スマート温室：Arduinoによる自動気候制御システム

概要

温室内の環境条件は常に変化するため、効率的な監視システムが必要です。自動化システムを導入することで、作業負担の軽減だけでなく、PCやスマートフォンから自宅で投資状況を確認できるようになります。また、データベースへのデータ蓄積により、収益の改善につながる重要な判断材料が得られます。リアルタイム制御により、栽培トラブルを未然に防ぐことも可能です。

本システムは、環境データを取得するセンサーとアクチュエーター（スレーブ）、それらを無線で統括する中央装置（マスター）、データをWebサーバーへ送信する構成で構築されています。マスターはスレーブへの閾値変更などの指示送信も行います。

システム構成

1. マスター（Arduino MKR1000）

アクセスポイントモードで待機し、スレーブから温湿度データを受信。データ処理後、WiFi経由でWebサーバーへ送信します。新しい閾値設定がある場合はCRC-8（Dallas/Maxim方式）を計算し、UDPパケットでスレーブへ返送します。

2. スレーブ（Arduino Uno + DHT22 + WiFiシールド）

5分ごとにDHT22で温湿度を測定し、マスターへUDP送信。マスターからの閾値更新パケットを受信すると、CRCを検証し、一致すればEEPROMに保存します。ヒーター、加湿器、ファン（ブラシレスモーター）を閾値に基づき制御します。

3. Webサーバー（PHP + MySQL）

受信データをデータベースに蓄積。グラフ表示用PHPスクリプト（JPGraph使用）と、Androidアプリ向けJSON出力スクリプトを用意しています。

4. Androidアプリ

期間を指定してグラフ表示可能。HTTP GETでPHPスクリプト（getdati）を呼び出し、JSONデータを取得してGraphViewライブラリで描画します。

主要コンポーネント

• Arduino MKR1000（マスター）
• Arduino Uno（スレーブ）
• DHT22温湿度センサー
• Arduino WiFi Shield 101（WINC1500）
• DCモーター制御シールド（BTN8982、Infineon）
• Android端末

ソフトウェア・ツール

• Arduino IDE
• Eclipse

回路図

Arduino Uno、DHT22、リレーの接続図が提供されています。

ソースコード

マスター側（C/C++）

/* Automation greenhouse project */
/* Authors: Antonio La Mura, Umberto Festa */
/* Date: 03/03/2016 */
#include <SPI.h>
#include <WiFi101.h>
#include <RTCZero.h>
#include <WiFiUDP.h>

// 以下、マスターのメインコード（アクセスポイント運用、UDP受信、CRC計算、Webサーバー送信など）
// 詳細は元記事参照

スレーブ側（C/C++）

/* Automation greenhouse project */
/* Authors: Antonio La Mura, Umberto Festa */
/* Date: 21/03/2016 */
#include <SPI.h>
#include <WiFi101.h>
#include <WiFiUdp.h>
#include <EEPROM.h>
#include <DHT22.h>

// 以下、スレーブのメインコード（センサー読み取り、UDP送信、CRC検証、EEPROM保存、アクチュエーター制御など）
// 詳細は元記事参照

Webサーバー関連（PHP / SQL）

• グラフ生成スクリプト（JPGraph使用）
• データ保存スクリプト
• テーブル作成SQL
• アプリ連携用JSON出力スクリプト（getdati）

GitHubリポジトリ

アプリのソースコード: https://github.com/cormaz/app_greenhouse.git