Lt4 aws@loft #11 aws io-t for smart building
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AWS Loft Tokyo で毎月開催されている、IoT@Loft の第 11 回目資料です。スマートビルディングをテーマとした AWS の IoT ソリューションをご紹介します。
Lt4 aws@loft #11 aws io-t for smart building
- 1. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark Amazon Web Services Japan Inc. 2020/6/16 スマートビルディングを実現する AWS の IoT ソリューション
- 2. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark 自己紹介 ⼭本 直志（やまもと ただし） ロール： ソリューションアーキテクト • AWSのIoT/MLなどのテクノロジーを中⼼として紹介や案件のご⽀援 • お客様のデジタル変⾰の⽀援 • 柔らかい段階からディスカッション バックグラウンド： • 製品開発 ~ 開発⽀援（組み込み系） • SIerでIoT/AI案件のご提案、デリバリー(コネクテッドカー、対話アシスタント など)
- 3. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark 本日紹介すること スマートビルディングにおけるIoTユースケースとAWSのサービス • デバイスとの接続/エッジコンピューティング • データ収集と可視化・制御 • セキュリティカメラからの情報収集
- 4. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark スマートビルディングの市場 33億のデバイス が2022年までに接続され、 19.4% 年間成⻑率 に成⻑すると予想 (Memoori) $842億 市場は2022年までに
- 5. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark スマートビルディングの主要ユースケース 経年劣化予測 各設備の状態管理と保全計画 照明/HVAC機器の中央管理 センサデータの収集と受給予測 利⽤者への対応・声の収集 多様な⼊退館⽅法 防犯・異常検知 施設利⽤状況の把握と対策 コワーキングスペース 柔軟な働き⽅への対応 ⾳声アシスタント 設備の予約 コールセンター データ収集と分析 ⼈流の分析 防犯カメラ映像の蓄積 と分析 セキュリティ・ 警報システムとの連携 設備管理システムとの接続 センサや画像の活⽤ 利⽤状況の収集予測 機器の中央管理システムへ の接続と制御 温湿度・⼈感センサーから のデータ収集と予測 様々なデバイ ス・システム を接続 取得したデー タの活⽤
- 6. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark スマートビルディングと関連する機器・装置 ビル設備 （制御自動化） センサー、カメラ (監視とセキュリティ) 照明システム その他什器、機器 空調(HVAC) セキュリティロック スマートメーター ⽔漏れの検知 エレベータ/エスカレータ 利⽤状況監視 煙の検知 設備管理 エネルギー管理 管理システム （データ分析） 空気環境測定 ブラインド/窓 監視カメラシステム
- 7. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark ビルディング/シティのIoTアーキテクチャ データ パイプライン 分析 データストア レポート テンプレート 機械学習アドホック& 詳細分析 異常検知⽤ プロファイル 認証局 メッセージ ブローカー ルールエンジン OTA アップデート デバイス シャドウ バッチフリート プロビジョニング 警告 リスク低減 データ連携 デバイス エッジ コンピュー ティング ⾳声 アシスタント リアルタイム ストリーミング データ 可視化 データへのアクセス データ管理・データ分析 IoT/デバイスの制御と管理 データ取り込み 外部データソース 組織内外のユーザー オンプレミス データセンター ビル内の様々な 機器の接続 動画・センサーデータ などの保存・活用 分析と可視化
- 8. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark ビルディング/シティのIoTアーキテクチャ データ パイプライン 分析 データストア レポート テンプレート 機械学習アドホック& 詳細分析 異常検知⽤ プロファイル 認証局 メッセージ ブローカー ルールエンジン OTA アップデート デバイス シャドウ バッチフリート プロビジョニング 警告 リスク低減 データ連携 デバイス エッジ コンピュー ティング ⾳声 アシスタント リアルタイム ストリーミング データ 可視化 データへのアクセス データ管理・データ分析 IoT/デバイスの制御と管理 データ取り込み 外部データソース 組織内外のユーザー オンプレミス データセンター ビル内の様々な 機器の接続 動画・センサーデータ などの保存・活用 分析と可視化 エッジでの多種多様なデバイスをい かにネットワークにつなげるか
- 9. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark ビルネットワークに接続される機器の制御プロトコルの例 エッジ 有線 無線 空調 エレベータ 照明 警報 エネルギー その他 センサー 多種多様な機器ネッ トワークがそれぞれ のプロトコルで構成 されている 物理的な接続⽅法も 異なる それぞれのデバイス は直接クラウドにア クセスできない
- 10. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark AWSの処理機能をデバイスの上に拡張 処理を クラウドで実⾏ 処理を ローカルで実⾏ Moving to the edge AWS IoT Greengrass 開発 アップデート 任意のモジュールで 処理を実⾏
