Argoculus ご説明用スライド - サイエンス ソリューションズ株式会社

IoTプラットフォーム Argoculus
サイエンス ソリューションズ株式会社
IoTプラットフォーム Argoculus
IoTプラットフォーム Argoculus とは
IoTシステムを迅速、且つ、低コストに実現するためのプラットフォーム
特徴
 センサーからのデータ取得・クラウドへの送信、サーバーにおけるデータ一括管理、データ閲覧、
データ分析・診断の一連のサービスを纏めて提供します。
 初期投資ミニマムかつスケーラブルなIoTシステムを構築できます。
 クラウド上で直ぐに利用できます。
 各種ネットワーク構成（公衆回線、LAN）に対応します。
 パッケージ製品（サービス）、または、顧客固有システムの開発基盤として利用できます。
 高サンプリング周期のデータや多次元データ、位置情報等、様々なデータが扱えます。
 センサーを容易にArgoculusに接続できます。
活用
 環境モニタリング、ロケーションモニタリング
 機器の予防保全、プラントの異常診断システム
 スマートメーター、スマートハウス、ヘルスケア 等
2
Argoculusの概要（１）




クラウド、既存通信インフラの活用し、迅速かつ低コストにシステムを実現
最新ITを活用し、高機能、且つ、柔軟性に富んだシステムを構築
オープン&デファクト技術の活用により、ベンダーロックインを回避
高機能 & 低コストによりアプリケーションの自由度が増加
タブレット
スマートフォン
PC
(Windows/Mac)
汎用小型PC
センサー
ブラウザー
有線/無線LAN
公衆回線
センサー
アクチュエータ
ネットワーク
(インターネット/LAN)
センサーデータ
温度、圧力…
加速度(3次元)
位置情報 等
WEBサービス
データ
バッファリング
フィルタリング
クラウドサーバー
アクチュエータ制御
フィードバック制御
リモートメンテナンス
Oracle
Amazon Web Services 等
3
Argoculusの概要（２）

一次元データ（温度等）、三次元データ（加速度等）、位置情報、画像、テキストメッセージの扱い
が可能
様々なセンサーを接続

センサーデータをリアルタイムに表示
データ変動を即座に把握

クライアントやサーバーからのリクエストに応じたアクチュエータ等の制御

PC、タブレット、スマートフォンに対応したユーザーインターフェース

ブラウザーからセンサー制御（データ取得の開始/終了、サンプリング周期の変更等）が可能
メンテナンス性の向上

センサーデータのしきい値監視に加えて、スクリプト言語を用いて複雑なデータ監視が可能
機器の異常診断や予兆に活用

ビッグデータ対応 ＆ データ分析のための各種ツールの提供
蓄積データによる新たな価値の創出

センサー接続のための開発キット（A/Dコンバーター＋プログラミングライブラリ）を提供
センサーネットワークを容易に実現
4
Argoculusの構成（1）
センサーデバイス
ゲートウェイ
ゲートウェイ
コミュニケーション
パーソナル
コンピュータ
ダッシュボード
タブレット
リアルタイム
データ診断
スマートフォン
データ分析
ツール
システム管理
ツール
WEBアプリケーションサーバー GlassFish
データベース管理システム Oracle
Linux(CentOS,RedHat) / Windows Server
クラウド（Amazon Web Services等） / 自社サーバー
5
Argoculusの構成（2）
開発キット
ゲートウェイ
センサー
デバイス
データ
収集
データ
通信
GUI端末
サーバー
HTTP
MQTT
データ
通信
データ
管理
GUI
通信
HTML5
WebSocket
GUI
通信
診断・データ分析
制御・処理
IoTプラットフォーム
外部アプリケーション
Webサービス
スクリプト言語を用いてエンド
ユーザーが処理を定義
データ収集
 特定のゲートウェイ ⇒ ノンプログラミングでセンサーを接続
 プログラミングライブラリ（Javaベース）
 Webサービス ⇒ 外部アプリケーションとの連携
GUI
 HTML5
操作性の優れたGUI
 WebSocket リアルタイム性に優れた通信方式
6
センサーデータの収集
ゲートウェイ
センサー
デバイス
クラウドサーバー
データ登録
A/D変換
WEBサービス（REST）に
よるデータ送信
A/Dコンバーター
Argoculus CONNECT
電圧信号をデジタル値に変換
リモート制御
Linux,Windows対応
（Raspberry PI,Portwell,Armadillo）
信頼性の高いOracle DB ＆
Amazonクラウドサービスの利用

