エネルギーボックス内概観 – 上部の裸の小型基板がラズベリーパイ2

■不具合内容

不具合とは、ラズベリーパイ（Linuxのボードです）がハングしてしまうことです。家では2週間程度は正常に動作していたものが、太陽光発電している現地に設置したところ、数日のうちにハングしてしまうことです。

症状としては、遠隔地からウェブアクセスしても応答がない状態になります。現地にいって直接にLANでつないでもSSH接続ができません。

■対策１

仕方ないので、まずは一日に一度 reboot するようにしました。しかし、効果は不完全でした。数日でハングしてしまいます。

■対策２

本来の製品化業務であればとことん原因究明をして根本対策をしないといけませんが、ここでラズベリーパイについてそれをやっていると人生が終わってしまいそうなのでそれはしないことにして、エンジニアとしてはあまりやりたくない対策ではありますが、ウォッチドッグタイマーを設定して対策とすることにしました。ウォッチドッグタイマーなんていうのは割れ鍋に蓋的対応であって、本当に最後の最後に安全のために入れるものと認識しています。したがって原因究明をおろそかにしてウォッチドッグタイマーに頼るというのは、もっともやってはいけないことと考えています。しかしながらラズベリーパイのLinux kernelやらUSBドライバーやらに踏み込んでいって、なかなか発生しない不具合の原因を解明していく作業は、私には能力と時間がないのでできません。

ということで言い訳が長くなりましたが、結論としてはウォッチドッグタイマーを設定することにしました。結果は、その後4ヶ月間、ハングなしで正常に稼動しています。

■ウォッチドッグタイマーの設定

この設定にもひとくせありました。細かいやりかたは下記のページを参考にしました。

[1] http://hanposaki.blog.so-net.ne.jp/2013-03-20

[2] https://linux.yebisu.jp/memo/999

[3] http://muplay.blog.so-net.ne.jp/2014-08-11

[4] http://raspberrypi.stackexchange.com/questions/33850/pi-b-raspbian-jessie-watchdog-doesnt-start-at-boot

ひとくせというのは、過去の経験者の事例[1]-[3]を参考にしても不十分であったということです。[4]のページを発見しその指摘事項を反映させて初めてうまくいきました。ラズベリーパイのLinux OSのRaspbian は数ヶ月に一度アップデートされるのですが、最近のもの(2016/1月時点）ではウォッチドッグタイマー関連がうまく動作しなくなってしまっていて、[4]はその対策を述べています。

新しいものがよいとは限らないこと、今後は、アップデートするときは自分で必要機能が正常に動作することを確認する必要があることを思い知らされました。ハードは安いが使いこなすコストは高いと。

ラズベリーパイはハード自体は安価(5～6千円）ですが、数日稼動させてハングするというような問題についてはだれも面倒をみていないのですね。まあそうだよなぁ、と思います。

■結論

ラズベリー＋USBカメラー+3Gルーター　の組み合わせの環境において、ラズベリーパイにウォッチドッグタイマーを仕込むことにより、ハング問題は解決（回避）できました。4ヶ月ハングなし(※)の稼動実績となり、現在も正常稼動中です。

ではまた。

[※追記] 遠隔からWebカメラ画像を見るという動作のなかで、応答がなかったことはない、という意味です。ラズベリーパイがハングしてもすかさず再起動がかかっていると考えられます。

エネルギーモニタボックスの取り付け作業とAC100V系の配線は、太陽光パネル設置工事に合わせ、業者にやってもらっておりました。追加料金9万円ぐらいだったと思います。

■1　まず、電源の配線チェック。電気工事では「黒」の色はホット側です。検電器がその通り光っています。OK.

