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ライブデモで解説!Raspberry Pi、M5Stack、Arduinoで温湿度を可視化

ライブデモで解説!Raspberry Pi、M5Stack、Arduinoで温湿度を可視化

2022年3月23日(水)『SORACOM Device Meetup#8 「ラズパイ、M5Stack、Arduino」選び方、始め方』で、ソラコム ソリューションアーキテクトが発表した下記の資料を公開しました。

ライブデモで解説!Raspberry Piで温湿度を可視化
ソラコム ソリューションアーキテクト 小梁川 貴史

ライブデモで解説!M5Stackで温湿度を可視化
ソラコム ソリューションアーキテクト 松永 岳人

ライブデモで解説!Arduinoで温湿度を可視化
ソラコム ソリューションアーキテクト 松本 悠輔

SORACOM
PRO

March 23, 2022
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Transcript

  1. Device Meetup
    温度湿度の可視化:Raspberry Pi編
    2022/03/23
    株式会社ソラコム

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  2. Agenda
    - 今回のデモの構成の共通点
    - Raspberry Pi + OMRON 2CIE-BLを用いた温湿度の表示
    - センサーの紹介
    - BLEを利用する場合のメリット
    - pythonでデータを送信する方法

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  3. 今回のデモの構成の共通点
    本日、ここからのデモ3つは同様のバックエンド構成
    をとっていますので、簡単にサービスの紹介、構成の
    説明をいたします。

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  4. デモの構成
    送信
    SORACOM
    Harvest
    SORACOM
    Lagoon
    温度計 湿度計
    センサー
    プロセッサ

    開発ボード
    SIMグループで送
    信先の設定

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  5. SORACOM Harvest
    ― データ収集/蓄積/可視化
    SORACOM Harvest
    SORACOM Harvest上にデー
    タが蓄積
    (SIMのIMSI、受信timestamp
    を追加してくれます)
    デバイスは
    harvest.soracom.io
    へ送信する実装のみでOK
    • SORACOM Web コンソールで可視化
    • APIで蓄積済みデータの取得
    システムをセットアップすることなく
    データ収集・蓄積・可視化を行えるサービス

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  6. データ収集・蓄積
    SORACOM Harvest
    データソースとして使用
    ダッシュボード作成・共有
    SORACOM Lagoon

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  7. SORACOM Beam / Funnel / Harvest / Lagoon
    シーンによる使い分けと発展
    SORACOM
    Harvest
    SORACOM
    Lagoon
    SORACOM
    Funnel
    メガクラウド PaaS / SaaS
    SPS パートナーソリューション
    利用するクラウドが
    決まっている
    まだ
    決まってない
    (もしくは開発初期)
    データを見たい人
    社内のみ 社外にも
    SORACOM
    Beam

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  8. Raspberry Pi + OMRON 2CIE-BLを
    用いた温湿度の表示

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  9. デモの構成
    定期的にセンサー値
    の更新
    BLE
    アドバタイズ
    データ整形
    BLE
    スキャン HTTPで送信
    SORACOM
    Harvest
    SORACOM
    Lagoon
    sshやSORACOM Napterを
    使っての
    接続、直接開発も可能
    (VS code用のSORACOM
    Napter拡張もあります)

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  10. データ取得部分についてもう少し詳細に見てみましょう
    定期的にセンサー値
    の更新
    BLE
    アドバタイズ
    データ整形
    BLE
    スキャン HTTPで送信
    SORACOM
    Harvest
    SORACOM
    Lagoon
    温度/湿度/照度/UV指数/気圧/騒音/不
    快指数/熱中症警戒度
    のデータが固定長のバイトデータでア
    ドバタイズされている。

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  11. View Slide

  12. Harvest DataでIMSI/受信timestampを追加してくれ
    るので、最小限のpayloadで送ってみます
    小数点二桁の分解能があるが、整数で表現している
    ので 100分の1している
    取得可能な属性 + timestampを乗せると
    きはこんな感じ

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  13. BELアドバタイズセンサー
    BLEセンサーを選択するポイント
    • BLEアドバタイズでデータを飛ばすので、BLE受信範囲にい
    れば自由に置き場所を変更可能。センサーの置き場所を電
    源が必要なRaspberry Piの置き場所にとらわれないで設置
    が可能
    • 一方でBLEアドバタイズで動作している機器は意外と多い
    ので選り分けをするロジックは検討が必要
    • BLEのアドレスや製造コードをチェックする必要があるかなど

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  14. 実利用の実装で考えること
    - 時刻
    - 端末側でtimestampをつける場合: Raspberry Piの時
    刻同期をしているか?
    - harvest側でtimestampを付ける場合: retryが発生する
    とセンシングした時刻とSORACOM Harvestの受信時で
    timestampの時刻ずれる可能性があります
    - 実行タイミング
    - wait timer と スレッド処理:スレッド化しない場合実
    行処理時間分ずつずれてしまう

