農家のIoTデバイスiKakashiのハードウェアのブロック図を紹介します。
iKakashiの中で使用しているコンピューターはRaspberry Piです。クレジットカードぐらいの大きさで、ちょっと前のスマホと同じくらいの処理能力があります。Raspberry Piには簡単にセンサーを取り付けられるGPIOというピンが複数本あります。またUSBポートもあります。
- 人感センサー。人の動きを検出し、侵入者を検出することができます。iKakashi-1号機では、PiRモーションセンサーという赤外線センサーを使用しています。監視領域内の赤外線に変化があると侵入者として検出できます。
- 高輝度白色LED。人感センサーが侵入者を検出すると、高輝度白色LEDを光らせ、威嚇します。それと同時にこの光は写真撮影に利用されます。
- Picamera。上の図のデジカメのアイコンは、Picameraです。iKakashi-1号機では、NoIR(赤外線)カメラを搭載しています。侵入者が検出されると、複数枚の写真を撮影し、Gmailでメールに写真を添付しクライアント様に送信されます。
- 温湿度、気圧、照度センサー。iKakashiでは、これらのセンサーが実装されています。iKakashiから離れること数m先にこれらのセンサーがケーブルで接続されています。10分ごとに気象データを収集し、MySQL(データーベース)に記録します。
- USB WiFiドングル。iKakashi-1号機では、Raspberry Pi Model A+が使用されています。このRaspberry Piには、有線・無線のネットワーク機能が標準装備されていません。そこで、USB WiFiドングルを使用し、モバイルWiFiルーターと無線LAN接続できるようになっています。I・O DATA社製のWN-G150UMWを使用しています。Raspberry Piとの相性がよく消費電力も低いです。これは、K山先輩からの知恵です。
- モバイルWiFiルーター。iKakashiの使用環境では、近くにWiFi接続環境がないことを想定しています。このため、自前でモバイルWiFiルーターを内蔵しています。iKakashi-1号機では、NEC社製、Aterm MR04LNというモバイルWiFiルーターにOCNモバイルOneの格安SIMを使用しています。
- ソーラーパネルとバッテリー。iKakashiは、畑の真ん中でAC100Vの商用電源がないことを想定しています。ソーラーパネルとバッテリーだけで自立して稼動し続ける必要があります。iKakashi-1号機では、50Wのソーラーパネルと12V 20Ahの鉛バッテリーを使用しています。1年以上のフィールドテストで、バッテリー切れになったことは一度もありません。
