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Arduinoで作るM2Mクラウドコンピューティング         M2M        クラウド         東京大学 大規模集積システム設計教育研究センター      助教 落合秀也 Ph.D.
M2M: Machine-to-MachineとはTCP/IPハードワイヤード    WiFi    3G通信 Ethernetコントローラ コントローラ   モジュール インターネットによる遠隔監視・遠隔制御が容易になった          ...
M2Mクラウドとは計測・制御機器などで作られるネットワーク網。演算頭脳はスーパーコンピュータに集約される。              頭脳が       遠隔制御              ここに宿る                スーパーコン...
例えば、気象レーダ情報       東大周辺        豪雨世田谷区 強い雨              千駄ヶ谷               豪雨                                               ...
仮に、Arduinoに配信                                                        できるようにしたらば、         例: 東京アメッシュ            のシステム      ...
M2Mクラウドが成立する条件これらの条件は整いつつあり、M2Mクラウドの実現性は確実なものになっている   6
発表の内容• M2Mクラウドとは• Arduinoで作ったM2Mクラウドの例• 可視化されたデータ• 応用へ向けて                                     データセンタ                      ...
Arduinoで作るM2Mクラウド• 今回作ったもの – 計測データの可視化システム  • パソコンやタブレット端末等で、温度や電力消費量を見える    ようにする  • M2Mサーバは、クラウドサービスから借りる – 計測装置  • 温度・照...
Arduinoで作るM2Mクラウド                 システム構成図                                   データセンタ                                        ...
Arduinoで作るM2Mクラウドステップ1: サーバ(頭脳部分)の整備                       10
Arduinoで作るM2Mクラウド              ステップ2: 温度・照度センサノードに               IEEE1888学習キットを使用 (1/2)                                   ...
Arduinoで作るM2Mクラウド    ステップ2: 温度・照度センサノードに     IEEE1888学習キットを使用 (2/2)                     ② ターミナル・ソフトウェア(putty) を使い         ...
Arduinoで作るM2Mクラウドステップ3: 電力センサノードを開発 (1/3) 電力量の情報はパルス信号 となって出力されるので、そ         プルアップ抵抗                       (ソフトウェアで のパルス数を...
Arduinoで作るM2Mクラウドステップ3:電力センサノードを開発 (2/3)    電力センサ Arduino   インターネット接続                           14
Arduinoで作るM2Mクラウドステップ3:電力センサノードを開発(3/3)• Arduinoプログラムの作成 – 電力センサから発生するパルス数を、メータ値とし   てカウントするプログラム // 0 = digital2; 1 = dig...
Arduinoで作るM2Mクラウドステップ4: 3Gシールドに温度・照度     センサを組合せた            温度・照度シールド           3Gシールド           Arduino• このハードウェアに合わせてプロ...
Arduinoで作るM2Mクラウド                 システム完成図                                   データセンタ                                        ...
発表の内容• M2Mクラウドとは• Arduinoで作ったM2Mクラウドの例• 可視化されたデータ• 応用へ向けて• まとめ                         18
M2Mクラウドで可視化されたデータ(1/3)    電力消費パターン    48Whの電力を消費した (=1円)        の電力を消費した    円                          分でポットのお湯が沸いた       ...
M2Mクラウドで可視化されたデータ(2/3)   ある部屋の温度変化    46℃  (12時頃)  30℃(午前5時頃)                                20           (*) 3Gシールドを使って集め...
M2Mクラウドで可視化されたデータ(3/3)   ある部屋の照度変化                 12時以降に                 強烈な日が                 差し込んでいる                   ...
発表の内容• M2Mクラウドとは• Arduinoで作ったM2Mクラウドの例• 可視化されたデータ• 応用へ向けて               「でんき                       「でんき予報」サービス            ...
どんな応用が考えられるか?• 社会インフラが持つオンライン情報源 – でんき予報 – 緊急地震速報 – 天気予報 – 河川水位情報 – 交通情報 – 気象レーダー情報 –…• Arduino を使って、どのような活用ができるか?        ...
ピークカットヘルパーの事例(1/2)               1.サーバから値を                 取ってきて表示               2.値が指定閾値を                 超えたら警報発令       ...
ピークカットヘルパーの事例(2/2) 「でんき予報」と連動し、電力逼迫事態を警告する            「でんき予報」サービス                     データ提供サービス)                     データ提供...
発表の内容• M2Mクラウドとは• Arduinoで作ったM2Mクラウドの例• 可視化されたデータ• 応用へ向けて• まとめ                         26
まとめ• M2Mクラウドの構成 – Internet of Things と スーパーコンピュータ• Arduinoを使った M2Mクラウドの実現事例の紹介 – クラウドサービスの利用 – IEEE1888通信プロトコル – 3Gシールドの利用...
