投稿者: ビキアスタッフ

ビキアの萩尾です。

前回の相馬のBluetoothに関する記事に続いて、水中でのBluetooth(電波)について紹介します。

私の自宅では、水を張った30cmサイズの水槽にIoTセンサー(μPRISM)を入れて環境値を計測しています。センサーはジッパー付きポリ袋を二重にして防水し、それだけでは水に浮いてしまうので吸盤で固定しています。設置場所については、水槽はベランダ、ゲートウェイは室内にあり、センサーとゲートウェイは1メートルぐらいの距離があります。センサーとゲートウェイ間の障害物は、水、ガラス2枚(水槽、窓)です。

気になるところのBluetoothの感度ですが、もちろん何も障害物がない状態と比較すれば接続成績はよくありませんが、ほぼデータを受信しています。たまに切れますが、自然の状態で水温は急激には変わることはありませんので、支障がない範囲かと思います。

水槽の中央底へセンサーを置くと接続は切れてしまいますので、センサーは水面近く、もしくは水槽の壁際に設置してあることが必要です。数週間計測を続けていますが、水温は一緒に入れてある水温計とほぼ同じ値を示しています。
湿度は、水に入れてから数時間かけて100パーセントになり、それ以降ずっと100パーセントのままです。理由は今のところ不明です。気圧は参考程度ですが、台風24号のときは977hPaを記録しているので、センサーが大気中にある状態と同じような数値でした。照度や紫外線も計測しています。
水槽で魚を飼っている場合、ヒーターのサーモスタットが故障して水温が高くなってしまい、魚が全滅したという話をよく聞きます。温度をインターネットで監視できて、メールなどの通知も受け取れるIoT技術はこういう時に役に立ちますね。

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ビキアの相馬です。

Bluetoothという無線規格があります。
 こんな↑マークです

スマホでスピーカーやヘッドホンを接続する際によく使用されるので、ご存知の方も多いかと思います。弊社製品の「IoTスターターキット for μPRISM」では、センサーとゲートウェイ間のやり取りに使用しています。

無線通信には色々な種類があり、ネット等には様々な情報があります。私も普段は『繋がればいいや』程度の運用です。しかしながら、実際に試してみると、自分の当たり前が間違っている事が多いです。

「IoTスターターキット for μPRISM」で使用しているBluetooth4.2で最近、私が知ったことを共有します。ちなみに弊社「IoTスターターキット for μPRISM」は、直線距離１０メートルを上限の目安としていますが、環境に大いに依存するというのが、今回の話です。

もしかするとBluetoothの本来の使い方を逸脱しているとか、他の製品には当てはまらないかもしれません。そこはご容赦願います。

１. 金属の缶
金属の缶に入れても電波は飛びます。さすがに電波強度は落ちるようですが、全く使えないということはありません。
私は電波が切れるか切れないかのぎりぎりの状況を作る出すため（いちいちデバックで２０mも離れるのは面倒ですので）、缶に入れてちょっと遠く(1-3m)に離します。金属の缶は電波を通さないと思っていました。

2. 電波が障害物を回り込むための角度の重要性
横浜観測所（アカウント/パスワード共に”guest”）のセンサーとゲートウェイの位置関係は次の絵のようなものです。センサーは地面、ゲートウェイは２階の窓からぶら下げており、センサーとゲートウェイの間には”屋根”という電波にとっての障害物があります。
電波は障害物を回り込むことが出来るので、通信は出来ていましたが接続成績が良くありませんでした。ある時、ふと思いつき、窓の上側に付けたところずいぶん改善されました。センサーとゲートウェイは近いほうが良いのではないかと思い窓の下側に設置していましたが、センサーが屋根から離れたことで、電波が回り込みやすくなったようです。
 

 
3. 水の中からでも電波は届く
「電波は水の中を通らない」と思ってました。なんとなく…で試したところ、水の中でも大丈夫でした。
しかし、現在のμPRISMを絶対にそのまま水没させないでください！！
何かしらの方法で水が入らない様に防水対策をしてください。きちんと対応すれば、水の中でもゲートウェイと通信ができます。
ただし、水中なので気圧と湿度は当てにしない方が良いでしょう。

少し話が変わります。
前回も結構ゲートウェイは、大丈夫とお話しましたが、その後日談です。
台風２４号は、日本列島を猛烈な風と雨で縦断して行きました。ゲートウェイは結構な雨を被ったと思います。加えてセンサーが飛んで行ってしまわないかと心配しました。(センサーはそれなりのお値段しますので…)
何回も瞬間的な停電に見舞われ、ゲートウェイも散々でした。その都度、自動起動し計測するシステムをみて頼もしく思いました。

以下はその時のダッシュボードの画面です。気圧（赤線グラフ）が右下に下降して低くなっていくと同時に加速度（青線グラフ）の振り幅が激しく上下しています（台風の接近に伴い、風が強くなってきた様子がしっかりと記録されています）。

 

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ビキアの相馬です。

弊社の「IoTスターターキット for μPRISM」はゲートウェイにRaspberry Pi Zero WHを使っています。
『このハードってどうなの?』 と疑問を持たれている方は多いのではないかと想像します。私もその１人です。


