2024.6.5

IoT導入支援キットVer.3.0（概要、簡易マニュアル）【お問い合わせ先】
福岡県工業技術センター 機械電子研究所 電子技術課（IoT担当）
電話：093-691-0260（代表）E-mail：iot@fitc.pref.fukuoka.jp

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１．概要
【背景】
• 生産性向上にはAI/IoT活用が有効だが、まだ普及率は低い• 生産現場のIoT導入には電源や通信の環境整備も含めて多大なコスト（数百万～数千万）が必要だが、費用対効果が不明なため予算計上できず、多くの企業がIoT導入をできていない• IoT開発には、幅広い専門知識が必要で、多大な費用・時間がかかる環境整備は困難、費用大IoT開発には、幅広い専門知識と時間が必要。
ネットワーク

電源

通信環境
生産現場

デバイス

ネットワーク

サーバー

アプリ

【開発】

• IoT導入を支援し、生産性向上を推進するために「IoT導入支援キットVer.3」を開発• 導入企業で自由に改造できるようにオープンソースソフトウェアとしてソフトウェアを無償公開• 実用性と信頼性、拡張性を向上させ、誰でも簡単にコネクタ接続のみでIoT導入できるように、IoT組立てモジュール「BravePI（ブレイブパイ）」を㈱Braveridgeと共同開発
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１．概要【IoT導入支援キットVer.3の構成】• 組立てモジュール「BravePI」を小型コンピュータ「Raspberry Pi」に接続し、「IoT導入支援キットVer.3」のソフトウェアをインストールするだけで使用可能• 各種センサー（加速度、照度、測距、熱電対、ADC、差圧、接点入出力）をラインナップし、コネクタのみで簡単に接続可能（はんだ付け不要）• Bluetoothトランスミッターと接続するだけで、電池駆動および見通し500mの無線化可能• 独自開発した外部センサーもWebAPI（インターネット）経由で連携可能
見通し500mの無線化

外部センサーとの連携

BravePI
トランスミッター（電池駆動）
コネクタ接続のみ

BravePI
センサーボード群

BravePI
メインボードRaspberry Pi

装着

ソフトウェア画面

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１．概要【デバイスの種類、通信方式、および接続可能なデバイス数】
通信方式、および接続可能なデバイス数

BluetoothI2C

GPIOUSB

WebAPI（同時接続数：合計16個まで通信頻度：要調節）（同時接続数：合計4個まで）（同時接続数：合計5個まで）（同時接続数：合計1個まで）（同時接続数：無制限
通信頻度：要調節）

BravePI 加速度センサー

161BravePI 照度センサー

161BravePI 測距センサー

161BravePI 熱電対センサー（プッシュコネクタ）

164

BravePI 熱電対センサー（オメガコネクタ）

164

BravePI ADコンバーター

163

BravePI 差圧センサー

161

BravePI 接点入力（ドライ）165

BravePI 接点入力（ウェット）

165

BravePI 接点出力

165

デバイスの種類

USBカメラ
外部センサー×10種類※BravePI以外の独自開発したデバイスを10種類まで登録可能

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１．概要
【IoT導入支援キットVer.3の主な機能】• 既存設備に後付け可能で、機器の状態や生産数、稼働時間などの見える化• プログラム等の専門知識が不要で、誰でも簡単にIoT導入が可能• タブレットやスマホ、PCで簡単操作、遠隔監視が可能• 外部機器、生産管理システム、外部センサーとの連携機能

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１．概要
【活用事例】• 2021年3月のVer.1公開以来、福岡県内外で多数活用中
接点入力（ウェット）：制御盤の状態入力

接点出力：
外部機器の駆動

加速度センサー：
機器状態の監視（故障予知）

ADコンバーター：
電圧、電流値の管理
差圧センサー：フィルター目詰まりの管理
熱電対センサー：加工温度の管理
照度センサー：稼働時間の管理

測距センサー：生産数のカウント

接点入力（ドライ）：スイッチや開閉センサの状態入力

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１．概要
【適用ライセンス「Apache License, Version 2.0」】• 商用(私用)利用と修正、再配布が可能• 修正、再配布の際は、 著作権の表示、変更箇所の明示が必要• 使用や配布に伴うトラブルについては、自己責任
URL:http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0

