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Raspberry Piを使って屋外利用可能なIoTゲートウェイを作る(Pi-protect)

屋外のセンシングシステムを組もうとしたときにノウハウが多いラズパイを使用したいと思うことがあります。
しかしラズパイを屋外で使うには、いくつかクリアしなければならない課題があります。

ラズパイの屋外設置を検討する

電源をどこからとるか

今回は商用電源が使える環境を想定します。

機器の防塵・防水

ラズパイ本体や周辺機器を防塵・防水ケースで保護する必要があります。

安定したインターネット接続

Wi-Fiアクセスポイントがない環境では4G/LTE回線を使用することにより安定したインターネット接続が可能です。

電波法(屋外無線LAN利用)を守ること

Wi-Fiで使う電波は2.4GHz帯と5GHz帯がありますが、
電波法によると2.4GHz帯は屋外利用可能です。
一方で5GHz帯無線LANの屋外利用は一部を除いて禁止されています。

無線LANの屋外利用について(総務省)

ラズパイはモデルによって2.4GHz帯のみ対応のもの(Rasberry Pi 3Bなど)と、
2.4GHz帯・5GHz帯の両方対応のもの(Rasberry Pi 3B+、Raspberry Pi 4Bなど)があります。
屋外利用の場合は2.4GHz帯のみ対応のモデルを使う必要があります。

以上を踏まえて、ラズパイを用いた屋外利用可能なIoTゲートウェイの構成を考えてみます。

必要なもの

今回準備したものは以上です※1
Pi-protectは防塵・防水ケースにRaspberry Pi 3Bと、4GPi(4G/LTE通信モジュール)を搭載した製品で、屋外で4G/LTE通信が可能です。

Pi-protectのハードウェア構成をみてみます。

4GPi以外にはslee-Pi3(電源管理/死活監視モジュール)を搭載しています。
またバックアップキャパシタにより、停電発生時には自動でOSシャットダウンが可能です。
大中小(計6個)のケーブルグランドからLANケーブルやセンサケーブルを引き込むことができます。

IoTゲートウェイ(Wi-Fi・LTE)作成

付属の電源ケーブルを使ってPi-protectの電源を投入し、ラズパイにログインします※2
以下の記事を参考にLTEモバイルルータ機能を実装しました。

好きなWi-FiデバイスのデータをLTE回線を介してクラウドサーバに送信することができます。

まとめ

Pi-protectを活用することで屋外の柔軟なセンシングシステムを構築することができそうです。


  1. SIM同梱プランではない場合は別途SIMカードを用意する必要があります。 

  2. Pi-protectには構築済(Raspberry Pi OS)のSDカードが付属します。 

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