スマート室内空気品質・廃棄物監視システム：Raspberry Pi/Arduino/NodeMCUでIOTA Tangle連携

必要な部品と材料

部品	数量	備考
Raspberry Pi 3 Model B	1	メインコントローラー
Arduino UNO	1	センサーインターフェース用
NodeMCU ESP8266	1	WiFi・MQTT通信用
DHT11 温湿度センサー	1
MQ-2 ガスセンサー (LPG等)	1	Groveモジュール推奨
MQ-7 COガスセンサー	1
超音波距離センサー HC-SR04	1	ゴミ箱レベル検知用
電源・ケーブル類	一式	Pi用電源、HDMI、USB、ジャンパー、5Vバッテリー等

使用ソフトウェア・サービス

• IOTA Tangle（分散台帳技術、DAGベース、手数料なし）
• Node.js（Raspberry Pi上で実行）
• Raspbian OS
• Arduino IDE
• MQTT（Mosquittoブローカー）

プロジェクト概要

1. はじめに

ビルオートメーション（空調、照明等の一元管理）とIOTA Tangle（ブロックチェーンではなくDAG採用、無手数料・低レイテンシ・高スケーラビリティ）を組み合わせた監視システムです。3段階で構築します。

2. ソフトウェアインストール

1. Raspberry PiにRaspbian（NOOBS）をインストール
2. Node.js v8.xをインストール
3. BCM2835ライブラリをビルド（DHT11制御用）
4. GitHubからプロジェクトをクローンし、npm install
5. serialportライブラリをインストール
6. Arduino IDEをインストール

3. 室内空気品質監視システム v1（DHT11のみ）

構成: Raspberry Pi → DHT11 → IOTA Tangle (MAM: Masked Authenticated Messaging)

手順:

• sensor.js：温湿度を読み取り表示
• mam_sensor.js：データをMAMでTangleに送信（制限モード、サイドキー使用）
• mam_receive.js：Rootからデータを取得表示
• ノード：https://potato.iotasalad.org:14265 で動作確認済み
• 送信データ：都市名、建物番号、日時(UTC)、温度(℃/℉)、湿度(%)

4. 室内空気品質監視システム v2（DHT11 + MQ-2 + MQ-7）

構成: Arduino UNO（3センサー読み取り） → シリアル → Raspberry Pi → IOTA Tangle (MAM)

追加ファイル:

• sensorArduino.ino：3センサーのデータ取得
• listportsArduino.ino：シリアルポート確認
• sensorArduino.js / mam_sensorArduino.js / mam_receiveArduino.js

Arduinoライブラリ（DHT11, MQ-2, MQ-7）をインストールし、スケッチをアップロード。Node.js側でシリアルデータを受信しMAMで送信。送信データにLPG(ppm)、CO(ppm)が追加。

5. ゴミ監視システム（NodeMCU + 超音波センサー）

構成: NodeMCU (HC-SR04) → MQTT → Raspberry Pi (Mosquitto) → IOTA Tangle (MAM)

手順:

• NodeMCUにESP8266ボードパッケージをインストール
• PubSubClientライブラリでMQTT通信実装
• Raspberry PiにMosquitto MQTTブローカーをインストール・設定
• trashcan.ino：ゴミ箱の深さから充填率(%)を計算しMQTT送信
• nodemcu_mqtt_mam.js：MQTT購読しMAMでTangleに送信
• 送信データ：都市名、建物番号、日時、ゴミ充填率(%)

6. 結論

• v1：DHT11のみで基本動作確認。メキシコシティのビルでシミュレーション
• v2：ガスセンサー追加で実用性向上。NYのビルでシミュレーション。LPガス使用施設や火災リスク現場に適用可能
• ゴミ監視：ベルリンのスマートビルでゴミ充填率を遠隔監視。悪臭・衛生問題を予防

ソースコード

主要なJavaScriptファイル（sensor.js, mam_sensor.js, mam_receive.js, mam_sensorArduino.js, mam_receiveArduino.js）とArduinoスケッチが提供されています。GitHubリポジトリ：guillengap/indoor-air-quality-and-garbage-monitoring-system

回路図

各バージョンの配線図・ブロック図が提供されています。