プロジェクト名：スマート養鶏農業プロジェクト
展開場所：中国河北省
対象産業：畜産業
プロジェクトパートナー：

農業産業は過去50年で大きな変革を遂げましたが、現在は「データと接続性」という新たな変革期の入り口に立っています。McKinsey & Companyによると、IoTセンサー、AI、ビッグデータ分析などの新技術は、資源効率の改善、経済収益の増大、畜産業の持続可能性向上に貢献すると期待されています（Goedde et al, 2020）。

2050年までに世界人口は97億人に達すると予測されています（UNDESA, 2019）。気候変動、消費増加、水資源不足、パンデミックなど、様々な課題に直面する中、消費者は環境への影響を考慮した持続可能な食品生産を求めるようになっています。養鶏農業を含む倫理的で持続可能な食品生産への関心が高まっているのはこのためです（Perez-Cueto, 2020）。畜産業界は、手作業では管理困難な多くの変数に対応するため、ICT業界と連携してIIoTソリューションなどの新技術導入を進めています（図1）。


図1. 畜産業におけるIoTソリューションの例（Proximvo, 2018）

課題

コスト制約の厳しい畜産業で、制御困難な環境変数を管理しながら、技術的かつ持続可能な経営規模拡大を実現するには？

プロジェクトについて

2019年10月から12月、Kinghoo AgroTechはSeeedと協力し、中国河北省の養鶏農場にSenseCAP Wireless LoRaWANシリーズを導入した。Kinghoo AgroTechのスタッフ3名が1日で10個のSenseCAPセンサーを設置し、定期的な環境変数の検出・監視を通じて、ひなの成長と健康を様々な状況下で最適に管理できる体制を構築した（図2）。


図2. Kinghoo AgroTechの養鶏農場

2015年設立のKinghoo AgroTechは、北京に拠点を置くスマート農業ソリューションプロバイダーで、「AI to Agro (A2A)」事業を展開している。高度な設備と獣医・栄養士の専門知識を組み合わせ、農家向けに包括的なスマート農業ソリューションを提供。農場設計、設備提供、疾病予防・診断、IoTソリューション、ソフトウェアカスタマイズなどのサービスを展開している。独自開発の「Kinghoo eFarmer」はAIによる疾病診断を可能にし、2019年には畜産農場の環境データ分析プラットフォーム「FRAMZAI」も開発した（図3）。CEOニラジ・プラジャパティ氏は、Avocent-Emerson、Dell、GITPLなどでの経験を活かし、中国のインテリジェント畜産研究チームを率いている。同社の革新的な取り組みが評価され、2019年に国家ハイテク企業認証を取得した。

図3. FRAMZAIソフトウェアプラットフォーム
ⓒ Kinghoo AgroTech

養鶏農業では、飼料、水、適切な環境の3要素がひなの成長と健康を左右します。ひなは誕生から約40日で体重2.5kgの成鶏に成長し、出荷されます。この40日間は、鶏種ごとの環境条件（温度、湿度、CO2濃度など）を日々調整する必要があり、どの日も重要です。初期段階では、水分、栄養、環境要因により最大20%の死亡率が発生することもあります。

養鶏農業はコストに敏感な事業であり、手作業のみでROIを維持するのは困難である。この課題に対応するため、Kinghoo AgroTechはSenseCAP Wireless LoRaWANシリーズをFRAMZAIシステムに統合し、ひなの成長段階ごとのニーズを監視・分析する仕組みを構築した（図4）。これにより、ファンの速度調整や照明制御による室温管理など、農家不在時でも自動で環境制御が可能になった。


図4. 屋内外の養鶏農場に展開されたSenseCAPゲートウェイとCO2センサー

Kinghoo AgroTechがSenseCAPを選択した主な理由は3つです：1）防水・防塵・堅牢な製品設計、2）低消費電力・長寿命バッテリー・長距離通信による高い費用対効果、3）簡単な設置手順。

第一に、鶏の成長と健康にはCO₂、光強度、気温、湿度の適切な管理が不可欠である。しかし養鶏農家にとって、制御困難な変数が多く、環境条件の把握は容易ではない。特に気温と湿度の測定では、排泄物や埃の多い地面近くでの設置が必要で、動物の動きにも耐える堅牢性が求められる。SenseCAP LoRaWANセンサーは産業グレードの堅牢性を備え、動物による衝撃にも耐えられる。IP66防水・防塵規格により過酷な環境でも安定したデータ伝送が可能である。また、最適化された通気構造によりCO₂センサーでも高精度測定を実現する。これらの特性により、SenseCAPは養鶏場に最適なソリューションとなっている（図5）。

