Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

IIJmio meeting 22 IoTってなんだ?

11,923 views

Published on

IIJmio meeting 22の発表資料です
https://techlog.iij.ad.jp/archives/2539

Published in: Internet
  • Be the first to comment

IIJmio meeting 22 IoTってなんだ?

  1. 1. 1© Internet Initiative Japan Inc. IoTってなんだ? IIJmio meeting 22 株式会社インターネットイニシアティブ 堂前清隆 (doumae@iij.ad.jp) https://twitter.com/IIJ_doumae https://www.facebook.co/kdoumae
  2. 2. 2 最近のIIJとIoT 最近のIIJってIoT推しですよね。 ところで、「IoT」って一体なんでしょうか? IoT Internet of Things. “モノ”のインターネット IoTなどスマホ以外の属性の利用が増えることで、特定時間帯の通信の集中が平準化され、 MVNO設備の稼働率向上が見込まれます。これによって、個人のスマホ利用を含めたIIJ のMVNO全体の通信環境の改善が図れると考えています。
  3. 3. 3 デモ
  4. 4. 4 こんなもの作ってみました IoTはかり • トレーに載せられたものの重さを測定し、商品が「何個」 あるかを判定 • 商品の数が減る(在庫がなくなる)と、メッセンジャーで スマホに通知
  5. 5. 5 IoTはかりの使い道 もし、この仕組みがスーパーの陳列棚すべてに取り付けられ たとしたら……? 例えば、「棚卸し」業務が変わるのではないでしょうか? https://free- materials.com/%E3%82%B9%E3%83%BC%E3%83%91%E3%83%BC%E3%83%9E%E3%83%BC%E3%82%B1%E3%83%83%E3%83%88%E3%83%BB%E5%8D%B3%E5%B8 %AD%E3%82%81%E3%82%9301/ ※あくまで説明のための仮定であり、 実用化には様々な課題があります。
  6. 6. 6 「棚卸し」という業務について考える 従来はコンピュータへの情報入力を人間が行っていました。 IoTにより、入力作業から人間が解放されます。 商品棚 スタッフが在庫商品を数えてデータ登録 経理処理など 商品棚 センサーが在庫数を自動的に登録 経理処理など センサー IoT前 IoT後 在庫管理 システム 在庫管理 システム
  7. 7. 7 IoTについての一つの考え方 従来、コンピュータの入力・出力に人間が関わってきました。 IoTでは、コンピュータが自立的に入力・出力を行います。 入力出力 IoT前 IoT後 入力出力 センサー センサー デバイス デバイス
  8. 8. 8 似たような話は以前からありました…… 以下の用語・考え方も、IoTの考え方と似ています。 • ユビキタス (ユビキタス・コンピューティング) • 90年台~ゼロ年代前半 • 「あらゆるものにコンピュータが内蔵される」 「コンピュータが生活の中に溶け込む」 • M2M (マシン トゥ マシン) • ゼロ年台後半~ • 「機械同士が人間を介さず自動的に情報を連携する」 細かく考察すると共通する点・異なる点があるかと思います が、ここではあまり深く考えないことにします。
  9. 9. 9 コンシューマーとIoT 「IoTはかり」の使い道について社内で聞いてみました • オフィスにて • 共用のポットの下に置けば、お湯がなくなったのを検 知できるのでは? • コピー用紙の在庫の下に置けば、在庫の発注を自動化 できるのでは? • 自宅にて • 冷蔵庫の牛乳の下に置いておけば、残量がわかる。 買い忘れがなくなるのでは? ……オフィスや家庭でも使い道があるかもしれません。
  10. 10. 10 IoTに登場する技術要素と無線通信
