Ambient

スクエアfreeセミナー

現場で作るIoT

2020/07/21
アンビエントデーター株式会社
下島健彦

Ambient
Twitter:

自己紹介

下島健彦

@t̲shimojima

Instagram: t̲shimojima

・1982年、NEC入社。中央研究所でソフトウェアの生産技術、組み込みOSの研究開発に従事。
・1988〜89年、スタンフォード大学コンピュータサイエンス学科に留学。
・1996年、BIGLOBE事業立ち上げに参画。
・2006年、BIGLOBE事業が分社され、執行役員・メディア事業部長。
・2015年、個人でIoTクラウドサービス「Ambient」を開発、運営開始。
・2017年、アンビエントデーター株式会社設立。代表取締役。
東京大学生産技術研究所 研究員
日本のM5Stackユーザーグループ主催
著書
趣味「IoT開発スタートブック」技術評論社「みんなのM5Stack入門」リックテレコム
茶の湯、ツール・ド・フランスTV観戦

Ambient

アンビエントデーター株式会社
・IoTデーター可視化クラウドサービス「Ambient」の開発、運用
・IoTシステム導入支援コンサルティング

Ambient

IoTの現状課題は各社各様で、対策は試行錯誤が必要・できるところからやってみるアイデア

・アイデアを出して仮説検証する
・仮説検証ループを速く、安く回す・プロトタイプを作り、データーを測定する
・自分たちで作って、使って、データ

プロト
タイプ改善することが重要
かつ、できる環境が整ってきている「リーン・スタートアップ」の図を参考に著者が作成

Ambient

IoTシステムの構造

センサー
ゲート
ウェイ

マイコン
ローカル
ネットワーク

IoT端末

広域ネットワーク

クラウド
サービス
(収集系)

クラウド
サービス
(分析系)

Ambient

IoTシステムのインパクト

センサー
ゲート
ウェイ

マイコン
ローカル
ネットワーク

広域ネットワーク

クラウド
サービス
(収集系)

IoT端末

低コスト化
↓
多地点、高密度で測定可能に低コスト化↓
24時間測定可能に簡単化↓
現場で（非専門家でも）開発・導入・改善可能に

クラウド
サービス
(分析系)

Ambient

現場で使いやすいマイコン、マイコンソフト開発環境

センサー
ゲート
ウェイ

マイコン
ローカルネットワーク

IoT端末

広域ネットワーク

クラウド
サービス
(収集系)

クラウドサービス(分析系)

Ambient

使いやすいマイコン、マイコンソフト開発環境
選択のポイント✓価格、入手性、事例(情報)、コミュニティ、NW、消費電力
ESP8266

ESP32

Raspberry Pi

マイコン

ボードコンピューター

Arduino/C++、MicroPython

Linux
Zero WH: 1,848円

1,980円

2,200円4 Model B: 5,225円

サーバーでも使われているファームとアプリをダウンロードすれば動き、設定が楽。
Linux OS。強力だが設定はWi-Fi、I2C、SPIなどのインターフェース搭載。
やや複雑。Pyhtonが動く。
プログラム事例も豊富。IoT端末ならお薦め。
機械学習、画像認識も可能。
価格：スイッチサイエンス (2020年7月)

Ambient

M5Stack
ESP32を搭載したIoT端末

・ESP32、液晶画面、ボタン、スピーカー、バッテリー、Groveコネクター内蔵
・Arduino、MicroPythonでプログラム開発
・3,575円

Ambient

M5Stack センサーなどをつなげる
ケースの底の方にピンとソケットがあり、センサーなど接続できる

温湿度、気圧センサー

温湿度、空気品質センサー

ADコンバーターで実験中AmbientAmbient

Raspberry Pi
4 Model B

Zero WHCPU

ARM Cortex-A72
クアッドコア、1.5GHz

ARM1176JZF-S
シングルコア、1GHz

メモリ

1〜8GB

512MB

映像入出力

15ピンMIPIカメラI/F
コンポジットRCA、micro-HDMI

専用カメラI/F
Mini HDMI

Wi-Fi

802.11 b/g/n/ac (2.4/5GHz)