図5. 屋内養鶏農場に展開されたSenseCAP光強度センサー

第二に、SenseCAPのLoRaWAN技術により、センサーは3〜8年間のバッテリー寿命で長距離通信が可能である。制御室に設置した1つのゲートウェイで、複数農場の数百のセンサーと接続でき、障害物があっても最大2kmの通信距離を実現する。センサーは5分ごとにデータを収集し、クラウドサーバー経由でパートナーのプラットフォームに送信。農家はリアルタイムで統合データを確認できる（図6）。頻繁な見回りやバッテリー交換が不要になり、農場管理コストを大幅に削減できる。

図6. スマート養鶏農業プロジェクトのシステム展開図

第三に、畜産業では環境のわずかな変化が大きな影響を及ぼす。動物は有害ガス濃度、換気不良、糞便蓄積、アンモニア・CO₂レベルなどの環境変化に敏感で、これらの管理にはIoTセンサーが不可欠である。SenseCAP LoRaWANセンサーはワイヤレスで着脱が容易なため、清掃・消毒時の一時撤去も簡単である。従来の有線センサーのような10〜20mのケーブル配線作業も不要になり、作業効率が大幅に向上する。

ご参考までに、このプロジェクトの養鶏農場に展開されたSenseCAP LoRaWANセンサーとゲートウェイは以下の通りである：

  1. SenseCAP Outdoor Gateway – LoRaWAN
  2. SenseCAP Wireless CO2 Sensor – LoRaWAN
  3. SenseCAP Wireless Air Temperature and Humidity Sensor – LoRaWAN
  4. SenseCAP Wireless Light Intensity Sensor – LoRaWAN

パイロットプロジェクトの成功を受け、2020年1月から中国全土の農場への展開が進んでいる。今後はケニア、ウガンダ、タンザニア、南アフリカなどアフリカ諸国への展開も計画されている。

Kinghoo AgroTechとの協業は、SenseCAPシリーズが養鶏農業をはじめとする畜産業に革新をもたらすことを実証した。CEO ニラジ・プラジャパティ氏は、SenseCAPのワイヤレス機能、コンパクト設計、長寿命バッテリーにより、農場運営を妨げることなく導入できる点を高く評価している：

「SenseCAP製品は、当社のスマート農業ソリューションの中核コンポーネントである。ワイヤレスセンサーと人間工学に基づいた設計により、導入期間を3〜4週間から数日に短縮できた。SenseCAP製品群は当社の現在と将来の事業展開に不可欠な要素となっている。」

「スマート農業は養鶏業だけでなく、豚や牛の農場でも活用されている。SenseCAPは様々な畜産シナリオに対応可能である。導入拡大も容易だった。第一に、SenseCAPは市場の競合製品と明確に差別化されている。従来の有線センサーは温度と湿度測定に限定され、農場モニタリングには不十分だった。第二に、養鶏場では多層ケージで飼育され、各層で温度差が生じる。SenseCAPなら農場内の異なる空間を詳細にモニタリングでき、機器の移動も簡単である。第三に、パイロット完了後、顧客は20農場への展開を希望した。センサー追加だけで済むため、有線システムと比べて拡張が格段に容易である。」

関連するSDGs

スマート養鶏農業プロジェクトでのSenseCAP LoRaWAN活用は、以下の国連SDGsの達成に貢献している（図7）：

図7. スマート養鶏農業プロジェクトのSDG貢献（UN, 2016）

SenseCAPが畜産業にもたらすイノベーションは、以下のSDGsターゲットの達成に貢献する：

  1. 飢餓を撲滅し、すべての人に安全で栄養価の高い食品へのアクセスを確保する（ターゲット2.1）
  2. 気候変動と変化する気象パターンに適応するため、持続可能な食品生産システムと回復力のある農業慣行を採用する（ターゲット2.4）
  3. 有害化学物質と大気・水・土壌汚染による死亡と疾病の数を減少させる（ターゲット3.9）
  4. 技術的・職業的知識を持つ人々の数を増大させる（ターゲット4.4 & 12.A）
  5. 技術的拡大により労働集約的部門での経済生産性と資源効率を向上させる（ターゲット8.2 & 8.4）
  6. すべての産業で水使用効率を大幅に向上させる（ターゲット6.4）
  7. 世界的なエネルギー効率を向上させる（ターゲット7.3）
  8. 技術的で持続可能な産業化をアップグレードする（ターゲット9.2 & 9.5）
  9. 生産における世界的な食品廃棄物の半減と化学物質の安全な管理を含む、持続可能な消費と生産プログラムを実現する（ターゲット12.1、12.3 & 12.4）
  10. 能力構築により気候変動に対処するメカニズムを含める（ターゲット13.2 & 13.B）
  11. 公共、民間、市民社会部門からの多ステークホルダーパートナーシップを通じて環境に配慮した技術を展開する（ターゲット17.7、17.16 & 17.17）

SDGsのターゲットには重複や類似性があることにお気づきだろう。これはSDGsが相互に関連しているためで、一つのSDG達成が他のSDGsにも影響を与える。国連は個別のSDGsではなく、全体的な達成の重要性を強調している。Seeedは様々な業界パートナーとの協業を通じて、持続可能な社会の実現を目指している。