RaspberryPi で IoT データの遠隔ビュー

２時間のハンズオンテキスト

工場などで、

• 物流記録
• 異常検知
• 重量測定ログ

などをしたい。

Raspberry Pi を使って作ってみる。

こういったことをしたい

• ロジ管理
• タグ・コードリーダ
• DB連携
• データ遠隔可視化
• 工作機械のモニタ
• センサ繋げる
• データ蓄積
• リモートモニター／アラート
• 計測器
• シリアル通信
• データ蓄積
• データ可視化

基礎的なシステム構築レクチャー

• テキストログと同期
• ssh によるリモートログイン
• コマンドライン操作
• コマンドライン操作をスクリプト化
• スクリプトをPHPで実行

ここらへんを、レガシーなテクニックをつかってやる。

特別なソフトを使わず、

昔ながらのレガシーUnix系コマンド。
この組み合わせで20年同じものが使えている。
今後も20年は使える（はず）

外部連携

• 既存の生産管理DB
• メール
• クラウド

などと連携するとベター。
スタンドアロンで記録を取るだけでもいい。

ということで、基本機能は外部DB連携はしないけれど、拡張してDB連携などもできるようなものを考える。

課題抽出

• データ蓄積とデータのリモート可視化
• センサなどの接続やプログラムは自分で調べて解決できます。
• 外部連携すると効果は高いけれども、連携しなくても業務改善
• データ集約と見せ方の工夫だけで一次ゴールを作成できる
• それを元に次のステップを検討することを提案している

トレーニング

今回、以下のようなことを実現するシステムを作成するトレーニングを行った。

• データを集約して表示するだけで見える化できる。
• これをすることでデータを集めることができる。
• ネットワークに参加した他のPCやスマホで閲覧できる。

トレーニングの内容は以下の通り。

• GPIOコマンドでデジタル値を取る
• シェルスクリプトで無限ループ
• センサーの値変化をモニターする
• 日付をコマンドで取る
• デジタル値と日付を結合する
• 出力をリダイレクトしてファイル化
• cronで定期実行
• sshで外部から入ってファイルを見る
• scpでログファイルを転送
• Apacheをインストール
• WebサーバにPCからアクセス
• PHPで計算した結果をWeb表示
• ログファイルをWeb表示
• 見やすく成形
• ログファイルの抜粋を表示

インストール

以下まで終わらせておこう。

• Raspberry Pi を複数台用意 (今回の例では2台)
• Raspberry Pi へ Raspbian をインストール
• Raspberry Pi がインターネットに接続

IPアドレスを確認

Raspberry Pi にログインして、

ipconfig

と入力してエンターすると表示されます。
資料などを見て、固定 IP アドレスにできるならベターです。
今回は、2台のアドレスを「169.254.12.20」と「169.254.12.21」だとしておきます。
169.254.12.20 をエッジ、
169.254.12.21 をサーバとします。

母艦(PC)からログイン

PC に SSH クライアントをインストールしておきます。
いろんなSSHクライアントがありますが、Windows の場合は TeraTerm などが定番です。
エッジ側の Rasbperry Pi にログインします。
IPアドレスは「169.254.12.20」、ユーザ名は「pi」、パスワードは特に変更していなければ「raspberry」です。

Mac や Linux の場合は

ssh pi@169.254.12.20

のようにして接続します。

エッジとサーバの通信

エッジから

ping 169.254.12.21

のようにして、確認します。

Request Time Out や、 Distination Host Unreachable の表示が出たら何か問題があります。

GPIOの値を取る

RaspberryPiのGPIOは、以下のような並びになっています。

数字がの並び順がデタラメですね。WiringPiというツールを使うと少しはマシな番号の割り振りになります。

こちらで使ってみます。

gpio readall

とすると以下のようになります

電子回路の実験

まずは、LEDをつけてみます。何もなくても点灯するかどうかチェックです。

点きましたか？　点いたら配線を変えていきます。

ではスイッチをつなげてみあます。以下のようにしてください。

図
この写真はボタンを押すとLEDが点きます。

このボタンが押されたかどうかをRaspberryPiで検出してみます。

gpio read 0

とすると

0

が出てきます。

ボタンを押すと

1

が出てきます。

記録を取る

これを、記録を取ってみましょう。

まず、ボタンが押された時間を出してみます。

date

とすると、日付が出てきます。

vim gpiocheck.sh

として、

date
echo SWITCH=
gpio read 0

とします。

これを実行すると、キーボードで入力したように実行できます。

実行のためには、実行許可を与えます。

chmod 777 gpiocheck.sh

として、

./gpiocheck.sh

とすると、

2018年 11月 13日 火曜日 16:54:36 JST
SWITCH=
0

と出てきます。ちょっと見づらいですね。

スクリプトを変更して、以下のようにしてみます。

t=`date`
m=" SWITCH="
a=`gpio read 0`
echo "${t} ${m} ${a}"

実行すると、

2018年 11月 13日 火曜日 16:54:36 JST SWITCH=0

と出てきました。

記録を取る

./gpiocheck.sh > gpio.log

とすると、ファイルに記録が取れます。

cat gpio.log

で閲覧。

./gpiocheck.sh >> gpio.log

とすると、ドンドン記録が溜まっていきます。

自動実行

sudo vim /etc/rc.local

として、

/home/pi/gpiocheck.sh >> /home/pi/gpio.log

という行を追加します。

リモートに転送

エッジから、

scp /home/pi/gpio.log pi@169.254.12.21:/home/pi

とします。

サーバにログオンして、

cat /home/pi/gpio.log

とすると、コピーされてるのがわかります。

転送を自動化

パスワードを打たないといけなので、それを打たなくてもいいように署名をつくります。
この記事を参照して、やっていきます。
https://qiita.com/Tanaaaaan/items/50c3f0ddc15c40b750d2

うまくできたら、以下の行を/etc/rc.localに追加します

scp /home/pi/gpio.log pi@169.254.12.21:/home/pi

サーバの設定

サーバでは、sshでログインすると見えますが、Webブラウザで見えるようにしてみます。

apache と php をインストールします。

sudo apt nstall apache2 php5

インストールできたら、ブラウザから見てみます。

を開くとページが出てきます。

サーバで、index.html を消して、

sudo bash

cd /var/www/html

rm index.html

PHPを編集します。

vim /var/www/html/index.php

<h1>GPIO data</h1>

<pre>
<?php

system("tail /home/pi/gpio.log");

?>
</pre>