🌾 💃🏾 😊 المراقبة عن بعد والتحكم في المناخ في منزل ريفي 🛤️ 🎌 ☢️

ماذا لدينا:

تاون هاوس من طابقين مصمم للاستخدام على مدار العام
مصدر طاقة مركزي (كما هو الحال دائمًا في المنازل الريفية ، غير مستقر جدًا)
إمدادات المياه الباردة المركزية
توريد الغاز المركزي
غلاية تسخين الغاز Protherm Gepard

ما الذي نريد الحصول عليه

إمكانية المراقبة عن بعد للمناخ المحلي في المنزل (بحيث تكون الروح هادئة في حالة الغياب الطويل)
القدرة على التحكم في هذا المناخ عن بُعد (تقليل درجة حرارة التسخين لتوفير الغاز وزيادة درجة الحرارة قبل العودة إلى المنزل)
القدرة على أخذ قراءات عدادات الموارد عن بعد (عداد الغاز والمياه والكهرباء) عن بُعد
يجب أن تكون تكلفة المعدات المركبة اقتصادية
يجب أن تكون تكلفة تشغيل النظام ضئيلة

بدأت النظر في خيارات من الفقرة الأخيرة ("الحد الأدنى لتكاليف التشغيل"). لذلك وعليك أن تدفع مقابل تنظيف الأراضي والمياه والغاز والكهرباء. وبالتالي ، لأغراض المراقبة والتحكم عن بعد ، هناك حلان رئيسيان:

الإدارة والمراقبة تنفيذها بمساعدة-رسائل SMS
الجوانب الإيجابية
- ( SMS / )
- ( , )
- ( SMS)
- ( , )
- ( )
- ,
- ( , , IP- )
- « » ( public IP ) ,

بعد دراسة الحلول الموجودة على الإنترنت ، أدركت أن أيا منها لا يناسبني (حتى من وجهة نظر تكاليف التشغيل. ناهيك عن تكلفة المعدات نفسها). لذلك ، سنفعل كل شيء من الصفر. حسنًا ، ليس حقًا من الصفر: لدي خادم مجاني متاح على الإنترنت في وضع 24 × 7. حسنًا ، هذا كل شيء.

التنفيذ: نقل البيانات وأوامر التحكم

بعد تحليل مقترحات "الثلاثة الكبار" (لكل من الأفراد و M2M) ، استقرت Megafon الإنترنت عبر الهاتف المحمول مع خيار "الإنترنت اللوحي" . في ذلك ، على عكس MTS ، لا توجد قيود على استخدام "فقط على الأجهزة اللوحية" ، و 20 ميغابايت من حركة المرور المجانية المضمنة يوميًا للقياس عن بُعد أكثر من كافية. نظرًا لأنني أستخدم الجهاز لاحتياجاتي الخاصة كفرد ، فلا تنتهك شروط وقيود المشغل الواضحة.
لذلك ، في المتجر عبر الإنترنت تم شراء مودم USB من المشغل ، تم تغيير خطة التعريفة وفقًا لذلك وتم توصيل الخيار المطلوب.

التنفيذ: إدارة التحكم

يجب أن يكون مصغرًا ومستقرًا ولا يتطلب تبريدًا خارجيًا ، ويسمح بتثبيت نظام التشغيل Linux (لتحقيق أقصى استفادة من الحلول الجاهزة ، وعدم إعادة اختراع العجلة لكل مناسبة) ، ولديه عدد من المدخلات / المخرجات القابلة للبرمجة ومنفذ USB واحد على الأقل ، دعم وضع المضيف (لتوصيل مودم USB).
كان أرخص خيار هو استخدام الموز PI ، على الرغم من أنه يمكنك أخذ نموذجه الأولي الوظيفي Raspberry Pi . فقط الموز في تلك اللحظة كان متاحًا مقابل أموال أقل.
إليك ما حدث في النهاية (بدون دائرة واجهة مرجل غاز)
تحكم مع مودم GPRS

