IoTプラットフォーム Argoculusのご紹介

サイエンス ソリューションズ株式会社

2017/3/21

IoTプラットフォーム Argoculus

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特徴

センサーからのデータ取得・クラウドへの送信、サーバーでのデータ管理、データ閲覧、データ分析・診断、機器制御等の一連のサービスを纏めて提供

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

クラウド上で直ぐに利用

各種ネットワーク（公衆回線網、LAN）に対応

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

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、様々なデータに対応

センサーを容易にArgoculusに接続

小さく手早く始めて(PoCから)、大きく成長(実システムへ)

現場での改良(センサー追加、監視ロジックの改訂…)

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

エンドユーザー様自身で、特別なIT知識を必要とせずに直ぐにIoTシステムを構築

Argoculusの概要（１）

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デジタルセンサー

サーバー

BeagleBone+SORACOM

Raspberry PI + Argoculus CONNECT

(A/D変換器)

Portwell

CENTURY SYSTEMS

FAカメラ

デジタルセンサー

アナログセンサー

センサー

アクチュエータ

アナログセンサー

USBカメラ

インターネット イントラネット

ゲートウェイ/センサー

クラウド/オンプレ

センサーデータ

一次元データ・多次元データ 画像・位置情報 テキストメッセージ

高サンプリングデータ

設備の異常検知 稼働状況集計・分析

機器自動制御…

モニタリング…

クライアント

外部システム

ダッシュボード センサーシステム データロガー …

Webサービス

センサーデータ

アクチュエータ制御

リモート保守

Argoculusの概要（２）

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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

様々なセンサーの接続が可能

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

機器のリモート操作や自動制御に活用

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

機器の異常診断や予兆に活用

リモートセンサー/ゲートウェイ制御（データ取得の開始/終了、サンプリング周期変更、機器リブート等）

メンテナンス性の向上

ノンプログラミングまたは最小限のプログラミングによるセンサー接続

データ分析用ツールの提供

豊富な外部インターフェース（データエクスポート、REST API）

Argoculusの構成（1）

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クラウド（Amazon Web Services等） / 自社サーバー

Linux(CentOS,RedHat) / Windows Server

データベース管理システム Oracle

アプリケーションサーバー Payara

ゲートウェイ コミュニケーション

ゲートウェイ

センサーデバイス

ダッシュボード リアルタイム データ診断

データ分析 ツール

システム管理 ツール

パーソナル コンピュータ

タブレット スマートフォン

MQTTブローカー ActiveMQ

Payara：GlassFishに対し、定期的に不具合修正を行ったソフトウェア（商用版とオープンソース版有り）

Argoculusの構成（2）

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ゲートウェイ

センサー データ 通信

サーバー

データ 通信

データ 管理

GUI

診断・データ分析

GUI端末

通信

GUI

通信 WebSocket

HTML5/Ajax HTTP

サンプリング制御・処理

データ収集

MQTT

外部システム

機器制御 アクチュエータ

スクリプト言語を用いてエンドユーザーが診断ルールを定義

Webサービス

(REST API)

Argoculus CONNECT用IF

Javaプログラム

実行形式プログラム

CENTURY SYSTEMS ゲートウェイ用IF

アナログセンサー用IF 一切のプログラミングが不要 (電圧/電流・物理量テーブルの作成）

センサーデータ取得部分のみ制作 （開発キット提供）

センサーデータの収集

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センサー デバイス

ゲートウェイ クラウドサーバー

A/D変換 データ登録

リモート制御 A/Dコンバーター Argoculus CONNECT

電圧信号をデジタル値に変換

WEBサービス（REST）

によるデータ送受信

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

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

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

一括送信

センサー デバイス

しきい値 フィルター

一部送信

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

Raspberry PI,BeagleBone, CENTURY SYSTEMS,Portwell 等

センサーデータの種類

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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）

テキストメッセージ

1次元データ(照度)

3次元データ(加速度)

位置情報

画像

メッセージ

データ監視

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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

