IoT機器で温湿度を測定してクラウドでグラフ化 AWS IoT Core編（その２）

by souichirou · 公開済み 2020年6月23日 · 更新済み 2022年3月31日

Contents

温湿度の測定

RaspberryPi Zeroと温湿度モジュール（DHT22）を使用して温湿度を指定した間隔（分）で測定してクラウド（AWS IoT Core）にデータをアップロードしてグラフ化するまでの２回目。

前回のハードウェア編はこちらの記事を参照。

今回の記事の範囲は

Google Sheetsへのアクセスする為の設定
AWS IoT Coreの設定
Amazon Simple Notification Serviceの設定

とする。

システム概要図

システム概要図と今回の記事の範囲は以下の通り。

主な実現したい機能は以下の通り。

指定した間隔（分）で温湿度を測定する
指定した間隔（分）でデータをサーバーにアップロードする
アップロードしたデータは集計、グラフ表示する
温湿度のしきい値（上限、下限）を超えた場合はアラートを発信する
しきい値は場所毎に異なる値を指定出来るようにする
設定情報はGoogle Sheetで一括指定して設定値を変更したら各端末に速やかに反映させる
それぞれの端末は遠隔で再起動等の操作が出来るようにする
測定端末は複数台設置するが基本的に室内とする（屋外には設置しない）
１００V電源を確保できる場所とする（バッテリー駆動も一応試してみる）
初期コスト、ランニングコストともに出来るだけローコストで実現する

Google Sheetsへのアクセス

設定値はラズパイのPythonのプログラムからGoogle Sheetsから読み取る仕様とするのでGoogle Cloud Platformで認証情報を作成すると同時にラズパイに必要なモジュールをインストールする。

主な手順は以下の通り。

Google Cloud Platformにアクセス
プロジェクトを作成してAPIを有効化する
認証情報を作成する
アクセス対象のGoogleスプレッドシートを作成して共有設定する
RaspberryPiにGoogleスプレッドシートの操作に必要なモジュール（gspread）をインストール

尚、こちらの作成手順については以前に記事にしているので「RaspberryPi 3 Model B+からGoogleスプレッドシートへアクセスする方法」を参照して欲しい。

シートの仕様

温湿度設定シートの仕様は以下の通りとする。

シートへのリンクURL	シートをユニークに特定するリンク（上部のアドレス欄）を後でプログラムで使用するので控えておく
シート名	”温湿度設定シート”と名前を付けている後でプログラムからこの名前を使用する
ClientID	端末ID この列と端末毎のinitial.jsonファイルのclient_idセクションを比較してマッチする行を選択して場所毎に異なるしきい値を設定できるようにする
LocationID	場所を表すID
LocationName	場所の表示名
Interval	ここで指定された数値（分）間隔で温湿度を取得する取得した温湿度は一旦ローカルファイルに保存される
UpLoadInterval	ここで指定された数値（分）間隔でAWS IoT Coreにデータをアップロード（Publish）する
MinTemp	最低温度この温度を下回った時にアラートを発信する尚、アラートは上記のUpLoadInterval（AWSへのPublish間隔）には依存せず、しきい値超えた値を測定時に随時発信する
MaxTemp	最高温度のしきい値
MinHumi	最低湿度のしきい値
MaxHumi	最高湿度のしきい値
AdjTemp	温度補正用の値 DHT22モジュールで計測された値にこの数値を乗算するモジュールによって若干の温湿度の誤差が発生していたので補正用の設定値例えば0.9が設定されている場合は、測定値：32.6（℃） 32.6×0.9＝29.34→29.3（小数点以下２桁目を四捨五入）となる
AdjHumi	湿度補正用の値いくつかのDHT22モジュールを試した所、湿度は実際の値より若干高めに検出される模様
Alert	温湿度がしきい値超えた場合にアラートを発信するかどうかのフラグ１：発信する０：発信しない通常は１（発信する）に設定しておくが例えばInterval（温湿度測定間隔）を５分に設定した場合、しきい値を超えると５分毎にメール（やSMS）が飛んでくる実際の現場での対応まで時間が必要で、一旦アラートの送信を停止したい時に０（発信）しないに設定する為の項目
M列	コメント列プログラム中では使用していない

