Sensor Telemetry 2.0.1：Azure IoT Hubによる高度な温度監視

Sensor Telemetry 2.0.1は、MCP9808センサーからのリアルタイム温度データをMicrosoft Azure IoT Hubに配信します。システムはAzure Stream Analyticsでテレメトリを処理、Azure SQLに結果を格納、Windows Universalモバイルアプリで履歴を可視化します。更新日：2017年5月17日。

ストーリー

更新：Sensor Telemetryはリマスターされ、バージョン2.0.1に改称されました。

はじめに

概要

このプロジェクトでは、Raspberry Pi上で高精度MCP9808温度センサーを読み取り、テレメトリをAzure IoT Hubに送信、Stream Analyticsでデータ処理、Azure SQLに読み取り値を永続化する方法を紹介します。UWPモバイルアプリでセンサー履歴を表示し、SignalR経由でリモート制御も可能です。

アプリケーション

2つのUWPアプリが約99%のコードを共有：1つはRaspberry Pi上で動作（IoT側）、もう1つはPC上で動作（クライアント側）。IoTアプリはセンサーデータをIoT HubとSignalRに送信し、クライアントアプリはSignalRを購読してリアルタイム更新を受信、デバイスにコマンドを送り返せます。

技術スタック

コードベースはMVVMパターンに従い、Prism（Prism.UnityでIoC）とPrism.Eventで疎結合なイベントシステムを実装。SignalRがアプリインスタンス間のリアルタイム通信を担当。

アーキテクチャ

コアのMCP9808ライブラリは再利用可能なUWPコンポーネント。クライアントアプリではViewとViewModelをペアリングし、3つのリポジトリが設定、デバッグログ、センサーデータを処理。Mcp9808TemperatureRepository は読み取り値が変化したときのみ温度変更イベントを発行。バックグラウンドサービスがテレメトリ、タイマー、アラートピン監視、LED制御、プッシュボタン処理、通知リレー、デバッグログを担当。

テレメトリサービス

温度変更を監視し、メッセージをAzure Service Bus Event Hubに転送。

タイマーサービス

500msティックを発行。UI時刻表示とセンサーポーリング（1秒間隔）に使用。

アラートピン監視サービス

MCP9808アラートピンのGPIO変更を検知し、イベントを発行。

LEDサービス

温度アラートに基づいてLEDを制御。

プッシュボタン監視サービス

GPIOプッシュボタンによる手動アラートリセットを処理。

通知リレーサービス

内部イベントをSignalRメッセージにマッピングし、アプリ間通信を実現。

デバッグコンソールサービス

デバッグイベントを収集し、UIに公開。

アプリケーション初期化

アプリは StartPage を起動し、メインビューへナビゲートする前にサービスをブートストラップ。

セットアップ手順

回路要件

• 大型ハンダレスブレッドボード（Vilros T字型コブラー推奨）
• MCP9808ブレークアウト（Adafruit）
• LED 4個、220Ω抵抗、10kΩプルアップ抵抗、モーメンタリプッシュボタン

組み立て

• LEDをGPIO 18（青）、23（緑）、12（赤）、16（黄）に220Ω抵抗経由で3.3Vに接続
• MCP9808：VDD→3.3V、GND→GND、SCL→GPIO 5、SDA→GPIO 3、ALERT→GPIO 6、10kΩプルアップを3.3Vに接続
• プッシュボタン：片側をGPIO 5、もう片側をGND、10kΩプルアップを3.3Vに接続

完成したブレッドボードの写真は下部ギャラリーを参照。

Microsoft Azureの要件

azure.com で無料Azureアカウント（200ドルクレジット）を作成。portal.azure.com にサインイン。

Azure IoT Hubのセットアップ

• 新規 → Internet of Things → IoT Hub
• 一意の名前、サブスクリプション、リソースグループ（新規作成）、場所（同一リージョン）
• 価格ティア：F1 Free（アカウントあたり1つの無料ティアのみ）
• デプロイ完了まで待機、ハブ概要を確認

デバイスの作成

• GitHubからAzure IoT SDK for C#をダウンロードし、Visual StudioでDeviceExplorerを開く
• IoT Hub接続文字列を貼り付け（ハブ > 共有アクセスポリシー > iothubowner）
• デバイス作成（例：TemperatureDevice1）、キーは自動生成

Azure SQL Databaseのセットアップ

• SQL Databases → 追加 → 名前：SensorTelemetry
• 既存リソースグループ使用、新規サーバー作成（一意の名前、管理者ユーザー/パスワード、Basicティア、同一リージョン）
• ファイアウォールで自分のIPを許可

データベーステーブルの作成

• Visual StudioのSQL ServerオブジェクトエクスプローラーでAzure SQLサーバーに接続
• 提供されるCREATE TABLEスクリプトを実行し、SensorReadings テーブルを作成

App Service Plan & Mobile Appの作成

• App Service plans → 新規、名前、既存リソースグループ、場所、BasicティアB1
• 新規 → Web+Mobile → Mobile App、名前、サブスクリプション、既存リソースグループ、選択したApp Service plan

Azure Stream Analyticsのセットアップ

• 新規 → Data + Analytics → Stream Analytics Job
• 入力をIoT Hub、出力をAzure SQLテーブルに設定
• クエリ：SELECT [TimestampUtc], Source, Temperature, IsCritical, IsAboveUpperThreshold, IsBelowLowerThreshold INTO [YourOutputAlias] FROM [YourInputAlias];
• ジョブを開始

ソフトウェアの構成

リポジトリリンクからソースをダウンロードし、Visual Studioでソリューションを開く。

モバイルアプリの発行

• Webプロジェクトを右クリック → 発行 → Microsoft Azure App Service → 自分のApp Serviceを選択
• Azure SQL接続文字列（ADO.NET）をコピーし、プロジェクトの MS_TableConnectionString に貼り付け、ユーザー名/パスワードを更新
• 発行。Webサイトが自動的に起動

IoT Hub認証情報の入力

• UWPプロジェクトの App.xaml で、{YOUR CONNECTION STRING HERE} をDevice Explorerから取得したデバイス接続文字列に置換
• {YOUR DEVICE ID HERE} を作成したデバイスIDに置換

モバイルアプリURLの入力

• UnityConfiguration.cs で、App Service URL（Azureポータルからコピー）を {YOUR MOBILE SERVICES URL HERE} に貼り付け

詳細な手順については、完全なSensor Telemetry 2.0.1ドキュメントを参照してください。