自動プール給水・監視システム

故障したプールシステムを、Raspberry Pi、低消費電力Arduino、オープンソースソフトウェアを用いた完全自動・センサードリブンのソリューションに置き換えたDIYエンジニアの軌跡。水位、温度、pH、ORP、フィルター圧力、電力使用量、ポンプ稼働を継続監視し、必要な時のみ給水を行います。

ストーリー

2015年の夏、息子たちと私は自宅プールの連鎖的な問題に取り組みました—不良配水管、漏れるバルブ、劣悪なフィルター、役に立たないプール業者。システム全体の再構築がミッションとなりました：プール清掃、新コンポーネント設置、そして何よりインテリジェントな自動化の実現。

アイデア

核心目標は、古い機械式セットアップをセンサーネットワークと制御ハブに置き換え、プールを自律運転させることでした。塩水変換と基本的な薬剤投与には Autopilot 管理システムを採用し、自動化の大部分はカスタムハードウェアで処理。

開始

フィルター、ポンプ、バルブをアップグレード後、Raspberry Piベースのシステムを導入し、センサーデータ読み取りと給水バルブ駆動を実現。Piはバッテリー駆動マイクロコントローラーと通信し、水位、温度、圧力測定を担当させます。

自動化の始まり

水位検知と給水バルブトリガーの方法が必要でした。最初はMilone液体テープ抵抗センサーを選定しましたが、浸水故障により低コストのフロートスイッチ方式に切り替え。 低消費電力Moteino-R5 がフロート状態を読み取り、RFM69トランシーバー経由でPiにデータ送信。

プール給水

既存の灌漑システムから給水。24V ACスプリンクラーバルブを、240V-24Vトランスと光学的絶縁ソリッドステートリレーで制御。プールが目標水位未満かつスプリンクラーがアイドル時のみ通電。Rachio APIを毎分クエリし、芝生ゾーンが水を使用していないことを確認。

電源管理

ポンプ稼働はBrultech GEM電力モニターで監視。5kW以上消費時は逆圧損失を避けるため給水を一時停止。 MightyHat UPSがPiに2時間のバックアップを提供、手動「給水停止」ボタンでトランスをシャットダウン可能。

監視センサースイート

• 水位（フロートスイッチ）
• プール温度（RTDプローブ）
• フィルター圧力（100 PSIセンサー）
• pHとORP（Atlas Scientificセンサー、フローセル内）
• 電気負荷（GEM、最大5kW）
• スプリンクラー状態（Rachio API）
• 酸タンクレベル（DFRobot液面センサー）

水位センサー - 新方式

フロートスイッチ方式では、耐候性エンクロージャ内に2つの1/4インチフロートスイッチを設置。上下のフロートが開/閉状態を報告、システムが組み合わせを低水位・中間・満水として解釈。センサーノードが毎分0、1、2の値をPiに送信。

温度センサー - 浮遊エンクロージャ

温度プローブを塩素フローター内に配置し、プール表面に浮かべることで信頼性の高い読み取りを確保し、センサーを偶発的損傷から保護。

酸レベル監視

酸タンクにDFRobot液面センサーを設置。タンク残量低下時に通知し、Autopilotが酸を投入する前に手動補充可能。

Webインターフェース

Flaskベースのダッシュボードでリアルタイムゲージ、システムステータスLED、バッテリー健全性、手動給水、ポンププログラム、通知設定のコントロールを表示。Flask-Ask経由でAlexaスキルもホストし、音声でプール状態照会や給水開始/停止が可能。

履歴グラフ化

センサーデータをMySQLデータベースにログ記録し、InfluxDBに転送。Grafanaで温度、pH、ORP、水使用量のトレンドを可視化。ダッシュボードで異常検知とプール水質の最適化を支援。

通知

ログファイル、コンソールデバッグ、Pushbullet、メール、Twilio SMSに対応。Webパネルからイベントごとの通知チャネルをカスタマイズ可能。

Alexa連携

Flask-Askで構築したカスタムAlexaスキルにより、温度、pH、ポンプ状態の音声案内、給水開始/停止コマンドに対応。

結論

コードベースバージョン3.5.0では、ロジックを再利用可能なPython関数にモジュール化し、保守性と信頼性を向上。ホームオーナーがレガシープールシステムを低コスト・オープンソース・高信頼性の自動化スタックに置き換え、リアルタイムインサイトとハンズフリー制御を実現できることを実証しました。

ソース： Pool Fill Control