Grafanaのインストールから基本的な使い方まで！かんたんに導入できるデータ可視化ツール！

可視化ツールのGrafanaをつかって、ESP32で取得したデータをグラフ化してみました！ラズパイに構築してみました！

Grafanaの使い方をまとめたサイト「データ可視化ツール Grafana入門」をオープンしました！

まだまだ記事は少ないですが、これから拡充していきますので、CHECKしてみて♪

可視化ツールとは？

最近、Kibanaといった可視化ツールが人気を集めていますね。

可視化ツールとは、その名の通り、データを視覚的にわかりやすくするツールのことです。かんたんにいえば、グラフを書いてくれるツールです。データベースに格納されている大量の数値データをグラフ化し、データを解析・活用していく手助けをしてくれます。

ポイントは既存のデータベースでも、柔軟に対応できるということ。すでに蓄積されているデータであっても、新たなアプリケーションを開発する必要はなく、可視化ツールを導入するだけで、手軽にデータを視覚化、活用できるというのが特長です。

Grafanaをインストール

次のページでパッケージが公開されているので、パッケージでインストールしてみます。

Download Grafana | Grafana Labs

Overview of how to download and install different versions of Grafana on different operating systems.

今回は、ラズパイ（3B、Raspbian 10）にインストールします。

ラズパイはARMv7マシンなので、armv7のパッケージをダウンロード＆インストール。

sudo apt-get install -y adduser libfontconfig1
wget https://dl.grafana.com/oss/release/grafana_8.0.6_armhf.deb
sudo dpkg -i grafana_8.0.6_armhf.deb

ファイアウォールを開放します。

$sudo firewall-cmd --add-port=3000/tcp

サービスを起動します。

$sudo systemctl start grafana-server

これだけ。とってもかんたん！

ブラウザでhttp://ラズパイのIP:3000にアクセスすると、すぐに接続できます。

初期ID・パスワードはadminです。ログインしてみましょう。

グラフを表示してみよう

さっそく、データをグラフ化してみましょう。

データソースの追加

まず、データソースを追加します。

Grafanaで表示させたいデータのありかを登録しておき、Grafanaでデータにアクセスできるようにします。

ダッシュボード左にある「Configuration」から「Data sources」をクリックします。

Grafanaのスクリーンショット
configuration > data sources

「Add data source」をクリックします。

データベースの種類を聞かれるので、目的のデータベースを選択します。今回はMySQLにある気温データをGrafanaでグラフ化したいので、MySQLを選択します。

すると、このような設定ページが開きます。

データベースの資格情報を入力します。

Nameにはなんのデータソースかわかるような名前を入力しておきましょう。

すべて入力したら、「Save & Test」をクリック。うまくいけばメッセージが表示されます。

つぎに、グラフ表示させてみましょう。

Grafanaでは基本的にダッシュボードを作成し、データを閲覧できるようにします。一度ダッシュボードを作成してしまえば、Google AnalyticsやKibana、Ambientといったサービスのように、毎回同じレイアウトでデータを見渡すことができます。（ダッシュボードのつくり方については、後述しています。）

しかし、とりあえずデータを表示させてみたい場合はExploreを使用すると便利です。パラメータをいじりながら、手軽にデータを可視化することができます。

ダッシュボード左の「Explore」をクリックします。

すると、空のグラフが表示されます。

ページ上部にクエリが表示されています。

一見複雑ですが、操作しなければならないのは一点だけです。

「SELECT」にある「Column」をクリックし、グラフに表示させたいデータ（データベースのカラム名）を選択します。

すると、このようにグラフが表示されます。

「Format as」が「Time series」になっていると、時系列でグラフが表示されます。データベース上の日時データは、カラム名や型から自動的に選択されるようです。

