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Wioで始めるIoTプロトタイプ開発
〜実践事例のご紹介〜
Seeed Technology Co., Ltd General Manager of Japan office 坪井 義浩氏
富士通株式会社 デジタルフロント事業本部デジタルコンピテンスセンタースポーツビジネス開発部
プロジェクトリーダー 横井 愼也氏
株式会社ウィルド システム開発事業部 シニアエンジニア 豊田 健次氏
株式会社ソラコム プリンシパルエンジニア 松井 基勝
2018/7/4
#discovery2018
本日のハッシュタグ
@SORACOM_PR
https://www.facebook.com/soracom.jp/
• 名前:松井 基勝
• 所属:株式会社ソラコム
プリンシパルエンジニア 兼
デベロッパーアドボケイト
• 経歴:ゲーム開発→インフラエンジニア
→クラウドエンジニア→IoTエンジニア
• 著書(共著):
モデレータ自己紹介
•Seeed 坪井 様 ご発表
•富士通 横井 様 ご発表
•ウィルド 豊田 様 ご発表
•ディスカッション
•まとめ
アジェンダ
Wio LTE/3G ご紹介
デバイスの特徴・始め方
Seeed Technology Co., Ltd General Manager of Japan office 坪井 義浩氏
2018/7/4
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WioLTEを用いた
田んぼデータの計測
株式会社ウィルド
シニアエンジニア 豊田健次
自己紹介
株式会社ウィルド
シニアエンジニア
豊田 健次
普段はプログラミング言語Rubyを
使ったWebシステム開発に従事。
会社内のIoTプロジェクトに参加中
なぜ、田んぼIoT?
弊社が運用しているお米通販サイト蔵出し米.com
山形県の米農家さんが生産する有機栽培米を販売
SORACOM Conference "Discovery" 2018 | E1. Wioで始めるIoTプロトタイプ開発 〜実践事例のご紹介〜
2017年開催のお米コンクールで
金賞受賞!
農家さんからの提案
お米の生育に関連する情報収集をしたい!
→ より美味しいお米作りへの活用(2年連続金賞)
→ 毎年の収穫量の安定化への活用
→ お米栽培のノウハウを後継農家へ継承
取り組み紹介
システム全体像
課題
• 屋外稼働なので防水能力を有している
• 5月〜9月までの長期運用が可能である
• 消費電力問題
• 電源問題
• 計測値のサーバー送信失敗時の対策
防水対策
• 雨、風をしのげる密閉ケース
• 電波を妨害しない材質
• 加工が容易
長期運用対策(消費電力問題)
• WioLTEは待機状態でも約100mAの電力を消費する
→消費電力を抑える必要あり
• WioLTE搭載のマイコン”STM32F405”のDeepSleepモードを利用
→待機状態の消費電力が50mAに減少
長期運用対策(電源問題)
• 家庭用電源などの利用不可
→発電装置(ソーラーパネル)が必要
• 無給電でも一週以上稼働できること
→大容量のバッテリーが必要
長期運用対策(発電装置)
ソーラーパネル25W
型番 :AT-MA25SG
公称最大出力 :25W
公称最大出力動作電圧 :18V
公称最大出力動作電流 :1.39A
公称開放電圧 :22.5V
公称短絡電流 :1.5A
長期運用対策(バッテリー)
鉛ディープサイクルバッテリー
型番 :WP22-12NE
サイズ :181mm x 76mm x 167mm
定格蓄電容量:12V22Ah(20時間率)
重さ :6.31kg
※写真は違うバッテリーです
送信失敗時の対策
• 計測データの送信に失敗した場合の対策
WioLTEはMicroSDのスロットを搭載している
→SDカードへ計測データを蓄積
→次回通信時にまとめて送信(ここでもNGなら更に次回)
設置風景
稼働状況
Webブラウザから閲覧
グラフに変換
WioLTEを利用して感じたこと
• ArduinoIDEを利用してすぐにプログラミングを始められる
→開発環境の準備が容易でサクッと始められる!
• Groveモジュールが利用できる
→センサー類の接続が簡単!
