複数のRaspberry Piを中継機で束ねてOracle DBにデータを送る
HowTo15分で読めます
このシリーズ: 全5回
はじめに
「Raspberry Piを何台も使いたいけど、どうやって繋げばいいの？」
この記事では、1台の中継機（親機） で 複数のカメラ（子機） を束ねて、 データをOracle Cloud Databaseに送る方法を、ステップバイステップで解説します。
完成イメージ
text
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ 【子機たち】カメラ付きRaspberry Pi │
│ │
│ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ │
│ │ 子機① Pi │ │ 子機② Pi │ │ 子機③ Pi │ │
│ │ 📷 カメラ │ │ 📷 カメラ │ │ 📷 カメラ │ │
│ │ 設備EQ001 │ │ 設備EQ002 │ │ 設備EQ003 │ │
│ │ .32.100 │ │ .32.101 │ │ .32.102 │ │
│ └──────┬──────┘ └──────┬──────┘ └──────┬──────┘ │
│ │ │ │ │
│ │ Wi-Fi (ローカルネットワーク) │ │
│ └───────────────┼───────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ 【親機】中継機 Raspberry Pi │
│ ┌──────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 🖥️ 中継機 (192.168.32.213) │ │
│ │ │ │
│ │ ┌────────────────┐ ┌────────────────┐ │ │
│ │ │ Mosquitto │ │ ブリッジ │ │ │
│ │ │ (MQTT Broker) │→│ (Python) │ │ │
│ │ │ ポート1883 │ │ │ │ │
│ │ └────────────────┘ └───────┬────────┘ │ │
│ └──────────────────────────────┼───────────────────┘ │
│ │ │
│ │ インターネット │
│ ▼ │
│ 【クラウド】 │
│ ┌──────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ ☁️ Oracle Cloud Database │ │
│ │ EQUIPMENT_STATUS テーブル │ │
│ └──────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘登場人物の役割
text
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ それぞれの役割 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 【子機（カメラ側）】 │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 役割: センサーデータを送る（Publisher） │ │
│ │ │ │
│ │ やること: │ │
│ │ ① カメラで設備のランプを撮影 │ │
│ │ ② 色を判定（緑→稼働、赤→停止、黄→異常） │ │
│ │ ③ MQTTで中継機に送信 │ │
│ │ │ │
│ │ 必要なもの: │ │
│ │ ・Raspberry Pi + カメラ │ │
│ │ ・color_detector.py（色検知プログラム） │ │
│ │ ・paho-mqtt（MQTTライブラリ） │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ 【親機（中継機）】 │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 役割: メッセージを集めて転送（Broker + Bridge） │ │
│ │ │ │
│ │ やること: │ │
│ │ ① 子機からのMQTTメッセージを受け取る │ │
│ │ ② データをOracle Cloudに保存 │ │
│ │ │ │
│ │ 必要なもの: │ │
│ │ ・Raspberry Pi（カメラ不要） │ │
│ │ ・Mosquitto（MQTTブローカー） │ │
│ │ ・mqtt_oracle_bridge.py（ブリッジ） │ │
│ │ ・Oracle接続情報 │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘STEP 1: 親機（中継機）のセットアップ
1-1. Mosquittoのインストール
text
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 親機のターミナルで実行 │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
# Mosquittoをインストール
sudo apt update
sudo apt install mosquitto mosquitto-clients -y
# 自動起動を有効化
sudo systemctl enable mosquitto
# 起動確認
sudo systemctl status mosquitto1-2. Mosquittoの設定
text
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ /etc/mosquitto/conf.d/local.conf を作成 │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
# 設定ファイルを作成
sudo nano /etc/mosquitto/conf.d/local.conf
# 以下の内容を書く
─────────────────────────────────
listener 1883
allow_anonymous true
─────────────────────────────────
# 保存して終了（Ctrl+X → Y → Enter）
# Mosquittoを再起動
sudo systemctl restart mosquitto設定の意味：
text
┌────────────────────────────────────────────────────┐
│ listener 1883 │
│ → ポート1883で接続を待ち受ける │
│ │
│ allow_anonymous true │
│ → パスワードなしで接続を許可 │
│ （テスト環境用、本番では認証を設定推奨） │
└────────────────────────────────────────────────────┘1-3. 動作確認
text
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 親機でテスト（2つのターミナルを開く） │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
【ターミナル1】購読者になる
─────────────────────────────────
mosquitto_sub -t "test/#" -v
─────────────────────────────────
→ メッセージが来るのを待機...
