Surveillance à distance et contrôle climatique dans une maison de campagne
Qu'avons-nous:- Maison de ville à deux étages conçue pour une utilisation toute l'année
- Alimentation électrique centralisée (comme toujours dans les maisons de campagne, très instable)
- Alimentation centrale en eau froide
- Alimentation en gaz centralisée
- Chaudière à gaz Protherm Gepard
Que voulons-nous obtenir- Possibilité de télésurveillance du microclimat dans la maison (pour que l'âme soit calme en cas de longue absence)
- La possibilité de contrôler à distance ce microclimat très (réduire la température de chauffage afin d'économiser du gaz, augmenter la température avant de rentrer chez soi)
- Possibilité de prendre à distance des relevés de compteurs de ressources à payer (compteur de gaz, d'eau et d'électricité)
- Le coût de l'équipement installé doit être économique
- Le coût de fonctionnement du système doit être minime
J'ai commencé à considérer les options du dernier paragraphe («coûts d'exploitation minimaux»). Pour et ainsi vous devez payer pour nettoyer le territoire, l'eau, le gaz et l'électricité. En conséquence, aux fins de la surveillance et du contrôle à distance, il existe deux solutions principales:- SMS-
- « » ( public IP ) ,
- En cas de couverture instable, la tâche de garantir la livraison des données incombe au logiciel
Après avoir étudié les solutions trouvées sur Internet, j'ai réalisé qu'aucune d'entre elles ne me convenait (même du point de vue des coûts d'exploitation. Sans parler du coût de l'équipement lui-même). Par conséquent, nous ferons tout à partir de zéro. D'accord, pas vraiment à partir de zéro: j'ai un serveur gratuit qui est disponible sur Internet en mode 24x7. Eh bien, c'est tout.Implémentation: transfert de données et commandes de contrôle
Après avoir analysé les propositions des "Big Three" (tant pour les particuliers que pour le M2M), je me suis Internet mobile de Megafon avec l'option «tablette Internet» . Contrairement à MTS, il n'y a pas de restrictions sur l'utilisation de "uniquement sur tablettes", et 20 Mo de trafic gratuit quotidien inclus pour la télémétrie est plus que suffisant. Étant donné que j'utilise l'appareil pour mes propres besoins en tant qu'individu, aucune condition et restriction explicitement décrites de l'opérateur ne sont violées.Ainsi, dans la boutique en ligne, un modem USB a été acheté auprès de l'opérateur, le plan tarifaire a été modifié en conséquence et l'option requise a été connectée.Implémentation: Contrôleur de gestion
Il doit être miniature, stable, ne nécessitant pas de refroidissement externe, permettre l'installation du système d'exploitation Linux (pour tirer le meilleur parti des solutions toutes faites, et ne pas réinventer la roue pour chaque occasion), avoir un certain nombre d'entrées / sorties programmables et au moins un port USB, prise en charge du mode hôte (pour connecter un modem USB).L'option la moins chère était d'utiliser Banana PI , bien que vous puissiez prendre son prototype fonctionnel Raspberry Pi . Juste Banana à ce moment était disponible pour moins d'argent.Voici ce qui s'est passé à la fin (sans circuit d'interface de chaudière à gaz)
Implémentation: capteurs
Je voulais avoir des informations sur le microclimat dans toute la maison (2 étages), respectivement, 5 thermomètres numériques DS18B20 ont été achetés . Leur emplacement: mur au 1er étage (température de l'air au 1er étage), batterie au 1er étage (température du liquide de refroidissement au 1er étage), mur au 2e étage et batterie au 2e étage (air et liquide de refroidissement au 2ème étage), un capteur est retiré plus loin des fenêtres et des portes (pour recevoir des informations sur la température réelle dans la rue). Tous les capteurs sont suspendus sur un bus à deux fils (dans mon cas également blindé). Ma longueur de câble s'est avérée être légèrement supérieure à 20 mètres, tandis que tous les capteurs fonctionnent de manière stable et sans défaillance.Pour tenir compte du débit de gaz (j'ai de la chance - j'ai un compteur de gaz avec un aimant intégré), un capteur à effet Hall a été utilisé (pour plus de détails, voirarticle pertinent ).Pour étendre la fonctionnalité à la station météo intégrée, un capteur de pression atmosphérique a également été acheté .Pour un développement futur (implémentation d'algorithmes de chauffage utilisant le concept de "point de rosée"), un capteur d'humidité relative a été acheté, mais il n'est pas encore utilisé.Mise en œuvre: contrôle de chaudière (théorie)
