水耕栽培向けの環境モニターをRaspberry Pi を使って作る方法を紹介します。
家庭用の水耕栽培キット（iDOO など）は手軽で便利ですが、
- 室温・湿度は適切か
- 水位が下がっていないか
- 栽培環境が安定しているか
を 常に目で確認するのは意外と大変 です。
そこで本記事では、
- Raspberry Pi
- Grove 温湿度センサー（DHT20）
- 赤外線距離センサー（GP2Y0E03）
を使って、iDOO 水耕栽培キットを常時監視できる環境モニター を構築する完成例を紹介します。
はじめに
水耕栽培でサニーレタスを栽培しているのですが、出張が多いため外からも様子が分かるようにしたい思い、休みの期間を利用して作成しました。
水耕栽培で「監視すべきポイント」
iDOO などの水耕栽培キットでは、以下の管理が重要だと感じています。
| 項目 | 理由 |
|---|---|
| 室温 | 成長速度・病害リスクに直結 |
| 湿度 | カビ・蒸れ防止 |
| 水位 | ポンプ空回り・根腐れ防止 |
| 環境変化 | 留守中・夜間の異常検知 |
👉 環境モニター化することで「放置でも安心」な栽培環境 を作れます。
水耕栽培向け環境モニターの全体構成
現在は配線を施して、センサーをベタで付けています。こちらは今後、しっかりと固定する予定です。
システム構成
本システムは、Raspberry Pi を中心に以下の 3種類の情報 を5分ごとに取得・保存・表示する水耕栽培向け環境モニターです。
| 種類 | 内容 | 使用技術 |
|---|---|---|
| 室内環境 | 温度・湿度 | Grove DHT20（I2C） |
| 水位 | タンク内の水量 | GP2Y0E03（I2C距離センサ） |
| 外気情報 | 気温・湿度・天気 | OpenWeatherMap API |
| 表示 | Webダッシュボード | Flask + HTML |
| 通知 | メール通知 | Yahoo SMTP |
Raspberry Pi 単体で
「計測 → 保存 → 可視化 → 通知」
までを自動で行う構成になっています。
構成図
温湿度センサー(DHT20)と赤外線距離センサー(GP2Y0E03)はともにI2C通信になります。
取得したデータはcsvログ保存、グラフ表示で可視化しています。
データ、グラフをFlaskで表示。
メール機能を追加して値を定期的に送る機能を実装。
使用部品一覧（iDOO監視用）
必須部品
| 商品画像 | 商品名 | 特徴 | Amazon | 楽天 |
|---|---|---|---|---|
画像なし
|
iDOO 水耕栽培キット | 野菜栽培用キット。今回の監視対象 | Amazon | 楽天 |
画像なし
|
Raspberry Pi 4 | 中央制御 | Amazon | 楽天 |
画像なし
|
microSDカード（32GB以上） | OS・ログ保存 | Amazon | 楽天 |
画像なし
|
Grove 温湿度センサー（DHT20） | 栽培環境監視 | Amazon | 楽天 |
画像なし
|
赤外線距離センサー GP2Y0E03 | 水位検知 | Amazon | 楽天 |
※総額3万円以内で始められます。
メール通知内容
メール通知内容の一例です。
なぜこのセンサー構成なのか？
Grove 温湿度センサー（DHT20）
- 水耕栽培に十分な精度
- I2C通信で安定
- 湿度変化を正確に検知
- 結露・蒸れ対策に有効
用途
- 葉物野菜の適温管理
- 夏場・冬場の環境チェック
SeeedStudio Grove 温湿度センサーV2.0(DHT20)
今回使用する温湿度センサーです。千石電商の方が安い場合もありますので、そちらもご参照下さい。
赤外線距離センサー GP2Y0E03（＝水位検知）
- ミリ単位で距離測定
- 水面までの距離を測ることで 水位を間接的に監視
- 超音波より水面反射の影響が少ない
用途
- 給水タイミングの判断
- 水切れ防止
- ポンプ保護
水耕栽培との相性が良いセンサーです。
ソフトウェア構成（運用イメージ）
プロジェクト構成
weather_app/
│ app.py
│ .env（APIキーなど）
└── templates/
└── index.html
└── static/
└── favicon.icoソースコードはGithubに公開しています。ご参照下さい。以下は、プログラムの解説です。
.envの中身
OPENWEATHER_API_KEY=***
# ===== Mail (Yahoo) =====
MAIL_ENABLED=1
MAIL_HOST=***
MAIL_FROM=***
MAIL_APP_PASSWORD=***
MAIL_TO=***
# メールの配信間隔
MAIL_INTERVAL_SEC=***
# （任意）アラーム閾値：水耕栽培の環境に合わせて調整
ALARM_TEMP_WARN_C=***
ALARM_TEMP_CRIT_C=***
ALARM_HUM_WARN_PCT=***
ALARM_HUM_CRIT_PCT=***「***」を任意の値を設定して下さい。
app.py の役割と処理の流れ
app.py は このシステムの心臓部です。
Flask を使った Web アプリでありながら、裏側では定期的なセンサ取得も行っています。
処理の流れ（5分周期）
- センサ値取得
- DHT20：室内温度・湿度
- GP2Y0E03：水位（距離mm）
- OpenWeatherMap：外気情報
- データ保存
- メモリ（グラフ表示用）
- CSVファイル（ログ保存用）
- 状態判定
- 温度・湿度・水位をしきい値と比較
- OK / WARNING / CRITICAL を判定
- Web画面更新
- Flask + HTML（index.html）で表示
- メール通知
- 15分ごとに状態を Yahoo メールで送信
この流れを バックグラウンドスレッドで自動実行しているため、Web画面を開いていなくても計測・通知は継続します。
index.html（表示画面）の仕組み
index.html は Raspberry Pi 内蔵のWeb画面です。
PCやスマホのブラウザからアクセスできます。
表示される内容
- 天気（OpenWeatherMap）
- 室内温湿度（DHT20）
- 水位（GP2Y0E03）
- 状態（OK / WARNING / CRITICAL）
- 過去ログのグラフ（最大48時間）
グラフ表示のポイント
- Chart.js を使用
- 5分間隔でデータをプロット
- 警告水位・危険水位は 水平線 で表示
- データ欠損があってもグラフが崩れない設計
水位グラフでは「線が上に行くほど空に近づく」 ため、危険が視覚的にすぐ分かります。
よくあるトラブルと対策（水耕栽培視点）
❌ 水位が正しく取れない
- センサー設置位置が不安定
- 水面の揺れ
タンク上部に固定し、平均値で判定するのがおすすめです。
❌ 温湿度が高すぎる
- 風通し不足
- 夏場の室温上昇
異常値で ファン制御・通知 へ拡張可能です。
応用・拡張アイデア（水耕栽培特化）
- 水位低下で LINE / Discord 通知
- 一定水位以下で水やり
- 栽培ログを週単位で保存
- 成長データと環境の相関分析
家庭用水耕栽培を一段レベルアップできます。今後は上記にも挑戦していく予定です。
まとめ：iDOO水耕栽培キット監視に最適な構成
- 温湿度＋水位を同時監視
- 配線が簡単（I2C）
- Raspberry Pi で拡張自在
- 放置栽培でも安心
「水耕栽培 × IoT」入門として最適な構成です。あくまでも監視だけなので、給水や液体肥料は自分で行う必要があります。このあたりは今後改善していきたいと思います。