Raspberry Pi で温湿度・光量を取得してグラフ化する
目次
- はじめに
- 必要なもの
- ブレッドボード周辺のセットアップ
- Raspberry Piのセットアップ
- 値の読み取り
- Focuslightのセットアップ
- 値の送信
- まとめ
- 参考文献
- Zabbixに送信する (2017/1/5 追記)
はじめに
最近暑くなってきたので、一体この部屋は何度あるのだろうと思い、室温が知りたくなってきます。 温度計を買おうかとも思いつつ、やはり時間的な推移を見たいので、Raspberry Piでグラフを表示してみることにしました。
(たぶん) 巷でよくあるRaspberry Piでセンサ値を取ったりしてグラフを出すやつです。
- 温度(℃) 、湿度(%)、輝度(lux)
を取得して、こんな感じでグラフ化するところまでやります。
必要なもの
けっこうたくさんありますが、必要なものリストです。
- Raspberry Pi 本体関連
- Raspberry Pi2 Model B
- Raspberry Pi本体 + ケースが一緒になっていた。
- https://www.amazon.co.jp/gp/product/B00T9L5M1S
- Raspberry Pi用ブレッドボード接続キット
- Raspberry Piの端子をブレッドボードに移動する用に使用、なくてもよい。
- https://www.amazon.co.jp/gp/product/B00Q1T7728
- MicroSD(32GB)
- LANケーブル
- MicroUSBケーブル
- USB電源
- Raspberry Pi2 Model B
- ブレッドボード・センサ
- Raspberry Pi電子工作エントリーキット(追加アクセサリーキット)
- ブレッドボードとジャンパー線、抵抗が入ってるので便利なセット。
- https://www.amazon.co.jp/gp/product/B0192VN1AS
- DHT11温湿度センサーモジュール
- GY-302 BH1750 光照度照明モジュール
- Raspberry Pi電子工作エントリーキット(追加アクセサリーキット)
- はんだ付け系
- はんだごて & はんだ
- BH1750がはんだ付けされていない状態だったので、はんだ付けのために必要になる。
- (もともと付いてるのも売ってるかも)
- はんだごて & はんだ
ブレッドボード周辺のセットアップ
まず、BH1750は回路にピンがついていない為、はんだで取り付けます。 (下の画像は付けたあとのものです)
配線図を参考にブレッドボードにセンサやジャンパー線を刺していきます。
(2つとも1つのラズパイに繋いで書いたらごちゃごちゃになったので分けてます、間にある抵抗は10kΩです)
かなり参考にならなさそうですが、実物はこんな感じになっています。
Raspberry Piのセットアップ
Download Raspbian for Raspberry Pi より、Raspbianの最新版をダウンロードしてきます。 （今回はコマンドラインのみを想定しているため、RASPBIAN JESSIE LITEを選択）
Mac上で作業を行っていきます。
SDカードを挿したら、適当に中身をフォーマットします。(FAT32)
### /dev/disk2 で認識されていることが分かる % diskutil list /dev/disk0 (internal, physical): .. /dev/disk1 (internal, virtual): .. /dev/disk2 (external, physical): #: TYPE NAME SIZE IDENTIFIER 0: GUID_partition_scheme *32.2 GB disk2 1: EFI EFI 209.7 MB disk2s1 2: Microsoft Basic Data RASPBERRYPI 32.0 GB disk2s2 ### アンマウントする % diskutil umountDisk /dev/disk2 Unmount of all volumes on disk2 was successful ### 書き込み(かなり時間がかかる) % sudo dd bs=1m if=~/Desktop/2016-05-27-raspbian-jessie-lite.img of=/dev/disk2 Password: 1323+0 records in 1323+0 records out 1387266048 bytes transferred in 1044.634431 secs (1327992 bytes/sec)
書き込み終わったら、Macから抜いてRaspberry PiにSDを挿します。
SDを挿したら、LANケーブルとMicroUSBケーブルをさして電源を入れます。
Macからであれば、このままBonjourでいい感じに接続できます。
### ユーザ名は"pi"で、初期パスワードは"raspberry" % ssh -l pi raspberrypi.local pi@raspberrypi.locals password: The programs included with the Debian GNU/Linux system are free software; the exact distribution terms for each program are described in the individual files in /usr/share/doc/*/copyright. Debian GNU/Linux comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY, to the extent permitted by applicable law. pi@raspberrypi:~ $ ### SDカード容量の最適化 $ sudo raspi-config 「1 Expand Filesystem」 → 「Yes」 ### タイムゾーン変更 $ sudo raspi-config 「5 Internationalisation Options」 → 「I2 Change Timezone」 → 「Asia」 → 「Tokyo」 $ sudo reboot
値の読み取り
まずは温湿度センサから
### 必要なものをインストール $ sudo apt-get update $ sudo apt-get install build-essential python-dev git vim ### DHTセンサ用ライブラリをインストール $ git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_DHT.git $ cd Adafruit_Python_DHT/ $ sudo python setup.py install ### pythonから値を読み込む $ cd .. $ vim getHumTemp.py # coding: utf-8 import Adafruit_DHT humidity, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(Adafruit_DHT.DHT11, 4) print "温度: " + str(temperature) + ", 湿度: " + str(humidity) $ sudo python getHumTemp.py 温度: 24.0, 湿度: 46.0
輝度センサ
