環境センサーでセンシング編：BIツールで働き方改革を実践してみた！番外編

※本記事は、アタラ合同会社 Official noteにて連載中のコラム『BIツールで、働き方改革を実践してみた！』を転載したものです。

1 今回は番外編で、センサーの中を覗きます
2 用意したもの
3 前提
4 BLE通信を試す

今回は番外編で、センサーの中を覗きます

本連載では、これまで環境データの計測用にオムロンの環境センサーを利用してきました。

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2021.04.23

BIツール Domo ＆ IoTで、エネルギーコスト削減編

https://www.atara.co.jp/unyoojp/2021/04/iot-bi-1/

※本記事は、アタラ合同会社 Official noteにて連載中のコラム『BIツールで、働き方改革を実践してみた！』を転載したものです。働き方改革で注目されるスマートオフィスとは？2019年に「働き方改革関連法案」の一部が施行されてから、”働き方改革” というキーワードをよく耳にするようになりました。新型コロナウィルス感染症（以下、コロナ）の広がりにより働き方の多様化は加速度的に進んでおり、どの企業にとっても「働き方改革の推進」は今や直視せざるを得ない経営課題の一つになったのではないかと思います。働き方改革が進む中...

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2021.04.30

BIツール Domo ＆ IoTで、エネルギーコスト削減・環境作成編

https://www.atara.co.jp/unyoojp/2021/04/iot-bi-2/

※本記事は、アタラ合同会社 Official noteにて連載中のコラム『BIツールで、働き方改革を実践してみた！』を転載したものです。前回のおさらい第1回では働き方改革においてスマートオフィスの取り組みが普及し始めていること、そしてスマートオフィスづくりに欠かせない省エネルギー化のために、BIツールとIoTを組み合わせたダッシュボードが有効だということを紹介しました。※参考リンク：下の図が、収集から分析・解析、活用・改善までの仕組みの流れを表したものです。実際に環境を作ってみたこの「収集」「分析・解析...

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2021.09.14

BIツール Domo ＆ IoTでエネルギーコスト削減・センシング環境の構築編

https://www.atara.co.jp/unyoojp/2021/09/iot-bi-3/

※本記事は、アタラ合同会社 Official noteにて連載中のコラム『BIツールで、働き方改革を実践してみた！』を転載したものです。前回までのおさらい第1回、第2回では、エネルギーコスト削減のためにBIツールを使ったダッシュボードが有効だということと、実際にBIツールを使ったダッシュボードを構築する際のフローについて紹介しましたが、途中番外編と称してBLEセンサーから直接データを取得するのがどれくらい手間であるのかを説明したく、少し横道に逸れてしまいました（笑）。気を取り直して、今回（第3回）はデータの取得方法をプ...

ところでオムロンの環境センサーは「温度」や「湿度」、「光量」など複数のデータをセンシングできるのですが、番外編として今回は、オムロンの環境センサーで実際にはどのようなデータ構造になっており、どのようにデータを保有しているのかをBLE（Bluetooth Low Energy）通信で覗いてみようと思います。

※本題の環境構築に移る前に横道に逸れて申し訳ありません（笑)。

用意したもの

1. 　Raspberry Pi 4 Model 4GB
2.　 microSDHCカード 32GB UHS-I CLASS10 *1
3. 　HDMIケーブル A-D(micro) 1m [RoHS]
4. 　ACアダプタ DC5V 3A (USB-C)
5. 　Raspberry Pi ケース Official for Pi 4 B＋赤/白
6. 　オムロン環境センサ（USB型） 2JCIE-BU01
7. 　キーボード＆マウス *2

*1　「Raspbian」というOSをインストール済のカードを購入しました。
※2020年5月に「Raspbian」から「Raspberry Pi OS」に名称変更しました。
*2 　必要なのは構築までなので、既存のものを流用しても構いません。

前提

Raspberry Pi（以後、ラズパイ）の環境設定は簡単に調べることができるため割愛しています。事前に準備していただきたい内容は以下の通りです。

ー国・言語・タイムゾーン
ーネットワーク（wifi接続の有効化、固定IPの割り当て、sshサーバー有効化）
ーソフトウェアのアップデート

BLE通信を試す

まずはセンサーがBLE通信をおこなっているかラズパイ上で、スキャンをしてみます。BLE対応デバイスにはBDアドレスと呼ばれる一意の識別アドレスが設定されています。アドレス情報は、購入した箱に同梱されています。

「hcitool」コマンドでデバイスを検索します。

sudo hcitool lescan LE Scan ... 69:2F:A3:B5:CC:5A (unknown) CD:DE:AB:02:35:29 Rbt ← 今回使用するセンサーのアドレス

「gatttool」でBLEデバイスに接続します。

【補足情報】
gatttoolとはBluetooth Low Energy のデータの送受信やデータ構造を定義しているGATTのクライアントツールです。これでBLEデバイスの中身を弄ったり覗いたりすることができます。細かい説明については今回は省略します。

