の割合(gr値)が安定した評価指標として使えそう
である。
 pHセンサーの正常動作、溶存酸素量(DO)の値を測
定したい。

19. その他得られたこと
 省電力設計にしたために、モバイルバッテリー
の消耗はわずかであった。
 pHセンサーは省電力設計になっていないため
、長期使用では改造する必要がある。
 pHセンサーの動作が安定するようにする必要
がある。
 ブイ型にするには、より小さな基板を使う必要
がある。

21. 実施したい場所を募集しています。
柏市内で事業化したい事業者も募集中。
lumin@lumin.jp