1秒程度のサンプリング周期でのデータ収集・送信、閲覧が可能（公衆回線の場合）

ゲートウェイでのバッファリング機能により、1秒以下のサンプリング周期にも対応

ゲートウェイでのデータフィルタリング機能により必要なデータのみをサーバーに送信
センサー
デバイス
データバッファ
センサー
デバイス
しきい値
フィルター
一部送信
一括送信

センサーデバイスをArgoculus CONNECTにつなげるだけでセンサーデータ取得・サーバー送信が可能

RESTインターフェースにより容易にセンサーデータのサーバーへの送信が可能

ゲートウェイ開発キットを使って、エンドユーザーがセンサーデータ取得やデータ処理S/Wを開発

データ送信とは別にゲートウェイの稼働状況をサーバーに通知 ⇒ ゲートウェイの健全性確認
7
センサーデータの種類

以下のデータを、時刻（ミリ秒単位）と共に登録できます。

1次元データ、2次元データ（X、Y）、3次元データ（X、Y、Z）

位置情報（緯度、経度、標高）

画像（JPEG、PNG、GIF）
1次元データ(照度)
位置情報
3次元データ(加速度)
画像
8
データ診断
リアルタイム診断

データ取得時に、サーバーにてしきい値による診断を行う。 ⇒ 機器異常の即時判定に活用
センサー +
ゲートウェイ
メッセージ
診断エンジン
データ
同期
しきい値
定期監視・予兆

複数のセンサーデータや経時変化等を使った複雑な異常検知や予兆を行います。

監視ルールは、スクリプト言語（JavaScript）を用いてエンドユーザーが定義可能

監視ルールは、ルール毎に1秒以上の一定周期で判定

異常時には、メッセージ提示に加えて、メールで通知

メッセージには、センサーデータ値や計算結果等を埋め込むことが可能

監視ルールと連動して、ゲートウェイのフィードバック制御が可能
例）通常時 1分間間隔でデータを取得 ⇒ 異常時には、1秒間隔でデータを取得
センサー +
ゲートウェイ
診断エンジン
メッセージ
メール
データ
非同期
診断ルール
9
データ分析
データベースに格納された過去データの分析を行う。

グラフ

移動平均によるノイズ削減データの表示

スプライン関数によるデータ平滑化

最小2乗法による近似式の算出

データ特徴値（最大/最小、平均、偏差 等）抽出

Excelファイルへのエクスポート

R言語を活用したデータ分析
表形式表示
取得データ
ノイズ削減データ
Excelファイルに出力
10
センサー情報管理
センサーデータだけに限らず、全てのデータは、データベースに一括管理されるため、センサー追加等の
メンテナンスを容易に行えます。
センサー情報
 センサーから取得されるデータ （1次元データ、3次元データ、位置情報 等）
 サンプリング周期やデータバッファリング有無、データフィルタリング方法
 センサーデータ取得方法
ゲートウェイ情報
 稼働状況の送信有無、リモートメンテナンスの可否
 サーバーとの時刻同期方法
ブリッジインターフェース
 ゲートウェイ上で稼働し、センサーデバイスからデータを取得するプログラム
ゲートウェイ
ブリッジIF
ゲートウェイ起動時等に
サーバーからダウンロード
クラウドサーバー
ブリッジIF
複数のゲートウェイに最新ソフトウエアを一括配信
11
ゲートウェイのリモートメンテナンス
ブラウザ（タブレットPC等）からゲートウェイのリモートメンテナンスを行います。







ゲートウェイやセンサーデータ取得状況の確認
センサーデータ取得の開始／停止
サンプリング周期変更
データバッファリング有無やバッファリング点数の変更
データフィルタリング方法の変更
ゲートウェイの再起動、シャットダウン
センサーからデータを取得するソフトウエア（ブリッジインターフェース）の更新
12
センサーの接続