【ターミナル2】発信者になる
─────────────────────────────────
mosquitto_pub -t "test/hello" -m "こんにちは！"
─────────────────────────────────
【ターミナル1に表示される】
─────────────────────────────────
test/hello こんにちは！
─────────────────────────────────
✅ これが表示されたら成功！1-4. 親機のIPアドレスを確認
text
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 親機のIPアドレスを確認（子機の設定で使う） │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
hostname -I
# 例: 192.168.32.213
# このIPアドレスをメモしておく！STEP 2: 子機（カメラ側）のセットアップ
2-1. 必要なライブラリをインストール
text
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 子機のターミナルで実行 │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
# paho-mqttをインストール
pip install paho-mqtt
# （カメラ関連も必要に応じて）
pip install opencv-python picamera22-2. 設定ファイルを作成
text
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 子機の config/settings.json │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
{
"mqtt": {
"broker": "192.168.32.213", ← 親機のIPアドレス
"port": 1883,
"topic_prefix": "equipment/status"
},
"equipment": {
"sta_no1": "FACTORY01", ← 工場コード
"sta_no2": "LINE01", ← ラインコード
"sta_no3": "EQ001" ← 設備コード（子機ごとに変える！）
}
}子機ごとに変える部分：
text
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ 子機①: "sta_no3": "EQ001" │
│ 子機②: "sta_no3": "EQ002" │
│ 子機③: "sta_no3": "EQ003" │
│ │
│ ※ sta_no3だけ変えれば、他の設定は同じでOK！ │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘2-3. 接続テスト
text
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 子機から親機に接続できるかテスト │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
# 子機のターミナルで実行
mosquitto_pub -h 192.168.32.213 -t "test/from_child" -m "子機から送信！"
# 親機のターミナルで確認
mosquitto_sub -t "test/#" -v
# 「test/from_child 子機から送信！」と表示されたら成功！STEP 3: 親機にブリッジを設置
3-1. ブリッジの役割
text
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ ブリッジが何をするか │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 子機からのMQTTメッセージ │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ トピック: equipment/status/EQ001 │ │
│ │ データ: { │ │
│ │ "mk_date": "20260205120000", │ │
│ │ "sta_no1": "FACTORY01", │ │
│ │ "sta_no2": "LINE01", │ │
│ │ "sta_no3": "EQ001", │ │
│ │ "t1_status": 1 │ │
│ │ } │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ ブリッジの処理 │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ ① JSONデータを解析 │ │
│ │ ② Oracle DBに接続 │ │
│ │ ③ INSERT文でデータを保存 │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ Oracle Cloud Database │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ EQUIPMENT_STATUS テーブル │ │
│ │ │ │
│ │ MK_DATE | STA_NO3 | T1_STATUS │ │
│ │ ──────────────────────────────────── │ │
│ │ 20260205120000 | EQ001 | 1 │ │
│ │ 20260205120001 | EQ002 | 2 │ │
│ │ 20260205120002 | EQ003 | 1 │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘3-2. ブリッジの設定ファイル
text
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 親機の config/settings.json │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
{
"mqtt": {
"broker": "localhost", ← 自分自身（親機）
"port": 1883,
"topic": "equipment/status/#" ← すべての子機のデータを受信
},
"oracle": {
"user": "ADMIN",
"password": "YourPassword123",
"dsn": "xxxxxxx_high",
"wallet_path": "/home/pi/wallet"
}
}3-3. ブリッジを起動
text
