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ラズパイ+Node-REDでエレックス工業製「μPRISM」のデータをBLE経由で取得して可視化する

2024/02/22に公開

Raspberry Pi

Raspberry PiのNode-REDを利用して、エレックス工業製「μPRISM」で測定した温度、湿度などのデータをBLE（Bluetooth Low Energy）経由で取得する方法について説明します。

エレックス工業製「μPRISM」（電池内蔵タイプ）とは

BLE通信を介してネットワークに接続し、測定データの送信が可能なセンサーです。
温度や湿度、光、加速度など7種類の環境情報を取得することができます。ボタン型電池「CR2032」を使用します。

μPRISMは、スマートフォンのアプリで簡単にデータを取得・閲覧することができます。

また、BLE通信でデータが測定できる場合、ユーザーマニュアル等で、保存されるデータのフォーマットが公開されています。μPRISMは、下表のようにメモリに配列として保存されます。

Raspberry Piでの接続確認

Raspberry PiでBLE経由でμPRISMが接続できているか確認します。

LXTerminalで次のコマンドを実行して、μPRISMが接続されているか確認します。

$ sudo hciconfig hci0 down
$ sudo hciconfig hci0 up
$ sudo hcitool lescan
LE Scan ...
 :
00:08:9C:00:28:78 uPrism_002878
C5:CA:AD:02:1A:DC (unknown)
 :
^C

「uPrism」と表示されていれば、Raspberry PiとμPRISMがBLEで接続されています。
また、左側のアドレスが、μPRISMを識別するMACアドレスになります。

μPRISMの計測モードの設定

Node-REDで利用するBLE用のノードでデータを取得するには、計測モードを「センサービーコンモード」に設定する必要があります。ここでは、アプリから計測モードを変更する手順について説明します。

1.アプリを起動して、接続ボタンを押します	2.モードが「記録モード」になっています。Settingをタップします	3.モード設定をタップして、センサービーコンモードを選択します

4.OKボタンを押して、Listをタップします	5.モードが「センサービーコンモード」になっています	6.切断ボタンを押します

Node-REDによるフローの作成

Node-REDで、BLE経由でμPRISMの計測データを取得するフローを作成します。

モジュールとドライバのインストール

LXTerminalでBluetoothのモジュールやドライバをインストールします。

$ sudo apt install libbluetooth-dev libudev-dev pi-bluetooth
$ sudo setcap cap_net_raw+eip $(eval readlink -f `which node`)
$ cd
$ cd .node-red
$ npm install @abandonware/noble
$ npm list
$ sudo reboot

Node-REDを再起動します。

node-red-contrib-blebeacon-scannerのインストール

Node-REDでBLE対応デバイスに接続するためのノードをインストールします。

Node-REDをWebブラウザで開きます。
右上にある「三」のボタンをクリックしてメニューを開き、「パレットの管理」をクリックします。
「ノードの追加」タブを選択して、検索のテキストボックスに「blebeacon」と入力します。
検索されたノードから「node-red-contrib-blebeacon-scanner」の「ノードを追加」ボタンをクリックします。
パレットの「機能」グループにBLE Beacon Scannerノードが追加されます。

node-red-contrib-buffer-parserのインストール

μPRISMで測定した複数の環境情報は、配列に保存されます。配列に保存された情報を各測定値に変換するノードをインストールします。

Node-REDをWebブラウザで開きます。
右上にある「三」のボタンをクリックしてメニューを開き、「パレットの管理」をクリックします。
「ノードの追加」タブを選択して、検索のテキストボックスに「buffer-parser」と入力します。
検索されたノードから「node-red-contrib-buffer-parser」の「ノードを追加」ボタンをクリックします。
パレットの「機能」グループにBLE Beacon Scannerノードが追加されます。

ノードの設定

Node-REDのワークスペースに以下のノードを追加し、図のように配置します。
- BLE Beacon Scannerノード
- switchノード
- changeノード
- delayノード
- buffer parserノード
- debugノード x 4

「デプロイ」ボタンをクリックします。
debug 1ノードをデバッグウィンドウで確認すると、BLE接続している様々なデバイスの情報が取得されています。その中で、localNameプロパティが「uPrism」になっているデバイスが、μPRISMになります。idプロパティに固有のMACアドレスが設定されているので、switchノードでその情報だけを出力するように設定します。
switchノードをダブルクリックし、以下の設定をして「完了」ボタンをクリックします。
- 名前: 「μPRISMを取得」と入力
- プロパティ: 「msg.」を選択, 「payload.id」と入力
- 条件: 「==」を選択, 「文字列」を選択, MACアドレスを入力
「デプロイ」ボタンをクリックします。
debug 2ノードをデバッグウィンドウで確認すると、指定したMACアドレスのμPRISMの情報が取得されています。実際のデータはotherプロパティに保存されているので、changeノードでotherプロパティの情報をpayloadプロパティの情報に変換します。
changeノードをダブルクリックし、以下の設定をして「完了」ボタンをクリックします。
- 名前: 「データ部分を取出」と入力
- 対象の値: 「msg.」を選択, 「payload.other」と入力
今回はデータを10秒に1回だけ取得するように、データの流量制限をします。
delayノードをダブルクリックし、以下の設定をして「完了」ボタンをクリックします。
- 動作: 「メッセージの流量制限」を選択
- 流量: 「10」秒と入力, 「中間メッセージを削除」を選択
「デプロイ」ボタンをクリックします。
debug 3ノードをデバッグウィンドウで確認すると、payloadプロパティに環境情報が保存されています。

配列に保存されているデータを各センサーの測定値に変換します。
buffer parserノードをダブルクリックし、以下の設定をして「完了」ボタンをクリックします。

Output options: 「multipul result」,「set topic」,「fan out」をチェック
Output: 「key/value」を選択

「追加」ボタンをクリックして、配列から取得する値の設定をする

データ型	名前	長さ	オフセット	マスク	スケール値
Type int16(le)	temperature	1	12	No mask	0.01
Type uint16(le)	humidity	1	14	No mask	0.01
Type uint16(le)	ambientLight	1	16	No mask	2
Type uint32(le)	pressure	1	19	0x00ffffff	0.01
Type uint8	battery	1	24	No mask	0.0141

「デプロイ」ボタンをクリックします。
完成したフローです。

作成したフローのJSONを以下に貼っておきます。
Node-REDのメニューから「読み出し」->「クリップボード」で配置することができます。

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フローの動作確認

デバッグウィンドウに、μPRISMの温度、湿度、照度、気圧、電池残量の測定値が表示されます。

Node-REDによるダッシュボードの作成

Node-REDのダッシュボードを使用して、取得したデータを可視化します。

node-red-dashboardのインストール