IoT アプリケーションのための MATLAB および Simulink

MATLAB® および Simulink® は、予知保全、演算の最適化、監視制御といった IoT アプリケーションの設計、プロトタイピングおよび配布に役立ちます。

  • クラウド ストレージやリレーショナル・非リレーショナル データベースに組み込まれたインターフェイス、および REST、MQTT、OPC UA などのプロトコルを使用して、ストリーミング データやアーカイブ データへのアクセスおよび前処理を行う。
  • データ クリーニング、機械学習、ディープラーニング、コンピューター ビジョン、制御、最適化などに実績のある、数千ものビルド済み関数を活用して、独自の IoT 解析およびアルゴリズムを迅速に設計。関数は、あらかじめ用意されたものを使用することも、カスタマイズすることも、または、独自に作成することもできます。
  • 接続されたモノの理解、制御、最適化、および、デジタル ツインの作成のためにデータ駆動型モデルおよび物理モデルを開発。
  • C/C++、HDL、PLC、GPU、.NET または Java® ベースのソフトウェア コンポーネントを自動的に生成することで、アセット、エッジ、クラウドに MATLAB 解析や Simulink モデルを配布。
  • MATLAB 解析に対応した IoT プラットフォーム、ThingSpeak™ を使用して、小規模システムのプロトタイピングと操作を可能にする。

“グリッド上の周波数を記録して Simulink モデルに挿入し、そのシミュレーション結果を実際のシステム応答と比較しています。Simulink を使用することで、モデルのキャリブレーションや改善を継続して行えるため、予測の精度を向上させることができています。”

Transpower、Heidi Heath

ストリーミング データおよびアーカイブ データへのアクセス

ビッグ データに MATLAB を使用してアルゴリズムを開発します。MATLAB は、クラウド ストレージ サービス (例: AWS S3、Azure Blob)、 OPC UARESTful Web サービス、データベースを含む、多様なソースからのタイムスタンプ付き非構造化データをサポートします。MATLAB を MQTT などのメッセージ ブローカーや Kafka などのストリーミング プロトコルと統合することで、接続されたアセットのライブ データを扱うことができます。

組み込み機能を使って、欠損値やエラー値の置換、データの平滑化、異なる形式のタイムスタンプのデータセットを調整することで、データ変更やデータ クリーニングを簡単に行えます。

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解析、制御、最適化アルゴリズムの開発

MATLAB には、予知保全、 信号 / 画像処理、フィードバック、監視制御、 最適化機械学習など、IoT アプリケーションの開発向けに何千もの関数が用意されています。

MATLAB を使うと、あらかじめ用意された関数の使用やカスタマイズ、独自の関数の作成が可能であるため、従来のプログラミング言語を使うよりも迅速にアルゴリズムを開発できます。同じアルゴリズムを、ストリーミングやビッグ データなど、多くの一般的な IoT シナリオで動作させることができます。

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データ駆動型と物理学的なデジタル ツインの構築

MATLAB では、産業用スマート マシーンからのデータを使用してモデルを定義できます。また Simulink の マルチドメイン モデリング ツールを使用すると、物理モデルを作成できます。データ駆動型モデルと物理モデルはともに、稼働中のアセット データを調整することで、デジタル ツインとして機能させることができます。このようなデジタル ツインは、予測、what-if シミュレーション、異常検出、故障分離などに使用できます。

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エッジ、アセット、クラウドへの配布の自動化

MATLAB プログラムまたは Simulink モデルは、エッジ、アセット、クラウド上に配布することができます。デスクトップ、サーバー、オンプレミス、クラウド アプリケーションの場合は、ランタイム実行ファイル、コンポーネント、コンテナーを生成できます。組み込みデバイスの場合は、C/C++、Verilog/VHDL、GPU コードを自動的に生成できます。アセットやエッジで実行すべきタイムクリティカルな制御ループであったり、オンプレミス データ センターまたはクラウドで実行すべきビッグ データ解析であったりと、対象となる IoT システムのアルゴリズムが実行されるべき場所で調査およびテストは行います。

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ThingSpeak: MATLAB に対応した IoT プラットフォーム

ThingSpeak は、プロトタイピングや小規模な運用アプリケーション向けの使いやすいクラウドベースの IoT プラットフォームです。 MQTT または REST API を使用して、デバイスから ThingSpeak にデータを送信します。インターネットに接続された Web ブラウザー上で、即時にライブ データを可視化できます。ThingSpeak を使用すると、新しいデータが読み取られるごとにライブ解析や可視化を実行するよう MATLAB コードをスケジュールできます。警告を作成し、反応をトリガーすることで、データに対応できます。

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