NNEPS：省電力なネットワーク型電子ペーパーサイネージ 北海道情報大学 4年 秋葉 貴文 1

自己紹介 • 秋葉貴文 • 北海道情報大学 ４年 • 湯村研究室 • 標茶町出身 • 趣味 • コーヒーを飲む • 運動をすること！（バドミントン）

概要 インターネット経由でコンテンツ更新を行う 電子ペーパーサイネージの待機電力削減を目指す 3 OFF ON 電子ペーパー 制御PC 電子ペーパー デイスプレイ コンテン更新 NNEPS OFF ON 電子ペーパー 制御PC コンテン更新 既存のネットワーク型EPS 電子ペーパー デイスプレイ ON ON

背景 【電子ペーパー】 • 画面更新時のみ電力を消費する • 更新後は電力不要で画面を保持する • 画面更新に数秒かかる（1秒未満～数十秒） 【電子ペーパーサイネージ】 • 電子ペーパーディスプレイを用いる • EPS（Electric Paper Signage）と呼ばれる • 電子ペーパーを使用するため低消費電力である • 静止画の表示に特化している DNP電⼦ペーパー Powered by E Ink https://www.dnp.co.jp/biz/solution/produ cts/detail/1189608_1567.html 4

EPSの活用事例 • メニュー表 5 新たなアイデアで広がる「電子ペーパー」の活用法 https://bae.dentsu-pmp.co.jp/articles/epaper 乾電池駆動、電子ペーパー採用の「スマートバス停」検証第3 弾。時刻表張替えの負担軽減へ | Techable(テッカブ ル)https://techable.jp/archives/182067 • バス停の時刻表

課題 インターネット経由でのコンテンツを更新するEPSでは 通信待機による電力消費が発生する 6 もっと低消費電力にできる余地がある！

目的 電子ペーパーサイネージの待機電力を 最小限にするシステム構成を提案し、電力の消費を抑えること 7

8 Q. なぜ消費電力の削減を目指すのか？ A.EPSはバッテリー駆動が用いられることがある そのため、消費電力を削減することで駆動時間 が延びる （メンテナンスの負担を減らすことができる）

提案手法 画面の更新時のみ電子ペーパーサイネージを起動する 「ノーマリーオフ・ネットワーク型電子ペーパーサイネージ」 （Normally-off Network Electronic Paper Signage ：NNEPS） 9 OFF ON 電子ペーパー 制御PC 電子ペーパー デイスプレイ コンテン更新 NNEPS OFF ON 電子ペーパー 制御PC コンテン更新 既存のネットワーク型EPS 電子ペーパー デイスプレイ ON ON

NNEPSの試作を紹介 • 素早く提案手法を実装することを優先して作成した • 使用する機材を確定するものではなく仮の実装である 10

NNEPS試作の実装 【実装方法】 • コンテンツ更新端末がNNEPSの起動、更新コンテンツを送信 • コンテンツ更新端末が通信するNNEPSを1台とする コンテンツ更新端末 NNEPS NNEPS起動を指⽰ 更新コンテンツの送信 システム概要図 起動完了を通知 11

試作が全体のどの部分にあたるのか • NNEPSの起動制御、画面更新部分を実装している • 試作ではサーバの機能（コンテンツの保存、Webサイトか らの操作）は実装しない NNEPS サーバ 画像/テキスト Up Load NNEPS起動を指⽰ 更新コンテンツの送信 起動完了を通知 コンテンツ更新端末 12

使用機器 NNEPSの構築のため、以下の機材を⽤いた • 10.3インチ電⼦ペーパーディスプレイ • Raspberry PiとSPI接続 • Raspberry Pi 4 Model B • 電⼦ペーパーに画像を表⽰する • Switchbotスマートプラグミニ • Raspberry Piの電源を制御する SwitchBot スマートプラグミニ（JP） https://www.switchbot.jp/products/switchbot-plug-mini Raspberry Pi 4 Model B / 8GB — スイッチサイエンス https://www.switch-science.com/products/6370 1872×1404, 10.3inch flexible E-Ink display HAT for Raspberry Pi, IT8951 controller, USB/SPI/I80 interface https://www.waveshare.com/10.3inch-e-paper-hat-d.htm 13

システム概要 コンテンツ 更新端末 （windowsPC） Broker (Raspberry Pi) 電⼦ぺーパー制御PC (Raspberry Pi) NNEPS電源管理PC (Raspberry Pi) 電⼦ペーパー 電源制御プラグ (Switchbot) コンテンツ 送信 NNEPS 起動指⽰ NNEPS 起動指⽰ 起動完了通知 NNEPS 14 MQTT MQTT シャットダウン 処理を指⽰ コンテンツ送信 起動完了通知 更新完了通知 SPI接続 電源ケーブル 電源制御プラグ操作 HTTP

現在の進捗 コンテンツ 更新端末 （windowsPC） Broker (Raspberry Pi) 電⼦ぺーパー制御PC (Raspberry Pi) NNEPS電源管理PC (Raspberry Pi) 電⼦ペーパー 電源制御プラグ (Switchbot) コンテンツ 送信 NNEPS 起動指⽰ NNEPS 起動指⽰ 起動完了通知 NNEPS 15 MQTT MQTT シャットダウン 処理を指⽰ コンテンツ送信 起動完了通知 更新完了通知 SPI接続 電源ケーブル 電源制御プラグ操作 HTTP 現在作業中 動作確認済み

デモ動画 ※処理に時間がかかるため⼀部編集でカットしています この動画では、起動処理、コンテンツ送信、画⾯の更新を⾏っています 16

今後の開発計画 • ハード面の変更 • 電源制御プラグ • ESP３２でリレーを制御 • 電子ペーパー制御PC • Rasperry pi Zeroなど • サーバ機能の実装 • 複数台同時更新 17

8⽉ 9⽉ 10⽉ 11⽉ 12⽉ 1⽉ 試作機完成 使⽤機材の検討 サーバ構築 NNEPS制作 実証実験 スケジュール 18

さいごに NNEPSはどういうものか • １台の電源制御プラグで複数台のEPSを制御する • EPSをノーマリーオフ化する • この２つの工夫により省電力化を行う！ 19