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この文書は AI によって翻訳されています。内容に不正確な点や改善すべき点がございましたら、文書下部のコメント欄または以下の Issue ページにてご報告ください。
https://github.com/Seeed-Studio/wiki-documents/issues

エッジ IoT - センサー データをクラウドに送信する

このチュートリアルでは、ODYSSEY - X86J41x5 に接続されたセンサー値を読み取り、それを Microsoft Azure IoT Hub に送信する方法を示します。このデータは表示されたり、さらなる IoT アプリケーションのために処理されたりします。

生データの受信​

データの可視化​

はじめに​

IoT Hub は、Microsoft Azure のサービスであり、IoT デバイスから大量のテレメトリをクラウドに取り込み、保存または処理することを可能にします。

前提条件​

  • ODYSSEY - X86J41x5 に Python 3 をインストールする

  • Microsoft Azure アカウント。まだ持っていない場合は、無料アカウント を作成してください。

  • Azure リソースを管理するためのコマンドラインツールである Azure CLI をダウンロードしてインストールします。

Azure CLI をインストールしたら、cmd または Powershell を開き、az コマンドを実行します。以下のような画面が表示されるはずです。

Azure CLI の事前設定​

Azure にログインする​

cmd または Powershell を開き、az login コマンドを実行します。ブラウザウィンドウが表示され、Microsoft Azure アカウントにログインします。

Azure CLI に Microsoft IoT Azure 拡張機能を追加する​

以下のコマンドを実行して、Azure CLI に Microsoft Azure IoT 拡張機能を追加します。この IoT 拡張機能は、Azure CLI に IoT Hub、IoT Edge、および IoT デバイスプロビジョニングサービス (DPS) に特化したコマンドを追加します。

az extension add --name azure-cli-iot-ext

IoT Hub の作成​

このセクションでは、Azure ポータルを使用して IoT Hub を作成する方法を説明します。

  1. Azure ポータル にサインインします。

  2. リソースの作成 を選択し、マーケットプレイスを検索 で IoT Hub を検索します。

  3. IoT Hub を選択し、作成 をクリックします。

  4. 基本 タブで以下のフィールドを入力します：

  • サブスクリプション: ハブに使用するサブスクリプションを選択します。

  • リソース グループ: リソース グループを選択するか、新しいものを作成します。新しいものを作成するには、新規作成 を選択し、使用したい名前を入力します。

  • リージョン: ハブを配置するリージョンを選択します。最も近いリージョンを選択してください。

  • IoT Hub 名: IoT Hub の名前を入力します。この名前はグローバルに一意である必要があります。名前が利用可能であれば、緑色のチェックマークが表示されます。

重要な注意: IoT Hub は DNS エンドポイントとして公開されるため、IoT Hub の名前に機密情報を含めないようにしてください。

  1. 次へ: サイズとスケール を選択して続行します：
  • 価格とスケールのティア: 現時点では F1: 無料ティア を選択します。1 日あたりのメッセージ数や機能に応じて、いくつかのティアから選択できます。
  1. レビュー + 作成 タブを選択して設定を確認し、作成 をクリックして新しい IoT Hub を作成します。IoT Hub の作成には数分かかる場合があります。

デバイスの登録​

デバイスを接続する前に、IoT Hub に登録する必要があります：

  1. cmd または Powershell で以下のコマンドを実行し、IoT Hub CLI 拡張機能を追加してデバイス ID を作成します：
az iot hub device-identity create --hub-name iot-test-1 --device-id MyPythonDevice

注意:​

  • hub-name -> iot-test-1 を作成した IoT Hub 名に置き換えてください。

  • device-id -> MyPythonDevice。これは登録するデバイスの名前です。この例では、MyPythonDevice がデバイス ID です。

  1. 以下のコマンドを実行して、登録したデバイスの デバイス接続文字列 を取得します。
az iot hub device-identity show-connection-string --hub-name iot-test-1 --device-id MyPythonDevice --output table

デバイス接続文字列をメモしてください。この文字列は次のような形式です：HostName={YourIoTHubName}.azure-devices.net;DeviceId=MyPythonDevice;SharedAccessKey={YourSharedAccessKey}。後で使用します。

注意:​

  • 上記と同じように、hub-name と device-id を置き換えてください。

Arduino Core を使用したデータ収集​

このセクションでは、Arduino Core を使用してセンサー値を読み取り、シリアルモニターに出力します。このデータは他の場所から Python を使用して読み取ることができます。