Argoculus指定ゲートウェイの利用
センサー（電圧/電流出力）をゲートウェイ（小型Linux機）に接続します。
Argoculus CONNECT（A/D変換器）の利用
センサー（電圧出力）をArgoculus CONNECTに接続し、Argoculus CONNECTをPCに接続します。
Argoculus専用Java APIによるゲートウェイ用ソフトウエア開発
センサーからのデータを取得するプログラムをArgoculusの規約に沿って開発します。
センサーデータ取得用実行プログラムとの連携
センサーからのデータを取得するソフトウエアをArgoculusの規約に沿って開発します。
WEBサービスによるArgoculusとの連携
Argoculusが提供するWEBサービスを活用して、独自のソフトウエアを開発します。
接続方法
機能
応答性
導入の容易さ
自由度
特定ゲートウェイ
○
○
◎
×
CONNECT
○
○
◎
×
Java API
◎
○
×
○
実行プログラム
△
×
○
△
WEBサービス
（○）
△
△
◎
13
Argoculus指定ゲートウェイ
センサーの接続(1)

CENTURY SYSTEMS社製Linux機 （FutureNet MA－E300シリーズ）

電圧または電流出力のセンサーをゲートウェイに接続

電圧と物理量の関係をシステムに登録

ソフトウエア開発は、一切不要

ゲートウェイから直接、公衆回線を介してインターネットに接続することが可能
センサー
センサー
インターネット
クラウドサーバー
（Amazon）
ゲートウェイ
電圧-物理量変換テーブル
14
Argoculus CONNECT
センサーの接続(2)

電圧出力のセンサーをArgoculus CONNECT（A/D変換器）に接続

Windows PC または Raspberry PI（＊１）がゲートウェイとなりデータをサーバーに送信

電圧と物理量の関係をシステムに登録

ソフトウエア開発は、一切不要
センサー
センサー
センサー
センサー
4ch
電圧-物理量変換テーブル
電圧入力（±5V または ±500mV）
クラウドサーバー
（Amazon）
インターネット
Argoculus CONNECT
(A/D変換器)
ゲートウェイ
(Windows PC等)
＊１） Raspberry PI：シングルボートの超小型Linux PC 5000円程度
15
Java API

センサーの接続(3)
Argoculusの規約に沿ってJavaのプログラムを開発します。
DataAcquisitionインターフェースを実装したクラスを作成
public class TempAcq implements DataAcquisition {
@Override
public TemporalValue getData() throws BridgeException {
センサーから温度を取得するプログラムを記述
return new TemporalSingle(取得温度);
}
}

多次元データ（1～3次元）、位置情報（緯度、経度、標高）、画像の扱いが可能。

作成したクラス（JARファイル）をシステムに登録します。
16
実行プログラム
センサーの接続(4)

Argoculusの規約に沿って実行プログラムを開発します。（開発言語は問いません。）

実行プログラムでは、センサーからデータを取得し、その結果を「時刻」と「センサー値」、もしく
は、「センサー値」をコンソールに出力します。
例)
% temper
← 実行プログラム（コマンド）
出力結果
2015/6/25 12:23:42,24.2 ← 時刻とセンサー値をカンマ区切りで出力

多次元データ（1～3次元）、位置情報（緯度、経度、標高）の扱いが可能。

作成した実行プログラムをシステムに登録します。
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Webサービス
センサーの接続(5)

Webサービス（REST）を用いてセンサーデータの登録や検索が行えます。

外部アプリケーションからArgoculusにアクセスする場合に使用します。
例) センサーデータ登録 （POSTメソッド）
http://IPアドレス/Argoculus/ws/parameters/センサーID/data
センサーデータはJSON形式で記述： {“time”, 1434952885083,”value”,20.3}
例) センサーデータ最新値検索（GETメソッド）
http://IPアドレス/Argoculus/ws/parameters/センサーID/newest
リターン値（JSON形式）
{"code":"Success",
"id":"2013","times":[1434952885083],
"latitudes":[35.63416837630813],
"longitudes":[139.71134717339058],
"altitudes":[27.08757781982422]}
18
エッジデバイスの制御

ユーザーからのリクエストやデータ監視結果に基づき、エッジデバイス（アクチュエータ等）を制御
⇒ ゲートウェイを介してアナログ出力やデジタル出力を行います。
例）距離判定 & LED点灯
①
物体との距離を測定し、サーバーに送信
②
サーバーで距離のしきい値判定
③
サーバーからゲートウェイへLEDの点滅を指示
19
Argoculusに関するサービス
クラウドサービス

