ჟოლოს შიდა კლიმატის მონიტორინგისა და კონტროლის სისტემა: 6 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:15

ადამიანებს სურთ კომფორტულად იყვნენ თავიანთ სახლში. იმის გამო, რომ კლიმატი ჩვენს მხარეში შეიძლება არ მოგვეწონოს, ჩვენ ვიყენებთ ბევრ მოწყობილობას შიდა გარემოს შესანარჩუნებლად: გამათბობელი, ჰაერის გამაგრილებელი, დამატენიანებელი, დამშლელი, გამწმენდი და ა.შ. დღესდღეობით, ხშირია ავტომატური აღჭურვილობის ზოგიერთი მოწყობილობის პოვნა. გარემოს შეგრძნების და საკუთარი თავის კონტროლის რეჟიმი. თუმცა:

• ბევრი მათგანი ძვირია/ არ ღირს ფული.
• მათი ელექტრული სქემები უფრო ადვილად იშლება და უფრო ძნელი შესაცვლელია ვიდრე ჩვეულებრივი მექანიკური ნაწილები
• მოწყობილობები უნდა მართოს მწარმოებლის აპლიკაციამ. ჩვეულებრივია, რომ გქონდეთ რამდენიმე ჭკვიანი ტექნიკა თქვენს სახლში და თითოეულ მათგანს აქვს საკუთარი აპლიკაცია. მათი გადაწყვეტა არის პროგრამის ინტეგრირება ისეთ პლატფორმებში, როგორიცაა Alexa, Google Assistant და IFTTT, რათა ჩვენ გვქონდეს "ცენტრალიზებული" კონტროლერი
• რაც მთავარია, მწარმოებლებს აქვთ ჩვენი მონაცემები, ხოლო Google/Amazon/IFTTT/etc– ს აქვს ჩვენი მონაცემები. ჩვენ არა. თქვენ შეიძლება არ გაინტერესებდეთ კონფიდენციალურობა, მაგრამ ზოგჯერ ჩვენ ყველას გვსურს შევხედოთ თქვენი საძინებლის ტენიანობის ნიმუშს, მაგალითად, გადავწყვიტოთ რომელ დროს უნდა გახსნათ ფანჯრები.

ამ გაკვეთილზე მე ვაშენებ შედარებით დაბალი ღირებულების ჟოლოს პიზე დაფუძნებული შიდა კლიმატის კონტროლერის პროტოტიპს. RPi ურთიერთობს პერიფერიულ მოწყობილობებთან SPI/I2C/USB ინტერფეისების საშუალებით:

• ატმოსფერული სენსორი გამოიყენება ტემპერატურის, ტენიანობის და ჰაერის წნევის შესაგროვებლად.
• ჰაერის ხარისხის მაღალი სიზუსტე იძლევა ატმოსფერული ნაწილაკების (PM2.5 და PM10) მონაცემებს, რომლებიც გამოიყენება ჰაერის ხარისხის ინდექსის (AQI) გამოსათვლელად.

კონტროლერი ამუშავებს შეძენილ მონაცემებს და ააქტიურებს მოწყობილობის მოქმედებას მოთხოვნის გაგზავნით IFTTT Webhook ავტომატიზაციის სამსახურში, რომელიც აკონტროლებს მხარდაჭერილ WiFi Smart სანთლებს.

პროტოტიპი აგებულია ისე, რომ ადვილად დაამატოთ სხვა სენსორები, ტექნიკა და ავტომატიზაციის სერვისები.

ნაბიჯი 1: აპარატურა

რეკომენდირებული აპარატურა ამის ასაშენებლად:

1. ჟოლო Pi (ნებისმიერი ვერსია) WiFi- ით. ამას ვაშენებ RPi B+ - ის გამოყენებით. RPi ZeroW ჯარიმა იქნებოდა და 15 დოლარი ღირდა
2. BME280 სენსორი ტემპერატურის, ტენიანობის, ჰაერის წნევის ~ 5 $
3. Nova SDS011 მაღალი სიზუსტის ლაზერი PM2.5/PM10 ჰაერის ხარისხის გამოვლენის სენსორის მოდული ~ 25 $
4. LED/LCD დისპლეი. მე გამოვიყენე SSD1305 2.23 დიუმიანი OLED ეკრანი ~ 15 $
5. რამდენიმე WiFi/ZigBee/Z-Wave ჭკვიანი სოკეტი. თითოეული 10-20 დოლარი
6. ჰაერის გამწმენდი, დამატენიანებელი, დამშლელი, გამათბობელი, გამაგრილებელი და ა.შ მექანიკური გადამრთველებით. მაგალითად, მე გამოვიყენე იაფი ჰაერის გამწმენდი ამ გაკვეთილის დასამზადებლად

ზემოაღნიშნული საერთო ღირებულებაა <100 $, გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე, ვთქვათ, ჭკვიანი გამწმენდი, რომელსაც ადვილად შეეძლო 200 $.