- 11. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark ビルとクラウド間のプロトコルアダプタ 直接クラウドとやりとりできない設備に対し、クラウドのゲートウェイとして、 様々なプロトコルでローカル通信 OPC サーバ PLC Camera Sensor AWS IoT Core Amazon Kinesis Amazon S3 AWS IoT Analytics MQTTs Https Https HttpsAWS IoT Greengrass ビルディング AWS クラウド ニアリアルタイムデータ ストリームデータ 画像、ファイル マイクロバッチ OPC-UA OPC-DA RTSP MQTTs GPIO Modbus RTU/TCP SLMP 外付けセンサ 画像、動画 設備データ 集約された 設備データ Appendix に各プロトコルの変換アダプタに関する情報を掲載
- 12. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark 3rd party protocol conversion 直接クラウドとやりとりできない設備に対し、クラウドのゲートウェイとして、 様々なプロトコルでローカル通信 B社製PLC OPC-UA MQTT AWS IoT Core Amazon Kinesis Amazon S3 AWS IoT Analytics MQTTs Https Https HttpsAWS IoT Greengrass ビルディング AWS クラウド A社製PLC C社製PLC 3rd Party Gateway Protocol A Protocol B Protocol C
- 13. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark Enel 様: スマートメーター 50万台のSubstationにクラウドに接続、各センサやメータからデータを収集し、即時処 理を⾏うために AWS IoT Greengrass を導⼊ https://www.slideshare.net/AmazonWebServices/computing-at-the-edge-with-aws-greengrass-and-amazon-freertos-ft-enel-iot213-aws-reinvent-2018/52 https://aws.amazon.com/jp/solutions/case-studies/enel/ enelは6100 万⼈のお客様にサービスを提供す るイタリアの多国籍企業で、電⼒とガスの販 売代理店です。 enel社は、500,000 以上の substation からセ ンサとメータ情報を収集し、エネルギー消費 の測定したり、ネットワークの監視、地震等 の影響の確認効率的に実施する⽅法を求めて いました。 IoT Greengrass を⽤いて、⼤量のデータを収 集、伝送、処理し、エッジでアクションし迅 速に処理することが可能になりました。
- 14. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark ビルディング/シティのIoTアーキテクチャ データ パイプライン 分析 データストア レポート テンプレート 機械学習アドホック& 詳細分析 異常検知⽤ プロファイル 認証局 メッセージ ブローカー ルールエンジン OTA アップデート デバイス シャドウ バッチフリート プロビジョニング 警告 リスク低減 データ連携 デバイス エッジ コンピュー ティング ⾳声 アシスタント リアルタイム ストリーミング データ 可視化 データへのアクセス データ管理・データ分析 IoT/デバイスの制御と管理 データ取り込み 外部データソース 組織内外のユーザー オンプレミス データセンター 動画・センサーデータ などの保存・活用 分析と可視化 デバイスに対して指示を行うか デバイスからのデータをどのように利用するか デバイスをどう管理するか ビル内の様々な 機器の接続
- 15. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark ⼤量のデバイスをAWS クラウドや他のデバイスに 安全に接続する データを基に推論を⾏うため のAWSの各種サービス (Analytics、データベース、AI など)との完全な統合 接続されたデバイスから のデータに基づいて、 ルーティング、処理、 実⾏を⾏う デバイスがオフラインで あっても、アプリケーショ ンがデバイスと対話できる ようにする AWS IoT Core AWS IoT Coreは、IoTデバイスを簡単かつ、安全にクラウドアプリケーションや 他のデバイスと通信できるようにするマネージドサービスです
- 16. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark 証明書によ る個体認証 アーキテクチャの例 – デバイスの遠隔制御 デバイス管理 モバイルなど デバイス制御 データ収集 データ処理・分析 データ保存 デバイス管理 データ活⽤ AWS IoT Core AWS IoT Core Amazon Kinesis AWS Lambda AWS Lambda Amazon API Gateway Amazon DynamoDB • 外部からの制御要求を Amazon API Gateway と AWS Lambda によって処理 • AWS IoT Core の双⽅向通信を利⽤してデバイスに通知 双⽅向通信 Amazon FreeRTOS AWS IoT Device SDKs センサデータ 通知・命令 制御の要求 ビル設備 AWS クラウド