AWSの設定

AWS IoT Coreの設定

ラズパイからAWS IoT Coreにデータを送信（Publish）するに辺り、IoT Core側でモノの作成や認証情報の作成が必要になる。

AWSにログインをしてサービスからIoT Coreを選択する。

尚、リージョンは東京を選択している。

モノの作成

”管理”ー＞”モノ”から「作成」ボタンをクリックする。

「単一のモノを作成する」をクリックする。

名前：RaspZTempHumiCheck
タイプ：RaspberryPiZero

※タイプは必要に応じて「タイプの作成」で作成する。

尚、タイプ及びこの後出てくるグループ、モノの属性の設定は未設定であってもプログラムは動作する。

数や種類が多くなった時の管理を容易にする機能である。

モノのグループにて”グループの作成”を行いTempHimuCheckのグループを割り当てた。

”検索可能なモノの属性の設定”は未設定で「次へ」ボタンをクリックする。

証明書の作成

モノに対して１対１で証明書を作成する。

「証明書の作成」ボタンをクリックする。

このモノの証明書
パブリックキー（プログラムでは使用しない）
プライベートキー

が発行されるので３つとも”ダウンロード”をクリックして保存する。

次にAWS IoTのルートCAの”ダウンロード”をクリックする。

RSA 2048 bit key”Amazon Root CA 1”のリンクをクリックする。

画面上にAmazon Root CAが表示されるのでコピペしてテキストファイルに保存する。

尚、この際の文字コードはutf-8で保存した。

先程の画面に戻って「有効化」ボタンをクリックする。

次にポリシーの作成を先に行うので一旦「完了」をクリックしてモノの作成は終了する。

ポリシーの作成

このモノに対するアクセス制御の為のポリシーを作成する。

”安全性”ー＞”ポリシー”で「作成」ボタンをクリックする。

Connect（接続）用のポリシーを設定する。

このモノにアクセスできるClient名をコントロールする為に以下の設定を行った。

名前：Temp-and-Humi-policy
アクション：iot:Connect
リソースARN：arn:aws:iot:ap-northeast-1:XXXXXXXXX:client/SKRP*
効果：許可にチェック

これでClient名の先頭４文字がSKRPの端末のみがアクセス可能になる。

「ステートメントを追加」をクリックする。

Publish（ラズパイからAWS IoT Coreへの送信）用のポリシーを設定する。

このモノにアクセスできるTOPICをコントロールする為に以下の設定を行った。

アクション：iot:Publish
リソースARN：arn:aws:iot:ap-northeast-1:XXXXXXXXX:topic/dt/TempAndHumi/*
効果：許可にチェック

これは通常時の温湿度をPublishする為のデータのTOPICの設定。

TOPICについてはプログラミング編で別途説明する。

更に「ステートメントを追加」をクリックする。

アラート時のPublish用のステートメントを設定する。

IoT CoreではTOPICの１層目がdtで始まる通常時の温湿度データとalertで始まる温湿度がしきい値を超えた時にPublishされるアラートの２種類の情報を受け取る。

アクション：iot:Publish
リソースARN：arn:aws:iot:ap-northeast-1:XXXXXXXXX:topic/alert/TempAndHumi/*
効果：許可にチェック

「作成」ボタンをクリックする。

以下のポリシードキュメントが作成される。

{
  "Version": "2012-10-17",
  "Statement": [
    {
      "Effect": "Allow",
      "Action": "iot:Connect",
      "Resource": "arn:aws:iot:ap-northeast-1:XXXXXXXXXXXX:client/SKRP*"
    },
    {
      "Effect": "Allow",
      "Action": "iot:Publish",
      "Resource": "arn:aws:iot:ap-northeast-1:XXXXXXXXXXXX:topic/dt/TempAndHumi/*"
    },
    {
      "Effect": "Allow",
      "Action": "iot:Publish",
      "Resource": "arn:aws:iot:ap-northeast-1:XXXXXXXXXXXX:topic/alert/TempAndHumi/*"
    }
  ]
}