エネルギーモニタボックスのブレーカー部

なおブレーカーは安全のため3Aとだいぶ小さくしてあります。

■2　家で稼動させていた機材をここに取り付けました

エネルギーボックス内概観:第１次配線

アンテナは箱のなかにとりあえず「置いて」あります。アンテナの立場で考えると、太陽光パネル（導体）などの下ではなく、高く突き出して設置したいところでありますが、それについては後回しとしました。この状態でも、M2Mルーター(RX110)のLED表示で3段階の電界強度がわかるのですが、最高の状態でした。

ケーブルもとぐろを巻いていてよろしくありません。短く配線すべきです。ですが、まずは動作確認を目的とするのでこのままとしました。

■3　カメラは布テープで暫定設置しました。パネルの下なので、豪雨でなければ雨はあまり当たらないでしょう。本来、屋外用ケースに入れて設置すべきですが、それも後回しにします。

カメラ(Logicool C270)を暫定取り付け

これで数日動作を確認しました。

■4　動作快調なので、配線を短くしました。LANケーブルとACアダプタケーブル等です。

エネルギーボックス内概観-第２次配線

この状態でしばらく様子をみることにしました。とはいえ、カメラは電力計ではなく、太陽光パネルをとらえています。電力計は実のところこの場所から遠いので、すぐにはつながらないのであります。

しかしこれで原理的には世界中、ネットでつながっていれば、どこからで自分の太陽光パネルがモニタできます。一応これで通信系が構築できたわけです。

というわけで、あとはいろいろなIO(Input and Output; 周辺入出力回路)をつけていけば楽しめるのであります。

。。。と思っていたら、基盤をゆるがす不具合が。。。

ではまた。

現在、次のように設定して、自宅で電源を入れたままにして様子を見ています。

• (1)毎日朝６時に再起動
• (2)２時間おきにIPアドレスをメールで送信

(2)については次図のようにします。”%s”がIPアドレスの文字列に置き換わって送信されます。

指定のメッセージのところを図のように入力

メーラー(Thunderbird)の画面キャプチャですが、確かに２時間おきに届いています。６時のメールではその前とはIPアドレスが違っています（図なし）。毎朝グローバルIPアドレスを借りなおしているわけですね。

受信メールの一覧

届いたメールの本文のURLをマウスでクリックするとウェブブラウザでみることができます。

とはいえ、太陽光発電施設に設置したラズベリーパイを主たるWebサーバーとする、というのはあまりうまくないと感じています。現地で得られたデータは生のままもしくは多少の整形をしてクラウドに上げてしまうのがよいであろうと考えています。

このIPアドレスを使ってsshでラズベリーパイに接続してカメラ撮影をすることもできます。端末でキーを叩いてから文字が表示されるまでの時間が長くなって（反応が悪くなって）、「遠隔地」と接続できていることも実感できています。

ではまた。

• ＜機材＞
• ■3Gルーター一式 サン電子製  　　4万円弱
• ・M2Mルータ RX110 (SC-RRX110)
• ・アンテナ           SANT-800_02G_DA
  ・ACアダプタ      11S-ACD-0009
  ・固定金具セット 11S-RXK-0001
• ■SIMカード: OCN モバイル ONE　約千円/月
•    標準サイズ, 110MB/1日
•   　使用量が超過しても低速ながら使える。超過フラグは真夜中にリセット。

3Gルーターである RX110は 「M2Mルーター」(Machine to Machine)と呼ぶようです。

この製品は民生用と産業用の区別で言えば、産業用ですね。買ってみたらメタル筐体で、非常にがっしりとしたつくりです。指で押してもへこんだりしません。3GアンテナはSMAコネクタによる外付けです。ACアダプターの接続コネクタも、つめで引っかかるタイプのものです。

• ＜設定＞

設定は取扱説明書を見ればわかるので省略して、つまづいたところを紹介しておきます。

• ■インターフェイス→ モバイル通信端末で
• ・ダイヤルアップ接続を行う　にチェック
• ・自動接続を行う。 にチェック
  ・セッションキープを行う。 にチェック
• ■ダイヤルアップ接続先の詳細設定(下記画像参照）
• ★宛先IPアドレス、宛先ネットマスクは空欄でよかった。

ダイヤルアップ接続先の詳細設定

＜グローバルIPアドレスをメールで受け取る＞

• 遠隔地からこの3Gルーター（ひいいてはラズベリーパイ）にアクセスするのにグローバルIPアドレスが必要です。しかしそれは固定されていないので定期的にメールで送ってもらいます。そのように設定して受信することができました。

• — Mail例 from RX110 —
• Rooster IP-Address Report v0.01.

