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

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
   や
   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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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
    差
    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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