التنفيذ: مجسات

كنت أرغب في الحصول على معلومات حول المناخ المحلي في المنزل بأكمله (طابقان) ، على التوالي ، تم شراء 5 موازين حرارة رقمية DS18B20 . موقعها: جدار في الطابق الأول (درجة حرارة الهواء في الطابق الأول) ، بطارية في الطابق الأول (درجة حرارة سائل التبريد في الطابق الأول) ، جدار في الطابق الثاني وبطارية في الطابق الثاني (هواء والمبرد في الطابق الثاني) ، يتم إخراج جهاز استشعار واحد بعيدًا عن النوافذ والأبواب (لتلقي معلومات حول درجة الحرارة الحقيقية في الشارع). يتم تعليق جميع أجهزة الاستشعار على حافلة ذات سلكين (في حالتي محمية أيضًا). تبين أن طول كبلتي يزيد قليلاً عن 20 مترًا ، في حين أن جميع أجهزة الاستشعار تعمل بثبات ودون أعطال.
لحساب تدفق الغاز (أنا محظوظ - لدي عداد غاز بمغناطيس مدمج) ، تم استخدام مستشعر القاعة (لمزيد من التفاصيل ، انظرالمادة ذات الصلة ).
لتوسيع الوظيفة لتشمل محطة الطقس المدمجة ، تم أيضًا شراء مستشعر ضغط جوي .
من أجل التطوير المستقبلي (تنفيذ خوارزميات التسخين باستخدام مفهوم "نقطة الندى") ، تم شراء مستشعر رطوبة نسبي ، ولكن لم يتم استخدامه بعد.

التنفيذ: التحكم في الغلاية (النظرية)

يا هذا المرجل! حسنًا ، نعم ، لقد بدأت بمراقبة المناخ المحلي ، ونتيجة لذلك ، أردت أيضًا إدارته. تدعم الغلاية نوعين من التحكم: "تشغيل / إيقاف" (إذا "تم تشغيلها" - سنقوم بتسخين الماء لدرجة الحرارة المحددة على وحدة التحكم في الغلاية. إذا تم "إيقاف التشغيل" - لن نقوم بتسخين أي شيء) والرقمية عبر ناقل eBus . هذا الأخير هو تطوير (ألماني) لإدارة معدات المناخ المنزلي ، ولكن التنفيذ المحدد يعتمد بشكل كبير على الشركة المصنعة للمعدات. بالنسبة للغلاية الخاصة بي ، وجدت جهاز تحكم ترموستات أصليًا واحدًا فقط معروضًا للبيع ، ولكنه يعمل حصريًا في الوضع المستقل ، وهو في الواقع لا يفيد أكثر من التحكم في المرجل من خلال وحدة التحكم الخاصة به.
بعد إجراء بعض الدراسات على المعلومات المتاحة على الإنترنت ، كان من الممكن حفر بعض أجزاء بروتوكول التحكم التي حصل عليها المتحمسون من خلال الهندسة العكسية. لم أكن أتعامل بقوة مع مؤلف هذه المقالة ، لكنني كنتيجة لذلك ، تمكنت ليس فقط من التحدث عن قلوبنا مع المرجل ، ولكن أيضًا أجبرته على تنفيذ أوامري كما لو أن جهاز التحكم الأصلي في درجة الحرارة أصدرها. ومع ذلك ، على أي حال ، شكرا جزيلا للرواد ، بالنظر إلى من أدركت أنه في هذه الحياة لا يوجد شيء مستحيل!

