IoTで畑を監視してみる

IoTで畑を監視する

市川 純 @sparkgene リクルートマーケティングパートナーズ AWSを使った環境の構築・運用をやってます

IoTで畑を 監視する？

キッカケ http://www.kokuchpro.com/event/awsiot_handson/14096/

“

週末農家の悩み ▸ 毎日畑の様子を見ることは出来ない ▸ 週末外出すると、畑仕事ができなくなることがある ▸ そんな時に限って作物がダメになってしまう

サーバも監視するんだし、 畑も監視すればいい

センサーを使って監視しよう 温湿度センサー 水分センサー 光センサー

Raspberry Piを使って制御します Raspberry Pi 1 Model B (jessie)

全体像 AWS IoT SORACOM Air

水分センサー(YL-69) 水分量によって電極間の抵抗値が変わることを利用して 測ります。 アナログ値で取得する方法と、一定のしきい値を超えた時に ONになるデジタル出力が可能です。 Raspberry PiはデジタルのI/Oしか無いので、 A/Dコンバータを使ってアナログ値をデジタル に変換します。

温度＆湿度センサー(DHT11) 温度と湿度を計測できるセンサー。 シリアル通信でデジタル値を取得できます。

光量照度センサ(BH1750FVI/GY-30) 明るさ（ルクス）をデジタル値として取得できる センター。 ボードとはI2Cで繋ぎます。

各センサーからデータを収集している様子

データ取得〜送信の流れ（常時接続） 繰り返し センサーの値取得 l SORACOMへは常時接続 AWS IoTへ送信 5分スリープ l スクリプト内で5分スリープ l SORACOMのダイアルアップとスク リプトはsupervisorで自動起動させて、 Raspberry Pi起動と同時にデータ送信

データ取得〜送信の流れ（間欠運転） センサーの値取得 SORACOMへ接続 l センサーからのデータ取得と、送信 部分は分離 l データの取得は5分おき ファイルに追記 ファイルから読み込み l データの送信は20分おき AWS IoTへ送信 SORACOMの接続解 除 l ネットに繋がらなければ、データを ファイルへ溜め込む

データ取得〜送信の比較 常時接続 間欠運転 リアルタイム性 高い 20分遅れ 難易度 普通 普通 電力消費 高い 普通 SORACOMの料金 ファイルの肥大 気になること

消費電力の違い USBモデムで接続している USBモデムで接続していない

AWS側の話

AWS側の構成（初期） DynamoDB stream AWS IoT Lambda CloudWatch

送信データのフォーマット
{
"deviceid":"raspberrypi",
"timestamp":"2016-02-14 05:55:46",
"temp":"25.0",
"hum":"45.0",
"lx":"9737",
"moi":"495”
}

l データ量が多くなるがデバッグしやすい
l AWS IoT SQLではJSON形式のデータに対して
select temp, hum from topic と操作できる
Ø {“temp”:“25.0”, “hum”:“45.0”} といった形で取り出せる

AWS IoT Rules ${JSONのキー}とを指定することで、 簡単にDynamoDBに保存することが可能

AWS側の構成（現在） AWS IoT Lambda CloudWatch

送信データのフォーマット
{
"deviceid":"raspberrypi",
”metrics":"2016-02-14 05:55:46,25.0,45.0,9737,495”
}
l データ量は減るが見づらい
l AWS IoTのRuleで直接値を参照するのが難しい

AWS IoT Rules

Lambdaのイベントには送信されてきたデータが渡ってくる
{
'device': 'raspberrypi',
'metrics': '2016-02-14 10:25:03,54.0,19.0,13,482'
}

LambdaからCloudWatchに登録 CloudWatch Dashnoard で任意のメトリックスを 並べることが出来る。 Y軸の最小・最大値が指定 できるので、グラフが 見やすくなる

実際のCloudWatch画面

“ 実際に畑に置く事を考えると。。。 電源どうする？

ソーラーUSB電源システム 日中はソーラーパネルで 発電しつつバッテリーへ蓄電 夜間はバッテリーに蓄電した 電力を使う https://tokyodevices.jp/items/27

“ 課題

実際の畑は広い ▸今回はプランターを使ったけど、実際の畑 だと複数のセンサーを配置しなければならな い ▸センサーを分散させると配線や電源の問題 が出てくる ▸ZigBeeとかを使って、センサーの無線化？ ▹ ボタン電池でも結構持つらしい。けどセ ンサーと絡めると・・

遠隔地の監視 ▸ハードの障害やソフトのアップデートなど 遠隔地にモノがあると、メンテナンスが大変 ▸AWS IoTのDevice Shadowを利用してオフ ライン時でも指示が出せ、オンライン時に反 映できる ▹ ソフトウエアの自動アップデート

今後の展開

雪がすごくて畑を監視できない

実際に考えていること ▸写真を撮って見れるようにする ▸機械学習？ ▸通知も

THANKS! You can find me at @sparkgene

l l l l l l l l l l l l l l l l 畑の悩みの話 監視について考えてみる 全体のイメージ センサーの説明 AWS IoTの話し データ蓄積の話 DynamoDBの話し データのビジュアライズの話 cloudwatch SORACOMの話し 通信料の問題 データのダイエット データの送り方の方針 電源の問題 消費電力の話 24/7電源の話 l 11.74v→11.14v