• ネットワークへすぐにアクセス出来る
→サーバーとの通信も簡単!
• 5V電源で動作する
→電源を確保しやすく、いつでもどこでも動かせる!
ご清聴ありがとうございました
ディスカッション
物理面(ケースなど)で
苦労した点・工夫した点は?
電源系(バッテリーなど)で
苦労した点・工夫した点は?
通信面で
苦労した点・工夫した点は?
Seeed さんへの要望は?
SORACOM への要望は?
まとめ
Seeed様ブースに実機展示ございます
SORACOMブースにて Wio デモ
•今すぐ始めよう SORACOM ”自習”コーナー
Wio LTE ハンズオン
•ビルの空調管理システム
• 駐車場管理システム
• 簡易GPSトラッカー
Wio LTE ハンズオンコーナー ご紹介
販売コーナーもあります
クラウド ⇒ 多くのビジネス、Webサービス
SORACOM ⇒ 多くのIoTビジネス、システム
たくさんの
IoTプレイヤーが生まれますように
SORACOMの願い
世界中のヒトとモノをつなげ
共鳴する社会へ
SORACOM User Group Japan 日本全国拡大中!
東京・大阪・東海・信州・宮城・山形・広島・四国・九州・
農業活用コミュニティ
ディベロッパー向けコミュニティ
第一弾
18:15~SORACOM User Group Tokyo 開催
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SORACOM Conference "Discovery" 2018 | E1. Wioで始めるIoTプロトタイプ開発 〜実践事例のご紹介〜

Editor's Notes

  1. 弊社はプログラミング言語Rubyを使ったWebシステムの開発やコンサルティングを行っている会社ですが、一方で蔵出し米.comというお米の通販サイトを運営しています。 この蔵出し米.comでは山形県の米農家さんが生産する有機栽培米を販売しています。
  2. ただ単にお米を売るサイトを運営するだけではなく、春、秋の年二回、実際に山形県へ行き農業の体験・お手伝いをしています。
  3. お世話になっている農家さんの作ったお米が、昨年開催されたお米のコンクールで最高評価の金賞を受賞しました。
  4. 何年もかけて培った経験と勘で美味しいお米を作る農家さんだからこそ考えることがありました。 「お米の生育に関する情報を収集したい」 これによるメリットとして、こんなことが挙げられます。 ・より美味しいお米づくりに活用できるのではないか ・毎年の収穫量の安定化に活用できるのではないか ・お米栽培のノウハウを後継農家へ継承できるのではないか そんな農家さんから相談を受け、何かお手伝いできないか?という思いから発足したのが、田んぼIoTプロジェクトです。
  5. 今回構築したシステムの全体像を説明します。 山形の農家さんの田んぼに、WioLTEを使った装置を設置し、毎日1時間ごとの「気温」と「土中温度」(深さを5cm、10cm、15cmの3つの深さで)計測します。 計測したデータは、弊社が得意とするRubyを使って構築した専用のサーバーへ転送され、サーバー上に蓄積されるようにします。 非常にシンプルではありますが、ここまでで温度を計測し、蓄積するという目的は達成できています。 今回はそれに加えて、サーバーに蓄積したデータをインターネット上から閲覧出来るようにしました。 これにより、山形県から遠く離れている東京からでも、田んぼの状況を大まかに把握することができます。
  6. WioLTEに限ったことではありませんが、精密機器を田んぼに設置するにあたって、大きく3つの課題がありました。 ・屋外での稼働になりますので、防水能力があること ・田植え後の5月から稲刈りの行われる9月末までの約5ヶ月の温度計測となるため、その期間運用に耐えられること  これについては、もう少し具体的に電源の問題と消費電力の問題と細分化しました。 ・最後に何らかの原因で計測データを送信できなかった場合に、すぐに諦めずに再送するための仕組みが必要であること ひとつずつ説明していきたいと思います。