ნაბიჯი 2: გაყვანილობა Raspbery Pi

მიკროსქემის დიაგრამა გვიჩვენებს, თუ როგორ უნდა შევაერთოთ RPi BME280 სენსორით I2C ინტერფეისის და OLED ჩვენების HAT გამოყენებით SPI ინტერფეისის გამოყენებით.

Waveshare OLED HAT შეიძლება დაერთოს GPIO– ს თავზე, მაგრამ თქვენ გჭირდებათ GPIO გამყოფი სხვა პერიფერიულ მოწყობილობებთან გასაზიარებლად. მისი კონფიგურაცია შესაძლებელია I2C- ის გამოყენებისას რეზისტორების უკანა ნაწილზე შედუღებით.

დამატებითი ინფორმაცია SSD1305 OLED HAT– ის შესახებ შეგიძლიათ იხილოთ აქ.

ორივე I2C და SPI ინტერფეისი უნდა იყოს ჩართული RPi– ში:

sudo raspi-config

Nova SDS011 მტვრის სენსორი უკავშირდება RPi- ს USB პორტის საშუალებით (Serial-USB ადაპტერით).

ნაბიჯი 3: მონაცემების შეგროვება სენსორებისგან

ატმოსფერული მონაცემები, რომელიც საკმაოდ პირდაპირ გამოიყურება, გროვდება BME280 სენსორიდან პითონის სკრიპტიდან.

21-ნოემბ.20 19:19:25-ინფორმაცია-კომპენსირებული_კითხვა (id = 6e2e8de5-6bc2-4929-82ab-0c0e3ef6f2d2, დროის ნიშნული = 2020-11-21 19: 19: 25.604317, ტემპერატურა = 20.956 ° C, წნევა = 1019.08 hPa, ტენიანობა = 49.23 % rH)

მტვრის სენსორის მონაცემებს ცოტა მეტი დამუშავება სჭირდება. სენსორის მოდული იწოვს ჰაერის ზოგიერთ ნიმუშს ნაწილაკების გამოსავლენად, ამიტომ ის უნდა გადიოდეს ცოტა ხნით (30 წმ), რომ ჰქონდეს საიმედო შედეგები. ჩემი დაკვირვებით, მე განვიხილავ მხოლოდ ბოლო 3 ნიმუშის საშუალო მაჩვენებელს. პროცესი ხელმისაწვდომია ამ სკრიპტში.

21 -ნოე -20 19:21:07 - DEBUG - 0. PM2.5: 2.8, PM10: 5.9

21-ნოე -20 19:21:09- DEBUG- 1. PM2.5: 2.9, PM10: 6.0 21-Nov-20 19:21:11- DEBUG- 2. PM2.5: 2.9, PM10: 6.0 21- 20 ნოემბერი 19:21:13- DEBUG- 3. PM2.5: 2.9, PM10: 6.3 21-Nov-20 19:21:15- DEBUG- 4. PM2.5: 3.0, PM10: 6.2 21-Nov- 20 19:21:17 - DEBUG - 5. PM2.5: 2.9, PM10: 6.4 21 -ნოემბერი -20 19:21:19 - DEBUG - 6. PM2.5: 3.0, PM10: 6.6 21 -ნოემბერი -20 19: 21: 21 - DEBUG - 7. PM2.5: 3.0, PM10: 6.8 21 -Nov -20 19:21:23 - DEBUG - 8. PM2.5: 3.1, PM10: 7.0 21 -Nov -20 19:21: 25 - DEBUG - 9. PM2.5: 3.2, PM10: 7.0 21 -Nov -20 19:21:28 - DEBUG - 10. PM2.5: 3.2, PM10: 7.1 21 -Nov -20 19:21:30 - DEBUG - 11. PM2.5: 3.2, PM10: 6.9 21 -Nov -20 19:21:32 - DEBUG - 12. PM2.5: 3.3, PM10: 7.0 21 -Nov -20 19:21:34 - DEBUG - 13. PM2.5: 3.3, PM10: 7.1 21 -Nov -20 19:21:36 - DEBUG - 14. PM2.5: 3.3, PM10: 7.1

მტვრის სენსორი უზრუნველყოფს მხოლოდ PM2.5 და PM10 ინდექსს. AQI- ის გამოსათვლელად ჩვენ გვჭირდება პითონ-აქის მოდული:

aqi_index = aqi.to_aqi ([(aqi. POLLUTANT_PM25, dust_data [0]), (aqi. POLLUTANT_PM10, dust_data [1])])

მონაცემთა შეგროვება, ჩვენება და მოწყობილობების კონტროლი ხორციელდება პარალელურად და ასინქრონულად. მონაცემები ინახება ადგილობრივ მონაცემთა ბაზაში. ჩვენ არ გვჭირდება მათი ხშირი გაშვება, თუ გარემო არ იცვლება ძალიან სწრაფად. ჩემთვის 15 წუთიანი ინტერვალის დრო საკმარისია. გარდა ამისა, მტვრის სენსორის მოდული აგროვებს მტვერს შიგნით, ამიტომ არ უნდა გამოვიყენოთ ის ზედმეტად, რათა თავიდან ავიცილოთ დასუფთავების ამოცანა.