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 親機でブリッジを起動 │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
cd /home/pi/color_detector_app
python mqtt_oracle_bridge.py
# ログが流れ始めたら成功
# [INFO] Connected to MQTT broker
# [INFO] Subscribed to equipment/status/#
# [INFO] Waiting for messages...STEP 4: 全体の動作確認
4-1. データの流れを確認
text
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 動作確認の手順 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 【準備】3つのターミナルを開く │
│ │
│ ターミナル1（親機）: Mosquittoのログを監視 │
│ ───────────────────────────────────────────── │
│ mosquitto_sub -t "equipment/status/#" -v │
│ ───────────────────────────────────────────── │
│ │
│ ターミナル2（親機）: ブリッジを起動 │
│ ───────────────────────────────────────────── │
│ python mqtt_oracle_bridge.py │
│ ───────────────────────────────────────────── │
│ │
│ ターミナル3（子機）: 色検知プログラムを起動 │
│ ───────────────────────────────────────────── │
│ python color_detector.py │
│ ───────────────────────────────────────────── │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘4-2. 期待される結果
text
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 正常に動いている場合 │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ ターミナル1（MQTTログ）: │
│ ───────────────────────────────────────────── │
│ equipment/status/EQ001 {"mk_date":"20260205120000",...} │
│ equipment/status/EQ001 {"mk_date":"20260205120001",...} │
│ ───────────────────────────────────────────── │
│ → 子機からメッセージが届いている │
│ │
│ ターミナル2（ブリッジログ）: │
│ ───────────────────────────────────────────── │
│ [INFO] Received: equipment/status/EQ001 │
│ [INFO] Saved to Oracle: EQ001, status=1 │
│ ───────────────────────────────────────────── │
│ → Oracleに保存している │
│ │
│ ターミナル3（子機ログ）: │
│ ───────────────────────────────────────────── │
│ [INFO] Detected: GREEN (status=1) │
│ [INFO] Published to equipment/status/EQ001 │
│ ───────────────────────────────────────────── │
│ → 色を検知して送信している │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘子機を追加するには？
text
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 子機を追加する手順（超簡単！） │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 1. 新しいRaspberry Piを用意 │
│ │
│ 2. 同じプログラムをコピー │
│ ───────────────────────────────────────────── │
│ scp -r pi@子機1:/home/pi/color_detector_app . │
│ scp -r color_detector_app pi@新しい子機:/home/pi/ │
│ ───────────────────────────────────────────── │
│ │
│ 3. settings.jsonのsta_no3だけ変更 │
│ ───────────────────────────────────────────── │
│ "sta_no3": "EQ004" ← 新しい設備コード │
│ ───────────────────────────────────────────── │
│ │
│ 4. プログラムを起動 │
│ ───────────────────────────────────────────── │
│ python color_detector.py │
│ ───────────────────────────────────────────── │
│ │
│ ※ 親機（中継機）の設定変更は不要！ │
│ ※ Oracleの設定変更も不要！ │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘よくあるトラブルと解決方法
トラブル1: 子機から親機に接続できない
text
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 症状: Connection refused / Timeout │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 確認ポイント: │
│ │
│ ① 親機のIPアドレスは正しい？ │
│ → hostname -I で確認 │
│ │
│ ② Mosquittoは動いている？ │
│ → sudo systemctl status mosquitto │
│ │
│ ③ ファイアウォールでブロックされてない？ │
│ → sudo ufw allow 1883 │
│ │
│ ④ 同じネットワークにいる？ │