  11. 11. 11 IoTに登場する技術要素 IoTではこのような技術要素が必要になります マイコン 判断 (AI) 通信入力デバイス (センサー) 出力デバイス 可視化 (ビジュアライズ) デバイス管理 IoTデバイス ※それぞれの要素について、他の呼び方もあるかと思いますが、この発表内では上記の用語を用います。 データ 保存・処理 このあたりは クラウドを活用 センサー マイコン (Wi-Fi対応)
  12. 12. 12 IoTにおける通信 IoTにおいては通信がとても重要です。 • IoTデバイス (センサーなど)の数・設置場所 • 用途によってはデバイスの数がとても多くなる • いちいち有線で接続するのは大変→無線の利用 • 広い場所に分散設置される場合もある • ある程度遠い距離に届く無線が必要 • 電源が十分でないことがある • 電池で長時間動かないといけない IIJが静岡で取り組んでいる農業IoTの事例を見てみましょう。
  13. 13. 13 農業 (水田の水管理) IoT IIJでは、平成28年度農林水産省補正予算事業「革新的技術開発・緊急展開事業 (うち経営体強化プ ロジェクト)」の研究開発課題「低コストで省力的な水管理を可能とする水田センサー等の開発」に おいて採択を受け、平成29年度から3年間の計画で農研機構生研支援センターの支援を受けて研究開 発を進めています。 稲作におけるITの活用範囲 水管理 農薬散布雑草除去 田植え、 稲刈り トラクター 自動運転 草刈り ロボット ドローンでの 農薬散布 センサーによる水位・水温 のモニタリング 水位の自動制御 今は毎日ほ場を巡回して 水の調節を行っている。 →IoTで省力化できるのでは? IIJの着目点
  14. 14. 14‐ 14 ‐ LoRaWANによる水田管理システム全体像
  15. 15. 15‐ 15 ‐  通信ボックスとセンサボックスで構成され、簡単に組み立て、設置が可能です。  水位・水温を30分毎に測定し、単三電池2本で1シーズン稼働。  センサボックスは防水加工されており、直接水の中につけておくことが可能。  シンプルな構造とすることで、低コスト化を実現。 水田センサー (試作品) 通信ボックス / アンテナ (単三電池2本で動作) 取り付け支柱 センサボックス
  16. 16. 16‐ 16 ‐ 自動給水弁 (試作品) 駆動部本体 通信ボックス  通信ボックスと駆動部本体から構成されます。  駆動部にも電池を内蔵し、単1電池6本で1シーズン駆動。(1日2回の操作を想定)  アプリからの指示により、30分間隔での弁操作が可能。  既設のバルブに装着可能とするため、バルブメーカー毎に個別のアタッチメントを開発 する方式。
  17. 17. 17 水田の水管理IoTが必要とする通信 静岡の実験で設置したIoTデバイス群 • このような環境でIoTを利用するためには、 スマホ向けのLTEやWi-Fiとは異なる通信技術が必要 実験ほ場総面積 74ヘクタール 水田センサー 300台 自動給水弁 100台 電池駆動で 1シーズン IoT向け通信 (LPWA) LTE Wi-Fi Bluetooth (BLE) 通信距離 数km 数km 数百m 数十m 電源 乾電池で数ヶ月 充電池で1日 充電池で1日 乾電池で数年 通信速度 低速 (数十Kbps) 高速 (数十Mbps) 高速 (数百Mbps) 低速 (数十Kbps) • 消費電力が小さい (Low Power) • 通信距離が長い (Wide Area) Low Power Wide Area ※LPWAという通信規格の”ジャンル”
  18. 18. 18 LoRa WAN 静岡の実験では、LPWAの一つである「LoRaWAN」と LTEを組み合わせて利用しています。 携帯(LTE)通信 基地局に集約 LoRa 基地局 実験エリアに7カ所設置 (電柱取り付け・電源あり) ほ場に設置 (電池駆動) LoRaWAN LTE (IIJ MVNO) ※LoRaWANは基地局を利用者自身が設置します。(免許不要) 今回の実験ではIIJが基地局を設置しました。
  19. 19. 19 IIJのLTE-M実験 フルMVNO SIMを用いた低消費電力なLTEも実験しています。 • LTE-M • LTEをベースに低消費電力化を図った通信技術 • キャリアが設置するLTEの基地局経由で通信 • IIJはフルMVNOとしてdocomoの設備を利用 LTE-M LTE 通信距離 数km 数km 電源 乾電池で 数ヶ月 充電池で 1日 通信速度 低速 (数百Kbps) 高速 (数十Mbps) https://www.iij.ad.jp/news/pressrelease/2018/1115-2.html