### SPI有効化 $ sudo raspi-config 「9 Advanced Options」 → 「A5 SPI」 → 「SPI enable」 ### I2C有効化 $ sudo raspi-config 「9 Advanced Options」 → 「A6 I2C」 → 「I2C enable」 ### モジュールの読み込み設定 $ sudo vim /etc/modules snd-bcm2835 i2c-dev ### 必要なものをインストール $ sudo apt-get install python-smbus i2c-tools libi2c-dev ### アドレスの確認 $ sudo i2cdetect -y 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f 00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 20: -- -- -- 23 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 70: -- -- -- -- -- -- -- -- ### 値の読み取り $ vim getLux.py # coding: utf-8 import smbus bus = smbus.SMBus(1) addr = 0x23 lux = bus.read_i2c_block_data(addr,0x10) print "輝度: " + str((lux[0]*256+lux[1])/1.2) $ sudo python getLux.py 輝度: 571.666666667
Focuslightのセットアップ
セットアップが簡単そうな、Focuslightというグラフツールを使用してグラフを描いていきます。
Focuslight - Lightning fast Graphing / Visualization
Ruby2.0以上が必要とのことなので、rbenvでRuby環境のセットアップを行います。 (あとで見たら、aptでインストールできるRubyが2.1だったのでそちらで十分だった・・)
### システム全体でインストールする $ sudo su root$ apt-get install autoconf bison build-essential libssl-dev libyaml-dev libreadline6-dev zlib1g-dev libncurses5-dev libffi-dev libgdbm3 libgdbm-dev root$ git clone https://github.com/sstephenson/rbenv.git /usr/local/rbenv root$ git clone https://github.com/sstephenson/ruby-build.git /usr/local/rbenv/plugins/ruby-build root$ vim /etc/profile.d/rbenv.sh export RBENV_ROOT=/usr/local/rbenv export PATH="/usr/local/rbenv/shims:/usr/local/rbenv/bin:$PATH" eval "$(rbenv init -)" root$ visudo - Defaults env_reset - Defaults secure_path="/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin" + Defaults env_keep += "PATH" root$ source /etc/profile.d/rbenv.sh root$ which rbenv /usr/local/rbenv/bin/rbenv root$ rbenv install 2.2.5 Downloading ruby-2.2.5.tar.bz2... -> https://cache.ruby-lang.org/pub/ruby/2.2/ruby-2.2.5.tar.bz2 Installing ruby-2.2.5... Installed ruby-2.2.5 to /usr/local/rbenv/versions/2.2.5 root$ rbenv global 2.2.5 root$ ruby -v ruby 2.2.5p319 (2016-04-26 revision 54774) [armv7l-linux-eabihf] root$ exit $ source /etc/profile.d/rbenv.sh $ ruby -v ruby 2.2.5p319 (2016-04-26 revision 54774) [armv7l-linux-eabihf]
そしてFocuslightのセットアップを行っていきます。
### 必要なパッケージのインストール $ sudo apt-get install rrdtool libmysqlclient-dev librrd-ruby librrd4 librrd-dev libsqlite3-dev sqlite3 ### bundler $ sudo gem install bundler ### bundle install $ git clone https://github.com/tagomoris/focuslight.git $ cd focuslight $ bundle $ bundle exec focuslight init ### 小数も受け付けるようにする $ vim .env - FLOAT_SUPPORT=n # y + FLOAT_SUPPORT=y ### 開始 $ bundle exec focuslight start 16:16:51 web.1 | started with pid 31225 16:16:51 worker1.1 | started with pid 31226 16:16:51 worker2.1 | started with pid 31227 16:16:54 web.1 | I, [2016-06-19T16:16:54.676882 #31225] INFO -- : listening on addr=0.0.0.0:5125 fd=13 16:16:54 web.1 | I, [2016-06-19T16:16:54.677595 #31225] INFO -- : worker=0 spawning... 16:16:54 web.1 | I, [2016-06-19T16:16:54.681587 #31225] INFO -- : master process ready 16:16:54 web.1 | I, [2016-06-19T16:16:54.686755 #31235] INFO -- : worker=0 spawned pid=31235 16:16:54 web.1 | I, [2016-06-19T16:16:54.688837 #31235] INFO -- : Refreshing Gem list 16:16:57 web.1 | I, [2016-06-19T16:16:57.171210 #31235] INFO -- : worker=0 ready
http://raspberrypi.local:5125 にアクセスする。
値の送信
ここまできたら、focuslightを起動している状態で、スクリプトによりデータ送信を行っていきます。
