ラズパイ防塵防水IoTゲートウェイ「Pi-protect」の基本情報とセットアップ

# はじめに
メカトラックス社から防塵防水IoTゲートウェイであるPi-protectが発売されました。
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/146895/f018c40a-e63d-943c-83f7-0081400e98de.png)

IoTゲートウェイとは、「端末とインターネットを介した遠隔のサーバがデータのやりとりをする際、中継する役割を担う機器」です。
Pi-protectは4G（LTE）通信モジュール「4GPi」が内蔵されているので、携帯電話が繋がる場所であればどこでもIoTゲートウェイとして稼働できます。更にslee-Pi3の電源管理機能と簡易UPSにより、突然の停電などでもラズパイ3を安全にシャットダウンできます。
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/146895/5f025257-b603-fa03-11fe-924dedd859b9.png)

次に詳細な特徴を紹介します。

# 特徴① 電源投入でラズパイの即起動可能
ラズパイを起動する手順は「付属の電源コネクタを100Vコンセントに接続する」だけ。たったこれだけです。
ラズパイのOSは付属のSDカードすでに書き込まれた状態でセットされているので、市販のラズパイ単体のセットアップよりも簡単です。
ただしモニタは付属しておりませんので、ラズパイの電源投入前に「モニタとラズパイをHDMIケーブルで接続」もしくは「SDカードにsshファイルを書込んで別端末から接続」しましょう。
また、デフォルトでUARTが有効になっているのでUSBシリアル変換ケーブルを使用してのログインも可能です。詳細は[こちら](https://qiita.com/kakuuta/private/2c021b2f65a3748eb36f)を参照ください。

また、LTE通信するための設定等は必要ですので後章セットアップにて紹介します。

# 特徴② 簡易UPS付属で突然の電源断でも安心
通常のラズパイでは、停電などで電源の供給を突然失うとSDカードが破損しOSが起動しなくなる場合があります。本製品は突然の電源断に対して、バックアップキャパシタによる簡易的なUPS機能を備えており、ラズパイは安全にシャットダウンすることができます。プログラムを組み込めば突然の電源断が発生したログも生成可能です。

実測の結果、電源断後の簡易UPSの電源供給可能時間は30秒～40秒でした。
簡易UPSに電荷をためるために10分程度Pi-protectに通電したほうが良いでしょう。

# 特徴③ 最大限配慮された防水性
ケースや外部に引き出すケーブルコネクタ等は防水性のある機器が選定されており、
油・水・ほこりがある場所でも使用可能です。

| 部品 | 型式 | 防水性 |
|:-:|:-:|:-:|
| ケース | FIBOX MNX PC175/100HT/HG |  IP66 / 67及びIK08等級 |
|ケーブルグランド x 4 |MGB12-07B-ST | IP68 |
|ケーブルグランド x 1 |FGA21L-06B-SD | IP68 |
|ケーブルグランド x 1 |FGA26-06B-SD| IP68 |
|防水電源コネクタ |NJW-203-RM| IP67|

# 特徴④ 複数規格の防水ケーブルグランドが用意されており、多種のケーブル接続可能

ケーブルグランドの取り付け方のイメージは[こちらの画像](https://img02.shop-pro.jp/PA01129/973/product/36804751_o2.png?20150402165736)を参照ください。

各ケーブルグランドの適合ケーブル径と通し穴径を記載します。
| 型式 | 適合ケーブル径(φmm)|通し穴径(φmm)|用途|
|:-:|:-:|:-:|:-:|
|MGB12-07B-ST | 4.0 ～ 6.8 |7|信号線など|
|FGA21L-06B-SD | 4.0 ～ 6.6 |14|USBケーブルなど|
|FGA26-06B-SD| 5.0 ～ 6.6|19|LANケーブルなど|

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/146895/6a6d477d-4721-ff6b-89c5-d6ee15bb4516.png)

![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/146895/b6374db8-a71e-241f-1ea4-6f7a0ef3e4ee.png)

# 特徴⑤ 余裕のあるスペースとベース板
M3のタップ穴が3つと適度なスペースがあります。(ケース左側)
![IMG20220327171157.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/146895/323d2842-ec56-08bc-5297-2da537018c1d.jpeg)

ケーブルクリップ等で配線をまとめたり
![IMG20220327172430.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/146895/7e9a9309-917e-5495-83e7-82a8afed1903.jpeg)

部品置き場としても利用できます。
![IMG20220327173031.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/146895/6bd35f06-f7e7-4656-8a55-baacd2913252.jpeg)

ちなみにPicameraの半透明カバーを介して撮影しても暗くなったり、
色の変化等は見られませんでしたので通常通りの撮影ができると考えられます。
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/146895/eb5b0e38-8da1-cb57-856a-e2b5ad7fee71.png)

尚、ベース板は電源経由で保安接地されております。

# 特徴⑥ ノイズフィルタによる安定した電源供給
　・100v電源ラインにノイズフィルタがあり、下位の機器(4GPi,slee-Pi3,ラズパイ3)に安定した電源を供給できます。
![image.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/146895/3b4dbae5-7a1e-15ac-06bc-d4ae54a1712d.png)

# 特徴⑦ 運用面を考慮された外装
ケースおよびねじは樹脂でできており、防錆対策済です。
![IMG20220130110345.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/146895/a36ab61e-a4c9-b22a-9032-633b3bb10ec5.jpeg)

ケース蓋のネジ穴は貫通穴となっており、裏面はφ4.5の取付穴もあるので横向きにも取り付けることもできそうです。
![IMG20220328005148.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/146895/d04773ec-1579-6075-e981-8bb54b43ef6c.jpeg)

取付用の脚（Fibox FP 22046）は、ミスミ等で購入可能です。
![IMG_2976.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/146895/e8de5061-328b-6320-4a9a-dbad84f10a95.jpeg)


# セットアップ
以下手順の通りです。
① モニタやキーボード等の周辺機器の接続
② 電源ケーブルと100vコンセントを接続
　(Pi-protect本体に電源スイッチはありませんので
　電源ケーブルが接続されると通電するので最初に配線等済ませておく)
③ ラズパイ3のユーザログイン(初期パスワードは[こちら](https://github.com/mechatrax/pi-protect/blob/main/os/login.pdf)を参照)
④ slee-Pi3のインストール(※1)
> 参考記事：[ラズベリーパイ用電源管理/死活監視モジュール「slee-Pi3」のセットアップ](https://qiita.com/vascodagama/items/6fae12853e861614635a)

⑤ 4GPiのインストール(※1)
> 　参考記事：[公式 Buster イメージから 4GPi のセットアップ](https://qiita.com/vascodagama/items/114619c2bcf020226cd7)

⑥ SIMのAPN設定
> 　参考記事：[公式 Buster イメージから 4GPi のセットアップ(SIMカードの情報を登録)](https://qiita.com/vascodagama/items/114619c2bcf020226cd7#simカードの情報を登録-1)

※1　付属のSDカードを使用する場合、slee-Pi3・4GPiのソフトはすでにインストール済なので④⑤の作業は不要です。

# 注意事項
　・シーリングやケーブルグランドは十分に締めること。
　・直射日光が当たるところでは紫外線による機器劣化の可能性があるので
　　有色蓋を選定したほうが良いかと考えられます。