802.11 b/g/n (2.4GHz)

BluetoothBluetooth 5.0

BLE 4.1

インターフェース

GPIO 40ピン

GPIO 40ピン

電源

3A

1.2A

Ambient

Arduino vs. Raspberry Pi

ArduinoRaspberry Pi

パソコンでアプリ開発
ファームとアプリをアップロード

サーバーでも使われている
Linux OSベース（ラズパイに比べれば）単純
ファームとアプリはフラッシュメモリに記憶リセットすれば元の状態に戻る

現場で使いやすいのはArduino

強力
設定は複雑（Linuxの知識必要）
設定はメモリディスク上に記憶設定間違えると動作が変に

画像認識、機械学習などをするなら
Raspberry Pi

Ambient

現場で使いやすいIoTクラウドサービス

センサー
ゲートウェイマイコン
ローカルネットワーク

マイコンソフト開発環境

広域ネットワーク

クラウドサービス(収集系)

クラウドサービス(分析系)

Ambient

IoTクラウドサービス
機能
サービス名

提供会社

料金モデル

データー送信

端末側SDK
受信・蓄積

AWS IoT

AmazonWeb Services

リッチ系
Azure IoT

シン
プ
ル
系

Microsoft

Ambient

アンビエントデーター

Machinist

IIJ

MQTT
C
AWS IoT
従量課金
HTTP(無料枠あり)JavaScript Amazon S3
WebSocket

可視化

その他

分析、機械学
Cloud Watch 習などAWSのKibana
豊富な機能と連携

Azure IoT
HubPower BIなど

分析、機械学習などAzureの豊富な機能と連携

C/C++
JavaScript
フリーミアム HTTP POST
PythonMicroPythonRuby◯◯

データー取得
API提供

フリーミアム HTTP POST

◯

◯

監視・通知

従量課金

AMQP
MQTT
HTTPS

C/C++/C#Java
JavaScriptーAmbient「Ambient」 https://ambidata.io
ものすごく簡単に使えるIoTデータ可視化サービス
・簡単に使い始められる
・すぐにアイデア検証に取り掛かれる
・基本部分は無料で使える
・サイト上に事例、プログラムを多数公開

Ambient

M5Stack+センサ＋簡単なプログラムでデーター可視化

Ambient

M5Stackベースの簡単に使えるクラウド型電流計
Ambient

受信可視化

蓄積・電流クランプを

・30秒毎に機械の消費電流を測定対象機械の電源測定し、Wi-Fi経由でor 分電盤に取り付けクラウド(Ambient)に送信・電流クランプは4個まで接続可能

・Ambientでグラフ化し機械の稼働状況を把握

Ambient

M5Stackベースの簡単に使えるクラウド型電流計
30秒ごとの電流値(A)30分ごとの電力(kWh)Ambient

サンプルAmbientサンプル

Ambient

デモAmbient
デモ
M5Stack + 温度、湿度、気圧センサー
6秒ごとに温度、湿度、気圧を測定し、Wi-Fi経由で測定データーをAmbientの送信し、グラフ化

Ambient

デモシステム

センサー
ゲート
ウェイ

マイコン
ローカルネットワーク

マイコンソフト開発環境

広域ネットワーク

クラウドサービス(収集系)

クラウドサービス(分析系)

Ambient

M5Stack 環境センサユニット
温度（DHT12）
測定範囲：-20〜60℃
分解能：

0.2℃

湿度（DHT12）
測定範囲：20〜95%
分解能：

0.1%

気圧（BMP280）
測定範囲：300〜1100hPa
分解能：

1hPa

通信方式
I2C
価格
451円（税込、スイッチサイエンス）

Ambient
プログラム
void setup(void) {M5.begin();

