水やりを自動化して、ポトスを元気にする

Posted at 2021-12-23

#ポトスにお水をあげなくちゃ
私の部屋には、毎日つかれた心をいやしてくれる「ポトス」がいます。
今年の5月に100均で購入し、可愛がっていたら、
ぐんぐん育ってくれて…

とにかく、かわいいんです！

2、3日に1度、水やりをやっているのですが、
年に数回、地元へ帰省することがあり、
毎回7〜9日間ほど家をあけることがあります。

家を空けている期間は誰も水やりができないので、
このままでは、大切なポトスが苦しんでしまいます。

そんなわけで今回は、大切な観葉植物を毎日元気にするために、
RaspberryPiの工作を通して学んだ知識を活かして
水やりの自動化に挑戦していきました。

#完成イメージ
指定した時間に水やりをして、観葉植物の状態を撮影、
LINEに実行通知と画像を送信するプログラムを動かします。

#材料

Raspberry Pi 3 B+
小型水中ポンプ DC5V
WEBカメラ
チューブ（小型水中ポンプの吐き出し口の径に合うもの）
水を貯めるもの

#環境

PC:MacBook Pro2017(macOS Big Sur_Ver11.6.1)
エディタ:Atom（Ver1.58.0）
VNC Viewer(Ver6.20.529)
-raspbian
- No LSB modules are available.
- Distributor ID: Raspbian
- Description: Raspbian GNU/Linux 10 (buster)
- Release: 10
- Codename: buster
Python:3.7.3

Atomを用いてリモートでRaspberryPiへアクセスする方法を過去に紹介しています。
作業性が良いので、ぜひ参考にしていただけたらと思います。
↓ ↓ ↓
RaspberryPi内のPythonファイルをAtomのリモート機能で編集したら最高だった

#手順
ラズパイのOSインストール、環境設定等に関する説明は割愛します。

なので、環境構築ができている前提で進めていきます。

##ポンプ制御
ポンプはUSB電源に接続すると、モータが駆動する仕様になっています。
RaspberryPiのUSBポートは常時通電しているので、
繋げたままだと無限給水してしまいます。

USBポートの電源をON、OFF制御できるようにしましょう。

まずは、USBを制御するためのhub-ctrlを導入します。

terminal

ターミナルに下記を入力

$ sudo apt-get install libusb-dev
$ wget http://www.gniibe.org/oitoite/ac-power-control-by-USB-hub/hub-ctrl.c
$ gcc -O2 hub-ctrl.c -o hub-ctrl-armhf-static -lusb -static
$ sudo cp hub-ctrl-armhf-static /usr/local/bin/hub-ctrl

watering.py

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

import time
import datetime
import os

# USB-ON
def USB_ON():
    print("USB-ON")
    os.system("sudo hub-ctrl -b 1 -d 2 -P 2 -p 1")
    return

# USB-OFF
def USB_OFF():
    print("USB-OFF")
    os.system("sudo hub-ctrl -b 1 -d 2 -P 2 -p 0")
    return

# 実行関数
def job():
    now_time = datetime.datetime.now()
    print("現在時刻 : ", now_time)

    # ON
    USB_ON()
    time.sleep(5)
   
    # OFF
    USB_OFF()

指定したUSBポートに対するON_OFF制御はできないみたいなので、
ON_OFFの切り替えは、全ポート行われます。

ちなみに、os.system("sudo hub-ctrl -b...の末尾の数字が、
1でON、0でOFFに切り替わります。

##Line通知＋定期実行
過去に投稿した記事を参考に、Lineへの通知処理を実行します。
Lineのアクセストークンが必要になるので、
その取得方法等は下記のリンクをご参照ください。
↓ ↓ ↓
RaspberryPiを使って、インターホンを押すとLINEに通知が行く仕組みを1からつくってみた