  7. まず防水能力については、雨、風がしのげる程度の密封性を持っていること。 WioLTEの電波を妨害しない素材でできていること。 プロトタイプいうことで、私のつたない工作技術でもある程度容易に加工が出来ること。 という観点から、タッパーを利用することにしました。 電源やセンサーのケーブルは、タッパーの側面に穴を開け配線しました。 配線を通した後でグルーガンで穴を密封することで、隙間から水が入って来ないようにしてあります。
  8. WioLTEは待機状態のままでも約100mAを消費します。 今回の屋外設置に向けて、少しでも消費電力を抑える必要がありました。 WioLTEに搭載されているマイコンには、標準でスリープモードが搭載されているので、これをソフトウェアで実装しました。 結果として、待機状態の消費電力を半分の50mAまで減らすことができました。 ソフトウェアエンジニアとしては、このプログラム部分の苦労話などもあるのですが、それを話すと長くなるので今回は大幅に割愛させていただきます。
  9. 次に電源問題です。 今回は田んぼの中に設置するため、コンセントなどからの給電に頼ることができない、非常にハードな環境での運用となります。 そのため今回はソーラーパネルを搭載し、自力で発電し稼働させる必要がありました。 また、天候によっては安定した発電ができない場合などもありますので、最低でも一週間以上無給電でも稼働することが可能な容量を持ったバッテリーを搭載させることにしました。
  10. まず発電装置のソーラーパネルは、こちらのものを利用しました。(写真をきちんと撮っていなかったので、荒い画像で申し訳ありません) ソーラーパネルは少ない日照時間でも十分な発電を行えるように、出力の大きなソーラーパネルを採用しました。
  11. 次にバッテリーですが、WioLTEが最低一週間以上稼働させられる容量を持つものということで、264Whの蓄電容量を持つバッテリーを採用しました。 ただ重さが6kgを超えますので、設置方法なども十分に考慮する必要がありました。 結果としてWioLTE自体の省電力化などもあり、最終的にはここまでの容量が必要だったのかという点については、今後検証していきたいと考えています。 こちらは写真を取り忘れてしまったため、イメージ写真となっています。
  12. 次に送信失敗時の対策です。 原因はいろいろあると思いますが、WioLTEがデータ通信網への接続に失敗した場合、計測したデータをサーバへ送ることができませんので、再送する仕組みを作りました。 WioLTEにはマイクロSDカードを指すことが可能なので、そこを一時的なストレージとして活用し、送信できなかったデータを蓄積し、次回送信時にまとめて送るようにしました。 ここで失敗した場合は、更に蓄積を続けて、データが送れるまでこれを繰り返します。 この方法で、送信に失敗した場合も、あとできちんとデータが送られるような構造を実現することができました。
  13. その他にも様々な苦労がありましたが、なんとか田植えのタイミングに間に合わせることができました。 現在は田んぼの中でWioLTEが2台稼働しています。
  14. 最近は梅雨ということもあって、あまり気温が上がっていないようです。 ただ、毎日の温度の変化をグラフにすると、気温と土の温度が密接に関係していることがわかったりして、大変興味深い取り組みになっています。
  15. 最後に今回の取り組みでWioLTEを利用してみて感じたことをまとめました。 まずプログラミングにArduinoIDEを利用出来ることが挙げられます。 既存の開発環境をそのまま利用できるので、すぐに開発をスタートさせることが出来るのは大きなメリットだなと感じました。 次にGroveモジュールが利用出来る点です。 私はソフトウェアエンジニアですが、ハードのことはほぼ素人なので、インターネットで調べながら試行錯誤でセンサーを作りました。 これがGroveモジュールのないハードウェアだったらと思うと、完成までたどり着けたか疑問です。 3つ目にネットワークへすぐにアクセス出来る点です。 今回は弊社で用意したサーバーへデータを投げるだけの仕組みではありましたが、接続先がいきなりグローバルネットワークなので、本当にいきなりデータを送信出来るのはとても良いと思いました。 最後に5V電源で稼働することです。パソコンのUSBを始め、モバイルバッテリーや携帯電話のバッテリーなんかでも動作させることができますので、本当に気軽にIoTを始められると感じました。