CO2濃度/照度をラズパイで測定

ラズパイにCO2センサーや温湿度センサー、照度センサーを付けてモニタリングできるようにしてみる。コロナ禍で三密状態を測定するといった需要が増えているのか、調べてみるとCO2センサーの製品が色々と販売されている。自分の部屋でテレワークで仕事していても、換気してないと部屋がこもってしまうこともあり、確かに空気が悪いと感じる時がある。CO2濃度が1000ppmを超えると眠気を誘うらしい。コロナでマスクをして電車に乗るようになって、本を読もうと思っても眠くなってしまうのはこのためか。。
コロナ禍でGWに旅行に行けなかったこともあり、市販センサーで測定できるようにしてみた。

測定環境

ハードウェアの構成は以下のとおり。ブレッドボードとジャンパーでセンサーとラズパイの信号を接続するだけの構成。

• メインボード：ラズパイ3B
• 温湿度センサー：BME280（I2Cでラズパイに接続）
• 照度センサー：TSL2561（I2Cでラズパイに接続）
• CO2センサー：MH-Z19（UARTでラズパイに接続）

センサーのライブラリを下記の記事を元に入れて見る。これでセンサーの値が取れるようになり、取得した各種データをAmbientというIoTデータの可視化サービスでモニター。ほとんどつまづくことがなくモニターできた。サンプリングレートは5分に設定。（温度センサーはキャリブレーションが必要だったが、今回はパス）

https://qiita.com/tnagao3000/items/b453811224caab9eb315

測定結果

以下のグラフは就寝から朝活動開始までのモニタリング結果。緑色がCO2濃度の値。CO2濃度の軸は右軸になるが、就寝前から部屋にいたので、CO2濃度が800ppmぐらいある。そこから時間が経つにつれて、1800ppmぐらいまで上がり、朝起きて換気をすると一気に下がっている。20分ぐらいで500ppmぐらいまで落ちている。ちなみに、別の日に日本酒を飲んだ後に測定するともっと上がっていた。エタノールは水と二酸化炭素に分解されるのでそのせいか。

その他学んだこと

測定しているうちにCO2センサーの構造に興味を持ったので調べてみた。NDIR（非分散赤外吸収法）と呼ばれる方法で、センサー内部に光源と赤外線センサーがあり、CO2が光を吸収することを利用して、センシングするらしい。

あと、CO2が環境問題になっているにも関わらず、今まで何ppmとかは全く意識をしたことがなかった。今回センシングしてみて、大気中は400ppmぐらいということを初めて知った。以下は気象庁のホームページにあるデータ。35年ほど前まで350ppmぐらいだったのが、全般的にCO2濃度が上がっている。CO2排出源の多い北半球は南半球よりも高くなっているが、今後アフリカの人口が増え、産業も発展してくると南半休も増えてくるかもしれない。

ちなみに、将来の予測では、もっとも低いシナリオ(RCP2.6)でも現状維持はできない。以下の曲線を見ると、シナリオの分岐点はこれから十数年。人為起源のCO2排出量は1900年は50億トンもなかったが今では335億トン(2018年)にも達している。日本は10.8億トンで世界で5番目。個人的にももっと意識を高めないとと感じた。