Monitoramento remoto e controle do clima em uma casa de campo
O que temos:- Moradia de dois andares projetada para uso durante todo o ano
- Fonte de alimentação centralizada (como sempre em casas de campo, muito instável)
- Abastecimento central de água fria
- Abastecimento centralizado de gás
- Caldeira a gás Protherm Gepard
O que queremos obter- Possibilidade de monitoramento remoto do microclima na casa (para que a alma estivesse calma em caso de longa ausência)
- A capacidade de controlar remotamente esse muito microclima (reduza a temperatura de aquecimento para economizar gás, aumente a temperatura antes de voltar para casa)
- Capacidade de realizar remotamente leituras dos medidores de recursos a serem pagos (medidor de gás, água e eletricidade)
- O custo do equipamento instalado deve ser econômico
- O custo de operação do sistema deve ser mínimo
Comecei a considerar as opções do último parágrafo ("custos operacionais mínimos"). Por e assim você tem que pagar pela limpeza do território, água, gás e eletricidade. Assim, para fins de monitoramento e controle remoto, existem duas soluções principais:- Gerenciamento e monitoramento implementado com a ajuda de mensagens SMS
Aspectos positivos
Depois de estudar as soluções encontradas na Internet, percebi que nenhuma delas me convinha (mesmo do ponto de vista dos custos operacionais. Sem mencionar o custo do próprio equipamento). Portanto, faremos tudo do zero. Ok, não muito do zero: eu tenho um servidor gratuito disponível na Internet no modo 24x7. Bem, é isso.Implementação: transferindo dados e comandos de controle
Depois de analisar as propostas dos "Três Grandes" (tanto para indivíduos quanto para M2M), decidi Internet móvel da Megafon com a opção "Internet tablet" . Nele, diferentemente do MTS, não há restrições ao uso de "apenas em tablets", e 20 MB de tráfego diário gratuito incluído para telemetria são mais que suficientes. Como eu uso o dispositivo para minhas próprias necessidades como indivíduo, nenhuma condição e restrição do operador explicitamente descritas são violadas.Portanto, na loja online, um modem USB foi adquirido da operadora, o plano tarifário foi alterado e a opção necessária foi conectada.Implementação: Gerenciando o Controller
Ele deve ser miniatura, estável, sem exigir refrigeração externa, permitir a instalação do sistema operacional Linux (para aproveitar ao máximo as soluções prontas e não reinventar a roda para todas as ocasiões), ter várias entradas / saídas programáveis e pelo menos uma porta USB, modo host de suporte (para conectar um modem USB).A opção mais barata foi usar o Banana PI , embora você possa usar seu protótipo funcional Raspberry Pi . Apenas Banana naquele momento estava disponível por menos dinheiro.Aqui está o que aconteceu no final (sem um circuito de interface da caldeira a gás)
Implementação: Sensores
Eu queria ter informações sobre o microclima em toda a casa (2 andares), respectivamente, foram comprados 5 termômetros digitais DS18B20 . Sua localização: parede no 1º andar (temperatura do ar no 1º andar), bateria no 1º andar (temperatura do líquido de refrigeração no 1º andar), parede no 2º andar e bateria no 2º andar (ar e refrigerante no 2º andar), um sensor é retirado mais longe das janelas e portas (para receber informações sobre a temperatura real na rua). Todos os sensores estão pendurados em um barramento de dois fios (no meu caso, também blindado). Meu comprimento de cabo acabou sendo de pouco mais de 20 metros, enquanto todos os sensores funcionam de forma estável e sem falhas.Para explicar o fluxo de gás (tenho sorte - tenho um medidor de gás com um ímã embutido), um sensor de hall foi usado (para obter detalhes, consulteartigo relevante ).Para expandir a funcionalidade para a estação meteorológica embutida, também foi adquirido um sensor de pressão atmosférica .Para desenvolvimento futuro (implementação de algoritmos de aquecimento usando o conceito de "ponto de orvalho"), um sensor de umidade relativa foi comprado, mas ainda não foi usado.Implementação: controle da caldeira (teoria)
Oh este caldeirão! Bem, sim, comecei observando o microclima e, como resultado, também queria gerenciá-lo. Minha caldeira suporta dois tipos de controle: “ligado / desligado” (se “ligado” - aqueceremos a água até a temperatura definida no console da caldeira. Se “desligado” - não aqueceremos nada) e digital através do barramento eBus . O último é um desenvolvimento (alemão) para gerenciar equipamentos climáticos domésticos, mas a implementação específica depende muito do fabricante do equipamento. Para minha caldeira, encontrei apenas um controlador de termostato original à venda , mas ele funciona exclusivamente em modo independente, o que, de fato, não é mais útil do que controlar a caldeira por meio de seu console.Após um estudo das informações disponíveis na Internet, foi possível desenterrar alguns fragmentos do protocolo de controle obtido pelos entusiastas por meio da engenharia reversa. Não agi tão severamente quanto o autor deste artigo , mas, como resultado, consegui não apenas falar de coração para coração com a caldeira, mas também fazê-lo executar meus comandos como se o controlador de temperatura original os emitisse. De qualquer forma, muito obrigado aos pioneiros , olhando para quem eu percebi que nesta vida não há nada impossível!Implementação: controle de caldeira (prática)