また、下記の例だと20秒に一度の定期実行を行います。
定期実行はscheduleモジュールを使って実行できます。

watering.py

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

import time
import datetime
import os
import requests


# USB-ON
def USB_ON():
    print("USB-ON")
    os.system("sudo hub-ctrl -b 1 -d 2 -P 2 -p 1")
    return

# USB-OFF
def USB_OFF():
    print("USB-OFF")
    os.system("sudo hub-ctrl -b 1 -d 2 -P 2 -p 0")
    return

# Line通知
def Line_notify(message,sP_ID,s_ID):
    payload = {
    'message':message,
    'stickerPackageId': sP_ID,
    'stickerId': s_ID}
    headers = {'Authorization': 'Bearer ' + '発行したアクセストークンをここに書きます' }
    res = requests.post('https://notify-api.line.me/api/notify', data=payload, headers=headers)
    print(res)


# 実行関数
def job():
    now_time = datetime.datetime.now()
    print("現在時刻 : ", now_time)

    message = '\n\n水やりしたから、ヨシ！'
    sP_ID = 11538
    s_ID = 51626496

    # ON
    USB_ON()
    time.sleep(2)
    img = ShotPicture()
    Line_notify(message,sP_ID,s_ID)

    # OFF
    USB_OFF()
    os.remove(img)

# Test
schedule.every(20).seconds.do(job)

try:
    while True:
        schedule.run_pending()
        time.sleep(1)

except:
    USB_OFF()
    message = '\n\nなんかエラーが発生したっぽいけど、ヨシ！'
    sP_ID = 11538
    s_ID = 51626515
    Line_notify(message,sP_ID,s_ID)

実行すると、下記のようにLineへ通知が来ます。

##撮影・画像送信
WEBカメラでポトスを撮影して、Lineに送信します。

WEBカメラで撮影する前に、OpenCVの環境を構築を実施。
この環境構築なのですが、上手くできていないとプログラムを実行した際に、
下記のようにエラーが出力されてしまいます。

私は、このエラー解決にもっとも時間がかかったので、
備忘のため、記事を残します。

最終的には、下記の記事を参考に、
記事の最下部まで試してやっと環境構築ができました。
↓ ↓ ↓
【Raspberry Pi】Raspberry Pi Zero WにOpenCVの環境を構築する

撮影・画像送信を追加した水やりプログラムはこちら

watering.py

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

import time
import datetime
import os
import schedule
import requests
import cv2
from PIL import Image


# USB-ON
def USB_ON():
    print("USB-ON")
    os.system("sudo hub-ctrl -b 1 -d 2 -P 2 -p 1")
    return

# USB-OFF
def USB_OFF():
    print("USB-OFF")
    os.system("sudo hub-ctrl -b 1 -d 2 -P 2 -p 0")
    return

# Line通知
def Line_notify(message,sP_ID,s_ID,img):
    payload = {
    'message':message,
    'stickerPackageId': sP_ID,
    'stickerId': s_ID}
    files = {'imageFile':open(img, 'rb')}
    headers = {'Authorization': 'Bearer ' + '発行したアクセストークン' }
    res = requests.post('https://notify-api.line.me/api/notify', data=payload, headers=headers, files=files)
    print(res)

# カメラ撮影関数
def ShotPicture():
    Image_dir = "/home/pi/Desktop/"
    now = datetime.datetime.now().strftime("%Y%m%d-%H%M%S")
    file_name = now + '.jpg'
    cc = cv2.VideoCapture(0)
    ret, img = cc.read()
    cv2.imwrite(file_name, img)

    img = Image_dir + file_name
    cc.release()

    return(img)


# 実行関数
def job():
    now_time = datetime.datetime.now()
    print("現在時刻 : ", now_time)

    message = '\n\n水やりしたから、ヨシ！'
    sP_ID = 11538
    s_ID = 51626496

    # ON
    USB_ON()
    time.sleep(3)
    img = ShotPicture()
    Line_notify(message,sP_ID,s_ID,img)

    # OFF
    USB_OFF()
    os.remove(img)

# Test
schedule.every(20).seconds.do(job)
# Production
# schedule.every().day.at("07:00").do(job)

try:
    while True:
        schedule.run_pending()
        time.sleep(1)

except:
    USB_OFF()
    message = '\n\nなんかエラーが発生したっぽいけど、ヨシ！'
    sP_ID = None
    s_ID = None
    img = '/home/pi/Desktop/main.png'
    Line_notify(message,sP_ID,s_ID,img)