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やっぱりモノをつなげて体験しよう! Arduino YUNとBluemixではじめるIoT入門

Bluemixではじめてみよう! 「IoT→クラウド」データ活用アプリケーション開発 【第1回】

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2016/02/17 15:00

昨年秋から急速に現実味を帯びてきた「IoT(Internet of Things)」。2016年も注目技術の中心にすわりそうです。本連載では、センサでデータを取得するところから、クラウド上にデータを蓄積し、分析して活用するアプリケーションの作り方を4回にわたって解説します。その第1回となる今回は、Arduino YUNをセンサデバイスの例として、IoTアプリの開発・実行に必要な環境のセットアップを説明します。クラウド側には、IBMのPaaS「Bluemix」を利用します。

目次

IoTとは

IoTとは「Internet of Things」の頭文字を取った略語で、色々なものがインターネットにつながることをいいます。

これまでにもPCや携帯電話以外のデバイスをインターネットに接続することはありましたが、コストやデータ保管などの問題から必要最小限にとどまっていました。近年、様々なセンサデバイスを搭載したスマートフォンの普及により、センサ自体がより小さく、より安くなってきました。また、ビッグデータ技術やクラウドコンピューティングの普及・発展により、これまで捨てざるを得なかったデータについても安価なコストで活用できるようになり、IoTに注目が集まるようになってきました。

次のリストはIoT活用例です。活用対象は、大規模なものから個人向けのものまで多岐にわたっています。

IoTは、業種や業務問わず活用できる可能性があります。アイディア次第で、考えもしなかった新たなビジネスチャンスを発見することがあるかもしれません。

もし、あなたがIoTを活用するユニークなアイディアを見つけた時、実際に実現する方法がわからないと、せっかくのチャンスを逃してしまうことだってあります。

センサをインターネットの世界につなぐ方法

IoTを実現するには、まずセンサなどのデバイスをインターネットの世界とつなぐ必要があります。

「センサ」は、人間の感覚に代わって温度や圧力などを検知する器具です。電気信号に変換するものが多く、センサによる検知には通常電力が必要です。IoTにおける「センサデバイス」は、センサに給電して取得した検知データをインターネット経由で送信する役割を担当します。センサデバイスは、センサからインターネットへ送信するまでをひとつのデバイスでおこないます。

センサデバイスの例:最新の掃除ロボット
センサデバイスの例:最新の掃除ロボット

センサデバイスのデータを、いったん「ゲートウェイ」と呼ばれる機器に集約してから送信する場合もあります。センサデバイスとゲートウェイの間は、ZigBeeやBLEといった省電力近距離通信技術を使って通信をおこない、ゲートウェイがインターネットへ送信する役割を担当します。センサデバイスの設置場所によって給電が難しい場合や、インターネット回線を用意できない場合があるなどに有効です。

センサデバイスとゲートウェイを分ける例:RFIDタグとRFIDリーダ
センサデバイスとゲートウェイを分ける例:RFIDタグとRFIDリーダ

IoT活用のスタートアップ時期は、センサデバイスやゲートウェイとして汎用的なワンボードのマイコンボードを使うことが多くなってきました。マイコンボードにはGPIO(General Input/Output)と呼ばれるインターフェイスを搭載しており、比較的自由にセンサを取り付けることができるからです。

Arduinoに接続可能なデバイスのキット
Arduinoに接続可能なデバイスのキット

マイコンボードには様々な種類がありますが、IoTを始める際によく使用されるのが「Raspberry Pi」「Intel Edison」「Arduino」です。

Raspberry Pi

Raspberry Piは、すでに500万台以上販売されている、英国ラズベリーパイ財団によって開発された教育用シングルボードコンピュータです。

いくつかのバージョンがありますが、Raspberry Pi2 Model B(35米ドル)というモデルの場合は、Linux系OSやMicrosoftから無償提供されているWindows10 IoT Coreが動作します。JavaScript(Node.js)やJavaScript、C/C++など様々な言語でプログラミングをおこなうことができます。

Raspberry Piは一部モデルを除き、ネットワークインターフェイスを標準装備しています。また、USBポートを使って、Wi-FiやBluetooth通信デバイスを接続することも可能です。

