6. シナリオ2: センサーデータを可視化する-1¶

このシナリオでは、IoTデータのリアルタイムモニタリングを行います。

BLEゲートウェイが送信するバイナリデータをLambdaでJSON形式に変換し、トピック名を変えてAWS IoTへパブリッシュします。Webアプリケーションで、このトピックをサブスクライブし、グラフ表示します。Webアプリケーションは、AWS IoTデバイスとして動作し、JSON形式に変換されたトピックをサブスクライブして受け取り、グラフ表示します。センサーデータは、Lambdaで処理された後、ほぼリアルタイムでグラフに反映されます。

6.1. データ変換用のLambda関数を準備する¶

レンジャーシステムズ製のBLEゲートウェイがパブリッシュするトピックは、”sensor/<参加者番号>” でしたが、Lambda関数でJSON形式に変換し、トピック名 “sensor/<参加者番号>/json” として、AWS IoTに再度パブリッシュします。

まず、Lambda関数を下記のリンクからPCにダウンロードして下さい。このzipファイルは、後ほどLambdaの設定画面でアップロードします。

https://s3-ap-northeast-1.amazonaws.com/awsiot-handson-dojo-jp/sensor-raw-data-to-json-mqtt-publish.zip

サービス一覧から[Lambda] をクリックして開きます。

Lambda関数の設定画面が表示されるので、[Lambda 関数の作成] ボタンをクリックします。

Lambda関数の作成画面が表示されるので、[Blunk Function] もしくは、[ブランク関数]をクリックします。

トリガーの設定画面が表示されるので、[次へ]をクリックします。

ダウンロード済みのLambda関数のZIPファイルをアップロードします。下記のような画面が表示されるので、必要事項を入力し、[アップロード] ボタンをクリックして、アップロードして下さい。ロール：[カスタムロールの作成] を選択すると、別画面でIAMの設定画面が出てきますので、設定に従って、ロールの設定を行って下さい。

項目	設定
名前	sensor-raw-data-to-json-mqtt-publish-<参加者番号>
説明	To convert input raw data from BLE GW to JSON
ランタイム	Python 2.7
コードエントリタイプ	ZIPファイルをアップロード
関数パッケージ	sensor-raw-data-to-json-mqtt-publish.zip (先ほどダウンロードしたもの)
ロール	カスタムロールの作成

IAMの設定画面では、[新しいIAMロールの作成] を選択し、ロール名を入力し、[ポリシードキュメントを表示] をクリックして下さい。

項目	設定
IAM ロール	新しいIAMロールの作成
ロール名	lambda_awsiot_mqtt_publish-<参加者番号>

[編集] をクリックし、下記のポリシードキュメントをコピペして下さい。[許可] をクリックするとIAMの設定画面は閉じます。

このIAMロールでは、Lambda関数のアクセス権限を設定します。Lambda関数で変換したデータをAWS IoTへパブリッシュするので、AWS IoTへのアクセスを許可し、CloudWatchログへのログの出力を許可しています。

{
    "Version": "2012-10-17",
    "Statement": [
        {
            "Effect": "Allow",
            "Action": "iot:*",
            "Resource": "*"
        },
        {
            "Action": [
                "logs:CreateLogGroup",
                "logs:CreateLogStream",
                "logs:PutLogEvents"
            ],
            "Effect": "Allow",
            "Resource": "arn:aws:logs:*:*:*"
        }
    ]
}

ロールが[既存のロール] に変更され、ロール名として、”lambda_awsiot_mqtt_publish-<参加者番号>” が表示されていることを確認し、[次へ] をクリックして下さい。

確認画面が表示されますので、下までスクロースし、[関数の作成] をクリックして下さい。

Lambda関数の作成に成功すると、下記の様な画面が表示されます。

Lambda関数内でAWS SDKのboto3をインポートしますが、使用中のリージョンになっているか確認して下さい。(バージニアリージョンの場合、’us-east-1’です。)

目的のセンサーからのデータだけを取り込むために、Lambda関数内の”my_temphumid_sensor_mac” を修正します。ご自身のセンサーのラベルに記載されているセンサーのMACアドレスに修正し、[保存] ボタンを押して下さい。これによって、ご自身のセンサーのデータだけがLambda関数で処理されるようになります。”,”カンマで区切れば、複数のセンサーの登録も可能です。

6.2. Lambda起動用のAWS IoT ルールを作成¶

サービス一覧から[AWS IoT]をクリックして開きます。

ルールを作成します。メニューから[Rules]をクリックします。ルール一覧画面で、[Create]をクリックします。

下記の項目を入力し、[Add action]をクリックします。

設定項目	値
Name	awsiot_lambda_direct_<参加者番号>
Attribute	※ 下記から “encode(...)”をコピーして下さい。
Topic filter	sensor/<参加者番号>

encode(*, 'base64') as payload, topic() as topic_name

※ レンジャーシステムズ製のBLEゲートウェイが送信するデータは、CSV形式であるため、Lambdaで受け取る事が出来ません。

ルールエンジンの組み込み関数 “encode()”を使用する事で、非JSON形式のデータをBase64形式にエンコードする事でJSON形式に変換し、Lambdaに渡せる様になります。今回は、キー payloadとして、BLE BeaconのPayload(センサーデータ)をエンコードしています。詳しくは、下記をご参照下さい。 http://docs.aws.amazon.com/ja_jp/iot/latest/developerguide/iot-sql-functions.html

topic() as topic_name は、受信したトピック名 “sensor/<参加者番号>” をキー “topic_name”として、Lambdaに渡しています。実際にLambdaが受け取っているデータは、下記になります。