• MAC=001122334455
• IP=123.456.789.0
• ——(数値は仮の値)—

ではまた。

fswebcam コマンドで静止画キャプチャができるようになりましたが、たまに次のようなエラーが出てキャプチャできなくなってしまうことがあります。USBコネクタを抜き差しするとまたキャプチャできるようになります。

Unable to find a compatible palette format.

ソフト的になんとかしないといけないので探したら usbreset コマンドというのが見つかりました。これを使うとエラー発生後、

$ ./usbreset.sh

と実行すれば、また静止画キャプチャすることができるようになります。

(lsusbすると判りますが Device番号はエラー前と変わります）

usbreset.sh は USBカメラ C270 のリセットを自動化（一発動作化）するスクリプトです。このスクリプトは lsusbを実行して C270の Bus 番号とDevice番号を調べて、それを使って usbresetコマンド（バイナリ）を呼びます。

なお、上記スクリプトを実行後次のようなメッセージが出ます。”Successfull”でなくて”Error…”となっている点が気になりますが、静止画キャプチャは確かに正常にできるようになります。推測ですが、USBリセットにおいて、切り離し、再認識の２段階において、途中でDevice番号が変わってしまうため、”No such device”となっているのではないかと思います。

• Resetting USB device /dev/bus/usb/001/004
  Error in ioctl: No such device

• 　　※ /dev/bus/usb/001/004 の最後の２つの数字は状況で変わります。

ではまた。

◆＜usbreset のインストール方法＞

usbreset.c のソースをGithub x2q/usbreset.c から取得します。

$ git clone https://gist.github.com/x2q/5124616

$ cd 5124616

そしてコンパイルします。

$ gcc -o usbreset usbreset.c

◆＜スクリプト：usbreset.sh＞

次のページのものをそのまま使わせてもらいました。

Reset nondetachable USB devices on your laptop

• —— usbreset.sh ——
• #!/bin/sh
  ID=’046d:0825′  # Logitech, Webcam C270
  MATCHES=$(lsusb | sed -n ‘s/Bus \([0-9]*\) Device \([0-9]*\): ID ‘$ID’.*/\/dev\/bus\/usb\/\1\/\2/p’)
  if [ -z ${MATCHES} ]; then
  echo “No match found”
  else
  sudo usbreset $MATCHES
  fi
• ——————————
• ※ ID=’046d:0825′ のところは C270のID番号に変更しました。lsusbで調べられます。

以上

ラズベリーパイ２で静止画キャプチャしたファイルを同一LAN環境内のPCからブラウズしてみます。

◆＜lighttpdのインストール＞

ウェブサーバーソフトウェアをインストールしておきます。

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install lighttpd

ここでは lighttpd(ライトティーピーディー)というソフトを使いました。ウェブサーバーソフトと言えばApache(アパッチ）ですが重いのでラズベリーパイには使われない模様です。最近ではNginxというのが軽くて速いらしいですが、インストールしたもののサクッと動作しなかったのであきらめました。lighttpd はサクッと動作しました。

インストールしてから、LAN内のPCからウェブブラウザでURLとして

192.168.0.217  　（←ラズベリーパイのアドレス。一例）

を入力するとサンプルページが見えます。簡単でした。

◆＜index.html簡易版作成＞

画像表示するために次のファイルを /var/www/htmlにおいておきます。

• —– /var/www/html/index.html ————————–
• <html>
  <body>
  <h1> Test page: Hello, world. </h1>
  <img src=”img/test0001.jpg”/><br>
• </body>
  </html>
• ——-(インデントがうまくつけられないけどご容赦）——

それと、htmlの下にimgディレクトリをmkdirしておきます。

◆＜静止画保存＞

ssh接続した端末から次のコマンドを実行します：(fswebcam コマンドでJPEGファイルとして保存)

