概要

本論文は、制御環境農業（CEA）向けのスケーラブルなAI駆動型IoTプラットフォーム「IOGRUCloud」を提案しています。このシステムは、分散インフラ全体にわたる精密で適応的な気候管理を実現し、エッジコンピューティングと統合された自動温室気候制御を可能にします。14棟の本番温室（総面積47,000㎡）での導入により、エネルギー消費量の23%削減と気候安定性の31%改善を達成しました。

ポイント

  • 3層アーキテクチャ: 現場レベルのセンシング・アクチュエーション（L1）、施設レベルの調整（L2）、クラウドレベルの最適化（L3-L4）を階層的に分離し、ルールベースから完全自律運用への段階的な進化を実現

  • GRU強化型PID制御: 水蒸気圧飽差（VPD）カスケード制御ループを用いた温度・湿度管理により、手動キャリブレーション作業を73%削減

  • エネルギー効率と安定性の向上: 基準システムと比較してエネルギー消費量を23%削減しつつ、気候安定性を31%改善

  • 高い信頼性と処理能力: 1日230万件のセンサーイベントを処理し、99.7%のアップタイムを達成

  • 脱炭素への貢献: 施設園芸における大幅なエネルギー削減は、食料生産セクターのカーボンフットプリント削減に直結

出典

IOGRUCloud: A Scalable AI-Driven IoT Platform for Climate Control in Controlled Environment Agriculture

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