- 17. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark ビルIoT におけるデータ可視化/分析の例 コントローラ/ゲートウェイ と AWS のサービス連携による⾒える化 ビル設備 AWS クラウド ゲートウェ イ コントロー ラ AWS IoT Core AWS IoT Analytics Amazon Quicksight Amazon ElasticSearch Operation Dashboard (稼働状況) BI Dashboard (稼働実績、統計情報)
- 18. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark Cognizant “Connected Places” スマートビル管理 背景∕課題 • 全⽶600Mの施設で消費するエネルギーコストは400B$ • 平均的に30%のエネルギーが無駄に消費 • 平均的なビルのTCOの50%は運⽤コスト（４０年計算） ソリューション • 利⽤状況の管理、清掃やメンテナンスの管理、⼊館受付等のサービスを クラウドで提供 • 異常を検知すると、管理者に通知 • AWS IoT GreenGrassによりビルネットワークからのクラウドに同期 • 機械学習により利⽤状況に基づき空調の動作条件を最適化 効果 • 従来の照明制御に対し12%、空調制御に対し17%のエネルギー削減 • 損失の早期発⾒と対策 • 保険会社に対してビル情報をリアルタイム提供し保険料算定に利⽤ https://aws.amazon.com/jp/blogs/apn/transforming-smart-buildings-and-facilities-with-cognizant-connected-places-on- aws/
- 19. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark スマートビルディングのリファレンスアーキテクチャ- Cognizant https://aws.amazon.com/blogs/apn/transforming-smart-buildings-and-facilities-with-cognizant-connected-places-on-aws/ センサーやビル管理シ ステムから情報収集 データの取り込 みと保管 分析 ダッシュボード、Web 通知・連絡 アプリケーション
- 20. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark ビルディング/シティのIoTアーキテクチャ データ パイプライン 分析 データストア レポート テンプレート 機械学習アドホック& 詳細分析 異常検知⽤ プロファイル 認証局 メッセージ ブローカー ルールエンジン OTA アップデート デバイス シャドウ バッチフリート プロビジョニング 警告 リスク低減 データ連携 デバイス エッジ コンピュー ティング ⾳声 アシスタント リアルタイム ストリーミング データ 可視化 データへのアクセス データ管理・データ分析 IoT/デバイスの制御と管理 データ取り込み 外部データソース 組織内外のユーザー オンプレミス データセンター 動画・センサーデータ などの保存・活用 分析と可視化 映像など大量データをどのように送信す るか どのように分析するか ビル内の様々な 機器の接続
- 21. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark Amazon Kinesis Video Streams デバイス カメラ/マイクなど プロデューサー 動画の送信 Amazon Kinesis Video Streams ストリーム 動画の保存とインデックス化 コンシューマー 動画解析・加⼯・再配信∕変換・再⽣ AWS ML Services MXNet / TensorFlow Custom Processing (OpenCV etc) 3rd Party Partners ビデオストリームをクラウドへ取り込み、低遅延∕オンデマンドで 分析処理に配信・再⽣するためのマネージドサービス
- 22. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark 防犯カメラのクラウド録画とライブ/オンデマンド再生 動画データ 動画データ https://docs.aws.amazon.com/kinesisvideostreams/latest/dg/getting-started.html 動画ストリームを受け、保存して再⽣
- 23. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark クラウドでのリアルタイム映像分析 動画データ Stream Processor https://aws.amazon.com/jp/blogs/news/easily-perform-facial-analysis-on-live-feeds-by-creating-a-serverless- video-analytics-environment-with-amazon-rekognition-video-and-amazon-kinesis-video-streams/ 受信した動画データをリアルタイムに分析
- 24. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark Amazon Rekognition Video 物体、シーン、 動作の検出 ⼈物の識別と追跡 顔認識、顔分析 ストリーミングビデオ のリアルタイム解析 不適切な動画の 検出 有名⼈の認識 Amazon Rekognition Video チュートリアル https://aws.amazon.com/jp/getting-started/tutorials/analyze-extract-metadata-video-rekognition/
- 25. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark © 2017, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved.
