鳥取県産業技術センター研究報告No.22
No.22(2019)(2019)
鳥取県産業技術センター研究報告

スギ材、マツ材を原材料とする複層木毛セメント板の開発
スイカ栽培における育成・収穫管理技術の開発
Developmentof Multilayered
Wood
Wool Cement
Boards madeof Sugi and Cultivation
Matsu
Developmentof Breedingand Harvest
Management
Technologies
in Watermelon

谷岡晃和
楠本雄裕

Akikazu Tanioka
Katsuhiro Kusumoto
電子・有機素材研究所 有機・発酵担当
電子・有機素材研究所 電子システム担当

スギ材とマツ材と原材料とする複層木毛セメント板の開発に取り組んだ。超速硬セメントを用い、セメンハウス内において栽培されるスイカについて、その生育位置を管理するために無線通信技術を活用した
トの硬化速度を高めることにより、スギ心材のセメント硬化阻害を抑え、マツ単層木毛セメント板と同様の位置検出方法について検討を行った。位置検出に必要となる通信距離の算出を通信電力値によって行う方
物性と化粧性を備えた三層木毛セント板が完成した。
法について検証実験を行った結果、誤差を含むものの距離算出が可能であることを確認した。
Multilayered wood wool cement boards made of sugi and matsu were developed. By increasing the hardening speed
様子を図 1 に示す。無線通信モジュールには、モノワ
of the cement using ultra-rapid hardening cement, cement-hardening inhibition of cedar heartwood was suppressed andイヤレス（株）製 TWELITE、マイコンには ArduinoUNO
鳥取県中部地域においてスイカが盛んに栽培、出荷
three-layer wood wool cement boards with the same physical and decorative properties as single-layer pine wood wool
を使用した。TWELITE は 2.4GHz 帯を使用する無線通されている。近年は、受粉作業の際に受粉マーカーをcement boards were produced.
信モジュールである１）。
使用し、複数色のマーカーの取り付け日を基準として、1. はじめに標準的な育成期間を参考にすることで栽培管理を行っ

1.
はじめにている。出荷の際には、出荷を行う
2 日前に選果場へ化が進むよう意図したものである。また、原料木材

木毛セメント板は木材を細長いリボン状に削りだ出荷個数を報告する必要がある。そのため、収穫時期した木毛にセメントと水とを混合、圧縮成形したボのスイカが何個あるのか、そのスイカが圃場内のどのード状の建築材料である。
位置にあるのかを、受粉マーカーを頼りに広い圃場内
防火性、吸音性、断熱性に優れ、主に建築物の屋を探し回り、手作業で集計、管理を行っているが、見落根下地または壁に用いられている 1)。としなどが発生し、報告した出荷個数と実際の収穫個
木毛セメント板製造事業所では、これまで地域の数が一致しないことが発生する。
マツ材を原材料として生産を行ってきたものの、現正確な栽培、出荷管理を行うためには、①受粉マー
在、マツ材資源は枯渇し、原材料調達が困難な状況
カーの色、②取り付け場所、③取り付け時期の管理がとなってきている。そのため、木毛セメント板製造必要である。現状では色、時期の管理は既存の手法で業においては、マツ材からスギ材への原材料転換が可能であるが、取り付け場所の管理技術の確立が必要すすめられている状況にある。しかしながら、スギとなる。そこで、無線通信技術を活用し、ハウス内での心材がセメントの硬化不良を引き起こすため 2)、ス位置を検出する方法について検討を行った。
ギ材は木毛セメント板の原材料として使用することのアルカリ処理、温水処理等も有効と報告されている 3、4、5)。これらは、木毛中の硬化阻害物質を前処理段階で除去しようとするものである。
当センターでは、現在使用されているマツ材に代えて、スギ材を原材料とした木毛セメント板の開発を行うことを目的として、｢スギ材を原材料とした木図１ 通信電力変化の確認実験
毛セメント板の開発｣研究（H24-25）に取り組み、普通ポルトランドセメントに代えて、超速硬セメン
2.2 距離算出方法の検討
トを使用することにより、スギ材を原材料とした木式（1）に電波強度から距離を求める式を示す。
毛セメント板が製板可能であることを確認し、セメ�������𝑟𝑟�

ント硬化時間の調整、制御により、スギ材を原材料
𝑟𝑟 � 10� 10𝐵𝐵 �(1)とした木毛セメント板の製造が可能であることを示
ここで、
r は距離、
A は 1m の距離における電波強度、唆した。また、スギ心材を煮沸処理、アルカリ処理
B は電波の減衰表す定数（一般には 2）、RSSI(r)は測定6、することにより硬化阻害を抑制することができた点での電波強度である。
7)。
今回実験に使用した無線通信モジュールである
現在、製造工場では、マツ材の不足を補うため、TWELITE は、電波強度値を出力することはできず、通マツ材とスギ材を混合して使用するようになってき信電力値のみ出力することが可能である。そこで、式ている。ただし、スギ材を混合すると、セメント板（1）に含まれる電波強度値の部分を通信電力値に置き表面が、スギ心材から滲出する成分により、茶褐色換えることで、位置検出に必要となる距離の算出が行に変色汚染される。そこで、表面層（化粧面）にマうことが可能であるか検証実験を行った。

は避けられてきた。これまで、セメントの硬化阻害

2. 位置検出方法の検討を引き起こす硬化阻害樹種のセメント板への使用に
2.1 通信電力の変化の確認
関して、木片セメント板では超速硬セメント、硬化無線通信モジュールの通信電力の値を利用し、位置促進剤の使用、蒸気噴射プレスの使用等が検討、報検出の方法を検討するため、実験室内において 2 つの告されている 3)。これらの方法は、木毛中の硬化阻無線通信モジュール間の距離を 10cm ずつ 100cm まで害物質がセメントペースト中に溶出するまでに、硬離していき、通信電力の強度変化を確認した。実験の19