GPIOがピンコネクタ形状なのでセンサとの結線も簡単で、日本語の市販書籍やブログ記事も豊富なので、IoTのスタートアップに活用されることが増えてきています。

透明ケース入りRaspberry Pi2 Model Bを開梱した状態
透明ケース入りRaspberry Pi2 Model Bを開梱した状態

Intel Edison

Intel Edisonは、米国Intelが開発したシングルボードコンピュータです。EdisonはIoT向けに開発されているため、本体は切手大のサイズにまとめられています。Intel Atom 500MHzを搭載しており、本体価格は約1万円です。

Intelが提供するXDE IDEを使えばJavaScript(Node.js)による開発が可能ですが、購入時点ですでにLinuxが動作しており、様々な開発言語をあつかうことができます。

ただし、インターフェイスが小さくGPIOの取り回しが難しいため、Arduino拡張ボードやBreakoutボードを使って開発します。

Intel Edison Kit for Arduinoに光センサを接続したところ
Intel Edison Kit for Arduinoに光センサを接続したところ

販売開始は2014年9月と後発で、Raspberry Piと比較すると日本語書籍の数も少ないこともあって、初心者にはやや難しいデバイスかもしれません。しかし、小さいサイズの本体にBluetooth/Wi-Fiを標準装備していることから、本格的な活用はこれから増えてくると思います。

Arduino

Arduinoは、イタリアArduino社が2005年にロボット制御ボードのプロトタイプを開発するためのマイコンボードとして開発しました。オープンソースハードウェアとして設計情報が公開されており、Arduino社以外からの派生ボードも複数販売されています。

開発には、C++に似た独自開発言語Sketchを使います。統合開発環境もあわせて提供されており、ボタン1つでボードへアップロードすることができます。

最も多く販売されているArduino UNOには標準でネットワーク通信のためのデバイスが搭載されていません。このためシールドと呼ばれる拡張ボードを装着するか、ネットワーク機能を標準装備している派生ボードを使用します。ネットワーク機能を持つArduino YUNの場合、約1万円で入手可能です。

日本では電子工作分野で多く使われているため、市販書籍も多数出版されており、初心者にもあつかいやすいマイコンボードです。

水位センサをArduinoのGPIOに接続したところ
水位センサをArduinoのGPIOに接続したところ

IoTは世間に馴染んできたようです?

先日たまたま見ていたTV番組「TBS がっちりマンデー!!2015年儲かりキーワード」で、「IoT」という単語が登場してびっくりしました。

TBS がっちりマンデー!! 2015年12月20日放送回「2015年儲かりキーワード」
TBS がっちりマンデー!! 2015年12月20日放送回「2015年儲かりキーワード」

流行っているのはIT業界の中や一部の範囲だけなのかと思っていたのですが、一般の人も視聴する番組で紹介されるほどIoTがメジャーになりつつあるとは知りませんでした。

IoTを始めたい方も・本格導入を検討中の方も:おすすめソリューションのご紹介

ビジネスのパフォーマンスを高めようとさまざまな業種・企業で、IoT活用を前提とするプロジェクトが動き始めています。ただし、検討を始めて最初に出てくるのは、こんな要望ではないでしょうか。

「最初は実験的にスタートしたいから、小さく簡単に素早く始めたい」
「実運用に移ったときには10万・100万単位のセンサ/デバイスに対応できるスケーラビリティも確保したい」

これにお応えできるサービス・製品がIBMにあります。ぜひ、下記の資料をご覧ください。(編集部)


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著者プロフィール

  • 堀 扶(ホリ タスク)

    株式会社エクサ所属、シニアITアーキテクト。おもに製造業、金融業向けのビジネスシステムの提案、設計、開発、テスト、保守に従事。その後、技術部門へ異動し、技術支援、全社標準化、先進技術調査を担当。IBM Bluemix Challenge 2015にてBluemix賞を受賞。情報処理学会、プロジェクト...

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連載:Bluemixではじめてみよう! 「IoT→クラウド」データ活用アプリケーション開発

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