『ちゃっちくて、すくダメになっちゃうのでは…?』
『処理能力が足りないのでは…?』
『Wi-Fi、Bluetoothの実装はおまけみたいなものでは…?』
などなど、色々と疑いをあげれば出てくるのですが…結構、疑ってました。私の商売柄(だと思いますが)、ハード、ソフトともに疑いを持ちながら取り組みます。

実は最初、試作用に３台購入したものの１つがHDMIが使用できないという不良品が混じっており、それも心配の種でした。当然、次の候補として(少し大きな)Raspberry Pi 2や3がありました。
処理能力も高いですし、インターフェイスも沢山ありますし、他の会社での使用実績も上回っている様に見えました。(当時はRaspberry Pi Zero WHの量産が開始されたばかりなので当然です。)

RaspberryPi3（写真左）　RaspberryPiZeroWH（写真右）
↑ご覧の様に比べると、大きさも3倍ぐらいありますね。大きいものは安心と考えてしまいます。

約10か月間使用し複数個所に配置しましたが、ハードウェアとしてのトラブルはありませんでした。
この時点で、不安は完全に払拭されました。

今年の猛暑も乗り切りました。暑かったですね〜。
直射日光のあたる場所に配置したりもしてみましたが、壊れることはありませんでした。
一般的にコンピューターのトラブルは暑い時ですが、屋外設置なので冬も何かあるかもしれません。

下の写真は弊社ホームページに公開している実験環境で使用しているゲートウェイです。


ここは東向きで朝日が良く入り、午前中はジリジリと暑いです。窓の内側に入れるとBluetoothの条件が悪くなるので窓の外側、網戸と窓の間に設置しています。
Raspberry Pi Zero WHの小ささは、むしろ設置等で功を奏していると考えています。電源も大きなものを必要としないので、良いバランスなのかもしれません。日々運用のノウハウが蓄積されており、それが弊社の強みになると考えています。(まあ、でも楽しんでやっています。)

公開しているページへアクセスするにはこちら
詳細ページへ

IoTが、少しでも身近なものと感じていただける様に観測データの公開をスタートしました。
初めは、屋外設置の観測データを見ただけでは何も発見がないかもしれませんが、地震があったり、台風が来たり、ゲリラ豪雨があったりと最近の様々な自然の変化で、独自のフォーカスしたいポイントに対して、どの様な変化があるのかなど、色々と興味が湧いてきます。
こちらの実験は、ほんの手始めです。我々はこれからも、進めて公開していくつもりです。

もっともっと、酷い取り付けをしている過酷な現場があるのですが、公開の許可が得られましたら、またこちらでご報告します。
更なる無茶なことに挑戦する方向で検討しています。

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今回は「IoTスターターキット for μPRISM」の使い方のご紹介です。

使い方はとっても簡単です。
１） μPRISM（センサー）にボタン電池を入れます。
２） IoTゲートウェイとルータを接続します。
３） IoTゲートウェイの電源を入れます。
４） 取得したデータを見るには、Webブラウザやスマートフォンでダッシュボードにアクセスして下さい。

何か測りたい環境はあるとは思いますが、初めは全体を手の届く範囲に置いて実行することをお勧めします。
μPRISM（センサー）、ゲートウェイ、クラウド間の接続が確認できたら、測りたい場所にμPRISM とゲートウェイを設置してください。

最初は動作の確認を兼ねて、いくつかやっておいた方が良いことがあります。
μPRISM には個体識別コードがあります。私の手元にあるセンサーを例にしますと、μPRISM の横にシールで「BD Address 00:08:9C:00:1A:18」と書いてあります。「00:08:9C」はエレックス工業μPRISMを意味しています。「:00:1A:18」がμPRISM ごとに異なる番号です。
μPRISM が複数あるので、ダッシュボードで見えているμPRISM が実際にどれであるか、判断がつかなくなってしまいます。なので、判り易く書いておくことをお勧めします。
ダッシュボードで各々に名前を付けることが出来るのですが、初めは書いておいた方が良いでしょう。

ダッシュボードを見ながら、センサーを動かすことで値が変わります。
一番わかり易いのが、照度値です。μPRISMの真ん中にある目玉（計測＆LED表示窓）を覆うことで、値が変わることがわかります。

値が変わるタイミングをダッシュボードの「リアルタイム」で見ると下記の様な表示になります。

もう一つ最初に覚えて頂きたいことがあります。
IoTゲートウェイは小さいですが本物のコンピュータです。電源を切るのには手順があります。
１） ダッシュボードの「ゲートウェイ設定」をクリックして、ゲートウェイ設定画面を表示します。
２） 「シャットダウン」を押すと確認のダイアログが出ますので 「OK」ボタンを押します。
３） IoTゲートウェイの緑色のLEDが消灯するまで、しばらく待ちください。
４） 消灯したらケーブル等を抜いても大丈夫です。

皆様にダッシュボードの雰囲気を味わって頂くため、どなたでもアクセス出来るページを開設いたしました。

下記ボタンをクリックすると、IoTクラウドのログイン画面が表示されますので下記アカウントとパスワードを入力してご覧ください。

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ご感想等ありましたら、お知らせ頂けると嬉しく思います。

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