IoTセンサーの事例は？種類・選び方・農業などへの活用事例も解説

「IoTセンサーの具体例を知りたい」
「自社に最適なIoTセンサーはどうやって選べばいいのだろう」

IoTセンサーの導入を検討している場合、このようなお悩みがあるかもしれません。IoTセンサーは農業・製造業・産業廃棄物処理・住宅設備など、幅広い場面で使われています。農作業の効率化・遠隔での生産管理・運搬車のルート最適化など、役立つ場面はさまざまです。また、IoTセンサーには多くの種類があります。どのIoTセンサーが自社に適しているのか、どのような基準で選べば良いのかを知りたい方もいるでしょう。

そこでこの記事では、IoTセンサーの導入事例・IoTセンサーの種類・選び方について解説いたします。IoTセンサーに関するよくある質問にも回答いたしますので、ぜひご参考ください。

IoTセンサーの導入事例を解説いたします。

• 農業
• 製造業
• 産業廃棄物の処理

IoTセンサーは農業に活用されています。

「通い農業⽀援システム」を導⼊すると・・・
①ハウスの温度管理
○⽔稲・タマネギ育苗
→ハウスの側窓の開け閉めを判断

○アンスリウム
→暖房オンオフ、地震の設備への影響の判断

②灌⽔の管理
○イチゴ育苗・カスミソウ栽培
→灌⽔量、灌⽔装置設定の判断

引用元：農林水産技術会議｜原発事故からの復興のための放射性物質対策に関する実証研究｜17ページ目（2024年2月28日時点）

ハウス内の自動窓開閉によって、温度と湿度を適切に管理できます。さらに、植物の水分需要に合わせた灌水スケジュールを調整することで、成長を促進し、収穫量と品質の向上を見込めます。この方法であれば、人的ミスを減らし、業務をより効率的に行えるでしょう。

製造業

製造業でもIoTが活用されています。

＜③データの分析・学習＞
製造ラインの品質管理プログラム 
【請求項１】
コンピュータに、所定の製造工程後の製品を所定の検査項目それぞれについて検査した結果を表す検査結果データを、検査装置からネットワークを介して受信し、データベースに蓄積する機能、当該製品を製造した際の製造条件データを、製造装置からネットワークを介して受信し、前記検査結果データに関連付けて前記データベースに蓄積する機能、前記データベースに蓄積された前記検査結果データの検査結果と前記製造条件データのうち不適合の原因となった製造条件との関係をディープラーニングによりニューラルネットワークに学習させる機能、前記データベースに蓄積された検査結果データを監視する機能、前記監視により不適合の検査結果を発見した場合、前記学習済みニューラルネットワークを利用して、前記不適合の原因となった製造条件を推定する機能、を実現させるための、製造ラインの品質管理プログラム。

引用元：特許庁｜IoT関連技術等に関する事例の充実化について｜32ページ目（2024年2月28日時点）

データを集めて分析し、学び取ることで、品質に関する問題を迅速に見つけられます。このアプローチは、製造業での品質管理プロセスを根本から変革し、製造過程の効率化と品質の向上を両立させる可能性があるでしょう。

産業廃棄物の処理

産業廃棄物の処理にも、IoT技術が導入されています。

京都府では、最終処分量の多い３種の産業廃棄物の有効利用を進めるため、全国に先駆けてＡＩ・ＩｏＴ技術を活用した「新しい資源循環モデル」を構築・推進する取組を進めています。
(1)建設廃棄物対策：建設廃棄物のリサイクルを目的としたＡＩ選別ロボの導入支援
(2)廃プラスチック類対策：センサーを活用した廃棄物効率回収によるリサイクルモデル構築
(3)下水汚泥対策：廃棄物の排出側とリサイクル先のマッチングシステム構築に向けたFS調査

引用元：京都府｜第３章資源循環におけるＡＩ・ＩｏＴ活用の試み｜1ページ目（2024年2月28日時点）

廃プラスチックの効率的な回収とリサイクルを促進するために、センサー技術を活用した回収システムの構築を進めています。これにより、廃プラスチックの収集からリサイクルまでのプロセスを最適化し、業務効率化を期待できるでしょう。

どれを導入する？IoTセンサーの種類

IoTセンサーには、以下のように多くの種類があります。それぞれの特徴や活用場面を解説いたします。

• ジャイロセンサー
• モーションセンサー
• 温度センサー
• 湿度センサー
• 照度センサー
• 音センサー
• 圧力センサー
• 距離センサー
• イメージセンサー
• CO2センサー
• 水位センサー
• においセンサー
• 電流センサー