  20. 20. 20 今後のIoT向け通信 LoRaWAN・LTE-M・通常LTEなど、複数の技術を適材適所 で使い分けていくことになると考えています。 LoRaWAN LTE ゲートウェイ IoT デバイス IoT デバイス LoRaWAN LTE LTE-M ※IIJではSigfoxも取り扱っています IoT デバイス LTE
  21. 21. 21 IIJ IoT (ビジネス向け) IIJではIoTに取り組む事業者向けのプラットフォームも 用意しています。 IIJ IoTサービス https://www.iij.ad.jp/biz/iot/ ※個人向けについてはこの後…
  22. 22. 22 IIJでのIoT取り組み事例 今まで以上に多種多様な業界の方とお仕事をしています。 通信・クラウドなどの技術提供だけでなく、 IIJスタッフが現場の業務に参加することもしばしばです。 農業 (稲作) 静岡県での水田の 水管理にIoTを活用 水産業 (養殖) タイ国におけるエビ養殖の 水質管理にIoTを活用 工場 (プラント) 生産ラインを構成する機器の 稼働状況の管理にIoTを活用 エネルギー (電力) 太陽光発電所の発電状況の 管理にIoTを活用
  23. 23. 23 IoT案件に取り組んでいて思うこと • コンピュータが使われる場所が広がった • パソコンの前、スマホの前、ではありません。 IoTの現場は従来コンピュータがなかったところです。 • できること・できないことのラインが今までと違う • コンピュータから人間が切り離されたことにより、 自由度が上がったところ、自由度が下がったところ。 • IoTは(まだ)万能ではありません • 現場にある課題をすべて解決できる訳ではありません。 IoTで「解決可能な課題」を見つける必要があります。 いまのIoTはすごく中途半端
  24. 24. 24 PoC いろいろなところで、IoTの「PoC」が行われています。 • つまり… • 「こんなんできたら便利とちゃうか?」 • 「それ、ほんまに動くん?(意味あるん?)」 • 「ほな、簡単ななもん作ってやってみよか」 と、いうことで…… PoC Proof of Concept コンセプトの実証
  25. 25. 25 IoT工作をやってみよう
  26. 26. 26 みんなでPoC 先日IIJmio IoTサービスを開始しました。 • IoT向け (非スマホ向け) SIMカード • スマホ向けSIMより安価に 利用できます (100MB/月が2400円/年) このSIMの使い方…… 市販のIoT機器を使う 自分でIoT工作をする
  27. 27. 27 みんなでPoC IIJmio IoTは皆さんと一緒に使い方を開拓するサービスです。 • (ぶっちゃけ) 個人用IoT機器は種類が少ない • 監視カメラ(一応IoT機器)はそれなりにある • それ以外の商品がほとんど見当たらない • それでもSIMカード用意してみました • このままだと「個人向けIoT」市場は立ち上がらない? • 状況を打開するためには一歩前に踏み出すしかない • 私たちと一緒ににPoCしましょう
  28. 28. 28 IoT工作と通信 IIJmio IoTサービスは、IoTの「通信」部分を提供しています。 マイコン 判断 (AI) 通信入力デバイス (センサー) 出力デバイス 可視化 (ビジュアライズ) デバイス管理 IoTデバイス データ 保存・処理
  29. 29. 29 自宅のWi-FiでもIoTできますが… SIM(LTE)を使わず、自宅のWi-Fiを利用してもかまいません。 • 自宅内だけ使うのであれば、その方がリーズナブルです • ですが、IoTの利用範囲(=電波の届く範囲)を家の外まで広 げることができると、発想の幅が広がります 自作のIoT工作を家の外に持ち出した例を紹介します。
  30. 30. 30 デモ
  31. 31. 31 自動車運転中のコミュニケーション ウィンカーっていろいろな意味がありますよね • 左折・右折の合図 • 車線変更の合図 • 駐停車中 (ハザードランプ) • 他の車に向けてのメッセージ (法定外の用途) • 「(車線変更させてくれて)ありがとう」 • 「追い抜いてください」 いろんな人が独自に使っている のでよくわからない…… より明確なコミュニケーション手段が必要では?