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２．簡易マニュアル「準備」【ハードウェアの購入】• IoT組立てモジュール「BravePI」の購入「IoT導入支援キットVer.3」では、福岡県工業技術センターと㈱Braveridgeで共同開発した「BravePI」を使用します。
BravePIの製品情報よりご購入ください。
IoT組立てモジュール「BravePI（ブレイブパイ）」 製品情報
https://www.braveridge.com/product/bravepi• 小型コンピュータ「Raspberry Pi」の購入「IoT導入支援キットVer.3」では、「Raspberry Pi 4 Model B/4GB」を使用して動作検証を行っています。
準じた製品をご購入ください。
Raspberry Pi 公式ページ - Hardware
https://www.raspberrypi.com/products/8

２．簡易マニュアル「準備」【起動SDカードの作製】① 「IoT導入支援キット」イメージファイルをダウンロード「IoT導入支援キット」福岡県工業技術センター ダウンロードページ
https://www.fitc.pref.fukuoka.jp/case-study/iot.php①

イメージファイル
IOTKIT3.X.X.zip② イメージファイルの書き込みツール「Etcher」をダウンロードし、インストール
書き込みツール「Etcher」 ダウンロードページ
https://etcher.balena.io/②9２．簡易マニュアル「準備」【起動SDカードの作製】③ USBカードリーダーにmicroSDカードを挿入し、PCにUSB接続④ 書き込みツール「Etcher」を起動

⑤

⑥

⑦

イメージファイル
IOTKIT3.X.X.zip

Etcher画面⑤ 「Flash from file」をクリックし、イメージファイル「IOTKIT3.X.X.zip」を選択※zipは展開（解凍）不要です⑥ 挿入したUSBカードリーダーが選択されているか確認（名称、容量など）⑦ 「Flash!」をクリックし、起動SDカードを作製

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２．簡易マニュアル「準備」【IoT導入支援キットの組み立て】

接点入出力は（裏）のGPIOに接続無線化する場合は、デバイス（I2Cセンサー or 接点入出力）をBluetoothトランスミッターに接続

I2Cセンサーは（表）のI2Cに接続✘✘

本キットではデジタルオーディオは不使用

アンテナを接続
本キットではSPIは不使用（裏） BravePIメインボード （表）BravePIメインボードを全ピンが刺さるようにRaspberry Piに接続

Bluetoothトランスミッター

Raspberry Pi

起動SDカードを挿入※向きに注意USB機器（キーボード、マウス、カメラ）を接続

ACアダプタ（USB-C）を接続※まだ電源は入れない

モニター（micro HDMIケーブル）を接続

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２．簡易マニュアル「準備」【センサーを無線で使用する場合】① 専用iOSアプリ（無償）をダウンロード。
専用iOSアプリ「BravePI設定」 App Storehttps://apps.apple.com/jp/app/id6471192261① 使用するデバイス（I2Cセンサー or 接点入出力）をトランスミッターにコネクタ接続② トランスミッターに電源を入れる（電池を入れる or USBに接続する）③ 接続したデバイスのファームウェアをアプリで選択し、NFCにタッチして書き込む
接点入出力

接点入力
（ドライ）

接点出力

接点入力
（ウェット）

コネクタ接続のみ

I2Cセンサー
測距

ADコンバータ 差圧

照度

加速度

熱電対
熱電対（オメガ） （プッシュ）

Bluetooth
トランスミッター

CR123Aタイプ：電池CR123Aを挿入
USBタイプ：モバイルバッテリー or ACアダプタに接続

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２．簡易マニュアル「準備」【起動】• 全ての接続を確認して、Raspberry Piの電源を入れる【初回起動時のみ】• 使用するSDカードに合わせて、使用領域を拡張させる① 「first.sh」をダブルクリックし、「Execute」をクリック② 自動で再起動①-1①-2※再起動後、「first.sh」は自動で削除されます13

２．簡易マニュアル「準備」【ネットワークの設定】• 無線LANの場合① 「」をクリックし、使用する「SSID」を選択し、Passwordに「Password」を入力② 「」にマウスカーソルを合わせて待つ（クリックしない）③ 「IP: ●.●.●.●」とIPアドレスが表示されるので、メモをする①-1②●.●.●.●③①-2• 有線LANの場合① 「 」にマウスカーソルを合わせて待つ（クリックしない）② 「IP: ●.●.●.●」とIPアドレスが表示されるので、メモをする※以後、モニター、キーボード、マウスは使わないので外して構いません

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２．簡易マニュアル「準備」【Bluetoothトランスミッターのペアリング】① アプリを起動し、トランスミッターのペアリングを選択② 指示に従い、使用するメインボードとトランスミッターのNFCにタッチしてペアリングを行う

