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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 B1メインコントローラー
Arduino UNO1センサーインターフェース用
NodeMCU ESP82661WiFi・MQTT通信用
DHT11 温湿度センサー1
MQ-2 ガスセンサー (LPG等)1Grove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-SR041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

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:

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:

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:

6. 結論

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。

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