التنفيذ: التحكم في الغلاية (الممارسة)

لذلك ، سوف نتحكم في المرجل عبر eBus. تكلف المحولات الجاهزة للحافلة المال المجنون (نعم ، بالإضافة إلى ذلك ، فهي متاحة فقط "عند الطلب". وكان الشتاء يقترب ، يجب بدء تشغيل النظام!) ، لذلك كان علي أن أتذكر شبابي (وشغفي بالراديو) وأن أضع مخطط الاقتران الخاص بي. مع وجود عزلة كلفانية (لأن ذاكرة الكمبيوتر المحترقة بسبب خلل في مصدر الطاقة لا يزال جديدًا ، ولم أبتسم حقًا في غلاية الغاز في يدي قبل فصل الشتاء). يتم تجميع الدائرة حتى الآن على لوح توصيل ، ولكنها أثبتت بالفعل أدائها المستقر.
كتلة واجهة على اللوح
واجهة EBus

التنفيذ: البرمجيات

التطوير الأصلي (كل من جزء الخادم و "البرنامج الثابت لوحدة التحكم"). بالنسبة لنظام تصور البيانات (في الوقت الحالي) ، يتم استخدام نظام مراقبة مجاني Zabbix ، ولكن لا يزال من المخطط تقديم تطبيق متخصص. بشكل عام ، يدعم البرنامج التنظيم المعياري للأجهزة: سيتم تثبيت ما تم تثبيته في وحدة التحكم. أنت بحاجة إلى محطة أرصاد جوية (تم تركيب الوحدة المناسبة) - احصل على معلومات حول الضغط الجوي. تحتاج إلى التحكم في غلاية الغاز (تثبيت وحدة مع مرحل أو واجهة eBus) - يمكنك التحكم فيها (وإلا يمكنك فقط مشاهدة الوضع في المنزل). لديك قناة إنترنت خاصة بك - فأنت لا تحتاج إلى مودم USB ، فقط قم بتوصيل الجهاز بجهاز التوجيه الخاص بك باستخدام كابل إيثرنت.

النتائج

في عطلة رأس السنة الجديدة ، غادرت أنا وزوجتي بعيدًا بما فيه الكفاية عن منزلنا ، ولكن أتيحت لنا الفرصة لمراقبة حالته في أي وقت. وإذا لزم الأمر ، قم بتغيير معلمات المناخ المحلي (عدة مرات كان يجب استخدامها مع تغيير كبير في درجة حرارة الهواء الخارجية ، أقل من -15 درجة مئوية). على أي حال ، لم يتجمد نظام التدفئة (على الرغم من انقطاع التيار الكهربائي المتكرر في القرية) ، ولم تتجمد الزهور التي تنمو في المنزل ، ولم نحرق الكثير من الغاز للتدفئة. بالمناسبة ، قيم عداد الغاز من وجهة نظر البرنامج وواقعية لمدة شهرين من التشغيل تزامنت تمامًا ، وبالتالي يمكن إكمال مدفوعات الغاز دون حتى زيارة منزلك.
نظرة عامة على جهاز العمل
نظرة عامة على تخطيط الجهاز

(أدناه هو استقرار الجهد لغلاية الغاز ، يمكنك تجاهله)

كيف تبدو على جهاز الكمبيوتر

المراقبة دون الاتصال بغلاية الغاز على
الرسم البياني لدرجة الحرارة في المنزل وخارجه

الرغم من وجود اتصال مستقل ، من الممكن التحقق من أن الغلاية تعمل وفقًا لرسم بياني لمنشار المنشار لدرجة حرارة سائل التبريد في بطاريات التسخين. تافه ، ولكن لطيف!

مستشعر تدفق الغاز (انظر المنشور السابق )
الرسم البياني لاستهلاك الغاز (التراكمي)

حتى الآن ، يتم عرض كل شيء على أساس الاستحقاق ، ولكن سيتم تغيير هذا الرسم البياني إلى رسم بياني لمعدل تدفق الغاز مقابل الوقت.

محطة الأرصاد الجوية: درجة الحرارة الخارجية
الرسم البياني لدرجات الحرارة الخارجية

حسنًا ، من المثير للاهتمام بالنسبة لي معرفة ما أرتديه عند مغادرة المنزل.