│ → 子機から ping 192.168.32.213 │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘トラブル2: Oracleに保存されない
text
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 症状: ブリッジのログにエラーが出る │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 確認ポイント: │
│ │
│ ① Walletのパスは正しい？ │
│ → ls /home/pi/wallet で確認 │
│ │
│ ② Oracle接続情報は正しい？ │
│ → settings.jsonのuser, password, dsnを確認 │
│ │
│ ③ インターネットに接続できる？ │
│ → ping google.com │
│ │
│ ④ テーブルは存在する？ │
│ → SQL DeveloperでEQUIPMENT_STATUSを確認 │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘トラブル3: データが重複して保存される
text
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 症状: 同じデータが何度も保存される │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 原因: 子機が1秒に何度もデータを送信している │
│ │
│ 解決方法: │
│ │
│ ① ブリッジ側で重複チェック（推奨） │
│ → 同一秒のデータはスキップする処理を追加 │
│ │
│ ② 子機側で送信間隔を調整 │
│ → time.sleep(1) で1秒ごとに送信 │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘全体の構成図（まとめ）
text
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ 【子機① EQ001】 【子機② EQ002】 【子機③ EQ003】 │
│ 192.168.32.100 192.168.32.101 192.168.32.102 │
│ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐│
│ │📷 color_ │ │📷 color_ │ │📷 color_ ││
│ │ detector.py│ │ detector.py│ │ detector.py││
│ └──────┬──────┘ └──────┬──────┘ └──────┬──────┘│
│ │ │ │ │
│ │ Publish │ Publish │ │
│ │ equipment/ │ equipment/ │ │
│ │ status/EQ001 │ status/EQ002 │ │
│ │ │ │ │
│ └──────────────────────┼──────────────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ 【親機（中継機）】192.168.32.213 │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ │ │
│ │ ┌─────────────────────────────────────────┐ │ │
│ │ │ Mosquitto (Broker) │ │ │
│ │ │ │ │ │
│ │ │ equipment/status/# を受信 │ │ │
│ │ │ → EQ001, EQ002, EQ003... 全部受け取る │ │ │
│ │ └────────────────────┬────────────────────┘ │ │
│ │ │ │ │
│ │ ▼ │ │
│ │ ┌─────────────────────────────────────────┐ │ │
│ │ │ mqtt_oracle_bridge.py │ │ │
│ │ │ │ │ │
│ │ │ Subscribe: equipment/status/# │ │ │
│ │ │ → 受信したデータをOracleに保存 │ │ │
│ │ └────────────────────┬────────────────────┘ │ │
│ │ │ │ │
│ └────────────────────────┼──────────────────────────┘ │
│ │ │
│ │ HTTPS (インターネット) │
│ ▼ │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ ☁️ Oracle Cloud Database │ │
│ │ │ │
│ │ EQUIPMENT_STATUS テーブル │ │
│ │ ┌────────────────────────────────────────────┐ │ │
│ │ │ MK_DATE | STA_NO3 | T1_STATUS │ │ │
│ │ │ ────────────────────────────────────────── │ │ │
│ │ │ 20260205120000 | EQ001 | 1 (稼働) │ │ │
│ │ │ 20260205120000 | EQ002 | 2 (停止) │ │ │
│ │ │ 20260205120000 | EQ003 | 1 (稼働) │ │ │
│ │ └────────────────────────────────────────────┘ │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘まとめ
構成のポイント
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 親機（中継機） | Mosquitto + ブリッジを動かす |
| 子機（カメラ） | 色検知 + MQTT送信だけ |
| 追加方法 | sta_no3を変えるだけ |
| スケール | 理論上は数百台まで対応可能 |
この構成のメリット
text
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ ✅ 子機の設定が簡単（IPアドレスとsta_no3だけ） │
│ │
│ ✅ 親機を1つ設定すれば、子機は何台でも追加可能 │
│ │
│ ✅ Oracle認証情報は親機だけ（セキュリティ向上） │
│ │
│ ✅ ローカルネットワーク内で動作（高速・安定） │
│ │
│ ✅ インターネット障害でも子機→親機は動き続ける │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