ジャイロセンサー

ジャイロセンサーとは、物体の回転速度や傾きの変化を検知できるセンサーのことです。人間が感じにくい物体の動きを正確に測定できます。

 ジャイロセンサーは電子機器や乗り物、ロボットなどに活用されています。最も身近なもので言うと、スマホが挙げられるでしょう。一般的にスマホは、回転させると画面の向きも変化します。これは、ジャイロセンサーの働きで実現しています。

また、ジャイロセンサーは飛行機にも活用されています。例えば飛行機が安全に運行するためには、常に機体を水平に保つことが必須です。しかし人間の手で常に同じ状態を保つのは難しいため、ジャイロセンサーで姿勢や方向を維持・制御しています。

モーションセンサー

モーションセンサーとは、物体の動きを検知するセンサーです。動きの速度などに反応します。

代表的な活用例は、自動照明です。オフィスや工場で人の動きを検知し、照明をつけたり消したりするのに使われます。また、空調の自動調整にも使われるのが一般的です。セキュリティシステムにモーションセンサーを活用して、不審者の侵入を検知することもあります。

小売業では顧客が店内をどのように動くか追跡し、データ化することで商品配置や導線の改善に活用できます。病院は院内の保安目的で患者を追跡したり、工場では場内の従業員の安全を守る使い方もされています。

温度センサー

温度センサーは、物体や環境の温度を検知するセンサーです。検知方法は主に以下の2つがあります。

• 接触式
• 非接触式

接触式は、対象に物理的に接触して温度を測る方法です。身近なものだと体温計が接触式に該当します。オフィスの室温を検知して自動で適切な室温になるように空調したり、農業等ではビニールハウス内の温度を一定に保つことで作物の生産性を上げるのに活用できます。

非接触式は赤外線により、対象物に触れずに温度を測定する方法です。対象物が、高温・高所など危険な場所にあると、触って計測することができません。そのようなときに活用されます。建物の断熱性能検査や皮膚の表面温度の測定などに使われています。

湿度センサー

湿度センサーとは、機器が設置された箇所の周囲の湿度を検知するセンサーです。

例えば農業の場合、生産物の品質を保つためには湿度管理が必須です。湿度センサーを利用して、ビニールハウス内が常に最適な湿度になるよう調整しています。また湿度に弱い製品や部品を扱う工場でも活用できます。

さらに、オフィス内を快適にする目的で湿度センサーを活用する例もあります。ある一定の湿度になるよう空調設備の制御を行えば、季節を問わず従業員にとって働きやすい環境を整えられます。

照度センサー

照度センサーは空間の明るさを検知するセンサーです。センサーに当たった光の強さや量を数値に変換して照度を測定します。測定結果に基づき適切な照度に調整するのに使われるのが一般的です。

例えば植物や農作物の生育管理のために、ビニールハウス内の照度を調整するときに活用します。自然光が十分なときは照明を消し、夕暮れになったら照明を明るくなど明るさを自動で調整できます。また工場の場合、作業毎に照度基準が定められています。条件を満たす明るさを保つために照度センサーが役に立つこともあるでしょう。

その他スマホなどの液晶画面が周囲の状況に合わせて自動調整されるのも、照度センサーによるものです。このように照度センサーを活用することで、その時、その場所で、照度に合わせて周囲のもの・環境・システムを適切な状態にできます。

音センサー

音センサーは、音を検知するセンサーです。具体的には音の高さ（周波数）・音質・大きさなどを測定します。音センサーを導入すると、特定の音を検知することができるようになります。

例えばガラスが割れる音や鍵をこじ開ける音などを検出するように設定しておくと、セキュリティ対策になります。また工場内で機械の異常音を検知することで、メンテナンス時期を判断できるでしょう。図書館内の騒音レベルを監視して館内の音環境を最適に保ったり、高速道路などで車両の騒音レベルをチェックしたりするのにも役立てられています。

さらに音センサーは、音声入力や音声操作などにも活用されています。代表的な例は、スマートスピーカーです。音声で指示を出してシステムを動かす部分に、音センサーが使われています。

圧力センサー

圧力センサーは物体・気体・液体などにかかる圧力を測定するものです。電気信号を用いて圧力の大きさを数値化します。

圧力センサーの活用方法もさまざまです。例えばガスタンクにかかる圧力を測定し、異常がないかを確認することでガス漏れの有無を判断できます。

また飲食店の席ごとに圧力センサーを設置し、着席・空席状況を把握することもできます。従業員はどの席が空いているか瞬時に判断できるため、来店客をスムーズに案内できるでしょう。蓄積されたデータは座席配置の変更や回転率の向上などにも役立てられています。オフィスの座席などに圧力センサーを設置し、従業員の在籍状況を把握することもできます。

距離センサー

距離センサーは、物体との距離を測定します。代表例は以下の2種類です。

• LiDAR
• RADAR

LiDARはレーザーや光を用いて物体との距離を測ります。精度が高く小さなものでも検出できるのが特徴です。一般的には対象物が近距離にある場合に活用されます。ほこりが舞っていたり極端に明るかったりと、環境状態が悪い場面ではうまく検出できない点がデメリットです。顔認証や製品の判別などに用いられます。

