センサノードとWebを連動するユビキタス環境に関する研究

GainerやFunnel、Arduinoなどのフィジカルコンピューティング分野の機器では、入力としてのセンサノードとしてだけでなく、出力としてのディスプレイやアクチュエータとして機能することができる。これらの機器のネットワーク化は、入出力を備えたセンサノードとなり、簡易なユビキタス環境を構築することが出来る。これらの機器に加え、Active RFIDを付加すれば、室内の位置情報やIDを取得することが出来、より人の行為や空間の把握を可能にする。

さらに、これらのセンサノードを専用のアプリケーションで操作するのはではなく、汎用的に処理出来るデータベースサーバと連携させることで、Webからノードの数値の閲覧が可能になるだけでなく、ノードの出力操作も可能になる。また、Web上にある情報資産を利用し、ノードやそれらから得られた数値を連動させれば、様々なアプリケーションやサービスを応用することが可能になる。

2008年8月
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システム

システム図

システム図

  1. センサノードからの入力
    Arduinoを使いセンサ値を取得、Zigbee無線モジュールを介して情報収集基地となるコンピュータへ送信。
    コンピュータ(Base for Arduino)上のProcessingで各センサノードの値を整形し、Server機のMySQLへDB登録する。
  2. センサノード同士の連携
    Arduinoで個別に制御されるセンサ及び無線モジュールにより、入力デバイスに対して、ダイレクトに出力デバイスを操作することができる。
  3. Active RFIDタグの認識
    Active RFIDのタグとリーダーを使い、専用ソフトウェアから出力されるタグ情報をPHPで整形し、MySQLへDB登録する。
  4. 1と3の情報から、webページを生成
    MySQLに登録された情報をPHPを介して、Flashを使った動的なWebページを生成する。
    Webページから、各センサノードの状態、Active RFIDタグの状態を確認することが出来る。
  5. webからのセンサノードの出力操作
    Flashで生成された動的なWebページでは、画面上のGUIを操作することで、センサノードの出力を操作することが出来る。

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センサノード・デバイス(Arduino)(システム図:1、2)

コントローラー(送信機)

コントローラー(入力・送信機)

  • コントローラーでは、赤・黄・青のそれぞれのLEDをボリュームによって出力デバイスの光度を調節出来る。
    ボタンを押すことでLEDそれぞれの光度情報が送信される。
表示デバイス(受信機)

表示デバイス(出力・受信機)

  • 表示デバイスでは、コントローラーによって送信された3色のLEDそれぞれの光度がダイレクトに出力される。
    また、Webベージ上でFlashにより実現されるGUIでも、LEDの光度を調節することが出来る。
    表示デバイスのLEDそれぞれの光度がServer機のMySQLへデータベース登録され、Webページで閲覧できるセンサノードの値に対応する。

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Web ブラウザ(Flash)(システム図:4、5)

Webからのノードの数値閲覧と出力操作

Webでのノードの数値閲覧と出力操作(スクリーンショット)

  • 表示デバイスが出力する値をブラウズする。
    また、出力されている値を変更することが出来る。

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展示

展示

展示構成

  • 2008年8月、IAMASオープンハウスにて展示。
    2機のセンサノードにあたるデバイス、サーバー機、クライアント機にあたるノートパソコンはそれぞれが無線によるネットワークを実現した。これにより、ユビキタス環境を構築する簡易モデルとして展示することができた。

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