かわごえ田んぼＩｏＴ

2019/12/19 - Nobuo Hayashi かわごえ里山イニシアチブ田んぼIoT研究会
田んぼの命を見守るIoT-
4年目の挑戦
研究会-2019/12/19
1

2017年開始
17年：カメラ可動
18年：２号機投入
19年：２号機不調
20年：２号機改良版
!2

情報収集システム以上にブラウザに成果
https://camera.hkose.com/dailySlideShow_v7.php

102日間に渡って撮り続けてきた田んぼカメラの映像
https://youtu.be/wkPSyCacCZo
10秒で振返るかわごえ里山耕福米の110日

2号機は収穫前に事件発生
• 1週間∼10日動いて止まる
• 艱難辛苦の原因究明
• 一つ潰すとまた一つ問題
!6

• 物理的障害もいろいろあった
• 落雷
• 台風
!7

正常動作時
!8

• 何が問題だったのか？
• 設計したこととは違うことが裏で起こっているらしい。 
そこで、コンピューターの起動から何が起こっているかを
逐一調べることにした。
!9

2019/12/19 - Nobuo Hayashi かわごえ里山イニシアチブ田んぼIoT研究会!10
pi@raspberrypi: $ dmesg -T
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] Booting Linux on physical CPU 0x0
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] Linux version 4.14.71+ (dc4@dc4-XPS13-9333) (gcc version 4.9.3 (crosstool-NG crosstool-ng-1.22.0-88-g8460611)) #1145 Fri Sep 21 15:06:38 BST 2018
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] CPU: ARMv6-compatible processor [410fb767] revision 7 (ARMv7), cr=00c5387d
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] CPU: PIPT / VIPT nonaliasing data cache, VIPT nonaliasing instruction cache
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] OF: fdt: Machine model: Raspberry Pi Model A Plus Rev 1.1
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] Memory policy: Data cache writeback
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] cma: Reserved 8 MiB at 0x17400000
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] On node 0 totalpages: 98304
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] free_area_init_node: node 0, pgdat c09c2630, node_mem_map d7c8a000
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] Normal zone: 864 pages used for memmap
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] Normal zone: 0 pages reserved
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] Normal zone: 98304 pages, LIFO batch:31
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] pcpu-alloc: s0 r0 d32768 u32768 alloc=1*32768
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] pcpu-alloc: [0] 0
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] Built 1 zonelists, mobility grouping on. Total pages: 97440
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] Kernel command line: bcm2708_fb.fbwidth=656 bcm2708_fb.fbheight=416 bcm2708_fb.fbswap=1 vc_mem.mem_base=0x1ec00000 vc_mem.mem_size=0x20000000
dwc_otg.lpm_enable=0 console=ttyAMA0,115200 console=tty1 root=PARTUUID=3aad1267-02 rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes rootwait
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] PID hash table entries: 2048 (order: 1, 8192 bytes)
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] Dentry cache hash table entries: 65536 (order: 6, 262144 bytes)
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] Inode-cache hash table entries: 32768 (order: 5, 131072 bytes)
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] Memory: 370284K/393216K available (6431K kernel code, 587K rwdata, 1988K rodata, 436K init, 673K bss, 14740K reserved, 8192K cma-reserved)
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] Virtual kernel memory layout:
vector : 0xffff0000 - 0xffff1000 ( 4 kB)
fixmap : 0xffc00000 - 0xfff00000 (3072 kB)
vmalloc : 0xd8800000 - 0xff800000 ( 624 MB)
lowmem : 0xc0000000 - 0xd8000000 ( 384 MB)
modules : 0xbf000000 - 0xc0000000 ( 16 MB)
.text : 0xc0008000 - 0xc064fed0 (6432 kB)
.init : 0xc08cd000 - 0xc093a000 ( 436 kB)
.data : 0xc093a000 - 0xc09ccfe0 ( 588 kB)
.bss : 0xc09d28f0 - 0xc0a7ae6c ( 674 kB)
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] SLUB: HWalign=32, Order=0-3, MinObjects=0, CPUs=1, Nodes=1
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] ftrace: allocating 24110 entries in 71 pages
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] NR_IRQS: 16, nr_irqs: 16, preallocated irqs: 16
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] sched_clock: 32 bits at 1000kHz, resolution 1000ns, wraps every 2147483647500ns
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] clocksource: timer: mask: 0xffffffff max_cycles: 0xffffffff, max_idle_ns: 1911260446275 ns
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] bcm2835: system timer (irq = 27)
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] Console: colour dummy device 80x30
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] console [tty1] enabled
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] Calibrating delay loop... 697.95 BogoMIPS (lpj=3489792)
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] pid_max: default: 32768 minimum: 301
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] Mount-cache hash table entries: 1024 (order: 0, 4096 bytes)
[Sun Nov 18 06:55:51 2018] Mountpoint-cache hash table entries: 1024 (order: 0, 4096 bytes)