### 値の送信スクリプトの作成 $ sudo vim /usr/local/bin/sendSendorValues.py # coding: utf-8 import Adafruit_DHT import smbus import commands # Get Lux bus = smbus.SMBus(1) addr = 0x23 lux = bus.read_i2c_block_data(addr,0x10) # Get Humidity and Temperature humidity, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(Adafruit_DHT.DHT11, 4) # Throw data to Focuslight output = commands.getoutput("curl -F number=" + str((lux[0]*256+lux[1])/1.2) + " http://localhost:5125/api/home/sensor/lux") print output output = commands.getoutput("curl -F number=" + str(humidity) + " http://localhost:5125/api/home/sensor/humidity") print output output = commands.getoutput("curl -F number=" + str(temperature) + " http://localhost:5125/api/home/sensor/temperature") print output ### 動作確認 $ sudo /usr/bin/python /usr/local/bin/sendSendorValues.py % Total % Received % Xferd Average Speed Time Time Time Current Dload Upload Total Spent Left Speed 100 542 100 397 100 145 386 141 0:00:01 0:00:01 --:--:-- 386 {"error":0,"data":{"id":4,"service_name":"home","section_name":"sensor","graph_name":"lux","number":1450,"description":"","sort":0,"created_at":"2016/06/20 14:49:39","updated_at":"2016/06/20 14:52:25","mode":"gauge","color":"#99cc66","ulimit":1.0e+15,"llimit":-1000000000.0,"type":"AREA","adjust":"*","adjustval":"1","unit":"","complex":false,"md5":"a87ff679a2f3e71d9181a67b7542122c","meta":null}} % Total % Received % Xferd Average Speed Time Time Time Current Dload Upload Total Spent Left Speed 100 545 100 400 100 145 387 140 0:00:01 0:00:01 --:--:-- 387 {"error":0,"data":{"id":5,"service_name":"home","section_name":"sensor","graph_name":"humidity","number":43,"description":"","sort":0,"created_at":"2016/06/20 14:49:40","updated_at":"2016/06/20 14:52:26","mode":"gauge","color":"#cc6699","ulimit":1.0e+15,"llimit":-1000000000.0,"type":"AREA","adjust":"*","adjustval":"1","unit":"","complex":false,"md5":"e4da3b7fbbce2345d7772b0674a318d5","meta":null}} % Total % Received % Xferd Average Speed Time Time Time Current Dload Upload Total Spent Left Speed 100 548 100 403 100 145 391 140 0:00:01 0:00:01 --:--:-- 392 {"error":0,"data":{"id":6,"service_name":"home","section_name":"sensor","graph_name":"temperature","number":26,"description":"","sort":0,"created_at":"2016/06/20 14:49:41","updated_at":"2016/06/20 14:52:27","mode":"gauge","color":"#9933cc","ulimit":1.0e+15,"llimit":-1000000000.0,"type":"AREA","adjust":"*","adjustval":"1","unit":"","complex":false,"md5":"1679091c5a880faf6fb5e6087eb1b2dc","meta":null}} ### crontabに追記 (毎分実行するように設定) $ sudo vim /etc/crontab ... + * * * * * root /usr/bin/python /usr/local/bin/sendSendorValues.py ### cronの再読み込み $ sudo service cron rload [ ok ] Reloading configuration files for periodic command scheduler: cron.
cronに登録してしばらく置いておくと徐々にグラフができてきます・・！
まとめ
一日置いておくとこんな感じになりました。
今のところ温度や湿度をしきい値にしてアクションを起こす等は考えてないですが、快適な温度や湿度を考えるのには役立ちそうです。また今後もセンサを取り付けてほかのパラメータも取っていけると思うので、どんどん増やしていきたいと思っています。
参考文献
- Raspberry Piと温度・湿度・光センサーでオフィスの状況を可視化する - トレタ開発者ブログ
- Raspberry Pi2 -電源と LAN だけ繋いで Raspbian Jessie Lite に ssh 接続するまで- - Qiita
- Focuslightを動かす - Qiita
- rbenv を用いて Ruby をシステム全体にインストールする方法 - ブライテクノBlog
Zabbixに送信する (2017/1/5 追記)
最近自宅用のZabbixサーバの構築も行ったため、Zabbixのグラフで描画してみることにしました。
### zabbix-agentのインストール $ sudo apt-get install zabbix-agent ### 送信スクリプトの変更 $ sudo vim /usr/local/bin/sendSendorValues.py + # Throw data to Zabbix + output = commands.getoutput("zabbix_sender -z zabbix.jimaoka.com -s \"raspberry.jimaoka.com\" -k environment.lux -o" + str((lux[0]*256+lux[1])/1.2)) + print output + output = commands.getoutput("zabbix_sender -z zabbix.jimaoka.com -s \"raspberry.jimaoka.com\" -k environment.humidity -o" + str(humidity)) + print output + output = commands.getoutput("zabbix_sender -z zabbix.jimaoka.com -s \"raspberry.jimaoka.com\" -k environment.temperature -o" + str(temperature)) + print output
送信されたデータをZabbixTrapperで取り、スクリーンなどで表示
これでセンサーデータを見てアラートを上げることもできそうです。
