Raspberry Pi Sistemi i Monitorimit dhe Kontrollit të Klimës së Brendshme: 6 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Njerëzit duan të jenë të qetë brenda shtëpisë së tyre. Meqenëse klima në zonën tonë mund të mos i përshtatet vetes, ne përdorim shumë pajisje për të ruajtur një mjedis të shëndetshëm të brendshëm: ngrohës, ftohës ajri, lagështues, dehumidifikues, pastrues, etj. Në ditët e sotme, është e zakonshme të gjesh disa pajisje të pajisura me auto- mënyra për të ndjerë mjedisin dhe për të kontrolluar veten. Megjithatë:

• Shumë prej tyre janë me çmim të lartë/ nuk ia vlen paratë.
• Qarqet e tyre elektrike janë më të lehta për t'u thyer dhe më të vështira për t'u zëvendësuar sesa pjesët konvencionale mekanike
• Pajisjet duhet të menaxhohen nga aplikacioni i prodhuesit. It'sshtë e zakonshme që të keni disa pajisje të zgjuara në shtëpinë tuaj dhe secila prej tyre ka aplikacionin e vet. Zgjidhja e tyre është integrimi i aplikacionit në platforma të tilla si Alexa, Google Assistant dhe IFTTT në mënyrë që të kemi një kontrollues "të centralizuar"
• Më e rëndësishmja, prodhuesit kanë të dhënat tona, dhe Google/Amazon/IFTTT/etj kanë të dhënat tona. Ne jo. Ju mund të mos kujdeseni për privatësinë, por ndonjëherë të gjithë ne mund të dëshirojmë të shikojmë modelin e lagështisë në dhomën tuaj të gjumit, për shembull, për të vendosur në cilën kohë të hapni dritaret.

Në këtë tutorial, unë ndërtoj një prototip të një Kontrolluesi të Klimës së Brendshme me bazë Raspberry Pi me kosto relativisht të ulët. RPi komunikon me pajisjet periferike përmes ndërfaqeve SPI/I2C/USB:

• Një sensor atmosferik përdoret për të mbledhur temperaturën, lagështinë dhe presionin e ajrit.
• Një sensor i Cilësisë së Ajrit me saktësi të lartë siguron të dhëna të grimcave atmosferike (PM2.5 dhe PM10) të përdorura për të llogaritur Indeksin e Cilësisë së Ajrit (AQI)

Kontrolluesi përpunon të dhënat e marra dhe shkakton veprimet e pajisjes duke dërguar kërkesa në shërbimin e automatizimit IFTTT Webhook i cili kontrollon prizat e mbështetura WiFi WiFi.

Prototipi është ndërtuar në atë mënyrë që të mund të shtoni me lehtësi sensorë, pajisje dhe shërbime të tjera automatizimi.

Hapi 1: Pajisje kompjuterike

Pajisja e rekomanduar për të ndërtuar këtë:

1. Një Raspberry Pi (çdo version) me WiFi. Unë e ndërtoj këtë duke përdorur RPi B+. RPi ZeroW do të ishte mirë dhe do të kushtonte 15 dollarë
2. Një sensor BME280 për temperaturën, lagështinë, presionin e ajrit ~ 5 $
3. Një modul i sensorit të zbulimit të cilësisë së ajrit Nova SDS011 me precizion të lartë PM2.5/PM10 $ 25 $
4. Një ekran LED/LCD. Përdora SSD1305 ekran 2.23 inç OLED 15 dollarë
5. Disa priza të mençura WiFi/ZigBee/Z-Wave. 10-20 dollarë secila
6. Pastrues ajri, lagështues, dehumidifikues, ngrohës, ftohës, etj me çelsin mekanik. Për shembull, kam përdorur një pastrues ajri të lirë për të bërë këtë mësim

Kostoja totale e mësipërme është <100 $, shumë më pak sesa, të themi, një pastrues i zgjuar që lehtë mund të kushtojë 200 $.

Hapi 2: Instalimi i Raspbery Pi

Diagrami i qarkut tregon se si të lidhni RPi me sensorin BME280 duke përdorur ndërfaqen I2C dhe ekranin OLED HAT duke përdorur ndërfaqen SPI.

Kapelë OLED Waveshare mund të ngjitet në krye të GPIO, por keni nevojë për një ndarës GPIO për ta ndarë atë me pajisje të tjera periferike. Mund të konfigurohet për të përdorur I2C duke bashkuar rezistorët në anën e pasme.

Informacione të mëtejshme në lidhje me SSD1305 OLED HAT mund të gjenden këtu.

Të dy ndërfaqet I2C dhe SPI duhet të aktivizohen në RPi me:

sudo raspi-config

Sensori i pluhurit Nova SDS011 është i lidhur me RPi përmes portës USB (me një përshtatës Serial-USB).

Hapi 3: Mbledhja e të dhënave nga sensorët

Të dhënat atmosferike, të cilat duken mjaft të drejtpërdrejta, mblidhen nga sensori BME280 nga shkrimi i pitonit.