  32. 32. 32 そこで…… ※動画
  33. 33. 33 後続車に向けた電光掲示板 & スマートスピーカー 電光掲示板による、より具体的なコミュニケーションの実現 • 任意の文章を表示することにより、ランプの点滅よりも 具体的な意図を伝えることが可能 • スマートスピーカーの音声操作により、運転中でも ハンズフリーで掲示板に任意のメッセージを表示可能 ※動画
  34. 34. 34 仕組み Google Homeへのアクションをインターネット経由で中継 車内に設置したRaspberry Piが電光掲示板を駆動 Google Assistant Mobile Wi-Fi (1) (2) (3) (4) Webhook (HTTPS) (5) MQTT (6) display OK, Google. 後ろの車に 「ありがとう」 と伝えて。 IoTサービス インターネット車内
  35. 35. 35 実際に作ってみるときの悩みどころ IoTデバイスはどうやって作るのか? ※ここが一番楽しいところです マイコン 判断 (AI) 通信入力デバイス (センサー) 出力デバイス 可視化 (ビジュアライズ) デバイス管理 IoTデバイス データ 保存・処理 つぎはこちらがわ
  36. 36. 36 入力デバイス(センサー)について センサーをどう使うかがIoTのキモになります。 以下は比較的扱いやすいセンサーの例。 センサー 用途 参考価格 ボタン・スイッチ 人間が操作したり、上にものが載っていることを検出した りできます。 10円~ 温度・湿度・気圧セン サー 温度のみのセンサーや、温度・湿度・気圧がセットになっ ているセンサーもあります。 25円 ~2000円 CDS・フォトダイ オード 明るさを調べます。部屋の明るさ以外に、箱の蓋が開いて いるかなどを調べることもできます。 30円 ~300円 人感センサ 人が出す赤外線のゆらぎを検出しているので、「動いてい る人」を検出します。 500円 ~1500円 距離センサ センサーの前どのぐらいの位置に物体があるのかを調べま す。(人でなくてもOK) 700円 ~2000円 加速度センサ ものが動いたり、ぶつかったりしたことを検出できます。 XYZ軸で検出できるものが多い。 300円 ~1500円 GPS 人工衛星の電波を受信して現在位置を割り出します。屋内 や地下など衛星が見えないところでは使えません。 2500円 ~4000円 マイク 単純な音の大きさを調べることはできますが、話している 内容を調べるのは難易度が高くなります。 100円 ~300円 ※画像は http://akizukidenshi.com/ より ※参考価格はあくまでホビー用途前提 (感度・精度によって価格は大きく変わります)
  37. 37. 37 出力デバイスについて IoTデバイスで何かを表示したり、操作したりすることもあ ります 出力デバイス 用途 参考価格 LED (小型ランプ) 単純なランプ。赤・黄・緑・青・白の単色や、自由な色で 発光させるものがあります。 10円~ LEDパネル たくさんのLEDを並べて文字や図形を表示できるようにし たもの 500円~ LCDパネル・OLEDパ ネル (小型) 文字や図形などを表示する小型のパネル。 500円 ~1000円 DCモーター 「ミニ四駆」や「プラレール」に入っているモーター。タ イヤをつけて車を走らせたりします。 100円 ~1500円 サーボモーター 指定した角度で固定することができるモーター+ギア。 500円 ~2000円 ソレノイド 電磁石を使って「押す」「引く」という動きを作るデバイ ス。大電力を消費するので注意。 300円 ~2000円 ブザー・スピーカー 音を鳴らす。単純な音階やメロディ程度は比較的簡単に制 御できる。 30円 ~1000円 リレー・SSR スイッチの代わりや、100Vの電源のON/OFFができる。扱 う電圧によっては注意が必要。 100円 ~1500円 ※画像は http://akizukidenshi.com/ より ※参考価格はあくまでホビー用途前提 (感度・精度によって価格は大きく変わります)
  38. 38. 38 手軽に入手できるマイコンボード 入出力デバイス(センサーなど)が簡単に接続でき、 通信機能(Wi-Fi)を搭載したマイコンボードがあります。 ESP-WROOM-02 ESP-WROOM-32 (写真はスイッチサイエンス ESPr Deveropper) https://www.raspberrypi.org/products/ https://www.switch-science.com/catalog/2500/ https://obniz.io/ https://www.seeedstudio.com/Wio-Node-p-2637.html Raspberry Pi (写真はRaspbeery Pi 3 model B+) obniz Wio node 秋葉原・日本橋のショップや通販、 で入手できます。(Amazonでも可) ※参考価格を記載しています 5,600円 1,100円 5,980円 1,944円
