Raspberry PiでRDBMS(PostgreSQL)を使う
posi-think継続して測定している私の部屋の気温、湿度、圧力、二酸化炭素濃度ですが、現在は、一日ごとのCSVファイルで記録しています。せっかくなので、データベースに記録していくようにしました。データを蓄積しておけば、後々有効利用できるのではと考えました。
PostgreSQLを使えるように
まず、データの記録や利用に使うRDBMSには、「PostgreSQL」を使います。Raspberry Pi OSにはパッケージがあり、下記のようにインストールします。
$ sudo apt install postgresql
次に、PostgreSQLのユーザとデータベース、そしてデータを格納するテーブルを作成します。PostgreSQLのユーザを作成するには、「createuser」コマンドを実行します。PostgreSQLは「postgres」というユーザの権限で動作しているため、下記のようにpostgresの権限でコマンドを実行します。
$ sudo -u postgres createuser -P -s pi
ここでは、ユーザ「pi」を作成します。「-P」オプションでパスワードの設定をおこないます。2回聞かれるので、設定したいパスワードを入力します。パスワードを入力してもコンソールには何も表示されませんので注意してください。また、「-s」オプションで管理者権限を付与しています。
次に、「createdb」コマンドでデータベースを作成します。上記の通り、piユーザはPostgreSQLの管理者権限を持っているため、そのまま実行できます。引数なしで実行すると、ユーザ名と同じ名前のデータベースを作成します（PostgreSQLのコマンドをローカルで実行する場合、OSのユーザ名とPostgreSQLのユーザ名が同じなら、パスワードの入力は不要です（pg_hba.confで設定されています）。他のコマンドも同様です)。
$ createdb
PostgreSQLの操作を行う対話形式のコマンドが「psql」です。引数なしで実行すると、ユーザ名と同じ名前のデータベースが対象です。
$ psql pi=#
「pi=#」がプロンプトです。データベースへの操作や定義をおこなう言語「SQL」のコマンドを入力したり、「\」で始まるpsqlのコマンドを入力できます。ここでは、データを記録するための、下記に示すテーブル「sensordata」を作成します。
pi=# CREATE TABLE sensordata (date timestamp with time zone,temperature double precision, humidity double precision, pressure double precision, co2 double precision);
| 列名 | データ型 | 備考 |
|---|---|---|
| date | timestamp with time zone | 日付と時間 |
| temperature | double precision | 温度（℃） |
| humidity | double precision | 湿度（％） |
| pressure | double precision | 気圧（hPa） |
| co2 | double precision | 二酸化炭素濃度（ppm) |
テーブルの一覧を出力するコマンド「\dt」を実行して、テーブルが作成されたことを確認します。
pi=# \dt
テーブルへのデータの書き込み
作成したテーブルに、センサのデータを記録します。まず、PythonからPostgreSQLへアクセスするため、「psycopg2」というPythonパッケージをインストールします。
$ sudo pip3 install psycopg2
センサーからデータを読み取ってPostgreSQLのテーブルへ記録するPythonスクリプトです。データを読み込んでCSVファイルに記録し、加えてテーブルに記録しているので少し長くなっていますが、ポイントは、7行目の「import psycopg2」と、データベースに書き込む関数 def insertdb(t, h, p, c):、加えて190行目の 「insertdb(sensor_data['temp'], sensor_data['humidity'], sensor_data['pressure'], mh_z19.read_all()["co2"])」のです。
#coding: utf-8
import mh_z19
import smbus
import datetime
#import time
import os
import psycopg2
bus_number = 1
i2c_address = 0x76
bus = smbus.SMBus(bus_number)
digT = []
digP = []
digH = []
t_fine = 0.0
sensor_data = {'temp':'0.0', 'pressure':'0.0','humidity':'0.0'}
def writeReg(reg_address, data):
bus.write_byte_data(i2c_address,reg_address,data)
def get_calib_param():
calib = []
for i in range (0x88,0x88+24):
calib.append(bus.read_byte_data(i2c_address,i))
calib.append(bus.read_byte_data(i2c_address,0xA1))
for i in range (0xE1,0xE1+7):
calib.append(bus.read_byte_data(i2c_address,i))
digT.append((calib[1] << 8) | calib[0])
digT.append((calib[3] << 8) | calib[2])
digT.append((calib[5] << 8) | calib[4])
digP.append((calib[7] << 8) | calib[6])
digP.append((calib[9] << 8) | calib[8])
digP.append((calib[11]<< 8) | calib[10])
digP.append((calib[13]<< 8) | calib[12])
digP.append((calib[15]<< 8) | calib[14])
digP.append((calib[17]<< 8) | calib[16])
digP.append((calib[19]<< 8) | calib[18])
digP.append((calib[21]<< 8) | calib[20])
digP.append((calib[23]<< 8) | calib[22])
digH.append( calib[24] )
digH.append((calib[26]<< 8) | calib[25])
digH.append( calib[27] )
digH.append((calib[28]<< 4) | (0x0F & calib[29]))
digH.append((calib[30]<< 4) | ((calib[29] >> 4) & 0x0F))
digH.append( calib[31] )
for i in range(1,2):
if digT[i] & 0x8000:
digT[i] = (-digT[i] ^ 0xFFFF) + 1
for i in range(1,8):
if digP[i] & 0x8000:
digP[i] = (-digP[i] ^ 0xFFFF) + 1
for i in range(0,6):
if digH[i] & 0x8000:
digH[i] = (-digH[i] ^ 0xFFFF) + 1
def readData():
data = []