RADARは環境変化に強く、遠距離も測定できます。モーションセンサーなどと組み合わせ、セキュリティ目的で使われる場面もあります。ただしプラスチックなど電磁波を吸収する素材はセンサーが遮断されやすく測定には適しないため、注意が必要です。

イメージセンサー

イメージセンサー（画像センサー）とは、主にカメラに使われるセンサーです。

画像データから微細な傷や汚れを検出し、不良品を発見できます。このような性質を生かして、製造メーカーの検査工程や生産ラインでの不純物発見に活用することが可能です。

また、画像に写り込んだ対象物の色や大きさなどを把握することもできます。自動運転システムはイメージセンサーで周囲の物体を識別し、距離や速度などを判定しています。

CO2センサー

CO2センサーは、大気中の二酸化炭素濃度を測定するセンサーです。二酸化炭素には、赤外線を吸収する性質があります。その性質を生かして、赤外線の吸収量から二酸化炭素濃度を数値化するNDIR（非分散型赤外）方式を用いるのが主流です。

CO2センサーは農業分野でよく使われます。具体的には二酸化炭素濃度を調整して植物の光合成を促したり、成長速度や収穫量を向上させたりすることが可能です。

また、オフィスや商業施設で二酸化炭素濃度が適切かを判断する際にも用いられます。二酸化炭素濃度が高いと息苦しさや倦怠感を感じやすくなり、従業員のパフォーマンスが落ちるかもしれません。CO2センサーを用いることで換気不足を知らせるアラームを鳴らしたり、システムの作り方次第では自動換気もできます。

水位センサー

水位センサーとは、水位を観測・制御する際に用いるセンサーです。電波や超音波を発して水位を測定する非接触型と、フロートの浮き沈みや水圧で測定する接触型があります。

水位センサーが用いられるのは、工場のタンク残量を管理する場面などです。化学薬品などがタンクにどのくらい入っているかを監視し、安全性を確保します。また、農業用の貯水タンクや地下水位を測定し、農作物の育成に必要な水量があるかを把握することもできます。

さらに、防災目的で河川やダムの水位を監視するのにも役立ちます。大雨などにより水位が上昇し、危険なレベルに達したとき、達する前にサイレンを鳴らす仕組みもあります。これにより、早期避難を促せます。

においセンサー

においセンサーは、においの強さや変化を測定・数値化するものです。少し詳しく補足すると、においの原因となる化学物質やガスを電気信号に変換して測定します。

工場地帯周辺の大気汚染レベルを監視したり、空気中の有害物質を測定したりするのに役立ちます。また、化学工場ではガス漏れの早期検出にも活用できます。検出が早ければ、生じている問題に対して迅速に対応できるでしょう。

さらに、食品の鮮度管理にも役立てられています。食品が腐敗するとエチレンガスなどが排出されます。においセンサーを用いると、このガスを検出できます。食品の鮮度が重要なスーパーや飲食店などでは特に役立つでしょう。

電流センサー

電流センサーは、消費電力や電流の数値を測定するセンサーです。電力の使用状況や機器の運用状態を監視するために広く利用されています。

電流センサーが搭載されている身近なものは、家庭用電化製品です。省エネルギーで利用できるエアコンや冷蔵庫などは、電流センサーが消費電力の監視と制御を行っています。

また、工場で場内の設備が過負荷にならないよう制御するのも電流センサーが担います。過度な電流を検知した際には、システムを自動的にシャットダウンして機器の損傷や火災のリスクを抑えます。

設置目的など！IoTセンサーの選び方を解説

IoTセンサーの選び方は、以下4つがあります。

• 設置目的を明確にする
• サイズを確認する
• 相場を確認する
• 保障内容を確認する

設置目的を明確にする

IoTセンサーを選ぶ際には、必ず設置目的を明確にしましょう。設置目的によって選ぶべきIoTセンサーが異なるためです。

これまでに解説したように、IoTセンサーにはさまざまな種類があります。すべての課題に万能なIoTセンサーはないため、センサーの特徴用途・目的を確認しながら選ぶ必要があります。

設置目的を明確にする場合は、まずプロジェクトやビジネスの具体的なニーズを理解しましょう。例えば、効率性を向上させたいのか、安全性を高めたいのか、またはコスト削減を目指したいのかなどを明確にします。その結果、現在直面している問題や課題が判明します。ここまで明らかにすると、使うべきセンサーがわかるでしょう。