  1. Arduino IDE をダウンロード、インストール、設定するために Getting Started を参照してください。

  2. Grove Light センサーの信号線を ODYSSEY - X86J41x5 の A0 に接続し、電源とグラウンドも接続します。詳細については Getting Started のピン配置図を参照してください。

  3. 以下のコードを Arduino IDE を使用して ODYSSEY - X86J41x5 にアップロードします。正しい ボード と ポート を選択することを忘れないでください。ここで使用する ポート をメモしてください。この例では、ポートは COM4 です。

Arduino コード​

#define LIGHT A0
#define Serial SerialUSB

void setup() {
  // 初期設定をここに記述します。1回だけ実行されます。
  Serial.begin(115200);
  pinMode(LIGHT, INPUT);
}

void loop() {
  // メインコードをここに記述します。繰り返し実行されます。
  int state = analogRead(LIGHT);
  Serial.println(state);
  
  delay(500);
}
  1. Arduino IDE の シリアルモニター を開き、プログラムが正しく動作しているか確認します。

光センサーの読み取り値を Azure IoT Hub に送信​

光センサーの読み取り値はシリアルに出力され、Python を使用してこのデータを抽出し、Azure IoT Hub に送信します。

  1. Powershell を開き、以下のコマンドを実行して必要な Python ライブラリをインストールします。
pip install azure-iot-device
pip install pyserial
  1. 以下の Python コードをコピーしてローカルドライブに保存します。テキストエディタを使用して以下の変更を行ってください。

  • serialPort 変数の値を、先ほどメモしたシリアルポートに置き換えてください。

  • CONNECTION_STRING 変数の値を、先ほどメモしたデバイス接続文字列に置き換えてください。

Python コード​

# Copyright (c) Microsoft. All rights reserved.
# Licensed under the MIT license. See LICENSE file in the project root for full license information.

import time
import serial

# Python Device SDK for IoT Hub を使用：
#   https://github.com/Azure/azure-iot-sdk-python
# サンプルは IoT Hub のデバイス固有の MQTT エンドポイントに接続します。
from azure.iot.device import IoTHubDeviceClient, Message

# Arduino シリアルからの読み取り設定
serialPort= "COM4" # シリアルポートを変更してください。Arduino IDE で確認可能
baudRate = 115200
ser = serial.Serial(serialPort, baudRate, timeout=0.5)

# デバイス接続文字列。IoT Hub でデバイスを認証するために使用します。
# Azure CLI を使用：
# az iot hub device-identity show-connection-string --hub-name {YourIoTHubName} --device-id MyNodeDevice --output table
CONNECTION_STRING = "HostName=iot-test-1.azure-devices.net;DeviceId=MyPythonDevice;SharedAccessKey=xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx"

# IoT Hub に送信する JSON メッセージを定義
MSG_TXT = '{{"Light": {light}}}'

def iothub_client_init():
    # IoT Hub クライアントを作成
    client = IoTHubDeviceClient.create_from_connection_string(CONNECTION_STRING)
    return client

def iothub_client_telemetry_sample_run():

    try:
        client = iothub_client_init()
        print("IoT Hub デバイスが定期的にメッセージを送信します。終了するには Ctrl-C を押してください。")

        while True:
            # シミュレートされたテレメトリ値でメッセージを構築
            time.sleep(0.1)
            light = ser.readline().decode("UTF-8")[:-2]
            if light:
              msg_txt_formatted = MSG_TXT.format(light=light)
              message = Message(msg_txt_formatted)

              # メッセージを送信
              print("メッセージを送信中: {}".format(message))
              client.send_message(message)
              print("メッセージが正常に送信されました")
              time.sleep(1)

    except KeyboardInterrupt:
        print("IoTHubClient サンプルが停止しました")
        ser.close()

if __name__ == '__main__':
    print("IoT Hub クイックスタート #1 - シミュレートされたデバイス")
    print("終了するには Ctrl-C を押してください")
    iothub_client_telemetry_sample_run()
  1. Powershell で、保存した Python ファイルのディレクトリに移動します。Python スクリプトを実行してセンサーデータを Azure IoT Hub に送信します。

注意: この例では、Python ファイル名を SendingData.py としています。保存したファイル名に応じてコマンドを変更してください。

python3 SendingData.py

以下のスクリーンショットは、センサーデータを Azure IoT Hub に送信した出力を示しています。

Azure IoT Hubからデータを読み取る​

IoT Hub CLI拡張機能は、IoT Hubのサービス側のEventsエンドポイントに接続できます。この拡張機能は、デバイスからクラウドへのメッセージを受信します。

以下のコマンドを任意のターミナルで実行すると、Azure IoT Hubに送信されたメッセージを監視できます。

az iot hub monitor-events --hub-name iot-test-1 --device-id MyPythonDevice

注意:​

  • hub-nameとdevice-idを上記と同じように置き換えてください。

以下のスクリーンショットは、ODYSSEY - X86J41x5からIoT Hubに送信されたメッセージを示しています。このデータは処理または表示することができます。

