InSensor

InSensorは、水位観測局、気象観測局、機械のデータ収集拠点など、離れた無人の設置場所で複数種類のセンサーを読み取り、中央システムへ自動送信する用途に適しています。拡張基板でAnalog、RS-485、デジタル信号を取り込み、MQTTで送信。ファームウェアが停止した場合は電源を切り替えて再起動します。

現場でのデータ収集には、主に3つの制約があります。多種類のセンサーを同じ筐体に接続すること、無人で商用電源がない場合があること、機器停止時に現場でのリセットが必要になることです。既存のPLCは、中央へのデータ送信や現場での処理を前提としていない場合があります。InSensorは信号取得、処理、送信をまとめています。

InSensorの利用対象

• 用途に合わせて基板を構成できるフィールドコントローラーを必要とするシステムインテグレーターやIoT設置業者
• 太陽光発電による遠隔観測局を設置する水管理・灌漑・環境関連機関
• 高周波信号の収集や機械上でのPredictive Maintenance（予知保全）を開発するOEM・機械設計者
• 現場で機械データを収集（Edge Data Acquisition）し、中央システムへ送信したい工場
• 自らプログラムを開発できる基板を必要とする研究者やフィールドデータ収集システムの開発者

InSensorは3層で動作します。センサーを拡張基板に接続し、X1 Boardが値を読み取って処理し、MQTTで中央へ送信します。リファレンスファームウェアは内部プロセッサーの両コアに処理を分担させます（AMP — Asymmetric Multi-Processing）。コア0は安全管理とネットワーク、コア1は用途に合わせて開発する処理を担当します。

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   センサーに合った拡張基板を選択

   センサーの型番、信号の種類、チャンネル数をお知らせください。見積もり前にX1 Boardと組み合わせるAnalog、RS-485、デジタル拡張基板を選定します。

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   センサーと電源を接続

   筐体内の拡張基板にセンサーを接続し、基板へ12–24 VDCを供給します。太陽光発電・バッテリーも利用できます。

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   ネットワークとMQTTを設定

   LANケーブルまたは外部4Gルーターを接続し、基板と中央システムが同じMQTT Broker（IoTメッセージの中継役）を利用するよう設定します。

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   値の確認と遠隔管理

   LAN経由で基板のWeb画面を開いて値を確認・設定できます。X1 Station Managerでは全観測局の監視とリレーの遠隔操作ができます。

InSensor内部のX1 Boardと拡張基板

InSensorはメイン基板と拡張基板で機能を分担します。用途に必要な基板だけを組み合わせるため、余分なチャンネルを購入する必要がありません。用途が変わった場合も、基板を新たに設計せずに拡張基板を交換・追加できます。

対応する信号・バス

• Analog基板による24-bit差動Analog入力
• RS-485 / Modbus：水位レーダー、ソーラー充電コントローラー、気象センサーなど
• SSR基板による絶縁型5–24V Digital I/O
• I2C：ADXL345振動センサーなど
• SPI、UART、CAN

DoRare観測局向けリファレンスファームウェアV6.9の機能

DoRare観測局向けリファレンスファームウェアV6.9はRT-Thread上で動作し、X1 BoardがRS-485経由で水位レーダーを読み取り、充電コントローラーからバッテリー・太陽光発電の状態を取得し、設置機種に応じて気象センサーを読み取ります。以下はリファレンス基板のファームウェアマニュアルに基づくもので、全観測局のファームウェアバージョンを示すものではありません。

• 4チャンネルのリレーを制御：カメラ、4Gルーター、センサー電源、筐体ファン（45°Cでオン、40°Cでオフ）
• 起動のたびに筐体ファンを5秒間テストし、結果を中央へ報告します。その後、接続を確立できるようカメラ・ルーター・センサーの電源を5分間維持し、バッテリーと充電状態に応じた電力ポリシーへ移行します。
• 日照が少ない、またはない期間に対応する3段階の電力ポリシー（CONTINUOUS / DUTY-CYCLE / SURVIVAL）。バッテリー残量が減るほど送信間隔を延ばします
• バッテリーしきい値と送信間隔はSDカードに保存され、ファームウェアを書き直さずに変更可能