サイズを確認する

サイズを確認することも、IoTセンサーを選ぶポイントの1つです。サイズを無視してIoTセンサーを選ぶと適切な場所に設置できないことがあるためです。

センサーの設置場所は測定結果に影響します。そのため常に最適な設置場所を検討する必要があります。例えば温度センサーでビニールハウスの温度を測定する場合、ハウス全体の温度をムラなく正確に測定できる場所に設置するのが望ましいです。

しかし設置場所を意識せずに導入すると、サイズが合わないことがあります。適切な場所に設置するためのサイズ確認も重要です。

サイズが合わない事態を避けるため、事前にIoTセンサーの設置場所を決めましょう。設置場所のサイズを正確に把握して、IoTセンサーを選ぶことを心がけます。

相場を確認する

IoTセンサーは、相場を確認してから選ぶことも重要です。コストを事前に知ることで、プロジェクトの予算計画を正確に立てられるようになります。

IoTセンサーを提供する企業は多く存在します。センサーの精度や搭載されている機能はもちろん、アプローチによって導入費用も変動するかもしれません。相場を知らずに購入すると、センサーの導入が割高になるおそれがあります。

一方で相場と比較して極端に安いものを選んでしまうと、品質が不十分で買い替えが必要になることもあります。買い替えとなると追加コストがかかり、結果的に予算超過になるかもしれません。

相場を確認する際には、相見積もりを取りましょう。複数の企業から集めた情報で、各社の販売価格・IoTセンサーの性能などを比較します。自社に適したIoTセンサーがどれかを検討してください。この場合、費用面だけ見るのではなく、機能なども含めて総合的に判断するのが良いでしょう。

保証内容を確認する

IoTセンサーの選び方として、保証内容を確認することが挙げられます。導入後、センサーの故障や不具合が発生するおそれがあるからです。

IoTセンサーはさまざまな環境下に設置されます。例えば製造業の場合、高音（ノイズ）や粉塵が多い環境にIoTセンサーを設置することがあります。農業では土壌の湿度や作物の成長状態を監視するために、風雨、昼夜の温度変化、日照りなど厳しい自然環境の中にIoTセンサーを置くこともあるでしょう。過酷な条件下での使用を前提に作られていても、不具合が生じるかもしれません。

保証内容が十分でないものを選ぶと、初期不良や故障の際に修理や交換といった想定外のコストや対応に時間をとられるおそれがあります。また、技術サポートがない、対応が遅いなどにより、運用停止に陥るリスクもあるでしょう。

したがってIoTセンサーを選ぶ際には、メーカーが提供する保証内容をしっかりとチェックすることが重要です。製品ページに保証内容が記載されていない場合は、必ず問い合わせてください。

IoTセンサーにてよくある質問を解説

IoTセンサーでよくある質問は、以下の2つです。

そもそもIoTセンサーとは何ですか？

IoTセンサーとは対象物や自然の動きを感知し、インターネットを通じてデータの収集や管理ができるセンサーのことです。人の動き・温度・湿度・設備の状態などを感知して定量化します。定量化したデータはクラウド上に保管され、分析のうえ安全性の向上・資源の節約などに活用することが可能です。

例えば交通量を管理するため、道路にIoTセンサーを設置すると仮定します。センサーで交通量を監視しデータを収集することで、渋滞する時間帯を導き出すことが可能です。道路の混雑状況に合わせて信号が変わるタイミングを自動調節し、渋滞を緩和することができます。

また心拍数や血中酸素量などを測定できるスマートウォッチも、IoTセンサーを活用したものです。医療分野ではウェアラブルデバイスを活用し、患者の健康状態をリアルタイムで監視することもあります。平常時のデータと比較して異常があれば知らせてくれるので、疾患の早期発見にも役立つでしょう。

IoTの仕組みを教えてください

IoTは、以下の5つの要素が相互連携しています。

• モノ（デバイス・センサー）
• ネットワーク
• ゲートウェイ
• サーバー・クラウド
• アプリケーション

モノで集めた情報はネットワークを通じて、クラウドやサーバーに送信されます。このときの出入り口がゲートウェイです。送信データはクラウドやサーバーに保管・管理されます。AIを用いてデータ分析をする製品も多いです。例えば、分析されたデータはアプリケーションに反映され、エアコンの使用履歴・設定温度・適切な温度設定などを閲覧できます。

まとめ

IoTセンサーは農作業の効率化や生産ラインの管理など、さまざまな形で導入されています。種類が豊富なため、自社の導入目的に沿ったものを選ぶことが重要です。設置目的を明確にしたうえで、IoTセンサーを選んでください。またIoTセンサーのサイズ・費用相場・保証内容の確認は必ず行ってください。ここまで行うことで、導入の成功確率が上がるでしょう。

しかし自社で調査をした結果、最適な解決アプローチやIoTセンサーが見つからないかもしれません。ケースによっては、自分で判断することが難しいことも多々あるでしょう。そのようなときは、ぜひ当社にご相談ください。