Arduino Mega と IoT センサによる高機能ホームモニタリングシステム

概要

Arduino Mega 2560 と Ethernet シールドを核に、浸水検知、停電検知、温湿度、水位（超音波）、汎用接点入力 5 系統を統合監視するホームモニタリングシステムです。ローカル表示用 4×20 LCD と 8 系統の LED アナウンシエータ、Web インターフェース（LAN 内のみ）、Pushingbox 経由のメール通知機能を備えます。

システム構成

機能	センサ/デバイス	接続
浸水検知	ドライ接点	ピン 28
停電検知	ドライ接点	ピン 30
温湿度	DHT22	ピン 5
水位（集水坑）	HC-SR04 超音波	Trig: 8, Echo: 6
RTC	DS3231	I²C (SDA: 20, SCL: 21)
汎用入力 1〜5	ドライ接点	ピン 32, 34, 36, 38, 40
リセットボタン	タクトスイッチ	ピン 42
通知 ON/OFF	タクトスイッチ	ピン 44
ステータス LED	8 系統（琥珀/緑/消灯）	ピン 18〜49
メッセージ LED	単色 LED	ピン 17
LCD	4×20 I²C	SDA: 20, SCL: 21

主な機能

リアルタイム監視: 全センサ値を 3 秒間隔で取得・表示
アラーム判定: 水位 10 インチ未満、各接点入力のクローズを検知
LED アナウンシエータ: 琥珀=アクティブ、緑=過去にアラームあり（リセットで消灯）、消灯=正常
Web ダッシュボード: LAN 内からアクセス可能。jqPlot で時系列グラフ、ゲージで現在値表示
メール通知: Pushingbox API 経由。アラーム発生時 5 分間隔で送信（通知 ON 時のみ）
セキュリティ配慮: ポートフォワーディング不要の LAN 完結構成

ハードウェア実装

Eagle CAD でインターフェース基板とアナウンシエータ基板を設計、OSH Park で製造
インターフェース基板: 7 接点入力、DHT22、RTC、超音波センサを Arduino に集約
アナウンシエータ基板: 8 系統の二色 LED とリセット/通知スイッチを実装

ソフトウェアアーキテクチャ

Arduino 側（C++）

メインループで各センサ読み取り、アラーム判定、LED 制御、Web サーバ応答、通知送信を順次実行
Ethernet ライブラリで JSONP 形式の REST エンドポイント（ポート 1000）を提供
SD カードから index.htm を配信
Pushingbox へ HTTP GET で通知送信（DevID 方式）

Web ダッシュボード（JavaScript）

jQuery + jqPlot で時系列チャート（水位、温度）
Gauge.js でアナログメータ風ゲージ表示
3 秒ごとに AJAX/JSONP でデータ取得、チャートとゲージを更新
センサステータスをテキストエリアにリアルタイム反映

配線制約（重要）

Ethernet シールド使用時、ピン 4, 7, 10, 11, 12, 13, 50, 51, 52, 53 は使用不可。本プロジェクトではこれらを避けてピンアサインしています。

今後の拡張余地

Wi-Fi シールドへの移行（ピン 17 変更必要）
SD カードへのデータロギング機能追加
MQTT ブローカー連携によるクラウド統合
スマートフォンアプリからの操作対応

Arduino製屋外温度計 - トレンド/最高/最低温度表示機能付き MAX32620FTHR 搭載インテリジェント生体モニタ - 体温発電・Bluetooth・IoT 対応

製造プロセス

3Dプリント

自動制御システム

産業技術