最初に1回だけ実行される

WiFi.begin(ssid, password);// Wi-Fi APに接続する
while (WiFi.status() != WL̲CONNECTED) {delay(500);
M5.Lcd.print(".");}
ambient.begin(channelId, writeKey, &client); // Ambientを初期化
Wire.begin(); // I2C通信を初期化する}
void loop(void) {ﬂoat temp = dht12.readTemperature(); // センサから温度を読む
ﬂoat humid = dht12.readHumidity();// センサから湿度を読む
M5.Lcd.printf("temp: %.1f, humid: %.1f\r\n", temp, humid);}

繰り返し実行される

ambient.set(1, temp);
ambient.set(2, humid);ambient.send();// Ambientにデータを送信する

delay(6 * 1000);// 6秒待つAmbient

デモシステムの動き

https://ambidata.io
センサー
データー送信

Wi-Fi
ルータ

データー
閲覧

Ambient

事例1：いちごと苗の生産・販売

Ambient

事例：いちごと苗の生産・販売
いちご・需要期に合わせて逆算して栽培したい・いちごは光、水など環境条件に応じて正確に育つ
・環境条件を把握、制御して計画的に栽培することでジャストインタイムな生産が可能

Ambient

事例：いちごと苗の生産・販売
温度、湿度、CO2のモニタリング

Ambient

事例：いちごと苗の生産・販売
水と肥料の給液、排液量の管理

Ambient

事例：いちごと苗の生産・販売
できるところからスタートし、データーと知見を蓄積
・自作のセンサー端末 (温湿度、CO２、給液・廃液量)
・ハウスに100V電源とWi-Fi

大きな構想
・栽培ノウハウのデーター化
・いちご栽培AIの開発
・いちご栽培 IoT / AI システムの販売

Ambient

事例2：鋳造業の工場設備の稼働率見える化

Ambient

Ambient

Ambient

Ambient

Ambient

Ambient

ショットブラスト

ショット
ホッパ
（射出機）
製品Ambient

ショットブラストの稼働状態見える化（駆動電流の監視）

アプリケーション
画像処理
OpenCV

モーターの駆動電流計

Webサーバ
Flask

PythonUSB
カメラ

Raspberry Pi

Ambient

ショットブラストの故障検知（駆動電流の監視）

台形補正

輪郭抽出
生画像

直線抽出

Ambient

Ambient

電流値を見える化

Ambient

稼働状態の表示
稼働状態を表すチャートを開発

Ambient

IoTシステムの光と影・画像処理アルゴリズムの選択・機械学習による異常検知

アプリケーション
画像処理
OpenCV

Webサーバ
Flask

Python

制御盤
USB
カメラ

Raspberry Pi

Wi-Fi
ルータ

Ambient

IoTシステムの光と影安定稼働させる
・工場内ネットワークの安定性
・温度、粉塵などの影響
・カメラの取付

アプリケーション
画像処理
OpenCV

Webサーバ
Flask

Python

制御盤
USB
カメラ

Raspberry Pi

Wi-Fi
ルータ

Ambient「みんなのM5Stack入門」リックテレコム
簡単な例（マイコンでLEDを点滅させる）からスタートし、ステップ・バイ・ステップでIoTシステムの開発を進めながら、理解を深める本です。

LEDを点滅させる

温度・湿度を測る

離れたモノの温度を測る

クラウドに送って可視化する

小型の環境センサ端末を作る

Ambient
IoTワークショップ
キットを使い、センサデータをクラウドに送信するところまでを体験Ambient

IoTワークショップの実施例
事前準備

PCへのArduino開発環境インストール

AM 1時間

IoT概要（講義）AM 1時間マイコンプログラミング基礎（マイコンでLEDを点滅）

PM 3時間IoTセンサーシステム開発実習（マイコンで温湿度センサーを制御し、センサーデーターをクラウドサービスに送信し、可視化）

Ambient

Facebook「Ambientラボ」ユーザー同士の情報交換の場

Ambient「Ambient」 https://ambidata.io
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