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    IoT 開発

    センサ特集
    Raspberry Pi x センサ で実現できる、様々な IoTソリューションをご紹介

    Raspberry Pi などの低価格なシングルボードコンピュータの登場により、手軽に低コストで IoTを導入できるようになりました。目的に合ったセンサと組み合わせることで、様々な場面で活用できます。
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    Raspberry Pi とセンサを活用して IoTで農作物の栽培適正管理を行った事例が、2017年5月15日の日本食糧新聞で紹介されました。
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    Internet of Things:IoT(モノのインターネット)とは?

    最近、新しい専門用語がどんどん誕生していることにお気づきですか?ついていくのがますます大変になってきています。IoT、Internet of Things、Internet of Everythingなどと呼ばれる「モノのインターネット」。それから「コネクテッド」系もいっぱいあります。Connected Home (コネクテッドホーム)、Connected Car (コネクテッドカー)、Connected Self (コネクテッドセルフ)、それからConnected Dog (コネクテッドドッグ)なんていうものもあります(「Connected Dog」で検索してみてください)。まだあります。Industrial 4.0(インダストリ4.0)、Smart Factory (スマートファクトリ)、Industrial Internet of Things (IIoT:産業用モノのインターネット)。

    でも、IoTって何なのでしょう。これらの用語が意味するものはすべて違うのでしょうか。私たちにはどのような関係があるのでしょうか。

    IoTとは、簡単に言えば、(インターネットなどの)ネットワークや他の機械につながっていて、人が操作しなくても自律的に機能するあらゆるモノのことです。そしてそれ以外の用語は、単にIoTでできることを表しています。ですから、「コネクテッドホーム」とか「コネクテッドカー」などは、家や車が何らかの方法でネットワークにつながっているという、それだけの意味です。「インダストリ4.0」もまた然り。こちらはIoTの中でも地味なビジネス要素です。近年のさまざまな部品やワイヤレスプロトコルにより、こうした接続が可能になったことで、「スマート」な、つまり、自らを追跡、記録、表示、監視、調整することができる機器や機械を設計できるようになったのです。

    それだけ?ええ、まさにそれだけです。ですから、こうした新しい用語におじけづく必要はありません。「モノのインターネット」とは、本当にそれくらいシンプルなのです。

    というのは、消費者にとっての話ですが、私たちの生活を実際にシンプルにしてくれる「モノ」は、言うまでもなく、技術的なことができる誰かに作ってもらう必要があります。ここで活躍するのが電子設計技術者です。彼らは、私たちが考える絵空事を現実にしてくれる専門知識を持っています。宝くじに当たるような夢物語ではなく、彼らは確実に、私たちの生活をもっと簡単で便利にするたくさんのモノを設計し、作り上げることができるのです。

    自宅がコネクテッドホームだったらと想像してみてください。朝起きて2階の寝室から階段を降りてきたとき、キッチンが快適な温度に暖まっていて、お気に入りのコーヒーが入れたての香りを放っていたらいいと思いませんか?もっと嬉しいのは、車のキーやメガネ、こどもたちの靴などがどこにあるか、いつでも追跡できることです。出かける前に、あれがないこれがないと慌ただしく探し回る手間が省けます。そこまでなくても、せめてあなたが家に帰ったとき、鍵を取り出そうとして買い物袋をひっくり返すことなく、玄関の鍵が開いたり、ガレージのシャッターが上がってくれたりしたら助かりますよね?

    これまでに何が変わり、今どんな風に実現しているのでしょうか。すでにゲーム、エンターテインメント、フィットネス、ヘルスケアの分野でコネクテッドデバイスの事例が多数あり、テクノロジが急速に発達しています。現在は、状況を検出してデータを送信する高度なセンサが以前よりも安価に手に入ります。このようなセンサをさまざまなワイヤレス技術に組み込めば、データ共有が可能になり、新しいコネクテッドの世界へと足を踏み入れる準備ができるのです。そこは、あらゆる物事を今よりもずっとスマートな方法で進められる世界。可能性は無限大です。

    IoT設計要素

    IoT設計には、一般的に3つの中心となる要素があります。

    ・モノ:有線又は無線接続で、他のネットワークに接続する手段を持ったデバイス
    ・ネットワーク:家庭用のルータのように、複数のモノをクラウドに接続するネットワークやゲートウェイ
    ・クラウド:データを安全に統合・保管するデータセンターのリモートサーバ

    データ

    モノから発生する、温度・湿度・位置などの情報を検知して表す数バイトの単純なデータ。容量が小さいことから、よく「小データ」と呼ばれます。

    複数のデバイスからこうした小データがネットワークを介してクラウドに送られ、統合・追跡されます。多くの場合、長期間かけてデータの容量が増えていきます。こうして大きくなったデータは一般的に「ビッグデータ」と呼ばれ、ここでIoTの真の威力が発揮されます。数千、数百万のデータポイントを統合し、より高度な学習・理解・制御が可能になります。

    センサからのデータを分析することで、事象の結果や反応を紐づけることができます。例えば、周辺光センサを使用して、春から日没が遅くなることを検知し、照明の点灯時間を遅らせ、電気を節約することができます。あるいは、機械が通常よりも多く振動していることが分かれば、故障の可能性に気付き、部品を注文したり、予防メンテナンスを実行することができます。

    IoTプロトコル

    従来のWiFiやBluetoothをはじめ、新しく定義されたLoraWAN、Sigfoxなど、IoTに適した多くの言語とプロトコルが登場しています。これらはは、以下のような要素に応じて適用されます。

    データレート:情報の伝送速度は?
    電力消費:例えば、ウェアラブルデバイスの電池寿命は短い?
    範囲:データ転送距離は数メートルか数キロメートルか?
    周波数:エリアで使用できる周波数は?

    IoTに対応する設計

    IoTの設計に必要な多くの技術は新しいものではなく、各要素技術は成熟し、コストパフォーマンスも優れ、容易に利用することができます。
    WepTech 6LoWPANルータなど、簡単に設計できるデバイスだけでなく、独自のデザイン設計にも対応できるTI CC2538といったディスクリート部品も入手できるようになっています。受動部品やコネクタも、革新的なIoT設計の新しい需要に応えて変化しています。その中の一つであるUSB-Cは、ウェアラブルデバイスに接続するケーブルを減らし、わずか0.6 x 0.3mmの多層セラミックコンデンサで、さらにデバイスを小型化します。

    家庭のIoT化 ホームオートメーション

    近年、ホームオートメーション化が一般家庭に普及しつつあります。家電機器が人の動きを監視、行動を予測することで、住宅をより快適にします。

    TE Connectivityは、ホームオートメーションに必要な電子部品やセンサソリューションを開発しています。

    > DesignSpark記事「私はこうしてホームオートメーションで生活を激変させた」を見る
    ホームオートメーションに使える TEの製品

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