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Arduinoで作るM2Mクラウドコンピューティング(東京大学 落合秀也先生)

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3G shield for Arduino. 3G Shield Alliance. Presentation by Hideya Ochiai.

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Arduinoで作るM2Mクラウドコンピューティング(東京大学 落合秀也先生)

  1. 1. Arduinoで作るM2Mクラウドコンピューティング M2M クラウド 東京大学 大規模集積システム設計教育研究センター 助教 落合秀也 Ph.D.
  2. 2. M2M: Machine-to-MachineとはTCP/IPハードワイヤード WiFi 3G通信 Ethernetコントローラ コントローラ モジュール インターネットによる遠隔監視・遠隔制御が容易になった 2
  3. 3. M2Mクラウドとは計測・制御機器などで作られるネットワーク網。演算頭脳はスーパーコンピュータに集約される。 頭脳が 遠隔制御 ここに宿る スーパーコンピュータ 状態監視遠隔計測 統合管理 帳票出力 遠隔制御 遠隔計測 3
  4. 4. 例えば、気象レーダ情報 東大周辺 豪雨世田谷区 強い雨 千駄ヶ谷 豪雨 4 東京アメッシュ (http://tokyo-ame.jwa.or.jp/ 2009年) より抜粋
  5. 5. 仮に、Arduinoに配信 できるようにしたらば、 例: 東京アメッシュ のシステム M2Mクラウドが 実現できる!! 5http://tokyo-ame.jwa.or.jp/ja/amesh/system.html 2009年 より抜粋
  6. 6. M2Mクラウドが成立する条件これらの条件は整いつつあり、M2Mクラウドの実現性は確実なものになっている 6
  7. 7. 発表の内容• M2Mクラウドとは• Arduinoで作ったM2Mクラウドの例• 可視化されたデータ• 応用へ向けて データセンタ (M2Mサーバ)• まとめ M2M クラウド スマート端末 通信 IEEE1888通信 通信 IEEE1888通信 通信 IEEE1888通信 温度・照度センサ 電力メータ 温度・照度センサ (Ethernetシールド) (Ethernetシールド) (3Gシールド) 7
  8. 8. Arduinoで作るM2Mクラウド• 今回作ったもの – 計測データの可視化システム • パソコンやタブレット端末等で、温度や電力消費量を見える ようにする • M2Mサーバは、クラウドサービスから借りる – 計測装置 • 温度・照度センサ • 電力センサ – 通信方法 • 3GシールドやEthernetシールドでインターネット接続する • IEEE1888通信により、センサ情報をM2Mサーバに送信する 8
  9. 9. Arduinoで作るM2Mクラウド システム構成図 データセンタ (M2Mサーバ) M2M クラウド スマート端末 通信 IEEE1888通信 通信 IEEE1888通信 通信 IEEE1888通信 温度・照度センサ 電力メータ 温度・照度センサ(Ethernetシールド) (Ethernetシールド) (3Gシールド) 9
  10. 10. Arduinoで作るM2Mクラウドステップ1: サーバ(頭脳部分)の整備 10
  11. 11. Arduinoで作るM2Mクラウド ステップ2: 温度・照度センサノードに IEEE1888学習キットを使用 (1/2) 学習キットの仕様 IEEE1888学習キットの仕様 項目 仕様 温度 0 ~50 ℃ (小数点1桁) (学習用のため、値は正確ではありません) 温度センサ 照度 0 ~ 1000 ルクス (整数) (学習用のため、値は正確ではありません) DIP SW 照度センサ 照度センサ DIPスイッチ 0 ~15 (整数) トグルSW トグル トグルスイッチ ON または OFF IEEE1888 WRITEクライアント (送信先は1ヵ所設定可) ポイント数:4 (各センサ毎) 送信頻度 毎分 0 秒 (固定)設定用 インターネット DNS対応、DHCP対応、NTP対応、IPv4のみ LAN 電源 (DC) 6V ~ 9V Ethernet Auto MDIX (10M/100M)IEEE1888 学習用ゲートウェイ・キット 設定方法 USBシリアル(コマンドライン) 電源 6V ~ 9V (300mA) 11 ※ シリアルコンソールで設定できるようになっている
  12. 12. Arduinoで作るM2Mクラウド ステップ2: 温度・照度センサノードに IEEE1888学習キットを使用 (2/2) ② ターミナル・ソフトウェア(putty) を使い コマンドライン・インタフェースにより、 設定する 例: IIJ GIOサーバのIPアドレスなどを設定①パソコンとUSBケーブルで接続する 12