InSensorは、離れた無人の設置場所、太陽光発電を使う設備、多種類のセンサーを同じ筐体に接続する現場でのデータ収集に適しています。導入実績は水位観測です。機械振動解析などの工場用途は設計上想定している機能で、現時点では導入事例がなく、プログラム開発と実データでの事前検証が必要です。

基板内蔵の停止対策

• ハードウェアWatchdog（STWD100）：約1.6秒間ファームウェアの応答がないと、Normally-Closedリレー（通常時は接点が閉じた状態）で電源を切り替え、現場でのリセットなしで再起動します。
• BME280で筐体温度を読み取り、設定したプログラムで利用
• Heartbeat状態ランプ、警報ブザー、Program/Run切り替えDIPスイッチ

2026年、民間企業から受託した行政向け水位監視事業で、タイの4県の河川沿いにDoRare Station 20台を設置し、InSensorを制御装置として採用しました。全筐体でInSensorが水位レーダーを読み取り、5地点では気象観測装置も読み取ります。4Gルーター経由でデータを送信し、全筐体に太陽光パネルとLiFePO4（リン酸鉄リチウム）バッテリーを使用しています。

各筐体はX1 MainBoardと電源・RS-485・出力用の拡張基板を使用しています。量水標を撮影するIPカメラはInSensorを介さず、LANで4Gルーターへ直接接続します。本事業ではシステム操作マニュアルを作成し、ハードウェア・ソフトウェアに24か月の保証書を発行しました。

私たちが学んだこと

フィールド機器は測定値だけでなく、自身の状態も報告する必要があります。本事業では全筐体のバッテリー、ファン、ルーター、SIM情報を確認でき、カメラのオフラインやバッテリー低下の通知を受け取れます。また、ダッシュボードで筐体の電力モードを4種類から選択できます。

本事業ではカメラをルーターへ直接接続し、InSensorはレーダーと気象センサーの読み取りを担当しています。基板に画像転送の負荷をかけないよう、カメラ画像とセンサー値の通信経路を分けることを推奨します。

設置前に、全地点の座標、携帯電波状況、SIMの月間データ容量を準備してください。筐体はSIMカードを使って定期的にデータを送信します。

あなたにとって何を意味するのか？

見積もり前にセンサー一覧、電源、設置地点の座標をお伺いし、拡張基板の選定と通信状況の確認を行います。カメラがある場合は、本事業と同様にInSensorを介さずLANでルーターへ直接接続することを推奨します。機械振動測定などの工場用途は、まず1地点で実データによる試験運用を行い、拡張を判断できます。

InSensorはMQTTトピックx1/{cabinet_id}/telemetryで、複数観測局を管理するX1 Station Managerへ送信するほか、nimitFlowへ送り、他のデータとの統合、ダッシュボード、通知に利用できます。値の確認だけなら、nimitFlowを使わずに基板のWeb画面やX1 Station Managerを利用できます。

実運用では専用のMQTT Brokerを利用し、設置前に当社エンジニアによるネットワークセキュリティ評価を行うことを推奨します。nimitFlowとの連携範囲は案件ごとに評価します。

複数観測局を中央から管理

• 基板のWeb画面（LAN経由）：Dashboard、System、Network、Power Management、Expansion（リレー操作・スケジュール設定）、Controller Script、History
• クラウドのX1 Station Manager：全観測局を同じ画面に表示、24時間の水位グラフを確認、リレーを遠隔操作し、Force Read / Restart Router / Sync NTP / Flush Bufferを実行
• クラウドのInstall Wizardで新しい観測局を登録

独自プログラムの開発

X1 BoardはRT-Thread上で動作し、ファームウェア開発ツールでプログラムを作成・書き込みます。カメラ処理など、X1 Board以上のAI処理能力が必要な場合は、CN2（UART1）経由でJetson Nanoなどのシングルボードコンピューターを補助プロセッサーとして接続できます。