IIoTエッジ開発–プロトタイピングデバイス

編集者注：産業用モノのインターネット（IIoT）は、産業運営に関する深い洞察を提供し、接続されたマシンとシステムの効率を高めることを約束します。大規模なIIoTアプリケーションは、階層化されたアーキテクチャに依存して、さまざまなセンサーからデータを収集し、データを確実かつ安全にクラウドに移動し、その洞察と効率を提供するために必要な分析を実行します。インダストリアルインターネットアプリケーション開発では、著者はIIoTアーキテクチャの詳細な調査を提供し、これらのシステムに関連する幅広い要件を満たすためのアプローチについて説明します。

本の第3章から抜粋したこの抜粋では、開発者がデータを収集してより高いレベルのアプリケーションに通信できるプロトタイプデバイスを構築する方法について説明しています。この抜粋は、次の記事で紹介されています。

•プロトタイピングデバイス

•HTTP接続の実装

•WebSocketの使用

•Modbusの使用

•OPCUAプロトコルの使用

産業用インターネットアプリケーション開発から改作、Alena Traukina、Jayant Thomas、Prashant Tyagi、KishoreReddipalliによる。

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第3章IIoTエッジの開発
by Alena Traukina、Jayant Thomas、Prashant Tyagi、Kishore Reddipalli

この章では、初心者向けにデバイスのプロトタイプを作成するプロセスについて説明します。サンプルのソースコードとともに、4つの異なるプロトタイプを組み立てる方法、プロトタイプ用のシンプルなIoTアプリを構築して実行する方法の詳細な手順を提供します。最後に、プロトタイプのセンサーデータを保存、分析、マージするために使用できるPredixサービスについて説明します。

この章では、次のトピックについて学習します。

• プロトタイピング用のハードウェアの選択

• オープンシステム相互接続モデルとそのレイヤー

• アプリケーション層プロトコル-HTTPおよびWebSocket

• 産業用M2Mプロトコル-ModbusおよびOPCUA

• プロトタイプ用のデバイスの組み立て

• プロトタイプ用のSDカードの準備

• HTTP、WebSocket、Modbus、およびOPCUAプロトコルを使用したシンプルなIoTアプリの構築と実行

• Predixのデータ管理サービス

プロトタイプ用のハードウェア

このセクションでは、プロトタイピングに使用できるさまざまなハードウェアの概要を説明し、プロトタイプのコンポーネント間の通信を確保するためのハードウェアとデータ交換プロトコルを選択するためのヒントをいくつか紹介します。

多様性とコスト

プロトタイピング用のさまざまなオープンソースハードウェアを見つけることができます— Arduino 、ラズベリーパイ 、オレンジパイ 、 LinkIt 、 BeagleBone 、およびテッセル 。それらのほとんどは本当に安いです。あなたはたった33ドルでオレンジパイを買うことができます。価格は通常、ボードの強力さとサポートするインターフェイスによって異なります。

ボードに加えて、通常約70ドルのスターターキットを購入することができます。いくつかのセンサー、小さなディスプレイ、ランプ、ケーブル、およびはんだ付けせずにすべてを接続するためのブレッドボードが含まれています。 1つのセンサーの価格は1ドルからです。

変更

最も人気のあるボードはArduinoとRaspberryPiです。それぞれに異なる変更があります。 Wi-Fi、Bluetooth、USB、HDMI、またはより強力なハードウェアなどの追加機能が必要な場合は、変更を比較して、自分の正確なニーズに合ったボードを見つけることをお勧めします。

オプションの比較

すべてのボードは非常に小さく、幅約8 cm、高さ5 cm、厚さ2 cm（ボックスなし）です。より強力なハードウェアは、より大きな寸法になります（たとえば、IntelNUCは35x 25 x 4 cmです）。

すべてのボードがWi-FiまたはBluetoothをサポートしているわけではないため、最も重要なパラメータは接続オプションです。 GSM、GPS、カメラ、FMモジュール、および携帯電話に共通するその他の機能も通常は利用できないため、別途購入する必要があります。

もう1つの重要なパラメーターは、センサーのコネクターの数です。必要なセンサーと、それらが選択したボードと互換性があるかどうかを理解する必要があります。特別な追加ボードを既存のボードに接続することで、ピンの数を増やすことができます。

サポートされているセンサー

ボード上の一部のコネクタはアナログセンサーのみをサポートし、その他のコネクタはデジタルのみをサポートする場合があります。

デジタルセンサーは離散信号を出力します。つまり、その信号の可能な値のセットは限られています。たとえば、温度センサーDHT11は、0〜50の範囲の整数を出力します。

一方、アナログセンサーは連続信号を出力します。つまり、その信号には無限の数の可能な値があります。たとえば、温度センサーTMP36は、11.9°Cなどの浮動小数点値を含めて-50°Cから125°Cまでの温度を測定できます。

あるタイプの信号を別のタイプに変換することは可能ですが、追加のコンポーネントが必要であり、設計が複雑になります。