for i in range (0xF7, 0xF7+8):
data.append(bus.read_byte_data(i2c_address,i))
pres_raw = (data[0] << 12) | (data[1] << 4) | (data[2] >> 4)
temp_raw = (data[3] << 12) | (data[4] << 4) | (data[5] >> 4)
hum_raw = (data[6] << 8) | data[7]
compensate_T(temp_raw)
compensate_P(pres_raw)
compensate_H(hum_raw)
def compensate_P(adc_P):
global t_fine
pressure = 0.0
v1 = (t_fine / 2.0) - 64000.0
v2 = (((v1 / 4.0) * (v1 / 4.0)) / 2048) * digP[5]
v2 = v2 + ((v1 * digP[4]) * 2.0)
v2 = (v2 / 4.0) + (digP[3] * 65536.0)
v1 = (((digP[2] * (((v1 / 4.0) * (v1 / 4.0)) / 8192)) / 8) + ((digP[1] * v1) / 2.0)) / 262144
v1 = ((32768 + v1) * digP[0]) / 32768
if v1 == 0:
return 0
pressure = ((1048576 - adc_P) - (v2 / 4096)) * 3125
if pressure < 0x80000000:
pressure = (pressure * 2.0) / v1
else:
pressure = (pressure / v1) * 2
v1 = (digP[8] * (((pressure / 8.0) * (pressure / 8.0)) / 8192.0)) / 4096
v2 = ((pressure / 4.0) * digP[7]) / 8192.0
pressure = pressure + ((v1 + v2 + digP[6]) / 16.0)
#print "pressure : %7.2f hPa" % (pressure/100)
sensor_data['pressure'] = pressure/100
def compensate_T(adc_T):
global t_fine
v1 = (adc_T / 16384.0 - digT[0] / 1024.0) * digT[1]
v2 = (adc_T / 131072.0 - digT[0] / 8192.0) * (adc_T / 131072.0 - digT[0] / 8192.0) * digT[2]
t_fine = v1 + v2
temperature = t_fine / 5120.0
# print "temp : %-6.2f ℃" % (temperature)
sensor_data['temp'] = temperature
def compensate_H(adc_H):
global t_fine
var_h = t_fine - 76800.0
if var_h != 0:
var_h = (adc_H - (digH[3] * 64.0 + digH[4]/16384.0 * var_h)) * (digH[1] / 65536.0 * (1.0 + digH[5] / 67108864.0 * var_h * (1.0 + digH[2] / 67108864.0 * var_h)))
else:
return 0
var_h = var_h * (1.0 - digH[0] * var_h / 524288.0)
if var_h > 100.0:
var_h = 100.0
elif var_h < 0.0:
var_h = 0.0
# print "hum : %6.2f ％" % (var_h)
sensor_data['humidity'] = var_h
def setup():
osrs_t = 1 #Temperature oversampling x 1
osrs_p = 1 #Pressure oversampling x 1
osrs_h = 1 #Humidity oversampling x 1
mode = 3 #Normal mode
t_sb = 5 #Tstandby 1000ms
filter = 0 #Filter off
spi3w_en = 0 #3-wire SPI Disable
ctrl_meas_reg = (osrs_t << 5) | (osrs_p << 2) | mode
config_reg = (t_sb << 5) | (filter << 2) | spi3w_en
ctrl_hum_reg = osrs_h
writeReg(0xF2,ctrl_hum_reg)
writeReg(0xF4,ctrl_meas_reg)
writeReg(0xF5,config_reg)
def insertdb(t, h, p, c):
try:
conn = psycopg2.connect(host='localhost', dbname='pi', user='pi', password='**********')
except Exception as e:
print('Error: ', e)
return
sql = 'INSERT INTO sensordata VALUES (%s,%s,%s,%s,%s)'
try:
with conn.cursor() as cur:
cur.execute(sql, ('NOW',t, h, p, c))
conn.commit()
except Exception as e:
print('Error: ', e)
conn.close()
setup()
get_calib_param()
if __name__ == '__main__':
try:
readData()
time_str = datetime.datetime.today().strftime("%Y/%m/%d %H:%M:%S")
temp_str = str(sensor_data['temp'])
humid_str = str(sensor_data['humidity'])
pressure_str = str(sensor_data['pressure'])
cdox2 = str(mh_z19.read_all()["co2"])
# print(sensor_data)
#print(time_str+","+temp_str+","+humid_str+","+pressure_str)
dir_path = '/home/pi/bme280-data'
today=datetime.datetime.now()
filename = today.strftime('%Y%m%d') + 'New'
if not os.path.exists('/home/pi/bme280-data'):
os.makedirs('/home/pi/bme280-data')
f = open('/home/pi/bme280-data/'+filename+'.csv','a')
f.write(time_str+","+temp_str+","+humid_str+","+pressure_str+","+cdox2+"\n")
f.close()
#RDBMSへの書き込み
insertdb(sensor_data['temp'], sensor_data['humidity'], sensor_data['pressure'], mh_z19.read_all()["co2"])
except KeyboardInterrupt:
pass
コメントのないわかりにくいコードですいません。
データが書き込まれているか、確かめてみます。
このデータの使い方をこれから検討していきます。
