Raspberry PI zero で CO2 濃度測定 & アラートを LINE 通知
リモートワークで部屋に閉じこもることが増え、何気ない眠気に襲われることがあり
部屋の CO2 濃度を調査すべく、Raspberry PI で計測しました。
設計図
ブレッドボードを使わず、ピンに直で結線しています。
要点
- MH-Z19
- CO2 濃度測定
- モニター
- CO2 濃度（リアルタイム ）表示
- Raspberry PI
- MH-Z19 で測定した CO2 濃度を Mackerel にプロット
- モニターに CO2 濃度表示
- Mackerel
- CO2 濃度をカスタムメトリクスとしてグラフ化
- 閾値を超えるとアラート発火 （LINE 通知）
プロット先を Mackerel にした理由
自前サーバを Raspberry PI に立てても良いかなと思いましたが、
CO2 濃度が閾値を超えるとアラートを発火させたかったので
その辺まで面倒を見たくないなという気持ちから避けました。
以前 Prometheus で監視したこともありましたが、
結構リソース食うので極力リソースを使用したくない意図もありました。
尚、 Datadog は Raspberry PI 用の Agent は明確にサポートしておらず、近しい Agent タイプを利用する必要があります。
ですが、何度も失敗しサポートに問い合わせたところ、ログ送って欲しいとなって面倒になってしまいました。
インストールが簡単、監視とカスタムメトリクス、アラート設定まで無料で事足りてしまう Mackerel が心強く、採用に至りました。
念の為、 Mackerel の回し者ではないことは断言しておきます。
事前に購入したもの
- Raspberry PI zero W
- 特に種類は問わずです。pico もそのうち試したい！
- MH-Z19C
- CO2 濃度測定モジュールです。
- Raspberry PI や Arduino と接続でき利用できます。
- ジャンパーワイヤー
- 今回、8 本利用するのみですが、今後も利用する可能性が高そうであれば、買っといて損なしです。
- 0.91 インチ 128 * 32 OLED ディスプレイ
価格について
amazon や楽天のリンクを貼りましたが、
秋月電子通商やスイッチサイエンスの方が
安いかもしれないです。
時勢によるかと思いますが、専門店の方が安く購入できる印象があります。
安さを求めるなら ebay も良いです。
但し、海外サイトで配送まで時間がかかる可能性があります。
興奮を抑えきれず、すぐ実装したいという場合に不向きです。
実際に MH-Z19C は ebay で購入しましたが、届くまで 1 ヶ月くらい掛かりましたが、特に問題なく利用できています。
Raspberry PI OS
1 | $ cat /etc/issue |
OS インストールは数多く紹介されておりますので説明は譲ります。
初めての方は最後に紹介している Raspberry PI で学ぶ電子工作がおすすめです。
Ansible で設定
https://github.com/kenzo0107/raspi-ansible を利用します。
- raspberrypi.yml の nodejs は今回利用しないので削除しても構いません。
- mackerel api key を秘匿情報として管理していますので更新してください。
https://github.com/kenzo0107/raspi-ansible/blob/master/roles/monitoring/vars/secret.yml
1 | mackerel_apikey=xxxx |
各 Role について
今回のメインである機能について補足しておきます。
- monitoring: mackerel agent インストールし起動
- co2sensor: 主に MH-Z19 からデータ取得する設定
- MH-Z19 からデータ取得する為に UART を有効化しシリアル通信できる様にします。
- I2C はデフォルトで有効化されていた為、Ansible の設定に含んでいません。
- もし有効化されていない様であれば
/boot/confit.txtにdtparam=i2c_arm=on追記してください。
- もし有効化されていない様であれば
- python モジュール mh_z19 インストールし、 CO2 濃度を python モジュールで取得できる様にする
- mackerel-agent に CO2 濃度値をカスタムメトリクスでプロットする設定追加
- co2lcd: OLED ディスプレイに CO2 濃度を表示する設定
- ディスプレイに表示するためのモジュールをインストール
- ディスプレイに CO2 濃度表示する python スクリプトを追加
- 上記スクリプトを systemd 登録し daemon 化
- スクリプトは MH-Z19 の値が変更された場合のみディプレイへの表示更新を実施するようにしています。
Mackerel のカスタムメトリクス
無料版なので 1 日だけのメトリクス保存となりますが、
おおよそ一日の動きがわかれば特段問題はないです。
季節性や数日間の比較が見たくなったらアップグレードを検討します。
Mackerel 監視ルールの設定
cusotm.co2.raspberrypi というカスタムメトリクス名は
https://github.com/kenzo0107/raspi-ansible/blob/master/roles/co2sensor/files/mackerel-co2monitoring.sh#L3 でメトリクス名を co2.raspberrypi としている為です。
以下の様に閾値を設定しました。
- warn > 1200 ppm
- critical > 1500 ppm
工夫点
一時的な上昇で通知するとノイズとなるアラートが多かった為、5 回連続発生した場合のみとしました。
たまたま深いため息を MH-Z19 に吹きかけてアラートが発火してしまったことがあった為です。
ため息したら CRITICAL と教えられる様なディストピアは頂けません。
Mackerel アラート通知先設定
Mackerel は様々なプラットフォームをサポートしています。
プライベートな通知を LINE 通知にまとめていた個人的事情で LINE 通知を採用しました。
プライベート Slack もありますが、業務の連絡と見間違うことがあったので避けておきました。
CO2 濃度を測定してみて
CO2 濃度上昇の起因は以下が多かったです。
- 複数人が一部屋に集まる
- MH-Z19 に近づいて息をしてしまう
- 息が吹きかからないような場所に設置することで回避できそう
- 5 時間程度、同じ部屋からほぼほぼ動かない
- 基本ドア閉めっぱなし
意外とエアコンで暖房をつけても思ったほど上昇することはなかったです。
ドアを開けて放置するだけでも割と落ち着きます。
冬場で窓を開けるのを避けたい時はドアを開けての換気でも効果がある印象です。
逆によく眠れない時は CO2 濃度を高めると眠りやすいのでは？とも思うきっかけにもなりました。
- 布団をかぶって寝る
- なるべく集まって寝る
総評
シリアル通信や I2C という聞き慣れない箇所は以下の本でラジコンを作ってたので割とすっと入れました。
以下は Raspberry PI で電子工作を始める初学者にとってうってつけの良書です。
ジャンパワイヤーが剥き出しで子供が触って外れることもある為、ケースも自作してみようと思います ♪
以上、参考になれば幸いです。
Raspberry PI zero で CO2 濃度測定 & アラートを LINE 通知
https://kenzo0107.github.io/2022/01/05/2022-01-06-raspberrypi-co2-monitoring/