BravePIメインボードにタッチ

Bluetoothトランスミッターにタッチ

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２．簡易マニュアル「デバイス登録」【PCやスマートフォンのブラウザで表示】• Raspberry Piと同じネットワークに接続したPCやスマートフォンのブラウザから「http://IPアドレス:1880/ui/」に接続「IPアドレス:1880/ui/」を入力※初め（デバイスの登録前）はUSBカメラ以外は何も表示されていません

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２．簡易マニュアル「デバイス登録」【デバイスの登録：共通】• 使用するデバイスを登録します① 「登録済みデバイス画面」から「デバイス登録画面」に移動② デバイスの種類（Bluetooth、I2C、GPIO（入力）、GPIO（出力））をタブ選択③ 登録したいデバイスの をクリックし、デバイス情報を左の登録画面に入れる④ デバイス名を入力し、デバイス登録をする①②③④17２．簡易マニュアル「デバイス登録」【デバイスの登録：Bluetooth】• 1つのBluetoothトランスミッターには、全てのデバイスから1つ接続可能

測距

照度

加速度
熱電対 熱電対接点入力 接点入力 接点出力（オメガ） （プッシュ） （ドライ） （ウェット）

ADコンバータ 差圧

1つのトランスミッターに1つのデバイスを接続可能
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２．簡易マニュアル「デバイス登録」【デバイスの登録：I2C】• 4つのI2Cコネクタには、どこでもI2Cセンサーを接続可能

I2Cコネクタ

測距

照度

加速度
熱電対 熱電対（オメガ） （プッシュ）

ADコンバータ 差圧

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接点入力（ドライ） 接点入力（ウェット）

1823GPIOコネクタ

250516※接点入力で使ったGPIOは接点出力としては使えません

1727240613※接点出力で使ったGPIOは接点入力としては使えません

接点出力

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２．簡易マニュアル「デバイス登録」【デバイスの登録：USB】• USBには、USBカメラのみ対応（1台のみ）• USBカメラは自動登録（登録不要）• トリガー時に写真撮影 or 動画撮影（アップデートにて対応予定）

IoT導入支援キット

USB接続USBカメラ21

２．簡易マニュアル「デバイス登録」【デバイスの登録：WebAPI（インターネット）】• BravePI以外の独自開発したデバイス（外部センサー）を10種類まで登録可能• 詳細は「WebAPIについて」のドキュメントを参照

外部センサー

IoT導入支援キット
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２．簡易マニュアル「ダッシュボード画面」【ダッシュボード画面】• 登録したデバイス、有効にしたカウントグラフを表示• 加速度センサーをI2Cに接続した場合、スペクトログラム（振動の周波数解析）も自動表示

23２．簡易マニュアル「デバイスの詳細設定」【デバイス画面の詳細画面】• 「登録済みデバイス画面」から「デバイスの詳細画面」に入る• センサー情報、センサー設定（トリガー機能）、その他設定を確認（デバイス種類によって異なります）

サンプリング間隔の設定（I2Cセンサーの場合）（トリガー機能）

カウントアップを有効にし、カウント情報を保存

センサーデータを保存

設定変更した際は更新をクリック

24２．簡易マニュアル「トリガー機能」【トリガー機能】• 設定した閾値でトリガーをかけ、以下の機能を連動可能✓カウントアップ： トリガータイミングを保存可能✓出力デバイス： 外部機器の電源やスイッチを制御可能✓MQTT送信： 生産管理システム等と連携可能✓メール送信：警告メール等を送信可能

トリガーをかける閾値の設定
トリガータイミング（立上り時か立下り時か）の選択
トリガー時の出力デバイスの設定※GPIO（接点出力）を登録している場合
トリガー時のMQTT送信の設定※MQTTトピックを登録している場合トリガー時のメール送信の設定※送信先メールアドレスを登録している場合

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２．簡易マニュアル「ログの確認、保存」【ログの確認、保存】• センサー値やカウント値、スペクトログラムのログの確認、保存可能

ログの表示

Excelデータ or CSVデータでダウンロード可能

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２．簡易マニュアル「Bluetoothデバイスの遠隔設定」• Bluetoothデバイスはセンサー種類によって電池消費が異なる• 不使用時のBluetoothデバイスの電池消費を抑えるために、Uplink周期（データ取得周期）を24時間（スリープ状態）に一括変更• 元のUplink周期に一括復帰可能（スリープ解除）• Advertise間隔（データ送信周期）とUplink間隔（データ取得周期）を個別に調整可能。

Advertise間隔：
データ送信周期を100ms～1000msで設定
Uplink間隔：
データ取得周期を1秒～86400秒（24時間）で設定※ただし、測距は2秒～、加速度は5秒～

