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Iot2017 0304-センサネットワークのセンサ端末群をインターネット上のWikiページで制御する IoTシステムの試作

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Takashi Yamanoue
Takashi Yamanoue

インターネット上のWikiページにより、センサネットワークのセンサ端末群を制御するIoTシステムの試作について述べる。センサ端末群から得られるデータを管理者が観察している最中に、特定のセンサ端末のみ、データを取得する時間間隔を途中で変えたくなる場合がある。また、センサの出力が、ある値を超えた時だけ、インターネット側のサーバにデータを出力している場合、その値を変えて調整したくなる場合がある。本システムは、このような要求を、物理的に、センサ端末がある場所に行かなくても、世界中、どこからでも、そのセンサ端末群を制御しているWikiページの記述を変えるだけで、実現しようとするものである。 An experimental implementation of an IoT system is shown. Sensor terminals of the IoT system are controlled by a Wiki page on the Internet. When the manager of an IoT system is observing data from sensor terminals of the IoT system, the manager often wants to change the interval of data acquisition term of specific sensor terminals of the IoT system. When a sensor terminal is configured to report its sensor value when the value goes over or goes under a designated value, the manager often wants to change the designated value. This IoT system realizes such needs by enabling sensor terminals can be controlled by a Wiki page, instead of control sensor terminals by going to the place of the terminals.