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  15. 参考情報
    https://github.com/omron-devhub/2jciebl-bu-ble-raspberrypi/blob/master/README_ja.md
    OMRON様提供の環境センサーからの
    データ取得するpythonサンプル
    raspberry PiでUSBドングルを有効にするための設定
    https://users.soracom.io/ja-jp/guides/usb-dongles/soracom-onyx/

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  16. まとめ
    Raspberry Pi のようなOSありのプロセッサのメリットは好
    きな言語、デバイスとの接続形態(BLE/ケーブルなど) の自由
    度が高く、人を選ばないことがメリットとなります。
    一方でマイコンなどと比較すると、価格が高くなりがちとい
    う点はあります。
    温湿度の測定という観点では、使うセンサーからのデータ取
    得方法や、センサー値を理解することが重要となりますが、
    実はこれはプロセッサであってもマイコンであっても差異は
    ありません。

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  17. M5Stack 温湿度可視化
    株式会社ソラコム
    ソリューションアーキテクト 松永岳人

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  18. Architecture
    M5Stack Basic
    CPU: 240MHz dual core, 600 DMIPS, 520KB SRAM,
    Wi-Fi, dual mode Bluetooth
    入力 : 5 V-5.5 V / 500 mA(USB Type-C経由)
    インターフェイス
    SPI x 1
    GROVE(I2C+I/0+UART) x 1
    UART x 2
    I2S(SCLK、WS、MCLK、IN、OUT) x 1
    microSDスロット x 1
    搭載LCD : 320 x 240 カラーTFT LCD
    内蔵スピーカー : 1 W
    内蔵電池 : 3.7 V / 150 mAh
    写真:
    https://www.switch-
    science.com/catalog/3647/?gclid=Cj0KCQjwuMuRBhCJARIsAHXdnqMC8LuYR0pEhewQ8mXaplM8JeOq3BDn34pVz81XbnVVy_4seQngZF4aArv7EALw_wcB
    https://soracom.jp/store/5231/
    https://shop.m5stack.com/products/basic-core-iot-development-kit?variant=16804801937498
    https://www.switch-science.com/catalog/7254/
    M5Stack用温湿度気圧センサユニット Ver.3(ENV Ⅲ)
    仕様 パラメータ
    温度測定範囲 -40 ~ 120℃
    最大測定精度 0 ~ 60℃ / ±0.2℃
    気圧測定範囲・分解能・誤

    通信プロトコル
    寸法
    M1 MAC
    USB TypeC→TypeA
    ケーブル M5Stack用 3G 拡張ボード SORACOM plan-D
    GROVE
    ケーブル

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  19. https://github.com/soracom-
    labs/m5stack-env3-harvest-sample
    ソースコード

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  20. SORACOM Device Meetup
    株式会社ソラコム
    温度湿度の可視化:Grove Beginner Kit編

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  21. 自己紹介
    松本悠輔(Yusuke Matsumoto)
    ソリューションアーキテクト
    経歴:
    • インフラエンジニア
    • Webエンジニア
    • IoTエンジニア
    好きなサービス:SORACOM Junction
    SORACOM本の一部執筆を
    担当しています!

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  22. デモの全体像
    Arduino
    +
    各種センサー
    +
    LTE-M通信モジュール
    温湿度を
    HTTPで送信
    SORACOM
    Harvest
    SORACOM
    Lagoon

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  23. 主役のセンサー

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  25. 組立て

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  26. キットに含まれる部材を確認して
    下記URLの手順で組み立てます
    基盤のピンに強い力をかけると故障の
    原因になるのでご注意ください
    https://users.soracom.io/ja-jp/guides/starter-kits/arduino/setup/

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  27. PCの設定

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  28. https://users.soracom.io/ja-jp/guides/starter-kits/arduino/development-environment/
    PC側の設定(Arduino IDEの設定)は
    下記のURLを参照ください。
    Windows/macOSの設定方法をご紹介
    しています。

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  29. Arduinoの設定

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  30. https://users.soracom.io/ja-jp/guides/starter-kits/arduino/samples/#%E6%B8%A9%E5%BA%A6-
    c%E6%B9%BF%E5%BA%A6--%E3%82%92-60-
    %E7%A7%92%E3%81%94%E3%81%A8%E3%81%AB%E8%A8%88%E6%B8%AC%E3%81%97-json-%E3%81%A7-
    unified-endpoint-%E3%81%B8%E9%80%81%E4%BF%A1%E3%81%99%E
    Arduinoでセンサーから温湿度を取得して
    SORACOMにデータを保存する手順は下記
    URLを参照ください。

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  31. それではデータを
    確認してみましょう

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  33. Appendix
    Grove Beginner Kit製品紹介
    https://soracom.jp/store/5243/
    屋内環境モニタリング設定方法とご利用料金のご案内
    https://soracom.jp/recipes_index/4919/
    ※こちらのガイドの方が図が多くて初学者向けです

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  34. 世界中のヒトとモノをつなげ
    共鳴する社会へ

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