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う。

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、データ取得時、または、一定周期で判定

異常時や正常復帰時には、メッセージ提示に加えて、メールで通知

監視ルールと連動して、機器やゲートウェイの制御が可能

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

診断エンジン

データ

センサー + ゲートウェイ

しきい値

メッセージ

診断エンジン

データ

センサー + ゲートウェイ

診断ルール

メール

データ診断－ルール作成

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スクリプト例

var v=bridge.getAverage(‘20065’,600); ←過去10分間の平均値取得

if (v==null) return -1;

if (v.value<600) { ←判定

bridge.setMessage('距離(%.1f)が近いです。',v.value);

bridge.setDigitalOn(‘42752’, 10); ←デジタル出力に10秒間、ON送信

return 1; ←異常レベル１

}

return 0; ←正常

①関数選択 ②パラメーター選択/条件設定

ルール作成

Wizard形式 ＋ スクリプト言語

③スクリプト編集

データ診断－メール通知

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異常発生時や正常復帰時にメール通知

メールの連続送信の防止

ダッシュボード

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業務ニーズに応じてユーザーインターフェースを構成

以下のガジェットを自由に配置し、センサーデータのモニタリングや異常検知に活用

ゲージ(3種類)、グラフ、デジタル値、イメージ、診断結果、…

自社ロゴ等の表示

※現在、ガジェットの拡張中

データ分析

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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 → 外部ツールで活用

R言語を活用したデータ分析（2017年Q2リリース予定）]

取得データ

ノイズ削減データ

Excelファイルに出力

表形式表示

ゲートウェイのリモートメンテナンス

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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。

センサーデータ取得

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

ゲートウェイコンピューターのメンテナンス

ゲートウェイコンピューターの再起動、シャットダウン

ゲートウェイソフトウエアのアップデート

センサーデータ取得ソフトウエアのアップデート

ファームウェア（ゲートウェイソフトウェア本体）のアップデート

ネットワーク等の異常発生時の自動復旧 （WatchDog機能）

⇒ 一定時間、サーバーとの通信が遮断されるとゲートウェイが自動的に再起動

外部システムとの連携

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Webサービス（REST）を用いてセンサーデータの登録や検索等が行えます。

ゲートウエイ： 情報登録/参照、サンプリング周期変更、再起動

パラメーター： 情報登録/参照、センサーデータ登録/検索

コントロール： 情報登録/参照、 アクチュエータ等の制御、スイッチON/OFF

監視ルール： 情報登録/参照、 監視結果検索

Argoculusシステム制御 等

外部システムからArgoculusにアクセスする場合に使用します。

API様式

http://IPアドレス/Argoculus/ws/ソフトウエアバージョン/オブジェクト/ID/項目

HTTPヘッダーにゲートウェイ毎の認証用トークン(40桁の16進数)を設定

エッジデバイスの制御

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ユーザーからのリクエストやデータ診断結果に基づき、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。

MQTTプロトコルにより低遅延の制御が可能

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

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IoTゲートウェイ－Frontend Box

アナログセンサーを容易に接続できる省スペース性に優れたIoTゲートウェイ

IoTプラットフォームArgoculusと組み合せて、IoTシステムを短時間、低コストで実現

シングルボードコンピュータRaspberry Pi、A/Dコンバーター、センサー用電力供給ユニットを内蔵

アナログセンサーを接続するだけで、機器の稼働状況の見える化や環境モニタリングを実現

現場目線に立ち、アナログ・デジタル変換やセンサー用電力供給の煩わしさを解消

項目 仕様

コンピュータ Raspberry Pi 3 Model B

CPU 1.2GHz 64-bit quad-core ARMv8 CPU

メモリ 1GB RAM

記憶装置 Micro SDカード 16GB （OS、ArgoculusゲートウェイS/W インストール済み）

その他 冷却用ファン内蔵

A/Dコンバータ

チャンネル数 4 ch

入力電圧範囲 ±5.0V または ±500mV

分解能 16ビット

センサー用電力 供給ユニット

チャンネル数 4 ch

電圧 24V 直流

出力 4.8W (4チャンネル合計)

シャットダウンボタン

センサー信号入力端子

センサー電力供給端子

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Frontend Box－接続事例

電流センサーと振動センサーを接続

データ通信SIM SORACOM Air

電流センサー

振動センサー

CO2センサー

CO2センサーを接続

Argoculusに関するサービス

クラウドサービス

センサー/ゲートウェイをクラウドに接続するだけで、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)