Oh ce chaudron! Eh bien, oui, j'ai commencé par observer le microclimat, et par conséquent, je voulais aussi le gérer. Ma chaudière prend en charge deux types de contrôle: «marche / arrêt» (si «allumé» - nous chaufferons l'eau à la température réglée sur la console de la chaudière. Si «éteint» - nous ne chaufferons rien) et numérique via le bus eBus . Ce dernier est un développement (allemand) pour la gestion des équipements climatiques domestiques, mais la mise en œuvre spécifique est très dépendante du fabricant de l'équipement. Pour ma chaudière, je n'ai trouvé qu'un seul thermostat-contrôleur original en vente , mais il fonctionne exclusivement en mode autonome, ce qui, en fait, n'est pas plus utile que de contrôler la chaudière via sa console.Après une étude des informations disponibles sur Internet, il a été possible de déterrer quelques fragments du protocole de contrôle obtenus par des passionnés grâce à la rétro-ingénierie. Je n'ai pas agi aussi durement que l' auteur de cet article , mais malgré cela, j'ai réussi non seulement à parler de cœur à cœur avec la chaudière, mais aussi à lui faire exécuter mes commandes comme si le contrôleur de température d'origine les avait émises. Cependant, de toute façon, merci aux pionniers , en regardant qui j'ai réalisé que dans cette vie il n'y a rien d'impossible!Mise en œuvre: contrôle de chaudière (pratique)
Nous allons donc contrôler la chaudière via eBus. Les adaptateurs prêts à l'emploi pour le bus coûtent de l'argent fou (oui, en plus, ils ne sont disponibles que «sur commande». Et l'hiver approchait, le système doit être démarré!), J'ai donc dû me souvenir de ma jeunesse (et de ma passion pour la radio) et développer mon propre système de jumelage. Avec une isolation galvanique (car la mémoire d'un ordinateur grillé à cause d'une alimentation défectueuse était encore fraîche, et je n'ai pas vraiment souri à la chaudière à gaz entre mes mains avant l'hiver). Le circuit est jusqu'ici assemblé sur une planche à pain, mais a déjà prouvé ses performances stables.Bloc d'interface sur planche à pain
Implémentation: logiciel
Développement d'origine (à la fois la partie serveur et le «firmware du contrôleur»). Pour le système de visualisation des données (pour l'instant) un système de surveillance gratuit Zabbix est utilisé , mais il est toujours prévu de faire une application spécialisée. En général, le logiciel prend en charge l'organisation modulaire du matériel: ce qui est installé dans le contrôleur sera réparé. Vous avez besoin d'une station météo (installé le module approprié) - obtenez des informations sur la pression atmosphérique. Vous devez contrôler une chaudière à gaz (installé un module avec un relais ou une interface eBus) - vous pouvez le contrôler (sinon regardez simplement la situation dans la maison). Vous avez votre propre canal Internet - alors vous n'avez pas besoin d'un modem USB, connectez simplement l'appareil à votre routeur à l'aide d'un câble Ethernet.Les résultats
Les vacances du Nouvel An, ma femme et moi sommes partis assez loin de notre maison, mais nous avons eu la possibilité de surveiller son état à tout moment. Et, si nécessaire, modifiez les paramètres du microclimat (plusieurs fois cela a dû être utilisé avec un changement significatif de la température de l'air extérieur, en dessous de -15 ° C). En tout cas, le système de chauffage n'a pas gelé (malgré les coupures de courant répétées dans le village), les fleurs qui poussent dans la maison n'ont pas gelé, et nous n'avons pas brûlé autant de gaz pour le chauffage. Soit dit en passant, les valeurs des compteurs de gaz du point de vue du programme et réelles pour deux mois de fonctionnement coïncident complètement, donc les paiements de gaz peuvent être effectués sans même visiter votre maison.Vue générale du dispositif de travail