最初に、位置を固定した基準局の TWELITE を 2 セ

3.2 距離算出の実験結果

ット、位置を移動させる移動局の TWELITE を 1 セッ

表 1 に各基準局に対する距離 1m の通信電力値、表ト用意し、各基準局に対する 1m 距離での移動局との2 に測定点での通信電力値、表 3 に測定した通信電力通信電力値を測定しておく。それらを、実験室内のテ値から式（1）を用いて算出した各基準局に対する移動ーブル上に設置し、図 2 に示す位置に移動局を設置し局の距離を示す。表 4 の結果から、基準局 2 に対してて通信電力値を測定し、その各測定結果を式（1）に代は多少の誤差があるものの、近い距離を算出できてい入して距離の算出を行った。2 つの基準局に対する移ることがわかる。しかし、基準局 1 に対しては、誤差動局の距離を求めることができれば、各基準局の座標が大きくなっている。これは、測定点において計測しと距離を半径とする円の交点から、移動局の位置を二た通信電力値が、反射等の影響により、距離 1m 地点で２)次元的に算出することが可能となる 。

計測した通信電力値よりも増加したことが原因であると考えられる。つまり、通信電力を誤差なく測定する

基準局2

ことができれば、式（1）によって距離算出が可能であ130[cm]り、位置推定に利用できると考えられる。

移動局

表１ 距離 1m 地点での通信電力
130[cm]

基準局1

最大値[dBm]
最小値[dBm]
平均値[dBm]

図２ 距離算出確認実験の構成

基準局 1-29.2-30.3-29.4

基準局 2-27.1-28.2-27.9

3. 結果と考察
3.1 距離に対する通信電力の変化

表２ 測定点での通信電力

図 3 に 2 つの TWELITE 間の距離を 10cm ずつ 100cm ま
最大値[dBm]
最小値[dBm]
平均値[dBm]

で変化させた際の通信電力値の変化を示す。図 3 については、同様の実験を電波暗室内で行った結果も合わ

基準局 1-27.1-28.2-27.7

基準局 2-29.2-30.3-30.0せて示している。なお、通信電力値は 10 回の測定値の平均とする。本来通信電力値は距離が離れるに従って表３ 通信電力による距離算出結果比例して減少する。そのため、実験室内で測定した結算出結果[cm]
誤差[%]

果と電波暗室内で測定した結果は、同様な減衰傾向を示すべきであるが、一部で増加している。これは、実験室内の壁や設置物等に反射した電波を受信したことが距離算出の実験結果を受けて、実際にハウス内でも0.0
通信電力（平均値）[dBm]

基準局 2127.4
2.0

3.3 ハウス内での確認影響していると考えられる。

同様に通信電力を測定し、距離の算出実験を行った。

-5.0

実験室内

-10.0

電波暗室内

ハウス内での実験は、基準局をハウス上部のパイプ材-15.0に固定し、移動局は地面付近で、基準局から 130cm の-20.0-25.0位置に手で保持する形で設置した。実験結果を表 4 か-30.0

ら表 6 に示す。表 6 に示す距離の算出結果から、実験-35.0-40.0

基準局 182.436.6

1020304050 60
距離[cm]

708090

室内で行った際よりも誤差が大きくなっている。これ100は、移動局を特定の位置に固定して設置せず、人の手

図３ 距離に対する通信電力の変化20で保持していたために、人体によって電波が反射、吸文 献収されたことが影響していると考えられる３)。また、今

1) 大澤文孝； TWE-Lite ではじめるカンタン電子工回ハウス内では何も栽培していない時期に実験を行っ作，工学社，p.58-79(2014)

たため、実際に利用を想定する環境では、スイカの葉

2) 酒井瑞樹，森田裕之 ； Bluetooth を用いた屋内位や農業用資材等により通信電力の計測誤差がさらに大置推定手法の提案，経営情報学会 全国大会要旨集きくなることが予想される。実験に使用した TWELITE

2016 年秋季全国研究発表大会，p.53-56(2016)のアンテナは、無指向性であったため、指向性アンテ3) 総務省 東海総合通信局「電波の人体に対する影響」
http://www.soumu.go.jp/soutsu/tokai/denpa/jintai/

ナの使用や、アンテナの取り付け位置、角度の調整などを検討することで、通信電力の計測誤差の軽減が可能であると考えている。

表４ 距離 1m での通信電力（ハウス内測定）

最大値[dBm]
最小値[dBm]
平均値[dBm]

基準局 1-42.6-43.9-43.6

基準局 2-42.6-51.3-44.2

表５ 測定点での通信電力（ハウス内測定）

最大値[dBm]
最小値[dBm]
平均値[dBm]

基準局 1-47.1-49.2-48.1

基準局 2-47.1-51.3-49.2

表６ 距離算出結果（ハウス内測定）

算出結果[cm]
誤差[%]

基準局 1168.8-29.8

基準局 2176.5-35.8

4. おわりにハウス内で栽培されるスイカについて、その生育位置を管理するため、無線通信技術を活用した位置検出方法について検討を行った。
無線通信モジュールの通信電力値を利用し、モジュール間の距離算出について検証を行った結果、ある程度の誤差があるものの、距離の算出が可能であることを確認した。これにより、基準局の座標と算出した距離による移動局の位置推定が可能であると考えられる。
通信電力の計測誤差が距離の誤差に大きく影響するため、指向性アンテナの使用や取り付け位置、角度の調整により、精度よく無線通信を行う方法を検討する必要がある。

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