センサーをクラウドに接続することで、IoTプラットフォーム「Argoculus」 を利用できます。

面倒なサーバー設置や保守等が不要になり、低コストかつ迅速にシステムを構築できます。

小規模システムからスタートし、大規模システムへと連続的に成長させることができます。

Amazon.com社クラウド（Amazon Web Services)

九州先端科学技術研究所殿wCloud
システム構築サービス

貴社サーバ上にArgoculusを用いたセンサーシステムを構築します。

完全自社開発のため、様々なカスタマイズや貴社製品/サービスとの一体化が可能

収集データ活用のためソフトウエア開発

パートナー企業様と協力し、センサーのネットワークへの接続やセンサー端末の製作をサポート
します。

開発をサポートするために開発キットをご提供します。
20
デモシステム（1）
照度計
Raspberry PI + Argoculus CONNECT
(A/Dコンバータ)
インターネット
（公衆回線）
位置情報
加速度
ジャイロ
iPhone
タブレット
iPad
クラウドサーバー
（Amazon）
センサーデータ
照度、距離、画像
位置情報
距離センサー
LED制御
CENTURY SYSTEMS社Linux機
高解像度GigEカメラ
東芝テリー社製
HUB
Portwell社産業用PC
ノートPC
Windows Surface
USBカメラ
21
デモシステム（2）
ブラウザ
SSIL居室
Argoculus CONNECT
Note PC／iPad
スイッチセンサー
USBカメラ
Windows PC
無線LAN
Amazon Web Services
リレーショナルDB
(Oracle)
公衆回線
無線ルーター
温度センサー
有線LAN（インターネット）
照度センサー
サーバー
(Linux CentOS)
Raspberry PI
Raspberry PI
 シングルボートの超小型PC
 CPU ARMプロセッサー 700MHz + 512MBメモリ + ネットワーク(イーサネット) ＋ USB
 電源 700mA（3.5W） 5V
 OS Linux
 価格 5000円程度
Argoculusの利点／活用







汎用品やオープンソース・ソフトウエア、デファクトスタンダード技術の活用によりコスト低減や高
い拡張性を実現
クラウドの活用により初期投資や運用コストを削減
様々なセンサーの接続が可能
スケーラブルなシステム
センサー端末の高機能化、小型化、低コスト化
モバイル性の向上（タブレットPCやスマートフォンへの対応）
既存インフラの活用、柔軟なネットワーク構成
Argoculus導入が効果的なケース



多地点でのデータ取得、複数地点でのデータ確認
一括データ管理
データ取得・簡易保存以上の機能が必要な場合
 大量データの保存、データ検索
 サーバーによるデータ処理
 センサー端末でのデータ処理
 機器制御
 業務プロセスとの連携

稼働状況の監視と運転履歴の蓄積

故障検知・異常診断による迅速なサービス

予防保全に基づく合理的なサービスの提供

顧客の製品使用方法・形態の理解

新たなニーズや課題の迅速な把握
23
補足資料
24
リアルタイムグラフ表示



ブラウザー・サーバー間でWebSocketを用いて通信を行うことにより高速なデータ取得を実現
HTML5（Canvas）による高速なグラフ表示
グラフパターンの管理（頻繁に閲覧するグラフのスタイルをデータベースに格納）
25
ダッシュボード


グラフ、メーター（バー、サークル）を用いて取得データをリアルタイムに表示
用途に応じてカスタマイズが可能（受託開発）
26
リアルタイムデータ監視


サーバー側でセンサーデータに基づいてリアルタイムに監視を実行
監視ルールは、スクリプト言語を用いて、エンドユーザーが自由に設定
例） if (bridge.getNewestData(‘Temperature’) > 49) { utils.showMessage(‘熱中症に注意’); return 1; }
監視結果
監視ルール
設定
27
管理ツール
ゲートウェイ制御
 ブラウザーからゲートウェイの起動／停止、サンプリング周期等の変更を行います。
ゲートウェイ管理
 ゲートウェイの時刻同期方法やリモートメンテナンスの可否等の設定を行います。
パラメーター管理
 センサー個々の情報として、サンプリング周期や正常値の範囲、グラフ表示時のスタイル等を設定します。
ブリッジインターフェース管理
 センサーデバイスからデータを取得するプログラムを管理します。
監視ルール管理
 データの監視ルールを作成します。監視ロジックや監視間隔等を設定します。
ユーザー管理
 Argoculusのユーザーを管理します。
システム設定
 サーバーシステムの各種設定を行います。
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