$ sudo fswebcam /var/www/html/img/test0001.jpg

◆＜ウェブブラウザから見る＞

先ほどと同様にＰＣのウェブブラウザから所定のIPアドレスにアクセスします。ページ更新ボタンを適宜押します。

(IPアドレスは192.168.0.217でなくなっています。ルーターがlighttpdインストール時点と実験時点で異なるため。）

図： ラズベリーパイ2上のJPEG画像をPCのウェブブラウザから見ている

無事、キャプチャした写真が見えました。

ではまた。

（なお、撮影は静止画を前提とします。動画は考えません。）

撮影コマンドは fswebcam です。

ラズベリーパイのUSB端子に接続します。接続できたかの確認は

lsusb コマンドを使います。 list usb の略と思われます。

• —
• radioshack16@raspberrypi ~ $ lsusb
  Bus 001 Device 004: ID 04NN:MMMM Logitech, Inc. Webcam C270
  Bus 001 Device 003: ID 04PP:abcd Standard Microsystems Corp. <略> Fast Ethernet Adapter
  Bus 001 Device 002: ID 04QQ:9514 Standard Microsystems Corp.
  Bus 001 Device 001: ID 1hijk:nnnn Linux Foundation 2.0 root hub
• —

のように、 “C270″ を含むラインが出たら接続されています。

撮影は次のようにします。

$ sudo fswebcam  test0001.jpg

とすると　test0001.jpg ファイルができます。352×288 サイズです。

$ sudo fswebcam -r 640×480 test0001.jpg

とすれば 640×480 サイズで保存されます。（-r は resolution と思われます）

＜コマンドのインストール方法＞

$ sudo apt-get install fswebcam

＜ちなみに＞

撮影コマンドは fswebcam のほかに raspistill というのがあります。これはラズベリーパイの専用コネクタに接続するカメラmodule用です。今回はUSBカメラを前提としますので前者を使います。

ではまた。

さてそうこうしているあいだに、当方の太陽光発電施設は連係を開始してしまいまして、遠隔監視装置が全然間にあってない状況です。やはりお金を払って遠隔監視サービスを受けるとか、パナソニック製などの既製品の多回路エネルギーモニタを含む一式などを買うのが確実、というものですね。とはいえ趣味と実益をかねてMAKEを続行します。

そういうことで、パワコン出力の電力計測は優先度を下げて、、早くネットにつないで全体としての動作確認もしたいので、監視カメラをつけることを考えます。何を監視するかというと、東京電力殿が取り付けてくれた電力計です。

メーターの数値をカメラで監視するという、なんとも得も言われぬ、ローテクとハイテクが同居した趣になります。しかしまあ取り急ぎ遠隔監視できることにはなるし、はやくネットとつなぐところを作って試せる、という大きな意味があります。

ところで、いまどきなら、電力計がネットとつながっていてもよさそうなものですが、そうではないのですね。

ということで監視カメラを設置します。これもネットで探すと何十万円もするので既製品はやめます。ラズベリーパイとUSBカメラを使います。 （ネットとの接続はあとで）

1. ・Linuxボード： Raspberry Pi2 Model B　　(約5,400円)
2. ・カメラ： Logicool HD WEBCAM C270     (約1,700円)

テレコンバーターなどの光学系と、屋外設置を考慮したケースが今後必要になると思いますがおいおい考えます。

＜＜ラズベリーパイ２立ち上げ＞＞

１．電源5Vの配線を追加しました。microUSB端子を利用すると壊れそうなほどアンバランスなので。（２．の写真を参照）

裏面：半田付け位置

２．microUSB端子に電源供給する場合

右上に生えている白いケーブルが、電源供給用のUSBケーブルです。

（この方法は使わない）

３．種々設定とWindowsマシンからのssh接続

このあたりの設定はWebをさがすと山のようにありますので省略します。

Teratermからssh接続した様子を示します。

次はカメラをつなげてみます。

ではまた。