Microsoft Power BIを使用したセンサーデータのリアルタイム可視化​

このセクションでは、Microsoft Power BIを使用して光センサーの読み取り値をリアルタイムで表示する方法を説明します。Power BIアカウントをお持ちでない場合は、開始する前に無料アカウントに登録してください。

注意: すべての前の手順を実行し、IoT Hubがメッセージを正常に受信できることを確認してください。

IoT Hubにコンシューマーグループを追加する​

コンシューマーグループは、イベントストリームへの独立したビューを提供し、アプリやAzureサービスが同じEvent Hubエンドポイントから独立してデータを消費できるようにします。

コンシューマーグループを追加するには:

  1. Azureポータルにサインインします。

  2. IoT Hubを開き、Built-in endpointsを選択し、Consumer Groupsの下に名前を入力して新しいコンシューマーグループを作成し、保存します。

この場合、lightsensorが新しいコンシューマーグループです。

Stream Analytic Jobを作成、設定、実行する​

Stream Analytic Jobを作成するには:

  1. Azureポータルにサインインします。

  2. Create an resourceを選択し、Marketplaceを検索してStream Analytics jobを探します。

  3. Stream Analytics jobを選択して作成をクリックします。

  4. 以下のフィールドを入力し、作成します:

  • Job name: ジョブの名前。この名前はグローバルに一意である必要があります。この場合、light-analyticです。

  • Resource group: IoT Hubが使用しているのと同じリソースグループを使用します。

  • Location: リソースグループと同じ場所を使用します。

Stream Analyticsジョブに入力を追加する​

  1. Stream Analyticsジョブを開きます。

  2. Job topologyの下でInputsをクリックします。

  3. Add stream input -> IoT Hubをクリックします。

  4. 以下のフィールドを入力します:

  • Input alias: 入力名。任意の名前を使用できます。

  • IoT Hub: これまで使用してきたものを選択します。

  • Consumer group: 先ほど作成したものを選択します。

  1. 保存を選択します。

Stream Analyticsジョブに出力を追加する​

  1. Stream Analyticsジョブを開きます。

  2. Job topologyの下でOutputsをクリックします。

  3. Add -> Power BIをクリックします。

  4. Microsoft Power BIアカウントで認証します。

  5. 以下のフィールドを入力します:

  • Output alias: 出力名。これも任意の名前を使用できます。

  • Authentication mode: User tokenを選択します。

  1. 保存を選択します。

Stream Analytics ジョブのクエリを設定する​

  1. Job topology の下で Query をクリックします。

  2. [YourInputAlias] を入力エイリアスに置き換えます。私の場合は SensorReadings です。

  3. [YourOutputAlias] を出力エイリアスに置き換えます。私の場合は SensorOutput です。

Stream Analytics ジョブを実行する​

  1. Overview の下で Start -> Now -> Start をクリックします。ジョブのステータスが Stopped から Running に変わります。

注意: センサーの読み取りを開始するには、ODYSSEY - X86J41x5 で Python スクリプトを実行してクラウドにデータを送信することを忘れないでください。

Power BI レポートを作成して公開し、データを可視化する​

  1. Power BI アカウントにサインインします。

  2. Workplaces -> My workspace の下で Datasets を選択し、以前に指定したデータシートが表示されるはずです。

  3. Actions の下で 最初のアイコン(レポートを作成) を選択します。

  1. ラインチャートを作成して、リアルタイムの光センサー値を時間経過とともに表示します。

  • Visualizations の下で Line chart を選択します。

  • Fields の下で EventEnqueuedUtcTime を選択します。

  • Fields の下で Light を選択します。

  1. Save をクリックしてレポートを保存します。

  2. File -> Publish to web -> Create embed code -> Publish をクリックします。

これで、Power BI を使用してダッシュボード上でセンサーの読み取りを確認できます！

Microsoft は、Power BI ダッシュボードやレポートをモバイルデバイスで表示および操作するための Power BI モバイルアプリ も提供しています。

さらなる開発​

ODYSSEY - X86J41x5 を使用して IoT シナリオのセットアップに成功しました。これを活用して独自の IoT ソリューションを構築することができます！

詳細な技術サポートについては Azure IoT をご覧ください。

技術サポート & 製品ディスカッション​

弊社製品をお選びいただきありがとうございます！製品の使用体験がスムーズになるよう、さまざまなサポートを提供しています。異なる好みやニーズに対応するため、いくつかのコミュニケーションチャネルを用意しています。

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