(ci-dessous est un stabilisateur de tension pour une chaudière à gaz, vous pouvez l'ignorer)À quoi ça ressemble sur un ordinateur
Surveillance sans connexion à une chaudière à gaz
Malgré une connexion autonome, il est possible de vérifier que la chaudière fonctionne selon un graphique en dents de scie de la température du liquide de refroidissement dans les batteries de chauffage. Une bagatelle, mais sympa!Capteur de débit de gaz (voir publication précédente )
Jusqu'à présent, tout est affiché selon la comptabilité d'exercice, mais ce graphique sera changé en un graphique du débit de gaz en fonction du temps.Station météo: température extérieure
Eh bien, c'est juste intéressant pour moi de savoir quoi porter en sortant de la maison.Station météo: la pression atmosphérique
Ek la flatte et s'effondre! Nous allons observer pour l'instant, mais il sera possible de le fixer d'une manière ou d'une autre pour prédire la météo.Surveillance avec contrôle de chaudière à gaz
Pour le contrôle à l'heure actuelle, il est possible de régler la température cible souhaitée du liquide de refroidissement (sa sortie et son retour). Sur le graphique, les objectifs sont indiqués par des lignes en pointillés. Selon eux, la chaudière détermine indépendamment l'algorithme de fonctionnement (l'intervalle entre l'allumage du brûleur et la pompe), en se concentrant sur les données de ses propres capteurs de température.Fiabilité et sécurité
Le système d'exploitation du contrôleur de contrôle fonctionne en mode lecture seule, de sorte que l'appareil n'a pas peur des coupures de courant inattendues. De même, la chaudière à gaz est commandée de telle sorte qu'en cas de violation des circuits de commande (le contrôleur est hors tension, le câble d'interface est éteint ou le câble est cassé), la chaudière passe automatiquement en mode de fonctionnement standard avec contrôle depuis sa console. Les algorithmes d'échange de données sont optimisés pour les «canaux de communication très pauvres» (pour que l'appareil fonctionne, au moins des connexions EDGE «occasionnelles» sont suffisantes, comme je me suis personnellement assuré lors de l'installation du contrôleur dans la colonie de Biserovo dans la région de Moscou - il n'y a tout simplement pas de couverture Megafon là-bas).Actuellement, l'appareil collecte des informations à partir de capteurs avec une fréquence d'une fois par minute, et l'échange avec le serveur se fait toutes les 15 minutes. Dans ce mode, la résolution maximale de la surveillance sera de 1 minute et le délai maximal possible de réception des informations est de 15 minutes. Dans le même temps, l'offre de trafic journalier gratuit est de 15 Mo sur 20 Mo fournis conformément à l'option tarifaire.Le deuxième type de contrôle (via SMS) peut être utilisé lorsqu'il est nécessaire d'obtenir des informations ou de changer le mode de fonctionnement "ici et maintenant" (c'est-à-dire si l'on ne veut pas attendre 15 minutes avant la prochaine session avec le serveur).Plans futurs
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Et enfin, une petite recherche marketing. Le développement ci-dessus a été fait exclusivement "pour moi-même", mais en tenant compte de l'intérêt pour nos amis et voisins, la possibilité de créer une version industrielle d'un tel contrôleur est envisagée.- À l'heure actuelle, l'appareil n'a pas ses propres indicateurs et clavier pour le contrôle. La gestion et la surveillance sont possibles via Internet (mode principal) et via SMS (mode supplémentaire). Dois-je faire un système d'indication (affichage) et un contrôle autonome (boutons), en tenant compte du fait que cela augmentera le coût du matériel?
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Source: https://habr.com/ru/post/fr389183/
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