もしうまく時系列にならないときは、クエリ内の「Time column」から適切なカラムを選択してあげてください。

いい感じですね～

ダッシュボードをつくる

ダッシュボードをつくると、Ambientのボードページのように、決めておいたレイアウトでグラフを表示できるようになります。

すると、空のダッシュボードが作成されます。ここにグラフ（パネルと呼ばれます）を追加していき、カスタマイズしていくことができます。

グラフ（パネル）を追加してみましょう。[Empty panel]をクリックします。

グラフプレビューの下にあるクエリから、取得したいデータを選択します。

パネル名と説明を入力します。

単位も指定することができます。

グラフの種類はページ右側の「Library panels」から選択します。

大変多くのグラフが用意されているので、用途にあったものを選択しましょう。

グラフを選択すると、このようにプレビューが表示されます。

グラフ上をポイントすると、値を確認できます。

グラフの描画もさまざまにカスタマイズすることができます。太さや丸め方など、PowerPointのような感覚で手軽にカスタムすることが可能です。

パネルの作成が終了したら、Applyをクリックし、ダッシュボードに作成したパネルを追加します。

これを繰り返し、ダッシュボードを作成していきましょう。作成したダッシュボードは保存されますので、あとから何度でも呼び出したり、修正を加えたりできます。

Gitのように世代管理もできますので、変更を加えた場合でも、過去の状態に戻して表示することができます。

ライトテーマ・ダークテーマを変えるには？

テーマはユーザーごとにプリファレンスから変更できます。

ユーザーアイコンをクリックし、「Preferences」をクリックします。

「UI Theme」より、DarkかLightを選択します。

「Save」をクリックすれば、テーマが切り替わります。

ダッシュボードはこんな感じ。なかなかイケてますね！

ESP32からのデータをラズパイで収集するには？

本筋とは離れますが、ESP32からのデータを収集する部分も少しだけ解説しておきます。

自分の場合、ESP32からラズパイへのデータの送信は、JSONをPOSTすることにより行っています。

///
/// サーバーにPOSTする
///

  // JSONを作成する
  StaticJsonDocument<JSON_OBJECT_SIZE(4)> json_array;
  char json_string[255];
  // JSONに変換したいデータを連想配列で指定する
  json_array["espid"] = espid;
  json_array["temp"] = temp;
  json_array["humi"] = humi;
  json_array["press"] = press/100;
  // JSONフォーマットの文字列に変換する
  serializeJson(json_array, json_string, sizeof(json_string));
  // HTTPClinetでPOSTする
  httpClient.begin(postUrl);
  // Content-Typeをapplication/jsonに
  httpClient.addHeader("Content-Type", "application/json");
  // POSTする
  int status_code = httpClient.POST((uint8_t *)json_string, strlen(json_string));
  if (status_code == 200)
  {
    Serial.printf("[POST]Send to server (URL:%s)", postUrl);
  }
  else
  {
    Serial.printf("[POST]failed to send to server (URL:%s)", postUrl);
  }
  // HTTPClinetを終了する
  httpClient.end();

ラズパイでは、POSTされたJSONをPHPでパースし、データベースに格納しています。

<?php

require_once __DIR__ . '/vendor/autoload.php';

// 
// Eloquentの初期化
// 

class_alias(Illuminate\Database\Capsule\Manager::class, 'DB');
$database = new DB();
$config = [
    'driver'    => 'mysql',              
    'host'      => '',          // ホスト
    'database'  => '',           // データベース名
    'username'  => '',               // ユーザー名
    'password'  => '',           // パスワード
    'charset'   => 'utf8mb4',            // 文字セット
    'collation' => 'utf8mb4_general_ci', // コレーション
];
$database->addConnection($config);
$database->setAsGlobal();
$database->bootEloquent();


// 
// POSTされたときの処理
// 
if ($_SERVER["REQUEST_METHOD"] == "POST") {


    // JSONを取得しオブジェクトに変換する
    $json = file_get_contents("php://input");
    $contents = json_decode($json, true);

    // 現在時刻を取得
    $dt = new DateTime();
    $dt=$dt->modify('-9 hours');

    // DBに入れるデータを作成する
    $data = [
        "espid" => $contents["espid"],
        "temp" => $contents["temp"],
        "humi" => $contents["humi"],
        "press" => $contents["press"],
        "datetime" => $dt
    ];

    // 異常値のときは中止
    if($contents->humi<800){
        return 1;
    }

    // DBにインサートする
    DB::table("sensor_data")->insert($data);
}

JSONのデコードはPHP標準のjson_decodeですぐに行なえます。

データベースへのインサートには、”illuminate/database”をつかっています。Laravelに慣れている方であれば、よくご存知だと思いますが、SQLフリーでデータベースを扱うことができ、大変便利なのでよく使っています。composer "illuminate/database"でインストールできます。

このあたりは機会があれば別記事で紹介します。