※ CD:DE:AB:02:35:29 の部分は対象のアドレスに読み替えてください。

sudo gatttool -t random -b CD:DE:AB:02:35:29 -I

「connect」で接続します。

[CD:DE:AB:02:35:29][LE]> connect

どんなオプションがあるのかヘルプを確認します。

[CD:DE:AB:02:35:29][LE]> help help Show this help exit Exit interactive mode quit Exit interactive mode connect [address [address type]] Connect to a remote device disconnect Disconnect from a remote device primary [UUID] Primary Service Discovery included [start hnd [end hnd]] Find Included Services characteristics [start hnd [end hnd [UUID]]] Characteristics Discovery char-desc [start hnd] [end hnd] Characteristics Descriptor Discovery char-read-hnd Characteristics Value/Descriptor Read by handle char-read-uuid [start hnd] [end hnd] Characteristics Value/Descriptor Read by UUID char-write-req Characteristic Value Write (Write Request) char-write-cmd Characteristic Value Write (No response) sec-level [low | medium | high] Set security level. Default: low mtu Exchange MTU for GATT/ATT

いろいろとありますが、今回使用するのは primary、characteristics、char-read-hnd の3つです。

【補足情報】
環境センサーのユーザーズマニュアルには、どこにどんな情報（センサ値、設定値など）が格納されているかが記載されています。本記事ではある程度マスキングした状態で説明します。

まず「primary」コマンドでセンサーの主要な機能を確認します。

【補足情報】
最新のデータは UUID: 0x5010 に格納しています。

[CD:DE:AB:02:35:29][LE]> primary attr handle: 0x****, end grp handle: 0x**** uuid: ab705000-******** attr handle: 0x****, end grp handle: 0x**** uuid: ab705200-******** attr handle: 0x****, end grp handle: 0x**** uuid: ab705210-******** attr handle: 0x****, end grp handle: 0x**** uuid: ab705400-******** attr handle: 0x0057, end grp handle: 0x0066 uuid: ab705010-******** attr handle: 0x****, end grp handle: 0x**** uuid: ab705110-******** attr handle: 0x****, end grp handle: 0x**** uuid: ab705030-******** attr handle: 0x****, end grp handle: 0x**** uuid: 0000fe59-******** attr handle: 0x****, end grp handle: 0x**** uuid: 0000180a-********

この結果、handle 0057 ～ 0066 に最新データが格納されていることがわかりました。

次に「characteristics」コマンドで最新データの種類を表示します。

【補足情報】
マニュアルによると、 UUID: 0x5012 はセンシングデータ、UUID: 0x5013 は計算データとなっています。今回はセンシングデータを対象にします。

[CD:DE:AB:02:35:29][LE]> characteristics 0057 0066 handle: 0x0058, char properties: 0x12, char value handle: 0x0059, uuid: ab705012-******** handle: 0x****, char properties: 0x12, char value handle: 0x****, uuid: ab705013-******** handle: 0x****, char properties: 0x12, char value handle: 0x****, uuid: ab705014-******** handle: 0x****, char properties: 0x12, char value handle: 0x****, uuid: ab705015-******** handle: 0x****, char properties: 0x12, char value handle: 0x****, uuid: ab705016-********

一番上の value handle: 0x0059 にセンシングデータが格納されていることがわかりました。

最後に「char-read-hnd」コマンドで指定したハンドルの値を読み取ります。

[CD:DE:AB:02:35:29][LE]> char-read-hnd 0059 Characteristic value/descriptor: 2f 9b 08 7e 17 b8 00 8d 7d 0f 00 29 0d 87 00 0b 05

よくわからない結果が返ってきました。

データフォーマットを簡単にまとめてみました。温度（Temperature）を例に試してみます。

また、マニュアルにはこのような記載があります。

各Characteristics の2byte 以上のデータは全てリトルエンディアンとする．

リトルエンディアンの細かい説明は省略しますが、簡単に言えば「順序が逆になる」ということです。つまり、出力した結果を左から右に入れ替えます。

このようなイメージです。

16Byte <---------------------------------------------> 0Byte
入れ替え前）2f 9b 08 7e 17 b8 00 8d 7d 0f 00 29 0d 87 00 0b 05
入れ替え後）05 0b 00 87 0d 29 00 0f 7d 8d 00 b8 17 7e 08 9b 2f

温度は1Byteと2Byteで構成されています。今回だと 08 9b が対象です。この16進数を10進数に変換します。

さらに単位が 0.01 degC（摂氏）なので100で割ると22℃であることがわかりました。

このような流れでセンサの値を取得することができますが、やはり相当な労力が必要になる為、プログラミングで自動化するか、ETL製品などでノーコード（またはローコード）で取得できると便利ですよね。

さて、次回は本題に戻り、今回の BLE 通信の接続から取得までの部分をプログラミングしてみましたのでご紹介します！

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