Raspberry Pi 4をエッジゲートウェイ化する方法【EdgeX Foundry導入手順】

大量のデータをクラウドへ送信する場合、Raspberry Piをエッジゲートウェイとして活用することで、パフォーマンスや応答速度を大幅に改善できます。EdgeX Foundryは、スマートホームネットワーク上のさまざまなスマートデバイスやセンサーからデータを受け取り、処理することで、カスタムIoTソリューションを構築できるオープンソースのプラットフォームです。

本記事では、Raspberry Pi 4を「クラウド」と「ネットワーク上のセンサー・スマートデバイス・コントローラー」をつなぐ接続点に変え、データをより効率的に記録する方法を解説します。

クラウドにデータを記録すれば、傾向の把握にも役立ちます。たとえば、スマート体重計で毎日の体重を記録したり、スマートフィットネスバイクで走行距離を記録したりするといった使い方が考えられます。大量のデータをクラウドへ送信する際は、あらかじめローカル側でデータを前処理しておくことで、応答時間やネットワーク伝送コストを削減できることが多くあります。

用意するもの

このチュートリアルを進めるには、以下のものが必要です。

• Raspberry Pi 4
• SDカード
• UbuntuのシステムイメージをダウンロードするノートパソコンまたはPC
• Raspberry Piに対応した電源ケーブル
• イーサネットケーブル(LANケーブル)
• マイクロHDMIケーブル
• 外部モニター
• 外部キーボードと、Raspberry Piに接続するための手段
• マウス(任意。外部キーボードのタッチパッドでも代用可能)

UbuntuをRaspberry Piに書き込む

Raspberry Piをエッジゲートウェイとして動作させるには、Ubuntu 19.10を使用します。それ以降のバージョンのUbuntuでもEdgeX Foundryをサポートしている可能性がありますが、セットアップの手順は異なる場合があるため注意してください。

ここでは、無料アプリbalenaEtcherを使ってシステムイメージを書き込みます。

1. Ubuntuの公式サイトにアクセスし、Raspberry Pi 4向けの64ビット版Ubuntu 19.10をダウンロードします。
2. SDカードをノートパソコンまたはPCに挿入します。
3. Etherアプリ(balenaEtcher)を起動します。
4. 「Select image」をクリックし、先ほどダウンロードしたUbuntuのファイルを選択します。
5. 「Select target」をクリックし、書き込み先のブートメディア(今回はSDカード)を選択します。

これでEtcherがシステムイメージをSDカードに書き込みます。

Raspberry PiをUbuntuで起動する

次に、Raspberry Piを起動していきます。

1. SDカードをPCから取り外し、Raspberry Piに挿入します。
2. マイクロHDMIケーブルでモニターをRaspberry Piに接続します。
3. キーボードをRaspberry Piに接続します。
4. イーサネットケーブルをRaspberry Piに接続します。
5. 電源に接続すると、デバイスは自動的に起動します。
6. Ubuntuの初回起動時には、ユーザー名とパスワードの入力を求められます。Ubuntu 19.10のデフォルト設定では、ユーザー名もパスワードも「ubuntu」です。
7. 画面の指示に従って、新しいパスワードを作成します。

これでターミナルが使えるようになり、Raspberry Piをエッジゲートウェイとして構成するために必要なコマンドをすべて入力できる状態になります。

EdgeX Foundryをインストールする

EdgeX Foundryプラットフォームをインストールするには、ターミナルで以下のコマンドを実行します。

sudo snap install edgexfoundry

UbuntuがEdgeX Foundryのsnapパッケージをダウンロードします。このパッケージには、EdgeXの実行に必要なすべてのサービスが含まれており、EdgeXコア、セキュリティ関連サービス、サポート用リファレンスサービスのほか、Consul、Kong、MongoDB、Vaultなども同梱されています。

EdgeXに関する作業は、Webユーザーインターフェース(UI)上で行えます。このUIをダウンロードするには、ターミナルで以下のコマンドを入力します。

sudo snap install edgex-ui-go --channel=latest/beta

ダウンロードが完了したら、Webブラウザーを起動し、次のURLにアクセスします。

https://(Raspberry PiのIPアドレス):4000/

たとえば、Raspberry PiのIPアドレスが192.168.1.45の場合、アクセスするURLは「https://192.168.1.45:4000/」となります。

Raspberry PiのIPアドレスが不明な場合は、ターミナルで以下のコマンドを実行して確認できます。

hostname -I

URLを読み込むと、EdgeX Foundry Console(管理コンソール)が表示されます。

Raspberry Piをエッジゲートウェイとして追加する

コンソールには、デフォルトのユーザー名とパスワード(どちらも「admin」)でログインします。

Raspberry Piをエッジゲートウェイとして登録する手順は次のとおりです。

1. コンソール左側のメニューから「Gateway」を選択します。
2. 「Add」をクリックして、新しいゲートウェイを作成します。
3. ゲートウェイの名前と説明を入力します。
4. Raspberry PiデバイスのIPアドレスを入力します。
5. 「Submit」をクリックします。

これで、Raspberry Piがコンソールに表示され、すぐに使用できる状態になります。

まとめ

本記事では、Raspberry Pi 4をエッジゲートウェイとしてセットアップする方法を紹介しました。Ubuntuの書き込みからEdgeX Foundryのインストール、コンソールへのゲートウェイ登録までの一連の流れを押さえておけば、自宅のIoT環境をクラウドと効率的につなげられます。

このチュートリアルを試した方は、ぜひRaspberry Piをクラウドとスマートホームネットワークをつなぐ接続点としてどう活用しているか、コメント欄であなたのゲートウェイプロジェクトを共有してみてください!