  39. 39. 39 残念ながら、SIMが刺さる(LTEで通信できる)マイコンボード はまだまだ種類が限られています…… 当面はモバイルWi-Fiルータと組み合わせて使いましょう。 • 中古品のWi-Fiルータ • 古いスマホのテザリング SIMが刺さるマイコンボードが増えるといいな…… 通信機器はどうするか https://www.iijmio.jp/device/fujitsu/si_l10.jsp [例] IIJmio取り扱い製品 Fujitsu Si-L10 (12,800円) こういうのでも問題なし! 1000円台で 買えることも…
  40. 40. 40 obnizの紹介 今回は、obniz (オブナイズ) を使ってみたいと思います • obnizの特徴 • Wi-Fi設定が本体でできる (設定画面あり) • センサーやモーターが直接つなげる • ボードにプログラムを書き込む必要が無く、 Webブラウザだけで制御できる • 「ブロックプログラミング」と 「JavaScript」でプログラムが書ける https://obniz.io/
  41. 41. 41 デモ
  42. 42. 42 obniz: LEDの制御 Webブラウザからランプをつけたり消したりする (ブロックプログラミング) 足短い足長い ※注意 obinzに直接接続できるのは、 抵抗入りLEDのみです。 一般的なLEDの場合、必ず 抵抗を接続して下さい。 (右が抵抗の接続例) https://obniz.io/sdk/parts/LED/README.md 操作するobnizのID↓
  43. 43. 43 obniz: サーボモータの制御 Webブラウザからサーボモーターの角度を変える 利用できるサーボモーターの機種は、obnizのドキュメントを参照 下さい。 https://obniz.io/sdk/parts/ServoMotor/README.md 操作するobnizのID↓
  44. 44. 44 サーボモーターの応用 例えばこんな使い方も…… ※動画
  45. 45. 45 obniz: 温度センサーの利用 今回は”MCP9701”という温度センサーを利用します。 https://obniz.io/sdk/parts/MCP9701/README.md センサー↑ ※1 ※2 ※1 温度センサーに電源を供給するための指示。 0番ピンがGND(0V)、2番ピンが+5Vとなります ※2 MCP9701は温度を電圧の変化で出力します。 以下の式で電圧から温度に換算できます。 温度(℃) = (電圧(V) – 0.4) / 0.0195 実行例
  46. 46. 46 obniz: 温度センサーの利用 (JavaScript版) JavaScriptで書いた場合。 https://obniz.io/sdk/parts/MCP9701/README.md 値を表示する場所を用意 (単なるHTML) 操作するobniz IDを指定 センサーの型番と接続先pin指定 センサーの値が更新されたら 画面も更新 JavaScriptではセンサーの出力電圧→温度 の換算を自動で行ってくれる。 (対応センサーの場合)
  47. 47. 47 データの収集・可視化 このままでは収集したデータの活用ができません…そこで マイコン 判断 (AI) 通信入力デバイス (センサー) 出力デバイス 可視化 (ビジュアライズ) デバイス管理 IoTデバイス データ 保存・処理 データの収集・可視化(グラフ化)に、IIJのMachinistを使ってみましょう。
  48. 48. 48 Machninist (マシニスト) MachinistはIIJが開発したIoT向け可視化サービス (法人向けIoTサービスで提供している機能を一部切り出したものです) グラフを書くというとExcelが思い浮かびますが…… • Machinistの特徴 • 個人でも無料で利用できます • 数値データを保存できます • 自動的にグラフが書けます • 保存したデータは外部出力もできます • データが一定の値を超えたときの通知も可能です Excel • データは人間が入力する • グラフの作成はデータが 集まってから Machnist • データはIoTデバイスが自動送信 • リアルタイムにグラフ表示 ※ExcelでもマクロやAPIを駆使すればある程度自動化はできます