21-nëntor-20 19:19:25-INFO-leximi i kompensuar (id = 6e2e8de5-6bc2-4929-82ab-0c0e3ef6f2d2, vula kohore = 2020-11-21 19: 19: 25.604317, temp = 20.956 ° C, presioni = 1019.08 hPa, lagështia = 49.23 % rH)

Të dhënat e sensorit të pluhurit kërkojnë pak më shumë përpunim. Moduli i sensorit thith disa mostra ajri për të zbuluar grimcat, kështu që duhet të funksionojë për një kohë (30s) për të pasur rezultate të besueshme. Nga vëzhgimi im, unë konsideroj vetëm mesataren e 3 mostrave të fundit. Procesi është i disponueshëm në këtë skenar.

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

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

Sensori i pluhurit siguron vetëm indeksin PM2.5 dhe PM10. Për të llogaritur AQI ne kemi nevojë për modulin python-aqi:

aqi_index = aqi.to_aqi ([(aqi. POLLUTANT_PM25, të dhëna pluhuri [0]), (aqi. POLLUTANT_PM10, të dhëna pluhuri [1])])

Mbledhja e të dhënave, shfaqja dhe kontrolli i pajisjeve ekzekutohen njëkohësisht dhe në mënyrë asinkrone. Të dhënat ruhen në një bazë të dhënash lokale. Ne nuk kemi nevojë t'i përdorim ato shpesh nëse mjedisi nuk ndryshon shumë shpejt. Për mua, koha e intervalit prej 15 min është e mjaftueshme. Për më tepër, moduli i sensorit të pluhurit grumbullon pluhur brenda, kështu që ne nuk duhet ta përdorim shumë atë për të shmangur detyrën e pastrimit.

Hapi 4: Vendosja e Shërbimit të Automatizimit të Shtëpisë

Ka shumë platforma automatizimi Home atje dhe duhet të instaloni platformën që mbështetet nga priza e zgjuar që keni. Nëse keni të bëni me privatësinë, duhet të krijoni sistemin tuaj. Përndryshe, mund të përdorni platformat e njohura që mbështeten nga shumica e prizave të mençura WiFi: Google Assistant, Alexa ose IFTTT. Mundohuni të zgjidhni platformën fole me një API për të bashkëvepruar (Webhook është i përsosur për këtë qëllim)

Unë përdor IFTTT në këtë tutorial sepse është shumë e lehtë për t'u përdorur edhe për fillestarët. Por kini parasysh se: 1. ka shumë baza të mençura që nuk mbështesin IFTTT, dhe 2. Në kohën kur e shkruaj këtë, IFTTT ju lejon vetëm të krijoni 3 apleta (detyra automatizimi) falas, gjë që është e mjaftueshme vetëm për 1 pajisje

Këto janë hapat:

1. Krijoni dy apleta në IFTTT, për ndezjen dhe fikjen e pajisjes, duke përdorur shërbimin Webhook. Detajet mund t'i gjeni këtu.

2. Kopjoni çelësin API dhe kopjojeni atë në shkrimin python. Unë do të sugjeroj që ta ruani në një skedar të veçantë për arsye sigurie.

3. Përcaktoni logjikën/parametrat e kontrollit në skriptin kryesor.

Hapi 5: Rezultatet

OK, tani ne testojmë sistemin.

Ekrani OLED tregon Temperaturën, Lagështinë dhe Indeksin e Cilësisë së Ajrit të llogaritur (AQI). Gjithashtu shfaq vlerën minimale dhe maksimale në 12 orët e fundit.

Të dhënat e serive kohore të AQI në pak ditë tregojnë diçka interesante. Vini re rritjet në modelin AQI? Ndodhte dy herë në ditë, maja e vogël rreth orës 12:00 dhe maja e lartë është rreth orës 19:00. Epo, e keni menduar, ishte kur gatuam, duke përhapur shumë grimca përreth. Interestingshtë interesante të shihet se si veprimtaria jonë e përditshme ndikon në mjedisin e brendshëm.

Gjithashtu, rritja e fundit në figurë zgjati shumë më pak se ato të mëparshme. kjo është kur ne shtojmë pastruesin e ajrit në sistem. Kontrolluesi i klimës RPi dërgon kërkesë PURIFIER_ON kur AQI> 50 dhe PURIFIER_OFF kur AQI <20. Ju mund të shihni këmbëzën e IFTTT Webhook në atë kohë.

Hapi 6: Përfundimi

Kjo eshte!

Të dhënat e grumbulluara mund të përdoren gjithashtu për të kontrolluar ngrohësit e ajrit, ftohësit, (de) lagështuesit, etj. Thjesht duhet të blini më shumë priza të zgjuara dhe çdo pajisje e vjetër do të bëhet "e zgjuar".

Nëse dëshironi të kontrolloni shumë pajisje, mund t'ju duhet të konsideroni me kujdes se cilin shërbim të automatizimit të shtëpisë dëshironi të përdorni. Unë do të sugjeroja shumë ngritjen e një platforme të automatizimit të shtëpisë me burim të hapur, por nëse është shumë e ndërlikuar, ka zgjidhje më të thjeshta siç janë Google Assistant dhe IFTTT Webhook, ose duke përdorur bazat inteligjente Zigbee.

Zbatimi i plotë i këtij prototipi mund të gjendet në depon Github:

github.com/vuva/IndoorClimateControl

Argëtohu !!!