  13. 13. Arduinoで作るM2Mクラウドステップ3: 電力センサノードを開発 (1/3) 電力量の情報はパルス信号 となって出力されるので、そ プルアップ抵抗 (ソフトウェアで のパルス数をカウントする 設定する) 5V 立下りパルス信号 Arduino 01173 Digital 2 GND オープン コレクタ 電力センサ 出力 ハードウェア構成図 13
  14. 14. Arduinoで作るM2Mクラウドステップ3:電力センサノードを開発 (2/3) 電力センサ Arduino インターネット接続 14
  15. 15. Arduinoで作るM2Mクラウドステップ3:電力センサノードを開発(3/3)• Arduinoプログラムの作成 – 電力センサから発生するパルス数を、メータ値とし てカウントするプログラム // 0 = digital2; 1 = digital3; パルス検出 pulse_detect関数を呼ぶ attachInterrupt(0, pulse_detect, FALLING); void pulse_detect(){ power_counter++; // メータ値のカウント }• IEEE1888送信(M2Mサーバへの送信)は、 別途プログラミングした 15
  16. 16. Arduinoで作るM2Mクラウドステップ4: 3Gシールドに温度・照度 センサを組合せた 温度・照度シールド 3Gシールド Arduino• このハードウェアに合わせてプログラミングを行った – 温度センサ・照度センサからの値取得 – 3Gシールドに対応したIEEE1888送信 16
  17. 17. Arduinoで作るM2Mクラウド システム完成図 データセンタ (M2Mサーバ) M2M クラウド スマート端末 通信 IEEE1888通信 通信 IEEE1888通信 通信 IEEE1888通信 温度・照度センサ 電力メータ 温度・照度センサ(Ethernetシールド) (Ethernetシールド) (3Gシールド) 17
  18. 18. 発表の内容• M2Mクラウドとは• Arduinoで作ったM2Mクラウドの例• 可視化されたデータ• 応用へ向けて• まとめ 18
  19. 19. M2Mクラウドで可視化されたデータ(1/3) 電力消費パターン 48Whの電力を消費した (=1円) の電力を消費した 円 分でポットのお湯が沸いた 2分でポットのお湯が沸いた 19
  20. 20. M2Mクラウドで可視化されたデータ(2/3) ある部屋の温度変化 46℃ (12時頃) 30℃(午前5時頃) 20 (*) 3Gシールドを使って集められたデータ
  21. 21. M2Mクラウドで可視化されたデータ(3/3) ある部屋の照度変化 12時以降に 強烈な日が 差し込んでいる 21 (*) 3Gシールドを使って集められたデータ
  22. 22. 発表の内容• M2Mクラウドとは• Arduinoで作ったM2Mクラウドの例• 可視化されたデータ• 応用へ向けて 「でんき 「でんき予報」サービス データ提供サービス) データ提供サービス (IEEE1888データ提供サービス• まとめ インターネット 需給バランス情報 ピ ピ ピ!! オフィス 家庭 22
  23. 23. どんな応用が考えられるか?• 社会インフラが持つオンライン情報源 – でんき予報 – 緊急地震速報 – 天気予報 – 河川水位情報 – 交通情報 – 気象レーダー情報 –…• Arduino を使って、どのような活用ができるか? 23
  24. 24. ピークカットヘルパーの事例(1/2) 1.サーバから値を 取ってきて表示 2.値が指定閾値を 超えたら警報発令 (ブザーで知らせる) Arduino Ethernet互換 単に、これだけの機能 だが、サーバと連携さ せると・・・ 24 ピークカットヘルパー
  25. 25. ピークカットヘルパーの事例(2/2) 「でんき予報」と連動し、電力逼迫事態を警告する 「でんき予報」サービス データ提供サービス) データ提供サービス (IEEE1888データ提供サービス http://www.futaba-kikaku.jp/FUTABA_Service.html インターネット 需給バランス情報 ピ ピ ピ!! オフィス 家庭 25
  26. 26. 発表の内容• M2Mクラウドとは• Arduinoで作ったM2Mクラウドの例• 可視化されたデータ• 応用へ向けて• まとめ 26
  27. 27. まとめ• M2Mクラウドの構成 – Internet of Things と スーパーコンピュータ• Arduinoを使った M2Mクラウドの実現事例の紹介 – クラウドサービスの利用 – IEEE1888通信プロトコル – 3Gシールドの利用 – 可視化された計測データの紹介• 応用への考察 – ピークカットヘルパー: 「でんき予報」などとの連携 27

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