  49. 49. 49 Machinistの使い方 Machinistの使い方 詳しくは https://machinist.iij.jp/getting-started/ • アカウント登録 (初回のみ) • メールアドレスで登録します・無料 • 事前準備 • APIキーの登録 • エージェントの登録 • データ送信機能をIoTデバイスに追加 • 送信用プログラム内で、 APIキーとエージェントIDを指定 • IoTデバイスを動かす
  50. 50. 50 デモ
  51. 51. 51 Machinistへのデータ送信サンプル Machnistへの送信部分を追加。 obniz ID MachinistのAPI Key Machinistへのデータ送信 送信データの準備 事前にMachinistで以下の準備をして下さい • API Keyを確認 • Agent “obniz” を登録
  52. 52. 52 Machinistグラフ表示サンプル
  53. 53. 53 ObnizからMachinistを利用する場合のポイント • データ送信間隔 • Machinistでは1分未満の間隔で送信されたデータは保存 されません (最後に送信したデータが保存される) • データ送信は1分以上間隔を空けると良いでしょう • ブラウザでの実行 • obnizはブラウザウィンドウを閉じるとプログラムが終 了します • ブラウザを閉じても計測を続ける場合は、obnizクラウ ドの「サーバレスイベント」を使うか、obniz APIを利 用して下さい
  54. 54. 54 本日のまとめ • IoTとは何か • 人間がコンピュータから解放されること • IoTと通信 • IIJの取り組みの例 (農業) • IoT工作 • IIJmio IoTサービス • 自作IoTデバイス • マイコン・入出力デバイス • obniz・Machinist デモ 今回ご紹介したIoT工作は非常に単純なものですが、業務で行われているIoTの 取り組みも、こういったものの延長線上にあります。 是非みなさんもIoT工作にチャレンジしてみて下さい。 (IIJmio IoTサービスもよろしく)
  55. 55. 55 参考: 電子工作用部品の入手 電子部品一般の販売店 • 秋月電子通商 • 東京秋葉原・通販 • http://akizukidenshi.com/ • 千石電商 • 東京秋葉原・通販 • https://www.sengoku.co.jp/ • 共立エレショップ • 大阪日本橋・通販 • http://eleshop.jp/ • マルツエレック • 全国12店舗・通販 • https://www.marutsu.co.jp/ • スイッチサイエンス • 通販 • https://www.switch-science.com/ obnizのデモで利用した部品 (秋月電子通商の場合) • obniz • http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-13685/ • 抵抗入りLED • http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-06245/ • サーボモーター • SG-5010 • http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-08913/ • 温度センサ • MCP9701 • http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-03199/ • 温度・湿度・大気圧センサ • AE-BME280 • http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-09421/ • obniz 紹介 • https://obniz.io/ • Machinist紹介 • https://machinist.iij.jp/ ※obnizはCambrianRobotics inc.の製品です ※Machinistは現在β版として提供しています
  56. 56. 56 おことわり • 本資料で紹介する回路やプログラムはあくまでサンプルであり、確実 に動作する保証はありません (エラー処理などは含まれていません) • 作業を行う際には、けが・やけど・感電に十分注意下さい • 低電圧の回路でも、思わぬ発熱・発煙を起こす場合があります • 工作物をはじめて動作させるときは、動作がおかしい場合すぐに電源 を切れるように準備して下さい • 長期間動作させる工作は、いきなり目の届かないところで放置するの ではなく、最初は目の届くところでテストして下さい • 自動車を使った実験を行う場合、道路交通法など各種法令を意識した 行動を取るようにして下さい

×