1. 大分県のヒラメ養殖が抱える課題
図１ 蒲江地区での現地視察の様子
大分県はヒラメの養殖生産量が日本一で、2021年には528トンと全国の約30.9パーセントを占めています。第2位の愛媛県が270トンですから、その規模の大きさがお分かりいただけると思います。特産のかぼすを餌に使った「かぼすヒラメ」はブランド魚として定着しており、大分県にとってヒラメ養殖は重点的に支援・推進されるべき産業と位置づけられています。
一方で、生産現場は深刻な課題を抱えていました。餌やりは手まきによる作業がほぼ毎日続き、その作業時間は6時間にもおよびます。規模を拡大しようとすれば、それに見合った人員の確保が欠かせません。しかし労働力や後継者は不足しており、このままでは空き養殖場が増えていく可能性があります。
さらに深刻なのが赤潮です。生け簀には海水を使っているため、赤潮が発生すると施設内に有害プランクトンを含んだ海水が流入しないよう、昼夜を問わず数時間おきに生け簀の水を顕微鏡で観察し、異常があればすぐにポンプを止めたりバルブを閉めたりしなければなりません。異常を確認して即座に対応するには施設に居続けるほかなく、令和4年9月に発生した赤潮では、養殖施設に16日間も寝泊まりされた事例があったと伺いました。予防対策はできていても、睡眠不足と緊張感で生産者の方々は疲弊してしまいます。これらの課題を受けて、私たちは自動給餌システムと赤潮被害防止システムの開発に取り組むことになりました（図1）。
2.「 完全自動」ではなく「人の作業を支援する仕組み」
開発にあたり、大分県様からいただいた要望は明確でした。赤潮や病気など予測が難しい事態にも柔軟に対応できるよう、すべてを自動にするのではなく、人が判断・操作できる余地を残したサポート型のシステムにしてほしい、というものです。赤潮対策についても、赤潮センサーのデータを読み取ってアラートを通知し、それをもとに養殖業者の方が遠隔で揚水ポンプ等を操作できる形が望ましいとのご意見をいただきました。人が現場にいなくても魚の被害を未然に防げる仕組みを目指したのです。
開発は3年計画としました。2023年度は現地視察・設計構想・要素試作による試設計、2024年度はシステム製作と実験室内での実証、そして2025年度に養殖事業者での実証という流れです。
3. 現地視察が構想を変えた
図２ 各生け簀に給餌器を設置するシステム構想
2023年度の当初、私たちは大きな餌用タンクからパイプで各水槽の自動給餌器へ餌を輸送し、監視カメラで給餌状況を確認するシステムを構想していました。しかし、その構想を持って蒲江地区の4事業者を視察させていただいたところ、思い描いていた状況とはかなり違っていました。
生け簀がきれいに並んでいる施設もあれば、建物が斜面にあって通路が入り組んでいる施設、通路が狭い施設もあり、実にさまざまな条件で養殖が行われていました。狭い通路に搬送経路を設置すれば、かえって作業者の動きを妨げてしまいます。生け簀の大きさや形も一様ではなく、経路が複雑になれば施設ごとに設計をやり直すことになり、高価なシステムになってしまうと考えました。
そこで構想を根本から見直しました。大きなタンクから搬送するのではなく、各生け簀にそれぞれ給餌器を設置し、それらを制御盤から一元管理する方式です（図2）。この方式であれば制御盤から各給餌器へは少量の配線で済むため、施設の形が大きく変わっても配線の長さを変えるだけで設置でき、汎用的なシステムにできます。制御盤をインターネットに接続すれば、遠隔での操作と監視も可能になります。
図３ 要素試作した定量送り出し装置
4. 給餌器の設計と要素試作
構想を踏まえ、給餌器の試設計を行いました。対象とする餌はヒラメの稚魚を想定した直径5ミリメートル程度のE P（エクストルーデッドペレット）と呼ばれる固形飼料で、餌タンクの容量は5日分を蓄えられる22リットルとしました。タンクには餌の残量を監視するセンサーを取り付け、少なくなってきたことを作業者が把握できるようにしています。
給餌量を調整する要となるのが、タンク下部に設けた定量送り出し装置です（図3）。スクリューコンベアとステッピングモーターで送り量を制御する構造で、回転数を精密に制御することで排出量を管理できます。これにより、たとえば10分間で300グラムといった設定で、一定時間に一定量の餌を吐き出すことが可能になります。
その下に配置したのが飛散装置です。定量送り出し装置から落ちてきた餌を、モーターの軸に取り付けた羽根を回転させることで放出します。モーターの回転速度や出口の形状を変更することで、餌を飛ばす距離や範囲を生け簀の大きさに合わせて調整できるようにしました。2023年度はこれら2つの装置について、3Dプリンタで筐体を製作した要素試作機で動作を確認しています。
5. 製作したシステムと実証
図４製作した給餌器
2024年度は実際のシステムを製作し、大分県農林水産研究指導センターに導入しました。構成は制御盤、給餌器、監視カメラ、赤潮センサー、そして赤潮発生時に給水ポンプを止めるための制御機器です。自動給餌システムと赤潮対策システムをひとつのWebアプリケーションからまとめて操作・監視できる点が大きな特長で、インターネット環境があればどこからでもブラウザで開くことができます。
給餌器は電源AC100V、タンク容量22リットルで、今回は2台を製作しました（図4、図5）。アプリから生け簀ごとに給餌の時間と量を設定でき、自動給餌はもちろん、給餌器単体での手動給餌にも対応しています。餌の残量が減ってくるとアプリ上に要補給と表示され、補給せずに運転を続けた場合は給餌を中断し、餌を補給するまで再開しない仕組みとしました。また、生け簀ごとに録画データを保存しているため、魚の餌の食いつきを確認したり、問題が発生した際に魚の行動をさかのぼって確認したりすることもできます。給餌の実績は日ごと、週ごとに振り返ることが可能です。
図５ 研究指導センターへの設置状況
赤潮対策については、赤潮センサーの取得値をアプリで確認できるようにしたうえで、赤潮と判定する閾値を設定できるようにしました。実測値が閾値を超えると、アプリの全画面に警告が表示されるとともに、作業者へメールで通知が届きます（図6）。給水制御システムは、各生け簀の給水バルブ制御、施設大元の給水ポンプのバルブ制御、大元ポンプの電源制御の3種類を製作し、実証実験では各生け簀の給水バルブ制御を組み込みました。通知を受け取った作業者は、生け簀の状態や赤潮センサーのデータを確認したうえで、遠隔でバルブを閉じ、赤潮の流入を防ぐことができます。
図６ 赤潮の閾値超過を知らせる警告画面
6. 今後の展開
今回の取り組みでは、自動給餌システムと赤潮対策システムを製作し、納入するところまで到達することができました。2025年度は4事業者にシステムを導入し、実際の生産現場での実証試験を進めました。ただし使用実績はまだ少なく、装置の修正やソフトウェアの不具合対応は今後も必要です。
自動で給餌ができ、その様子を動画として保存できることは、大きな可能性を秘めています。蓄積された大量のデータをAIに学習させることで、魚の食いつきに応じたさらに効率の良い給餌方法を確立できると考えています。生産者の方々が休日を取れ、赤潮が発生した夜にも眠れるようになること。それが私たちの目指すゴールです。