محطة الأرصاد الجوية: الضغط الجوي
الرسم البياني للضغط الجوي

يسطح ويهبط! سنراقب الآن ، ولكن سيكون من الممكن ربطه بطريقة ما للتنبؤ بالطقس.

مراقبة مع التحكم في غلاية الغاز

من أجل التحكم في الوقت الحالي ، من الممكن ضبط درجة حرارة الهدف المطلوبة من المبرد (خرجه وإعادته). على الرسم البياني ، يشار إلى الأهداف بخطوط متقطعة. وفقًا لهم ، تحدد الغلاية بشكل مستقل خوارزمية التشغيل (الفاصل الزمني بين تشغيل الموقد والمضخة) ، مع التركيز على بيانات أجهزة استشعار درجة الحرارة الخاصة بها.

الموثوقية والأمان

يعمل نظام التشغيل في وحدة التحكم في وضع القراءة فقط ، لذا لا يخشى الجهاز انقطاع التيار الكهربائي غير المتوقع. وبالمثل ، يتم التحكم في غلاية الغاز بطريقة تجعل في حالة حدوث انتهاك لدوائر التحكم (يتم إلغاء تنشيط وحدة التحكم ، أو يتم إيقاف تشغيل كابل الواجهة ، أو يتم كسر الكابل) ، يتحول المرجل تلقائيًا إلى الوضع القياسي للتشغيل مع التحكم من وحدة التحكم الخاصة به. تم تحسين خوارزميات تبادل البيانات من أجل "قنوات اتصال سيئة للغاية" (لكي يعمل الجهاز ، يكفي على الأقل اتصالات EDGE "التي تحدث أحيانًا" ، حيث تأكدت شخصيًا عند تثبيت وحدة التحكم في مستوطنة Biserovo في منطقة موسكو - ببساطة لا توجد تغطية Megafon هناك).
يقوم الجهاز حاليًا بجمع المعلومات من أجهزة الاستشعار بمعدل مرة واحدة في الدقيقة ، ويتم التبادل مع الخادم كل 15 دقيقة. في هذا الوضع ، ستكون أقصى دقة للمراقبة دقيقة واحدة ، وأقصى تأخير ممكن في تلقي المعلومات هو 15 دقيقة. في الوقت نفسه ، فإن توفير حركة المرور اليومية المجانية هو 15 ميغابايت من 20 ميغابايت المقدمة وفقًا لخيار التعرفة.
يمكن استخدام النوع الثاني من التحكم (عبر الرسائل القصيرة SMS) عندما يكون من الضروري الحصول على معلومات أو تغيير وضع التشغيل "هنا والآن" (أي إذا كنا لا نريد الانتظار 15 دقيقة قبل الجلسة التالية مع الخادم).

الخطط المستقبلية

« »: , ( « ») / ( , )
( , CO, ..)
(, , )
- ?

وأخيرًا ، القليل من أبحاث التسويق. تم إجراء التطوير أعلاه حصريًا "لنفسي" ، ولكن مع مراعاة الاهتمام به من قبل أصدقائنا وجيراننا ، يتم النظر في خيار إنشاء نسخة صناعية من وحدة التحكم هذه.

في الوقت الحاضر ، لا يحتوي الجهاز على مؤشرات ولوحة مفاتيح خاصة به للتحكم. الإدارة والمراقبة ممكنة عبر الإنترنت (الوضع الرئيسي) وعبر الرسائل القصيرة (الوضع الإضافي). هل أحتاج إلى عمل أي نظام إشارة (عرض) وتحكم ذاتي (أزرار) ، مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أن هذا سيزيد من تكلفة الأجهزة؟
. , , . 24x7 . - ? , ?
, : ? , , . , . -, ?
. 2-3 ?
, ( ), , ( , -...). .. . , « »?

المراقبة عن بعد والتحكم في المناخ في منزل ريفي