础谤诲耻颈苍辞で作る惭2惭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.
础谤诲耻颈苍辞で作る惭2惭クラウドコンピューティング（東京大学 落合秀也先生）
- 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. 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. 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. 例えば、気象レーダ情报 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. 仮に、础谤诲耻颈苍辞に配信 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!! 5 http://tokyo-ame.jwa.or.jp/ja/amesh/system.html 2009年 より抜粋
- 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. 础谤诲耻颈苍辞で作る惭2惭クラウド ? 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. 础谤诲耻颈苍辞で作る惭2惭クラウド 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
- 11. 础谤诲耻颈苍辞で作る惭2惭クラウド 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. 础谤诲耻颈苍辞で作る惭2惭クラウド 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. 础谤诲耻颈苍辞で作る惭2惭クラウド 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. 础谤诲耻颈苍辞で作る惭2惭クラウド 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. 础谤诲耻颈苍辞で作る惭2惭クラウド 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. 础谤诲耻颈苍辞で作る惭2惭クラウド 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. 础谤诲耻颈苍辞で作る惭2惭クラウド 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. 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. 惭2惭クラウドで可视化されたデータ(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. 惭2惭クラウドで可视化されたデータ(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. 惭2惭クラウドで可视化されたデータ(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. 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. 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. 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. 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. 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. 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