ნაბიჯი 4: სახლის ავტომატიზაციის სერვისის დაყენება

არსებობს მრავალი სახლის ავტომატიზაციის პლატფორმა და უნდა დააინსტალიროთ ის პლატფორმა, რომელიც მხარს უჭერს თქვენს მიერ მოწოდებულ ჭკვიან სოკეტს. თუ თქვენ ეხება კონფიდენციალურობას, თქვენ უნდა შექმნათ თქვენი საკუთარი სისტემა. წინააღმდეგ შემთხვევაში, შეგიძლიათ გამოიყენოთ პოპულარული პლატფორმები, რომლებიც მხარს უჭერს WiFi სმარტ სოკეტების უმეტესობას: Google ასისტენტი, Alexa ან IFTTT. სცადეთ შეარჩიოთ სოკეტის პლატფორმა API– სთან ურთიერთობისთვის (Webhook შესანიშნავია ამ მიზნით)

მე ვიყენებ IFTTT– ს ამ გაკვეთილში, რადგან მისი გამოყენება ძალიან ადვილია დამწყებთათვისაც კი. მაგრამ იცოდეთ, რომ: 1. არსებობს ბევრი ჭკვიანი სოკეტი, რომელსაც არ აქვს IFTTT მხარდაჭერა და 2. როდესაც ამას ვწერ, IFTTT გაძლევთ საშუალებას შექმნათ 3 აპლეტი (ავტომატიზაციის ამოცანები) უფასოდ, რაც საკმარისია მხოლოდ 1 ადამიანისთვის. ტექნიკა

ეს არის ნაბიჯები:

1. შექმენით ორი აპლეტი IFTTT– ში, მოწყობილობის ჩართვისა და გამორთვისთვის, Webhook სერვისის გამოყენებით. დეტალები შეგიძლიათ იხილოთ აქ.

2. დააკოპირეთ API გასაღები და დააკოპირეთ პითონის სკრიპტში. მე გირჩევთ შეინახოთ იგი ცალკეულ ფაილში უსაფრთხოების მიზნით.

3. განსაზღვრეთ საკონტროლო ლოგიკა/პარამეტრები მთავარ სკრიპტში.

ნაბიჯი 5: შედეგები

კარგი, ახლა ჩვენ ვამოწმებთ სისტემას.

OLED ეკრანი აჩვენებს მიმდინარე ტემპერატურას, ტენიანობას და გამოთვლილ ჰაერის ხარისხის ინდექსს (AQI). ის ასევე აჩვენებს მინიმალურ და მაქსიმალურ მნიშვნელობას ბოლო 12 საათის განმავლობაში.

AQI– ის დროის სერიის მონაცემები რამდენიმე დღეში გვიჩვენებს რაღაც საინტერესოს. შეამჩნიეთ მომატება AQI ნიმუშში? ეს მოხდა დღეში ორჯერ, მცირე მწვერვალი დაახლოებით 12:00 საათზე და მაღალი მწვერვალია დაახლოებით 19:00 საათზე. თქვენ მიხვდით, რომ ეს იყო როდესაც ჩვენ ვამზადებდით და ვშლიდით უამრავ ნაწილაკს ირგვლივ. საინტერესოა იმის დანახვა, თუ როგორ მოქმედებს ჩვენი ყოველდღიური საქმიანობა შიდა გარემოზე.

ასევე, ფიგურის ბოლო ადიდება გაგრძელდა ბევრად უფრო მოკლე ვიდრე წინა. ეს არის როდესაც ჩვენ დავამატებთ ჰაერის გამწმენდს სისტემაში. კლიმატის კონტროლერი RPi აგზავნის PURIFIER_ON მოთხოვნას, როდესაც AQI> 50 და PURIFIER_OFF როდესაც AQI <20. თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ IFTTT Webhook გამომწვევი იმ დროს.

ნაბიჯი 6: დასკვნა

Ის არის!

შეგროვებული მონაცემები ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჰაერის გამათბობლების, გამაგრილებლების, (დე) დამატენიანებლების და ა.შ. გასაკონტროლებლად. თქვენ უბრალოდ უნდა შეიძინოთ მეტი ჭკვიანი სოკეტი და ყველა ძველი მოწყობილობა გახდება "ჭკვიანი".

თუ გსურთ მრავალი ტექნიკის გაკონტროლება, შეიძლება დაგჭირდეთ ყურადღებით გაითვალისწინოთ რომელი სახლის ავტომატიზაციის სერვისი გსურთ გამოიყენოთ. მე გირჩევთ შექმნათ ღია კოდის სახლის ავტომატიზაციის პლატფორმა, მაგრამ თუ ეს ძალიან რთულია, არის უფრო მარტივი გადაწყვეტილებები, როგორიცაა Google Assistant და IFTTT Webhook, ან Zigbee ჭკვიანი სოკეტების გამოყენებით.

ამ პროტოტიპის სრული განხორციელება შეგიძლიათ იხილოთ Github საცავში:

github.com/vuva/IndoorClimateControl

Გაერთე !!!