システム構築サービス

貴社サーバ上にArgoculusを用いたIoTシステムを構築

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

機器診断ロジック等のコンサルティングおよび開発

IoTシステム導入のコンサルティング

パートナー企業様と協力し、センサーの接続やセンサー端末の製作をサポート

SIer様向けにArgoculus開発ライセンスを提供

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事例紹介：ワイヤレス温湿度センサー

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ワイヤレス温湿度センサー Logtta仕様 ユニ電子社製 温度：-20～60℃ 湿度：0～100%RH サイズ：55x41x15mm 防滴IP64相当 通信：Bluetooth Low Energy

クラウドサーバー センサーデータ 温度 湿度 …

LTE/3G回線

インターネット

モニタリング データ分析

ダッシュボード ・ センサーデータのグラフ表示 ・ 異常検知結果表示 等

ワイヤレス技術(BLE)を活用することで、設置が簡単で手軽に、温湿度計測システムを構築できます。

建物内の温湿度管理や農業の温湿度記録等に活用頂けます。

データ通信SIM SORACOM Air

シングルボードコンピュータ Raspberry Pi 3

Raspberry Pi3を活用することで導入コストを低減

IoT向けデータ通信SIMの活用で通信コストを削減

BLE

ワイヤレス温湿度センサー Logtta

事例紹介：レーザセンサーを活用した距離測定

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レーザセンサー LR-TB2000 キーエンス社製 検出距離：60～5000mm レーザクラス：クラス2 スポット径：可変(Φ40mm以下) サイズ：52.4x43.2x30.6mm

クラウドサーバー センサーデータ 距離 …

インターネット

変位計測 人感検知 データ分析

ダッシュボード ・ センサーデータのグラフ表示 ・ 異常検知結果表示 等

レーザ技術を活用した距離測定システムです。

非接触で物体との距離を1mmの精度で計測できます。

60mm～5000mmのワイドレンジ、且つ、色や表面状態を選ばず安定した計測ができます。

ゲートウェイには頑強性の優れたCENTURY SYSTEMS社製Linux機「FutureNet MA-E300」を利用

有線LAN

ゲートウェイ FutureNet

レーザセンサー

事例紹介：画像撮影システム

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カメラ LifeCam マイクロソフト社製 1080HDセンサー搭載 オートフォーカス、広角レンズ サイズ：長さ113mmx幅40mm

クラウドサーバー

インターネット

②物体検知

ダッシュボード ・ 距離表示 ・ 撮影画像

汎用USBカメラを活用することで低コストで静止画像撮影システムが構築できます。

センサーによる物体検知と画像撮影を連動することや、カメラによる動体検知が可能です。

ゲートウェイには産業用にも対応可能なPortwell社製Windows機「WEBS-2190」を利用

ゲートウェイ Portwell PC

①センサー信号（距離）

③画像撮影リクエスト

④撮影画像

センサーデータ 静止画像

距離 …

ゲートウェイ FutureNet

USBカメラ

レーザセンサー

事例紹介：デジタル温度センサー

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防水温度プローブセンサー (DS18B20) 温度：-55～125℃ 出力：1-Wireデジタルインターフェース 価格：¥400程度

クラウドサーバー センサーデータ 温度 …

LTE/3G回線

インターネット

モニタリング データ分析

ダッシュボード ・ センサーデータのグラフ表示 ・ 異常検知結果表示 等

BeagleBoneまたはRaspberry Piと防水温度プローブセンサー、データ通信SIM、モバイルバッテリーを活用することで、低コストで可搬性の優れた温度計測システムを構築できます。