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センサネットワークのセンサ端末群を インターネット上のWikiページで制御するIoTシステムの試作 山之上卓 羅 牧野 福山大学 鹿児島大学 IPSJ IOT36, 3/3, 2017@カルチャーリゾート フェストーネ, 沖縄県宜野湾
1. はじめに • Wiki … friendly to People • Wiki also must be … friendly to Machines • Wiki for People and Machines • Confirm
1.はじめに • Wikiをデータベースとして使ったIoT(M2M)システム開発中 – インターネット上のWiki + LANに接続されたBot群 • Bot群 – Wikiに書かれたプログラムやコマンドで制御 • 一度設置したIoT端末(Bot) – できる限り、再度設置場所に行って、保守・管理・設定変更したくな い。
1.はじめに
1. はじめに
1. はじめに • 今回 – Wiki の記述でゲートウェイ(Bot)の先にある無線センサネットワーク (WSN)の無線センサ端末の設定/設定変更を行う • Bot :Raspberry Pi +無線センサネットワーク+無線センサ端末 – 無線センサ端末… IEEE802.15.4準拠 TWE-Lite
1. はじめに
2. IoTシステム全体の概要
2. IoTシステム全体の概要
2. IoTシステム全体の概要
3. コマンドで端末の設定変更を 可能とするWSN
3. コマンドで端末の設定変更を 可能とするWSN • TWE-Lite SDK サンプルの UARTを利用・追加・修正 – サンプル: メッセージを Broadcast • コマンドをWSN内で broadcast • 自分宛のコマンドを解釈実行
3. コマンドで端末の設定変更を 可能とするWSN • get <id> port <analog/digital_input_port> – <id> = * | a32=<hex> | id=<number> | handle=<str_const> – 例: get id=1 port DI – 返答: return a32=<送信端末識別子>, from=<自端末識別子>, port=<analog/digital_input_port>, v=<value>, event=get • set <id> sendif <analog/digital_input_port> interval <time-msec> – 返答: return a32=<送信端末識別子>, from=<自端末識別子>, port=<analog/digital_input_port>, v=<value>, event=interval
3. コマンドで端末の設定変更を 可能とするWSN • set <id> sendif <analog/digital_input_port> changed <value> – 返答: return a32=<送信端末識別子>, from=<自端末識別子>, port=<analog/digital_input_port>, v=<value>, event=changed – もし, digital_input_port かつ mode=1 (通常モード), • High<->Low 反転で送信。 – もし, digital_input_port かつ mode=2 (積算モード), • 定期的に値を見て、Highの回数が <value> を超えたとき、その値を送信。 送信後、積算値をクリア。
3. コマンドで端末の設定変更を 可能とするWSN – もし, analog_input_port かつ mode=1 (通常モード), • port の analog値の値が, もとの値とくらべて <value>を超えて変化したとき、 この値を送信。送信後、積算値をクリア。 – もし, analog_input_port かつ mode=2 (積算モード), • 定期的に portの値を積算し、その値が元の積算値から<value>を超えたと き、その値を送信。送信後、積算値を元の積算値として保存し、積算値を クリア。
3. コマンドで端末の設定変更を 可能とするWSN • set <id> sendif <analog/digital_input_port> overTheLavel <value> – 返答: return a32=<送信端末識別子>, from=<自端末識別子>, port=<analog/digital_input_port>, v=<value>, event=overTheLevel – もし, digital_input_port かつ mode=1 (通常モード), • 何もしない。 – もし, digital_input_port かつ mode=2 (積算モード), • 定期的に値を見て、Highの回数が <value> を超えたとき、その値を送信。 送信後、積算値をクリア。
3. コマンドで端末の設定変更を 可能とするWSN – もし, analog_input_port かつ mode=1 (通常モード), • port の analog値の値が, もとの値とくらべて <value>を超えたとき、この値 を送信。送信後、積算値をクリア。 – もし, analog_input_port かつ mode=2 (積算モード), • 定期的に portの値を積算し、その値が元の積算値を超えたとき、その値を 送信。送信後、積算値を元の積算値として保存し、積算値をクリア。
3. コマンドで端末の設定変更を 可能とするWSN • set <id> sendif <analog/digital_input_port> underTheLevel <value> – 返答: return a32=<送信端末識別子>, from=<自端末識別子>, port=<analog/digital_input_port>, v=<value>, event=underTheLevel – もし, digital_input_port の場合、なにもしない。
3. コマンドで端末の設定変更を 可能とするWSN – もし, analog_input_port かつ mode=1 (通常モード), port の analog 値の値が, <value>を下回ったとき、その値を送信。 – もし, analog_input_port かつ mode=2 (積算モード), なにもしない。
3. コマンドで端末の設定変更を 可能とするWSN • set <id> sendif <analog/digital_input_port> setmode <mode> – mode=1 通常 – mode=2 の時は値を定期的に加算。
3. コマンドで端末の設定変更を 可能とするWSN • set <id> i2c <address 0x**> <register 0x**> <data-size> <value 0x**> • get <id> i2c <address 0x**> <register 0x**>
4. Bot/Gateway の開発 • Hardware… – MoNoSTICK + Raspberry Pi 3 • Software
4. Bot/Gatewayの開発 Hardware
4. Bot/Gatewayの開発 Software
4. Bot/Gatewayの開発 • Wiki -> Bot/Gateway -> WSN端末 – ex(“pi4j”,”serial send ”<センサ端末が実行するコマンド>”.”) – Bot/Gateway の pi4j モジュールが serial send “コマンド” を解釈実行 – serial send “コマンド” を受け取ったら, “コマンド”をWSNに broadcast
4. Bot/Gatewayの開発 • WSN -> Bot/Gateway – WSN端末が return a32=<MoNoStickアドレス>, from <WSNアドレス>, port=<analog/digital_input_port>, v=<value>,event=<event> を broadcast. – <MoNoStickアドレス>のMoNoStickが自分宛の return コマンドを 受信。 – Serial line で Bot/Gateway に受信した return コマンドを引き渡し
4. Bot/Gatewayの開発 • WSN -> Bot/Gateway-> Wiki – Bot/Gateway は return を “device=sensorNetwork, Date=<受信時刻>, ”に書き換え。 – device=sensorNetwork, Date=<受信時刻>, a32=<MoNoStickアドレス>, from <WSNアドレス>, port=<analog/digital_input_port>, v=<value>,event=<event> – 上を Wiki に追加。
5. 本IoTシステムの利用方法 • 5.1 Wiki サーバの設置と Wikiソフトウェアの導入 – PukiWiki • 5.2 Bot/Gateway の設置 • 5.3 無線センサネットワークの構築 • 5.4 センサ端末の設定を行うコマンドとプログラムの書き込み
5. 本IoTシステムの利用方法
5. 本IoTシステムの利用方法 • 5.5 Bot/Gatewayの起動と実行ループの開始
5. 本IoTシステムの利用方法
6. 関連研究 • Galaxy Wiki – Wiki にプログラム記述可能。Botが実行するわけではない。 • Xively – API はXively専用 • Twitter API – 本システムでも利用可 • TinySCADA – Google App Engine を利用。
7. おわりに • Wiki+Bot IoT – Bot -> Bot/Gateway – Gatewayの先にWSN • WSN 端末の設定を Wiki で行う。 – Dynamic な設定変更可能
7. おわりに • 問題点 – WSN通信に信頼性がない … 冗長性を持たせるなどで緩和 – セキュリティ … Bot/Gateway を NAT内で稼働, Wiki のBasic 認証, その他のセキュリティ強化を検討中
謝辞 • JSPS科研費 JP16K00197, JP15H03055

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