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AWS GreengrassによるLチカとAIスピーカーによるBAS制御の実証実験

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第6回IIoT研究会資料。
1) AIスピーカーAmazon echoを使ってBASを実際に操作してみました。
2) エッジ技術をBuilding Automationに使用することを想定し、AWS Greengrassを使ってLEDの点滅システムをエッジで制御するシステムを構成してみました。

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AWS GreengrassによるLチカとAIスピーカーによるBAS制御の実証実験

  1. 1. LonMark Japan 第6回IIoT研究会 2018-10-19 LonMark Japan 理事 山添 知久 1. AIスピーカーとオープンネットワーク機器 接続実証実験(2) 2. エッジ技術を試してみた – AWS GreengrassによるLチカ
  2. 2. EnOcean トイレ・会議室のIoT – 構成 • EnOcean開閉スイッチOn/Off (ドア開閉)→IoTゲートウェイ • IoTゲートウェイ → AWSクラウドへ保存 • → Web画面で可視化 • → AIスピーカーで現在のステータス確認 IoT Gateway EnOcean Device Switch EnOcean data: EnOcean Serial Protocol (ESP) #スイッチ 0000000 0055 0207 0a0a 0020 a82d 85bb 0158 c32a 0000010 0055 0207 0a0a 0020 a82d 00bb 01ca ca29 #温度センサ 0000060 0055 020a 9b0a 0422 d500 006d 6700 c408 MQTT Temp: 24℃ Switch: On/Off Linux OS EnOcean受信 MQTT送信 アプリケーション python OpenBlocks IoT EnOceanモジュール付 ESP 3G CO2 温湿度センサ 開閉スイッチ { 'timestamp': ‘2018-06-26T21:41:40’, ‘name’: ‘switch1’, ‘value': ‘ON’, 'device_id’: 1 '} Alexa skill アレクサ IoTの基本構成 + AIスピーカー 2LMJ 第6回 IIoT研究会
  3. 3. DALI照明を制御 • AIスピーカーに照明の点灯・消灯・調光・調色をリクエスト • → AlexaスキルからAWS IoTへコマンドをMQTT publish • → 手元のデバイス(RasPi)がMQTT subscribe • → DALIコマンド変換 → DALIゲートウェイへ送信 TCP/IP LAN RasberryPi DALI Device #01, 240 #03,00 #05,00 DALI MQTT Alexa skill アレクサ、ダリ照明で色を赤 MQTT Subscribe + DALI コマンド送信 アプリケーション python DALI Gateway Dimmer MQTT アレクサ、ダリ照明で明るさ30% { ‘RGB’:’f00000’, ‘dimm’:30 } 3LMJ 第6回 IIoT研究会
  4. 4. LonWorksを制御 – 鉄道模型を操作 EnOcean LonWorks DALI EnOcean EnOcean EnOcean 4LMJ 第6回 IIoT研究会
  5. 5. 1. AIスピーカーとBAS接続実証実験 LMJ 第6回 IIoT研究会 5
  6. 6. AIスピーカーとBAS • OBIX XMLインターフェースに対して設定変更をAIスピーカーから 指示を行う。 • 例:照明ONスケジュールの変更 AIスピーカーをBAシステムに使ってみる(その2) 市販されているBASの設定を変更する 6LMJ 第6回 IIoT研究会
  7. 7. AIスピーカーによるBASの制御 - 設定変更 • AIスピーカーにスケジュールの変更をリクエスト • → AlexaスキルからAWS IoTへコマンドをMQTT publish • → 手元のデバイス(RasPi)がMQTT subscribe • → OBIX XMLフォーマット変換 → BASへ送信 TCP/IP LAN RasberryPi BAS System <?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="yes"?> <obj name="schelule" href="http://192.168.1.202:6580/xxx /xxx/"> <int name="id" val="12345" /> <int name="time" val="15:30" /> </obj> OBIX MQTT Subscribe Alexa skill オービックスを開いて、 スケジュール変更 15:30 MQTT -> OBIX コマンド XML送信 Pythonプログラム BAS HVAC { ‘’schedule_id’: 12345 ‘time’’:’15:30’ } 7 Lighting Lambda function AWS IoT LMJ 第6回 IIoT研究会 開始時刻が 15:30に変更された
  8. 8. AIスピーカーとBAS まとめ • 今回デモ用のため一部スケジュールの設定に限定 した。 • OBIX XMLインターフェースのためコマンドのデータ サイズが大きくなる。 • 対応機能を広く汎用的にするには作りこみが必要。 • 逆に一部に特化することにより、範囲を限定してセ キュリティを高めることが可能。 • Web画面の補完的な使い方が向いている印象。 8LMJ 第6回 IIoT研究会
  9. 9. 2. エッジ技術を試してみた AWS GreengrassによるLチカ LMJ 第6回 IIoT研究会 9
  10. 10. エッジとは? • エッジコンピューティングとは – クラウドと異なる場所にコンピューティングリソースと意思決定機能を持たせること • クラウドのみで制御を行う場合の問題 – オフライン : 通信が切れると制御不可能 – 応答性 : クラウドへの通信の遅延による制御遅れ – 帯域幅 : 不足すると遅延やデータ欠損 ローカルにも制御機能を持たせたい -> 信頼性の向上 エッジ : 応答性の要する処理 クラウド :可視化、ログ保存、データ解析など 10 HVAC Lighting etc… 中央監視 障害 HVAC Lighting etc… 中央監視 Edge LMJ 第6回 IIoT研究会
  11. 11. AWS Greengrass – AWSのエッジ技術 AWS Greengrassとは • Greengrass Core : – エッジ用デバイスにインストールするソ フトウェア。常駐するプロセス。 • Lambda function : – サーバレスなクラウド上のプログラム。 Grenngrassによりエッジ上で実行される。 11 HVAC Lighting Lambda function AWS IoT Greengrass Core 制御プログラム DB クラウドとGreengrass Lambdaの違い • エッジでは – デバイスのローカルリソース(I/O、シリアルポートなど)にアクセス可能 – タイムアウトなしの常駐が可能 LMJ 第6回 IIoT研究会
  12. 12. AWS Greengrassを試してみる エッジデバイス • Greengrass Core : – エッジ用Raspiにインストール • Lambda function : – LED1, LED2のOn/Offを5秒間隔で実行 – MQTT publishによりメッセージ送信 エッジでLEDデバイスの On/Off制御 12 LED Blinker Lambda function AWS IoT Greengrass Core 制御プログラム DB 制御対象デバイス • Raspi上のpythonプログラム • MQTT subscribeでメッセージを受信 -> GPIOのOn/Off RasberryPi * 次回検討予定 LED1, LED2 On-Off /5sec Topic: demo/blinker Message: { ‘led1’:1, ‘led2’:0 } LMJ 第6回 IIoT研究会
  13. 13. エッジ まとめ • クラウドからデバイスへ配置したLambda functionに よりデバイスの制御が可能なことを確認した。 • クラウド接続を切断した状態でも制御が継続してい ることを確認した。 • 制御部分をローカルで実行するのは信頼性や応答 性の向上が期待できるため、中央監視のクラウド化 における問題の解決策の1つであると感じた。 • クラウド上の機能とエッジの連携のさらなる検討を 次回の研究会に向けて進める予定。 13LMJ 第6回 IIoT研究会

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