Então, controlaremos a caldeira via eBus. Os adaptadores prontos para o ônibus custam dinheiro insano (sim, além disso, eles estão disponíveis apenas “por encomenda”. E com o inverno se aproximando, o sistema deve ser iniciado!), Então tive que me lembrar da minha juventude (e minha paixão pelo rádio) e desenvolver meu próprio esquema de emparelhamento. Com um isolamento galvânico (a memória de um computador queimado devido a uma falha na fonte de alimentação ainda estava fresca, e eu realmente não sorria para a caldeira a gás em minhas mãos antes do inverno). Até agora, o circuito está montado em uma placa de ensaio, mas já provou seu desempenho estável.Bloco de interface na tábua de pão
Implementação: Software
Desenvolvimento original (a parte do servidor e o "firmware do controlador"). Para o sistema de visualização de dados (por enquanto), é usado um sistema de monitoramento gratuito Zabbix , mas ainda está planejado fazer uma aplicação especializada. Em geral, o software suporta a organização modular do hardware: o que está instalado no controlador será atendido. Você precisa de uma estação meteorológica (instalou o módulo apropriado) - obtenha informações sobre a pressão atmosférica. Você precisa controlar uma caldeira a gás (instalou um módulo com um relé ou uma interface eBus) - você pode controlá-la (caso contrário, observe a situação na casa). Você tem seu próprio canal de Internet - então você não precisa de um modem USB, basta conectar o dispositivo ao seu roteador usando um cabo Ethernet.Resultados
Nas férias de ano novo, minha esposa e eu saímos de casa o suficiente, mas tivemos a oportunidade de monitorar sua condição a qualquer momento. E, se necessário, altere os parâmetros do microclima (várias vezes isso teve que ser usado com uma mudança significativa na temperatura do ar externo, abaixo de -15C). De qualquer forma, o sistema de aquecimento não congela (apesar das repetidas quedas de energia na vila), as flores que crescem na casa não congelam e não queimamos tanto gás para aquecimento. A propósito, os valores do medidor de gás do ponto de vista do programa e reais por dois meses de operação coincidiram completamente, portanto, os pagamentos de gás podem ser concluídos sem sequer visitar sua casa.Vista geral do dispositivo de trabalho
(abaixo está um estabilizador de tensão para uma caldeira a gás, você pode ignorá-lo)Como fica em um computador
Monitoramento sem conectar a uma caldeira a gás
Apesar de uma conexão autônoma, é possível verificar se a caldeira está funcionando de acordo com um gráfico em dente de serra da temperatura do líquido de arrefecimento nas baterias de aquecimento. Um pouco, mas legal!Sensor de fluxo de gás (consulte a publicação anterior )
Até agora, tudo é exibido de acordo com o regime de competência, mas este gráfico será alterado para um gráfico da taxa de fluxo de gás versus o tempo.Estação meteorológica: temperatura externa
Bem, é interessante saber o que vestir ao sair de casa.Estação meteorológica: a pressão atmosférica
Ek a lisonjeia e entra em colapso! Vamos observar por enquanto, mas será possível prendê-lo de alguma forma para prever o tempo.Monitoramento com controle de caldeira a gás
Para controle no momento, é possível definir a temperatura desejada do líquido de arrefecimento (sua saída e retorno). No gráfico, os objetivos são indicados por linhas tracejadas. Segundo eles, a caldeira determina independentemente o algoritmo de operação (o intervalo entre ligar o queimador e a bomba), concentrando-se nos dados de seus próprios sensores de temperatura.Confiabilidade e segurança
O sistema operacional no controlador de controle opera no modo somente leitura, para que o dispositivo não tenha medo de quedas de energia inesperadas. Da mesma forma, a caldeira a gás é controlada de tal maneira que, em caso de violação dos circuitos de controle (o controlador é desenergizado, o cabo de interface está desligado ou o cabo está quebrado), a caldeira alterna automaticamente para o modo padrão de operação com o controle do console. Os algoritmos de troca de dados são otimizados para "canais de comunicação muito ruins" (para o dispositivo funcionar, pelo menos as conexões EDGE "ocorrem ocasionalmente" são suficientes, como eu pessoalmente tive certeza ao instalar o controlador no assentamento de Biserovo na região de Moscou - simplesmente não há cobertura do Megafon lá).Atualmente, o dispositivo coleta informações de sensores com uma frequência de uma vez por minuto e a troca com o servidor é feita a cada 15 minutos. Nesse modo, a resolução máxima do monitoramento será de 1 minuto e o atraso máximo possível no recebimento de informações é de 15 minutos. Ao mesmo tempo, o fornecimento de tráfego diário gratuito é de 15Mb em 20MB, fornecido de acordo com a opção de tarifa.O segundo tipo de controle (via SMS) pode ser usado quando for necessário obter informações ou alterar o modo de operação "aqui e agora" (ou seja, se não queremos esperar 15 minutos antes da próxima sessão com o servidor).Planos futuros
- « »: , ( « ») / ( , )
- ( , CO, ..)
- (, , )
- - ?
E, finalmente, uma pequena pesquisa de marketing. O desenvolvimento acima foi feito exclusivamente "para mim", mas considerando o interesse de nossos amigos e vizinhos, é considerada a opção de criar uma versão industrial desse controlador.- No momento, o dispositivo não possui seus próprios indicadores e teclado para controle. É possível gerenciar e monitorar via Internet (modo principal) e via SMS (modo adicional). Preciso fazer algum sistema de indicação (tela) e controle autônomo (botões), levando em consideração o fato de que isso aumentará o custo do hardware?
- . , , . 24x7 . - ? , ?
- , : ? , , . , . -, ?
- . 2-3 ?
- , ( ), , ( , -...). .. . , « »?
Source: https://habr.com/ru/post/pt389183/
All Articles