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２．簡易マニュアル「MQTT、メールの設定」【MQTT、メールの設定】• MQTT送信： MQTTブローカーの設定と、MQTTトピックの登録• メール送信： SMTPサーバーの設定と、送信先メールアドレスの登録

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２．簡易マニュアル「バージョン、著作権」【IoT導入支援キットについて】• バージョンや著作権について• 適用ライセンス「Apache License, Version 2.0」29

２．簡易マニュアル「時刻同期、終了」【時刻】• システム時刻が異なる場合は、「時刻の同期」をクリックして時刻を同期させる※表示中のブラウザのPC等の時刻と同期させるもので、NTPサーバとの同期ではありません【終了】• 「IoT導入支援キット」を終了させる場合は「システムシャットダウン」をクリックし、Raspberry Piのアクセスランプが完全に止まるのを待ってから電源を切る【WebAPIについて】• データ連携、外部センサーを使用する場合のドキュメントを表示

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３．IoT普及エコシステム【エコシステムによる普及促進】① IoT導入支援キットの技術情報（ソフトウェア、活用方法）を無償公開② 全国の支援機関・公設試と連携し、勉強会等の相互向上の場を提供③ 普及が進むことで、中小企業間のコミュニティ活動が活性化④ 中小企業のAI/IoT需要が喚起され、IoTベンダーへの支援に発展⑤ 支援機関・公設試、中小企業、IoTベンダーの知見で、本キットの改良・連携を加速

IoT普及エコシステム②相互向上の場の提供①技術情報（ソフトウェア、活用方法）の無償公開⑤改良・連携を加速キット活用後の支援
金融機関

支援機関・公設試

中小企業③コミュニティ活動の活性化

福岡県
工業技術センター

IoTベンダー④適切なIoT製品・サービスの提供

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３．IoT普及エコシステム【外部センサーの共有によるIoT導入の加速】• 全国ユーザーが独自開発した外部センサーを共有する仕組みで、 IoT導入の加速を図る• Web情報（オープンデータ等）も外部センサーとして取り込み可能• 各種デバイスのサンプルプログラムを無償公開✓M5StickC Plus
✓Raspberry Pi 4 Model B✓Jetson Nano

例：湿度センサー

IoT導入支援キット
例：土壌水分センサー
WebAPIのドキュメントを完備
例：人数カウントセンサー

例：雨量データ「IoT導入支援キット」外部センサー ダウンロードページ
https://www.fitc.pref.fukuoka.jp/case-study/iot/iot_gaibu_sensor/index.php

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３．IoT普及エコシステム【様々な外部システムとのデータ連携】• MQTT、WebAPIを使用したデータ連携の仕組みで、様々な外部システムとの連携を図る• システム連携の1つとして、生産進捗管理システム「YokaKit」を開発、無償公開• 「IoT導入支援キット」で生産数通知やシグナルタワー状態監視し、そのデータを連携可能• 複数の生産装置の状況を視覚的にすることで、製造業の改善に活用可能

IoT導入支援キット

装置データ連携（生産数通知、状態監視）

生産ラインの状態表示画面

生産進捗画面「IoT導入支援キット」外部システム ダウンロードページ
https://www.fitc.pref.fukuoka.jp/case-study/iot/iot_renkei_system/index.php

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変更履歴
【Ver.3.0.4】 2024-06-05
・Node-REDの編集ページにアクセスする際の認証を不要に変更
・Raspberry Pi OSのデスクトップにIoT導入支援キットVer.3.0のショートカットを作成
・軽微なバグ修正【Ver.3.0.3】 2024-02-26
・差圧センサー（有線）の計測値の誤りを修正
・測距センサー（有線）の計測値が2000mmを超えた場合、値を無視するのではなく2000mmを受信したとして処理をするように変更
・接点入力センサー（無線）で連続して同じ値を受信した場合、直近に反転した値を一回受信したとして処理をするように変更
・軽微なバグ修正【Ver.3.0.2】 2024-01-16• ADCセンサー、差圧センサーをトランスミッターに対応• 電圧の表記をADCに変更• 距離の表記を測距に変更• xlsxファイルの時刻フォーマットを変更• 軽微なバグ修正

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変更履歴
【Ver.3.0.1】 2023-12-22• 接点入出力センサーデバイスをトランスミッターに対応• 有線接続の接点入力の信号を反転（クローズ時にLow → クローズ時にHigh）• スリープの表記を省電力に変更• 軽微なバグ修正【Ver.3.0.0】 2023-11-09• IoT導入支援キットVer.3ファーストリリース

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