2019/12/19 - Nobuo Hayashi かわごえ里山イニシアチブ田んぼIoT研究会!11
2018-11-17T12:40:47 rc.local (rc.local:43:main) Started logging to : /var/log/field_location.log
***** rc.local ver. 1.4 更新：2018/10/27 02:37 *****
UNIT FILE STATE
autologin@.service enabled
avahi-daemon.service enabled
bluetooth.service enabled
console-setup.service enabled
cron.service enabled
dbus-org.bluez.service enabled
dbus-org.freedesktop.Avahi.service enabled
dhcpcd.service enabled
dhcpcd5.service enabled
display-manager.service enabled
fake-hwclock.service enabled
gldriver-test.service enabled
hciuart.service enabled
keyboard-setup.service enabled
lightdm.service enabled
networking.service enabled
pppd-dns.service enabled
raspberrypi-net-mods.service enabled
rpi-display-backlight.service enabled
rsync.service enabled
rsyslog.service enabled
ssh.service enabled
sshswitch.service enabled
syslog.service enabled
systemd-timesyncd.service enabled
triggerhappy.service enabled
vncserver-x11-serviced.service enabled
watchdog.service enabled
wifi-country.service enabled
avahi-daemon.socket enabled
triggerhappy.socket enabled
default.target enabled
multi-user.target enabled
nfs-client.target enabled
remote-fs.target enabled
runlevel2.target enabled
38 unit files listed.
[[0;32m OK [0m] Started OpenBSD Secure Shell server.
[42;31mto stop this autorun script, set PROGRAM SWITCH on[m
[31mwithin 10 seconds[m
[[0;32m OK [0m] Started LSB: exim Mail Transport Agent.

2号機は現在安定稼働中
• たぶん、セキュリティアップデートが悪さをしているので
はないか、と見当を付け 
この機能をストップした
• 以下の通り、正常に動いている
• https://ambidata.io/ch/channel.html?id=1454
• https://ambidata.io/ch/channel.html?id=999
!12

修復後快調に動作
!13

一定時間おきに「強制再起動」
させる「回路」を設計するか？
• 一定レベルの解決をみたが、更なる完璧を目指したい
!14

「強制再起動」基板
• Raspberry Pi Model B+用ウォッチドッグ基板
• Switch Scrienceで1390円
!15

データ蓄積→ビッグデータの活用に結びつける
• 農業と環境との関係をさらに深く探求しよう
!16

日照データを取っているが、
取り方はこれでいいか？
• 植物育成に影響のある波長を測る必要は無いか？
!17

植物の生育大きく影響するC02
!18

C02センサー
• UIOTEC MH-Z19B CO2モニタ用赤外
線センサNDIR 0-5000PPM
• ￥3,118
!19

植物の生育大きく影響するC02
• CO2の有効な測り方について小瀬研究室の助言を仰ぎた
い
!20

土中温度
• 現在、有効に機能しているが、水田に有効なのか？
• 抵抗値（電流値）を測るので電極の腐食が激しい→静
電容量式に変更
•
!21

水面高
• 水面高の測定は不要？
!22

登熟積算気温
!23

登熟積算気温
!24
https://public.tableau.com/proﬁle/nobuo.hayashi#!/vizhome/_26317/1

気象庁の公式提供データ
!25

登熟積算気温
!26
気象庁提供のデータ

登熟積算気温
!27

結局、現地の気象デー
タは測定不要
それよりも有効な情報、本当に必要なデータは何か？
28

システムコスト
!29
かわごえ里山・定点観測装置システム開発一式
１）超小型コンピューターシステム
（カメラ、温度センサー×２、気圧センサー、湿度センサー、日照センサーを含む）
Raspberry Pi Model A+（RSコンポーネンツ製） 3,240円
https://www.switch-science.com/catalog/2101/
Raspberry Pi カメラモジュール V2： 4,680円
温度、照度、気圧、湿度センサー： 1,000円
電圧センサー回路
micro SDカード。16GB x 2枚。class 6以上、トランセンド 2,000円
通信回線
SORACOMスターターキット（3G USBドングル AK-020同梱） 5,980円
２）電源装置
電源コントロールモジュール：カスタム設計の電子回路：部品代 2,000円
マイコン：MSP430G2553、Pch-MOSFET、
定電圧レギュレーター
防水・耐候ケース（1290円＋送料） 1,795円
https://www.monotaro.com/p/0997/9742/
配線用回路基板 500円
コネクター、配線材料、カメラ保護ガラス 2,000円
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
機材部材合計 23,195円

トータル・システムコスト
!30
かわごえ里山・定点観測装置システム開発-コンピューター部分
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
機材部材合計 23,195円
10W太陽光パネル＋コントローラー 4,500円
バッテリー 12V7Ah 3,000円
通信回線、3Gドングル 6,000円
36,695円

新しい通信技術、デバイスの
優劣比較検討
• 価格、性能から現在のシステムで良いのか？
!31

2019 /3/17 Nobuo Hayashi
かわごえ里山-みんなで作る田んぼIoT勉強会 2019年3月17日
IoT向け通信回線
LPWA（Low Power Wide Area）と3G,LTE
WAN
(2km)
WLAN
（100m）
WPAN
（10m）
WBAN
（１m）
0.01 1 10 100
データレート（Mbps）
NFC
Wi-SUN
ZigBee
Z-Wave
LPWA
sigfox
LTE-M
LoRa WAN
NB-IoT
Bluetooth
モバイル回線
（Soracom、IIJ）
Wi-Fi年間100円から
1日10円から
田んぼで使う
!32

新しいデバイス：Arduino、M5
• Raspberry Piなんかよりもっと安くて簡便なのがあるん
じゃないの？
!33

新しいデバイス：Arduino＋LTE
• Wio LTE JP Version
• 9800円
!34

新デバイス：M5Stack + LTE
• アンテナを搭載した M5Stack 用の 3G モジュール
• 12,800円
!35

新しい通信技術：Sigfox
• Sigfox Shield for Arduino (UnaShield V2S)
• 6400円
• 通信料金：年間1440円
• 免許不要920MHz
• 伝搬距離が長く、最大 10km 程度の長距離通信が可能
!36

何をどう取るのか？
!37

来年4月くらいまでに
考えましょう
!38

かわごえ田んぼＩｏＴ

More Related Content

Featured (20)