ノーコードIoT開発 NodeRed入門

サーバもエッジも！スピード・アプリ制作

Node-REDによるノーコードIoT開発

Node-REDとは

Node-REDは，IBMが2013年に開発したノーコードの開発環境です．インターネット上の各種サービスやデバイスを簡単につなげることを目的としています．オープンソースとして公開され，現在はJS Foundationの管理下にあります．日本語化や高信頼化が進められ，ラズベリー・パイのOS「Raspbian」にも標準搭載されています．

Node-REDの開発環境はWebブラウザ上で動作し，視覚的にノードを配置してワークフローを構築します．プログラミングの知識がなくても，ノードどうしを接続するだけでIoTアプリケーションを開発できます．

1. Node-REDはノンプログラミング・ツールとして設計されている
2. Webブラウザを利用して開発できる
3. オープンソースであり，多くのライブラリが提供されている
4. ラズベリー・パイなどのエッジ・デバイスにも適用可能

Node-REDの基本構造

Node-REDの開発環境は，パレット，ワークスペース，サイド・バーの3つの領域で構成されます．

1. パレット：プログラムの要素となるノードが配置されており，必要に応じてインターネットから追加できます
2. ワークスペース：ノードをドラッグ&ドロップし，線で接続することでフローを構築します
3. サイドバー：ノードの設定情報やデバッグ・メッセージが表示されます

フローはノード間を接続することで作成され，その線上をメッセージ・オブジェクトが流れます．このメッセージはJSON形式で記述され，データの受け渡しを行います．

1. フローはノードの接続によって構築される
2. メッセージ・オブジェクトはJSON形式で表現される
3. 「debug」ノードを利用するとメッセージの内容を確認できる

Node-REDの主要な概念

ノードとフロー

Node-REDでは，各ノードが特定の機能をもち，入力を処理して出力を生成します．ノードには自由に名前を付けることができ，設定画面で動作を決定できます．

フローは，ノードの入出力端子を線で接続することで構築されます．フローをデプロイすると，メッセージ・オブジェクトがノード間を流れて処理が実行されます．

1. ノードは1つの機能をもつ処理ユニット
2. フローはノード間の接続で構築される
3. メッセージ・オブジェクトがフロー上を移動する

Node-REDの活用例

Node-REDは，IoTシステムの開発において多くの場面で活用されています．

1. センサ・データの収集と可視化
2. スマートホームの自動化
3. エッジ・コンピューティングによるデータ処理
4. クラウドとの連携によるデータ分析

キーワード

Node-REDのフローの中核を担うのが「メッセージ・オブジェクト」です．このオブジェクトは，データの送受信を行うためのJSON形式のデータ構造です．

メッセージ・オブジェクトの構成要素

メッセージ・オブジェクトは，以下の要素で構成されます．

1. _msgid：メッセージの識別ID
2. payload：ノード間で受け渡されるデータ
3. topic：メッセージの種類を区別するキー

メッセージ・オブジェクトは，デフォルトでは`msg.payload`に値が格納されますが，自由にプロパティを追加・削除できます．複数のデータを同時に扱う場合，`msg.temperature`や`msg.humidity`といったプロパティを定義できます．

メッセージのデバッグ

メッセージの送受信を確認するためには，「debug」ノードを利用します．debugノードをフローに追加すると，サイドバーにメッセージの詳細が表示され，フローの動作を確認できます．

1. メッセージ・オブジェクトはJSON形式で表現される
2. payloadがデータの主要な格納場所
3. debugノードを利用するとメッセージの詳細を確認できる

〈著：ZEPマガジン〉

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著者紹介

• 1971年　東北大学　工学部卒　大手通信機メーカにて制御機器開発に従事
• 1996年　ホームページ「電子工作の実験室」を開設
• 2003年　有限会社マイクロチップ・デザインラボ設立　代表取締役 計測制御システムコンサルタント，書籍執筆　セミナ講師
• 2012年　神奈川工科大学　工学部　客員教授

著書

1. ［VOD/KIT/Book/data］ラズパイPico W×ChatGPT APIで学ぶ 会話型IoTエッジ開発，ZEPエンジニアリング株式会社．
2. ［VOD/KIT］PICマイコン オールイン1日学習キット ，ZEPエンジニアリング株式会社．
3. ［VOD/Pi KIT］ラズベリー・パイで学ぶLinux＆Pythonプログラミング超入門，ZEPエンジニアリング株式会社．
4. ［VOD/Pi KIT］ラズパイ×Node-REDで作ろう！IoTアプリ開発入門，ZEPエンジニアリング株式会社．
5. 電子工作のための PIC16F1ファミリ活用ガイドブック，技術評論社．

参考文献

1. ［VOD/KIT］STM32マイコン＆Wi-Fiモジュールで学ぶ C/C++プログラミング入門，ZEPエンジニアリング株式会社．
2. ［VOD/KIT］M5Stack Core2付き！ESP32で学ぶPython＆Arduinoプログラミング入門，ZEPエンジニアリング株式会社．
3. ［VOD/KIT］STM32マイコン＆Wi-Fiモジュールで学ぶ C/C++プログラミング入門，ZEPエンジニアリング株式会社．
4. ［VOD/KIT］M5Stackで一緒に作ろう！IoTセンシング・エッジ×クラウド連携システム開発［改訂版］，ZEPエンジニアリング株式会社．
5. ［VOD/KIT］実習キットでできる！ラズパイPicoでマイコン入門，ZEPエンジニアリング株式会社．
6. ［VOD/KIT］LabVIEW×Arduino！初めてのパソコン計測＆制御【改訂版】，ZEPエンジニアリング株式会社．