{
  'topic_name': 'sensor/<参加者番号>',
  'payload': 'JEdQUlAsRkZFQUQ3RTYzOEI4LEFDODNGM0EwNDFEMiwtNjMsMDIwMTA2MTJGRjU5MDA4MEJDNEUwMTAwMUIwOTJDMDAwMDAwMDAwMDAwMDAsMTQ5NzI1MjM5MQ0K'
}

“Invoke a Lambda function passing the message data” を選択し、[Confgure action] をクリックします。

Function nameで、sensor-data-to-es-<参加者番号> を選択し、[Add action] をクリックします。この時点で、

設定項目	値
Function name	sensor-raw-data-to-json-mqtt-publish-<参加者番号>

Create a rule画面に戻ります。[Create rule] をクリックして、ルールを作成します。

6.3. Lambda関数がパブリッシュしたデータを確認する¶

BLEゲートウェイがパブリッシュするトピックは、”sensor/<参加者番号> でしたが、Lambda関数でJSON形式に変換し、トピック名 “sensor/<参加者番号>/json” として、AWS IoTにパブリッシュしています。AWS IoTのテストから、変換されたデータを確認してみましょう。

テスト画面を表示します。AWS IoTのメニューから[Test]をクリックすると下記の画面が表示されます。 “Subscription topic” に “sensor/<参加者番号>/#” と入力し、[Subscribe to topic] ボタンを押します。

左に、sensor/<参加者番号>/# と表示されますので、クリックします。

Lambda関数が正しくデータ変換できていれば、下記の様にトピック名 “sensor/<参加者番号>/json” として、JSON形式に変換されたデータが表示されます。

JSON形式に変換されたデータは、下記のフォーマットになっています。

{
  "dst_mac": "AC83F3A041D2",             ← ゲートウェイのMACアドレス
  "timestamp": "2017-06-12T06:21:22",    ← タイムスタンプ
  "tempreature": 23.41,                  ← 温度
  "humidity": 43,                        ← 湿度
  "vbat": 3.34,                          ← 電池電圧
  "unixtime": "1497248482",              ← UNIX形式のタイムスタンプ (1970/01/01 00:00:00 UTC) からの経過秒数)
  "rssi": -64,                           ← Beaconの電波強度
  "sensor": "Tempreature and Humidity",  ← センサーのタイプ
  "src_mac": "FFEAD7E638B8"              ← センサーのMACアドレス
}

表示されない場合は、Lambda関数内の”my_temphumid_sensor_mac” の修正が間違っていないかなど、確認して下さい。

6.4. Webアプリケーションでデータを確認¶

下記のURLをクリックし、WebアプリケーションをPCのWebブラウザで開いて下さい。: http://awsiot-linechart.s3-website-ap-northeast-1.amazonaws.com

下記のデモ画面が表示されますので、[Auto Refresh with AWS IoT Data]をクリックして、AWS IoTのデータを表示する画面に切り替えて下さい。

AWS IoTのグラフ表示画面が表示されます。

エンドポイントやトピック名などの必要事項を入力し、最後に [Start]ボタンを押して下さい。

項目	値
Endpoint URL	記録しておいたEndpoint情報
accessKeyId	ユーザーのアクセスキーID
secretAccessKey	ユーザーのシークレットアクセスキー
Topic	sensor/<参加者番号>/json
Display last n data	200 (グラフに表示する過去のデータ数)

Endpointは、Endpointを記録するで記録しておいたAWS IoTのEndpoint情報です。

アクセスキーID、シークレットアクセスキーは、IAMユーザーの作成で作成したもので、IAMユーザー作成時にダウンロードしたCSVファイルに記録されています。アクセスキーIDは、後から確認できますが、シークレットアクセスキーは、IAMユーザー作成時にしか参照できないので、紛失した場合は、IAMユーザーを新たに作って下さい。

※ アクセスキーは、AWSにアクセスするための認証情報です。: 詳しくは、下記をご参照下さい。 https://aws.amazon.com/jp/developers/access-keys/

暫くすると、温度、湿度のグラフが表示されます。電波強度は、BLEゲートウェイが受信したBeaconの電波の強さです。温湿度センサーは、5秒毎にBeaconを送信するため、グラフも5秒周期で更新されます。下の２つのグラフは温度と湿度です。電波強度は、RSSIです。温度、湿度の変化は緩やかですが、RSSIは、温湿度センサーの位置や確度を変えるだけで大きく変化します。

ここで、このシナリオは終わりです。