IoT/M2M 関連業務について

Wikipedia英語版より    
Wikipedia英語版より    

 かつてインターネット接続やデバイス間通信を行うには、PCやタブレット、携帯電話といった高価な機器が必要で、通信費用も高額でした。しかし近年、スマートフォンの普及・低価格化、MVNOによる低価格な移動体通信サービスの普及、iBeacon/EddyStone といった BLE (Bluetooth Low Energy)を利用した低電力近距離無線通信技術の登場により、様々な“モノ”が簡単にコンピュータ・システムに繋がるようになりました。こうした現象は、モノに対する視点からは IoT(Internet of Things: モノのインターネット)、モノとシステム間の通信やデータ処理の視点からは、M2M(Machine to Machine)と呼ばれます。

 

 現在、スマートホン、iBeacon/EddyStone 等のビーコン、Raspberry/Arduino 等のシングルボードコンピュータ等が様々なモノ(人・動物を含む)や空間に組み込まれ、モノの情報が自動的にサーバに送信され、加工・蓄積・利用されるようになっています。IoT/M2M の利用は、物流、小売・流通、運輸、製造、農業、インフラ等、非常に広範に及んでいます。

 

 当社ではシステムにより“モノ”を効率的に監視・管理したいというお客様に、IoT/M2Mシステムの提案、コンサルティング、開発、保守といったサービスを提供いたします。

【図1:IoT/M2Mのイメージ】

“モノ”に組み込まれたビーコン・スマホはBLE/WiFi/LAN/インターネットを介してサーバに情報を送信する
“モノ”に組み込まれたビーコン・スマホはBLE/WiFi/LAN/インターネットを介してサーバに情報を送信する

屋内測位システム(IPS)

 IoT のテクノロジーの一つに「屋内測位システム」と呼ばれるものがあります。これは屋内やGPSの電波が届かない地下やビル間などで人やモノの位置を測位するもので、 IPS (Indoor Positioning System) あるいは ILS (Indoor Location System) などと呼ばれます

 

 当社の IPS は、iBeacon を人やモノに取り付け、測位を行うエリアに予め配置した複数の小型PC端末(Raspberry Pi)により iBeacon の信号を受信することにより、iBeacon の位置を算出します。

 原理的には、3つの端末が受信した iBeacon の信号の強度(RSSI)から端末から iBeacon までの距離を算出して、三点測位により iBeacon の位置を計算します。

 

 しかし、 iBeacon の信号は 家電やWiFi 等も利用する 2.4GHz帯を使用するため様々な電波の干渉を受けため、RSSIとそれから算出される距離の精度は低くなります。
このため、補正処理を施しても、図の「理想」的に3円が交差するような状況は少なく、「現実」のような状況が多々発生します。3円が交差しない状況では、伝統的な三点測位は破綻してしまいます。
 

二円指向三点測位のイメージ図    
二円指向三点測位のイメージ図    


 そこで当社では伝統的な三点測位が破綻する図のような状況であっても、測位を可能とする IPS を構築しました。
 当社のIPSの手法、測定テストの結果は、以下のBlog記事により公開しております。

その他のIoT/M2M関連のプロトタイプ

 当社では IPS 以外にも IoT/M2M 関連のプロトタイプシステムを開発しています。表のリンクをクリックすると、モデルとモデルに基づき開発したプロトタイプの Blog 記事(別サイト)をご覧いただけます。

想定モデル 説明
Android による多数移動体管理モデル  Android を多数のトラック、自動車、人等に取り付け、すべての所在地を PC/タブレット画面のマップ上に表示するプロトタイプ。また、IoT に特化した低価格移動体通信サービス SORACOM の利用についても検証した。
iBeacon/iPad/FileMaker Go による定位置ビーコン監視モデル 倉庫等において iBeacon を物品に取り付け、物品の存否情報を iBeacon の電波の有無を以て判断するプロタイプ。 iPad/FileMaker Go(監視端末)が iBeacon の信号を失うと、データベースに消失を記録する 。

利用するテクノロジーとデバイス

 IoT/M2Mプロジェクトにおいては、当社では以下のようなテクノロジーやデバイスを使用し、システム開発を行います。

iBeacon/EddyStone

Aplix社(黒)、Gimgle社(青)、Onyx社(白)の技適認証済ビーコン
Aplix社(黒)、Gimgle社(青)、Onyx社(白)の技適認証済ビーコン

 iBeacon/EddyStone(ビーコン)はモノ、人、場所に取り付け、BLE(Bluetooth Low Energy)を介して自身の識別子(UUID/UID) や距離情報等を送信します。その電波の到達距離は数十メートルで、 iPhone、Android、Raspberry Pi 等のBLE4.0対応端末で受信することができます。店舗、社屋、倉庫など比較的狭い範囲での利用が想定されます。

 

 当社では複数のメーカーのビーコンを使用し、検証・開発を行っております。お客様の要望によっては、数百のビーコンを使用したプロトタイプシステムを開発し、お客様に評価して頂くことも可能です。

シングルボードコンピュータ ― Raspberry Pi

Zero/Zero W/3 Model B ― GPSモジュールやデータ通信ドングル(図右下)の取付も可
Zero/Zero W/3 Model B ― GPSモジュールやデータ通信ドングル(図右下)の取付も可

 シングルボードコンピュータ(ここではRaspberry Pi)は文字通りコンピュータであるため多様な用途がありますが、倉庫等で製品に多数のビーコンを取り付けるような場合、ビーコン監視端末として利用できます(図1の右上)。Rapberry Pi は Wi-Fi 機能付き の Zero W/WH が¥2000弱(2018年9月現在)で調達可能で、広い倉庫や仕切りが多い建物内でビーコン付製品の管理するような場合でも、コストを抑えて多数の Raspberry Pi 監視端末を導入することができます。

スマートフォン/タブレット

 社外にあるモノ・人を管理する場合、Android や iOS 端末等を使用しDocomo等の移動体通信網を介してサーバに情報を送ります。

 

 画面等のユーザインタフェイスが複雑であったる操作性に重点を置くシステムでは、FileMaker と iPhone/iPad を用いてリッチなアプリを短期間で開発することができます。

 他方、多数の端末が必要でコスト抑制を優先するシステムでは、Android を運用プラットフォームとして Cordova(後述)等により開発を行います。Android は低価格商品が多くあり、FileMake Go ライセンスを必要としないため、導入コストと運用コストの両方を抑えられる可能性があります。


 開発するシステム仕様、予算、既存のデータベース等のシステム環境により、導入すべき端末も変わってきます。 

node.js/Cordova

  Raspberry Pi等の端末のアプリケーション開発には、世界最大と言われるライブラリを有する node.js を使用します。node.js で開発したアプリは、Windows/Macintosh/Linuxで利用できます。

 

 Android/iOS端末用の開発には、node.js に加えて cordova とそのプラグインを使用します。

node.js 及び cordova により、様々なプラットフォーム用のアプリケーションを短期間で開発することが可能となります。