前へ⇒　熱中症・火災を防ぐ！Raspberry Piでつくる温度監視システム

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近年は線状降水帯による豪雨や水害、猛暑による熱中症、さらには空き巣や不審者といった防犯リスクが増えています。こうした災害・防犯対策を1台で実現できるのが、Raspberry Piを活用した「オールインワン防災システム」です。

Raspberry Piの電子工作は、まず「センサーを1つずつ試す」ことから始めるのが一般的です。しかし慣れてきたら、複数のセンサーを組み合わせることで、ぐっと実用性が高まります。

これまで紹介してきた電子工作、超音波センサーで水位を計測、温度センサーで気温を監視、さらにカメラで自動撮影を行う仕組みを1つに統合します。初心者でも成果を実感しやすいのが特徴です。

災害や防犯対策を強化したい家庭に最適な、実用性の高い電子工作です。

1. 必要なもの

• Raspberry Pi
• 超音波センサー HC-SR04
• 温度センサー ADT7410
• Raspberry Piカメラ　Raspberry Pi Camera Module 3
• 専用カメラケーブル（Raspberry Pi 5対応）
• 抵抗（2.2kΩ、3.3kΩ：ECHOピンの分圧用）
• ジャンパーワイヤー（オス-メス）
• ブレッドボード

ラズベリーパイを始めるならこれ！本体・モニター・センサー類の商品リスト

2. 配線のポイント

Raspberry Pi 5 GPIOピン配置

 3.3V  (1) (2)  5V
 GPIO2 (3) (4)  5V
 GPIO3 (5) (6)  GND
 GPIO4 (7) (8)  GPIO14
  GND  (9) (10) GPIO15
 GPIO17(11)(12) GPIO18
 GPIO27(13)(14) GND
 GPIO22(15)(16) GPIO23
 3.3V  (17)(18) GPIO24
 GPIO10(19)(20) GND
 GPIO9 (21)(22) GPIO25
 GPIO11(23)(24) GPIO8
  GND  (25)(26) GPIO7
 ID_SD (27)(28) ID_SC
 GPIO5 (29)(30) GND
 GPIO6 (31)(32) GPIO12
 GPIO13(33)(34) GND
 GPIO19(35)(36) GPIO16
 GPIO26(37)(38) GPIO20
  GND  (39)(40) GPIO21

HC-SR04（距離センサー）

• VCC → 5V（Pin 2）
• TRIG → GPIO24（Pin 18）
• ECHO → 分圧回路（2.2kΩ + 3.3kΩ）を通して GPIO23（Pin 16）、GNDは（Pin 9）
• GND → GND（Pin 6）

ECHOは5V出力なので、必ず抵抗で分圧して3.3Vに落としてから接続します。

ご不明な点がございましたら、豪雨・洪水対策！Raspberry Piで作る家庭用水位センサー をご参照ください。

ADT7410（温度センサー）

• VCC → 3.3V（Pin 1）
• SCL → GPIO3（Pin 5）
• SDA → GPIO2（Pin 3）
• GND → GND（Pin 9）（ブレッドボードを使用した場合、HC-SR04（距離センサー）のGNDと共通　Pin 6）

I2Cを有効にする必要があります。

sudo raspi-config
# Interfacing Options → I2C → Enable

確認は

ls /dev/i2c-*

に /dev/i2c-1 があればOKです。

ご不明な点がございましたら、熱中症・火災を防ぐ！Raspberry Piでつくる温度監視システム をご参照ください。

Raspberry Piカメラ

• Raspberry Pi Camera Module 3をCSIポートに専用ケーブルで接続

ご不明な点がございましたら、 防犯・災害対策に！Raspberry Piで作るセンサー連動自動撮影カメラシステム をご参照ください。

3. Pythonプログラム

プログラムの仕組み

1. HC-SR04で 水位 を測定
2. ADT7410で 温度 を計測
3. カメラで 写真を撮影
4. Tkinterで GUIに表示

それぞれをスレッドで繰り返し実行し、リアルタイムに更新します。

Pythonプログラム

ターミナルを開きます。Ctrl + Alt + T を同時に押す。

ターミナルで nano shikoshiko.py と入力し、新しいファイルを作成。

nano shikoshiko.py

次に、以下のプログラムを入力します。「#」から始まる行は、コメントとして扱われ、プログラムとしての意味はありませんので不要でも構いません。

from gpiozero import DistanceSensor 
import smbus2
import tkinter as tk
import threading
from time import sleep
from datetime import datetime
from picamera2 import Picamera2
import os

# ---------------- センサー設定 ----------------
MAX_DISTANCE = 5.0
sensor = DistanceSensor(echo=23, trigger=24, max_distance=MAX_DISTANCE)

I2C_ADDR = 0x48
I2C_CH = 1
bus = smbus2.SMBus(I2C_CH)

# ---------------- カメラ設定 ----------------
camera = Picamera2()
camera.configure(camera.create_still_configuration())
SAVE_DIR = os.path.expanduser("~/pictures")
os.makedirs(SAVE_DIR, exist_ok=True)

def capture_image():
    timestamp = datetime.now().strftime("%Y-%m-%d_%H-%M-%S")
    filename = os.path.join(SAVE_DIR, f"capture_{timestamp}.jpg")
    camera.start()
    sleep(1)  # カメラの準備時間
    camera.capture_file(filename)
    camera.stop()

# ---------------- 温度取得関数 ----------------
def read_temperature():
    try:
        data = bus.read_i2c_block_data(I2C_ADDR, 0x00, 2)
        raw = (data[0] << 8) | data[1]
        raw = raw >> 3
        if raw & 0x1000:
            raw -= 1 << 13
        return raw * 0.0625
    except Exception as e:
        print("通信エラー:", e)
        return None

# ---------------- GUI設定 ----------------
root = tk.Tk()
root.title("現在の水位と温度（+ カメラ）")
root.geometry("500x250")

label = tk.Label(root, text="測定中...", font=("Helvetica", 20))
label.pack(pady=60)

# ---------------- 測定スレッド ----------------
def measure_loop():
    while True:
        distances = []
        temps = []

        for _ in range(10):
            actual_distance = sensor.distance * MAX_DISTANCE
            reversed_distance = max(0.0, MAX_DISTANCE - actual_distance)
            distances.append(reversed_distance)

            temp = read_temperature()
            if temp is not None:
                temps.append(temp)

            sleep(1)

        avg_distance = sum(distances) / len(distances)
        avg_temp = sum(temps) / len(temps) if temps else None

        capture_image()

        display_text = f"水位: {avg_distance * 100:.1f} cm\n"
        if avg_temp is not None:
            display_text += f"温度: {avg_temp:.2f} ℃"
        else:
            display_text += "温度: 測定エラー"

        label.after(0, lambda text=display_text: label.config(text=text))

# ---------------- 実行開始 ----------------
threading.Thread(target=measure_loop, daemon=True).start()
root.mainloop()

保存は Ctrl + O → Enter、終了は Ctrl + X です。

実行するときはターミナルを開きます。Ctrl + Alt + T を同時に押す。

ターミナルで以下を入力します。

python3 shikoshiko.py

「水位」「温度」「画像」が10秒ごとに表示されれば成功です！

撮影画像の保存先

• 保存場所：~/pictures/
• ファイル名 例：capture_2025-05-27_14-22-10.jpg

データをCSVに保存したり、メール通知を加えればさらに便利になります！

次回は、災害時も一目で状況把握：小さなディスプレイに情報を表示しよう！です。

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