MKR GSM 1400で実現するリアルタイムIoT圧力監視：Arduino Cloud＋Google Sheets連携

部品と材料

部品	数量	備考
Arduino UNO	1	センサ読取・前処理担当（計装リーダー）
Arduino MKR GSM 1400	1	セルラー通信・クラウド連携担当（通信デバイス）
圧力トランスデューサー（0-150 psi）	1	アナログ出力、産業用圧力測定
Adafruit DHT22 温湿度センサ	1	環境監視用
DS3231 RTCモジュール	1	高精度時刻保持
Adafruit ロジックレベルコンバータ（BSS138、4ch）	1	I2C 3.3V/5Vレベル変換
3.7V LiPoバッテリ（2000mAh以上）	2	バックアップ電源
昇圧コンバータ	1	バッテリから5V/12V生成
基礎キット（LED、抵抗、配線等）	1	インジケータ等
ブレッドボード	1	プロトタイピング用

使用アプリ・オンラインサービス

• Google Sheets（データ蓄積・解析・通知）
• Arduino IoT Cloud（デバイス管理・ダッシュボード）
• Arduino Web Editor / Arduino IDE（開発環境）

プロジェクト概要

セルラー回線を使い、遠隔地の産業機器圧力を低コストで監視するプロトタイプです。圧力トランスデューサー→Arduino UNO（アナログ→圧力変換）→シリアル→MKR GSM 1400（セルラーでクラウド送信）→Arduino IoT Cloud→Webhook→Google Sheets（解析・メール通知）というデータフローを構築しています。

ステップバイステップ実装ガイド

Step 1: 圧力トランスデューサー → Arduino UNO

トランスデューサーが圧力をアナログ電圧に変換。UNOがADCで読み取り、校正式でpsi換算します。変換式はYouTube動画（リンク）を参考。

Step 2: UNO → MKR GSM 1400（シリアル通信）

クロス接続（UNO TX→MKR RX、UNO RX→MKR TX、GND共通）。MKRはSerial1ピン（TX/RX）を使用（公式リファレンス参照）。

データ送信トリガー（3パターン）

モード	条件	頻度/条件
定期送信（NORMAL）	無条件	30分毎（transmitFrequency）
閾値トリガー（HIGH/LOW）	圧力≤20psi または ≥40psi	2分以上継続（dtLastTriggerLimit）で送信
デマンドポーリング（DEMAND）	UNOピンA1がHIGH	手動ボタン、またはMKR側ピンA3（クラウドから制御可）で即時送信

UNOスケッチ（InstrumentReader）は、圧力以外にも温湿度、電池電圧等を追加監視可能な構造です。シリアル通信実装ではArduinoフォーラムの「Serial Input Basics」（リンク）を参考にしています。

Step 3: MKR GSM 1400 → Arduino Cloud（セルラー経由）

MKRがUNOからシリアル受信し、Arduino IoT Cloudへ2変数で送信：

• dataStringCloud：全データをカンマ区切り文字列でパッケージ化（Google Sheets側でパースしやすくするため）
• pinCloud：クラウドからMKRを制御するコマンド受信用（1=ローカルLED点灯、2=UNOへデマンドポーリング指示）

MKRスケッチ（CommunicationsDevice）ではSerial1.read()でUNOから受信し、switch(pinCloud)でアクション分岐します。

Step 4: Arduino Cloud → Google Sheets（Webhook）

Google Apps ScriptのdoPost(e)でWebhook受信。設定手順：

1. 新規Googleスプレッドシート作成
2. ツール→スクリプトエディタでdoPost実装
3. 公開→ウェブアプリとして導入：
   バージョン「新規」、実行ユーザー「自分」、アクセス「全員（匿名含む）」
4. 生成されたURLをArduino CloudのWebhook設定に貼り付け

参考プロジェクト：Arduino IoT Cloud Google Sheets Integration

Step 5: Google Sheetsでデータパース・重複排除・履歴管理

doPost内で：

• JSONペイロードからプロパティ名・値・タイムスタンプ抽出
• ヘッダ行にプロパティ名を動的追加（新規プロパティ自動対応）
• 重複メッセージ除外（タイムスタンプ比較、通信遅延120秒許容）
• 最新行をヘッダ下に挿入、古い行は削除（最大1440行＝12時間/30秒間隔）
• 未更新プロパティは前回値を引き継ぎ（または「-」で埋める）

テスト用シート：公開シート（セル色でデータ来源を凡例表示）

Step 6: Google Sheetsでメール通知

2つ目の関数sendEmail()をトリガー（時間主導・毎分実行）で動作：

• 閾値外れ検知（triggerMonitor = -1）で「Status Change Alert - Outside Setpoints」
• 正常復帰検知（triggerMonitor = 1）で「Status Change Alert - Normal」
• 60分以上データ未更新で「Alert - Over 60 minutes Since Last Device Update」
• 再開検知で「Alert - Device Started Updating」
• 各アラート最大4回まで送信（スパム防止）

運用実績・コスト

項目	実績/見積
バッテリ駆動時間	約24時間（ディスプレイ/非必須センサ削減で延長可能）
データ通信量	約0.7 MB/日（送信頻度・ペイロード削減で最適化可能）
総コスト	約241ドル（内訳：MKR GSM 1400 $70、UNO $22、LiPo×2 $30、ディスプレイ×2 $29、防水ボックス $22、圧力センサ $19、DHT22 $10、RTC $5、昇圧 $5、レベルコンバータ $4、雑費 $25）

ハードウェア調達先

• Arduino公式ストア（store.arduino.cc）
• Adafruit（adafruit.com）
• Amazon、Harbor Freight、Home Depot

ソースコード

InstrumentReader（Arduino UNO用）

// 圧力読取・閾値判定・シリアル送信・OLED表示・SDカードログ（任意）を含む完全版
// ライブラリ: SPI, Wire, DS3231, DHT, U8glib (Velleman OLED用)
// 詳細は元記事コード欄参照

GoogleSheetsScript.js（Google Apps Script）

// doPost(): Webhook受信・パース・シート書込
// sendEmail(): 閾値/未更新検知メール送信（毎分トリガー）
// 詳細は元記事コード欄参照

CommunicationsDevice（MKR GSM 1400用）

元記事コード欄参照（Serial1使用、pinCloudスイッチ処理、Arduino Cloud変数同期）

回路図

結論

このプロジェクトは、「安価なマイコン2台分担＋セルラー通信＋ノーコード寄りのクラウド連携（Google Sheets Apps Script）」という、実用的で再現性の高いIoT監視システムのレシピを示しています。産業現場の遠隔圧力監視だけでなく、水位、流量、振動、ガス濃度など、アナログセンサで計測可能なあらゆるパラメータへ横展開可能です。バッテリ駆動時間と通信コストのトレードオフ、冗長性（デマンドポーリング）、データ重複対策、アラート抑制ロジックなど、実運用で直面する課題への具体的解答がコードレベルで示されている点が特に価値があります。