- 26. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark 動画データ 動画データ 双方向コミュニケーション: インターホン・見守りカメラ
- 27. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark 27 Comcast様：セキュリティカメラ © 2019, Amazon Web Services, Inc. or its affiliates. All rights reserved.S U M M I T CVR System Overview – Managed Services (KVS, IoT) Upload Service Thumbnail Playback Service Video Source Playback Client Configuration Service • EC2 instances • Reduced Amazon S3 • Multiple Availability Zones Create Thing Create Certs from CSR Create IoT Policy Attach Cert to Policy Attach Cert to Thing Create KVS Stream Events, Labels Amazon SageMaker 運⽤コストの削減 • IoT Core/ KVSの構成で、既存より25%以上コスト削減 • サポートするインフラの縮⼩ 品質・信頼性の向上 • プラットフォームチームの運⽤負荷を軽減 • ハイレベルなサービスを利⽤ • 組織外の専⾨チームの知識を活⽤できる 製品の差別化 • セキュリティの向上 • AIや再⽣機能など、お客様体験に注⼒ AWS IoT CoreとKinesis Video Streamを⽤いて、コストや信頼性を改善、お客様体験 の向上に注⼒ https://www.youtube.com/watch?v=WvURDV9Ezsc#action=share https://www.slideshare.net/AmazonWebServices/building-home-security-solutions-at-scale-ft-comcast-svc206-new-york-aws-summit
- 28. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark ビルのライフサイクル全体におけるデータ活⽤イメージ 28 設計情報連携基盤 Construction Data基盤(BIM) ビル管理基盤 <施⼯> <管理・運⽤><設計>
- 29. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark© 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark まとめ
- 30. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark 本⽇のまとめ • スマートビルディングのユースケースは多岐にわたり、ソ リューション構築には、デバイスの接続や⼤量データの管理な ど様々な課題がある • AWSのエッジコンピューティング、IoT, 動画の取り込みや分析 のサービスを組み合わせて、ビルのスマート化を実現するソ リューションを容易に構築できる • クラウドを⽤いてビルデータを⼀元管理することができ、その データを活⽤することができる
- 31. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark Appendix • AWS IoT GreenGrass • AWS Black Belt Online Seminar • https://aws.amazon.com/jp/blogs/news/webinar-bb-greengrass-2018/ • GreenGrass各種コネクタの情報 • AWS IoT Greengrass Connector • https://docs.aws.amazon.com/ja_jp/greengrass/latest/developerguide/connectors-list.html • Machine to Cloud Connectivity Framework • https://aws.amazon.com/jp/solutions/machine-to-cloud-connectivity-framework/ • Converting industrial protocols with AWS IoT Greengrass • https://aws.amazon.com/jp/blogs/iot/converting-industrial-protocols-with-aws-iot-greengrass/ • Amazon Kinesis Video Streams • AWS Black Belt Online Seminar: • https://aws.amazon.com/jp/blogs/news/aws-black-belt-online-seminar-amazon-kinesis-video- streams/
- 32. © 2020, Amazon Web Services, Inc. or its Affiliates. All rights reserved. Amazon Confidential and Trademark デジタル変⾰を AWSとともに