Raspberry PiとWebダッシュボードで作る自動植物水やりシステム

土壌水分を監視し、室内植物に自動で水やりを行うセルフウォーターシステムを、Webインターフェースから制御できるように構築します。

概要

このガイドでは、コンポーネント選定から配線、コーディング、Flask Webダッシュボードの起動まで、すべてのステップを解説します。結果として、Raspberry Piで動作する信頼性が高く、メンテナンスフリーな水やりソリューションが完成します。

材料

• Raspberry Pi 3（Pi 2/4も微小なピン変更で動作可能）
• 土壌水分センサー（アナログ出力）
• 5Vリレーモジュール（シングルチャネル）
• 3～6Vミニ潜水ポンプ（≤ 200 mL/min）
• フレキシブル水ホース（1インチ以下）
• Dupontジャンパーワイヤー（多色セット、120本）
• 5V電源（USBケーブル＋壁面充電器または5Vアダプター）
• オプション：センサーキャリブレーション用小型ポテンショメータ

電源セットアップ

USBケーブルを5V電源として使用。ケーブルを剥き、赤（+）と黒（−）により太いワイヤーをハンダ付けし、5V壁面充電器に接続。マルチメータで電圧を確認してからPiに接続してください。

GPIO配線（Pi 3）

• 土壌センサー：プラスをピン2（5V）、マイナスをピン6（GND）、信号（黄）をピン8（GPIO 14）
• リレー：INピンをピン7（GPIO 4）、VCCをピン2、GNDをピン5
• ポンプ：ポンプ電源をリレーの常開（NO）接点、グラウンドをコモン（COM）接点に接続。Piがピン1（GPIO 5）をLOWにするとリレーが閉じてポンプが作動

ホースをポンプの出口に取り付け、もう一方を植物の土壌付近に配置。ホースの貯水部に水を満たします。

ハードウェア組み立て

ホースを電気テープでポンプに固定し、漏れを防止。すべての接続を絶縁し、Piの電源をポンプ電源から分離して電気ノイズを回避。

ソフトウェア概要

プロジェクトは4つのPythonスクリプトとFlask Webインターフェースで構成：

• water.py – センサー読み取りとポンプ制御のGPIO抽象化
• auto_water.py – 定時水やりロジック
• web_plants.py – センサー状態と手動操作を公開するFlaskアプリ
• main.html – シンプルなダッシュボードテンプレート

依存関係のインストール

Pi上で以下を実行：

$ python3 -m pip install RPi.GPIO flask psutil

GPIO制御スクリプト（water.py）

このスクリプトは2つの主要関数を公開： get_status() は湿り/乾き文字列を返し、 pump_on() はポンプを1秒間作動。インタラクティブにテスト：

$ python3
>>> import water
>>> water.get_status()
'Dry'
>>> water.pump_on()
Pump activated for 1 s.

センサーが正しく報告しない場合、モジュール上の小型ポテンショメータを調整し、土壌が湿っているときに2つ目のLEDが点灯するようにします。

Flaskダッシュボードの実行

web_plants.py を water.py と同じフォルダに配置し、templates というサブディレクトリを作成して main.html を格納。その後サーバーを起動：

$ sudo python3 web_plants.py

ブラウザでPiのIPアドレスにアクセス。リアルタイム水分状態と手動「今すぐ水やり」ボタンを備えたダッシュボードが表示されます。このページはFlaskで動作し、ヘルパースクリプト経由でGPIOレイヤーと通信します。

Cronで起動を自動化

再起動後にWebサーバーが自動起動するよう、rootのcrontabを編集：

$ sudo crontab -e

以下の行を追加（ /home/pi/project を実際のパスに置換）：

@reboot cd /home/pi/project && sudo python3 web_plants.py

Piを再起動し、ダッシュボードが自動的に読み込まれることを確認。

次のステップ

システムが稼働したら、以下の機能拡張が可能：

• 複数の植物モジュールと単一ダッシュボード
• 水分レベルのCSVまたはデータベースへのログ記録
• 水やり実行時のメールまたはプッシュ通知

より深い学習のために、Raspberry Pi GPIOチュートリアルとFlask-GPIO統合ガイドを参照してください。