センサーをシングルボードコンピュータのGPIOインタフェースに接続

20000mAhのバッテリーで12時程度の稼働が可能

防水温度 プローブセンサー

シングルボードコンピュータ BeagleBone Black

モバイルバッテリー

事例紹介：振動/電流モニタリング

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クラウドサーバー センサーデータ 温度 …

LTE/3G回線

インターネット

モニタリング データ分析

ダッシュボード ・ センサーデータのグラフ表示 ・ 異常検知結果表示 等

振動センサーと非接触型電流センサーを活用した事例です。

工作機械のモーター電流と振動を計測することで稼働状況のモニタリングに活用できます。

電流センサー(直流) DCS-20-AS ユー・アール・ディー社製 フルスケール：AC 0.1A、0.5A、1A、2A

加速度・振動計センサー MODEL-201EX カナガワ電子技研社製 スケール：0.1A、0.5A、1A、2A

電流センサー(交流) CTF-5A マルチ計測器社製 レンジ：DC 0.01～5.0A

SSIL社製Frontend Box Raspberry Pi3とA/Dコンバータを装備

加速度・振動計

電流センサー

ゲートウェイ Frontend Box

Argoculusサーバー

事例紹介：ローカルエリアネットワークでの活用

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工場やオフィス、学校等でインターネットに接続しないでArgoculusを利用する事例です。

FA用途のWindows PCをサーバーとして活用し、ゲートウェイとサーバーの接続は、無線LANを利用します。

安価なサーバーとゲートウェイを活用することで、低コストかつ手軽に小規模IoTシステムを構築できます。また、サーバーを交換することで大規模なオンプレミス＊１IoTシステムへと発展できます。

WiFiルーター

センサーデータ 温度、湿度

CO2 …

Portwell社PC ゲートウェイ Frontend Box

CO2センサー

WiFi

オンプレミス：サーバー等を自社が管理する設備内に設置、運用するシステム（⇔ クラウド）

CO2センサー TR9294 EDI Japan社製 室内のCO2濃度を計測 レンジ：0-2000ppm、0-5000ppm センサー駆動用電源（DC24V）は、Frontend Boxから 供給することで簡単に設置できます。

社外でのデータ保管ができない等、クラウド利用が困難な場合に適しています。

CO2センサーに限らず、他のセンサーとの組合せも可能

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事例紹介：SENSOR EXPO JAPAN 2016

BeagleBone+SORACOM デジタル

温度センサー

LED

Portwell (Windows) USBカメラ

動体検知

LED ON/OFF制御 姿勢データ ジャイロセンサー

CO2センサー

Argoculus CONNECT (A/Dコンバータ）

Raspberry PI

CENTURY SYSTEMS

距離センサー

Argoculus Frontend Box +SORACOM

電流センサー

振動センサー

iPhone

クラウドサーバー

web app

server

Amazon EC2

Amazon RDS

Amazon Route 53

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事例紹介：国際画像機器展 東芝テリー株式会社様

東芝テリー社製 Smart Photo Sensor SPS02

異物検知

東芝テリー社製 Gig-Eカメラ

PoEハブ

Argoculus CONNECT (A/Dコンバータ)

クラウドサーバー

Mobileルーター

Gig-Eカメラ制御

異物撮影用 常時撮影用

Portwell

MQTTプロトコルを活用し、低遅延でのカメラ制御を実現

異物検知信号送信 → 異物撮影： 500ミリ秒～1000ミリ秒（展示会会場にて)

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システム事例

クラウドサーバー

数秒間隔で100点以上の機器データ(流量等)を送信・格納

タブレットからポンプの流量設定やバルブ開閉を操作

マイコン 機器データ取得

機器制御

Webサービス 専用ダッシュボード

機器（組み込み系）との連携

産業制御システムとの連携

OPCサーバー

SCADA

OPCクライアント Argoculus ゲートウエイ

OPCクライアント

クラウドサーバー Webサービス

既設システムへの影響を最小限に抑えてシステムを拡張

まとめ － Argoculusの利点

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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

センサーデータ取得～サーバーでのデータ蓄積～データ可視化/データ分析などの一連のサービスを纏めて提供

クラウドサービス、オンプレの双方に対応

PoCから実運用システムへシームレスに展開が可能

特別なIT知識を必要とせずに直ぐにIoTシステムを構築

通信、データベース、ダッシュボード、デバイス/センサー管理、外部システムとの連携等、IoTシステムに必要な要素を予め提供

GUIを用いた簡単設定、センサー接続もサポート

IoTシステム全般を強力にサポート

完全自社開発のため柔軟なカスタマイズが可能

データ活用を支援（分析機能や監視機能の受託開発）