CO2传感器采用事例 农业IoT中的二氧化碳施用和浓度管理的有效性

SERAKU正在推广的“Midori Cloud”是一个通过将农业数据化，实现农业生产的可视化和省力化，并通过进一步构建高附加值的粮食和农业价值链实现高利润农业的农业IT平台。
“Midori Cloud”中的苗圃现场监测服务“Midori Monitor”在苗圃现场设置对温度、湿度、CO2浓度、日光照射量、土壤EC值等进行测量的传感器和摄像头，能通过PC、智能手机、Apple Watch等进行远程监控和控制，在减轻生产现场负担的同时，利用获取的数据帮助提高生产率和良品率。
在众多测量项目中，CO2浓度尤其重要，它是促使作物光合作用、提高质量和产量的控制指标，需要通过准确感知温室内的CO2浓度，并在适当的时机向温室内注入适量的CO2，从而有效并毫不浪费地施用CO2。

CO2传感器在环境监测中的问题有测量精度、耐久性以及由于长期使用和保管而导致测量值漂移。关于测量精度，由于促使光合作用会导致温室内的CO2浓度约为空气的400ppm或更低，因此需要能够准确测量400ppm或更低浓度的传感器。耐久性要求在农业温室恶劣的高温高湿环境下不会发生故障。
SERAKU的第3个问题“长期使用和保管导致测量值漂移”是一个尤其重要的问题。环境监测中使用的CO2传感器采用的是在2014年被大范围应用于农业用途的产品，当时还处于服务开发的中期，虽然是一种具有自动校准功能的类型，但在CO2浓度受到控制的农业温室中无法利用此功能，漂移成了需要解决的问题。特别是在作物收割后，将CO2传感器拆下保管，然后重新设置时，其漂移的倾向非常明显，并且还出现了周围的水分和灰尘导致漂移的现象。这导致来自终端客户的咨询和产品更换非常多，造成了人力和经济负担。

采用的目的是对适合农业温室作物种植的CO2浓度进行管理，并提高作物的质量和产量。
CO2传感器需要能够准确测量浓度，并且需要具有耐久性，即使在恶劣环境下长时间使用也不会发生故障，此外，测量稳定性和减少与维护管理相关的工作量和工时在是否能被采用上也很重要。

村田的CO2传感器采用NDIR方式，利用了准确测量400ppm以下CO2浓度的原理。CO2传感器的结构是光源、光路和受光元件都为1个，再加上2个滤波器，以对与CO2反应的波长和不与CO2反应的波长进行切换，它采用了通过切换滤波器对光源、光路和受光原件的劣化进行校正的1光束NDIR方式。
此外，它还采用专有的测量值校正算法对机械部件（光源、光路、受光元件）的劣化进行校正。因此，通过在设置环境中对测量值进行自动校准的方法，实现了免维护运行。不需要通过外部空气进行任何校正。为了确保传感器的耐久性，在设计上通过选择多种电子元件和防潮涂层等来增加耐久性。

村田的CO2传感器具备根据温度和湿度等环境变化进行自动校准的功能，可以免维护运行，并且配备了空气过滤器，因此也可以期待更高的耐环境性能，所以会被用户采用。

当时，现有传感器每年收到约20至30件咨询，但近来已经减少至每年约6件，咨询量减少了70%，人力负担和经济负担显著减轻。
此外，它配备了空气过滤器，其形状使异物难以混入，因此在畜牧相关应用（Farm Cloud）上也引进得越来越多。