Пластиковые окна, во многом удобны - хорошая звуко-тепло изоляция, удобно мыть и пр. но по сравнению со старыми деревянными, у них есть существенный недостаток - они почти воздухонепроницаемы. Даже те, котоые, якобы, обеспечивают проветривание. Современные деревянные окна, также, вопреки мифам, почти непроницаемы для воздуха.

Раньше предполагалось, что воздух поступает в жилище через щели в окнах а покидает через вентиляционные каналы кухонь и санузлов. Установка современных стеклопакетов перекрывает данный путь воздуха, только если не держать окно приоткрытым. Но это  некомфортно в зимнее время и при условии нахождения дома в шумном месте.

Поэтому, современный дом - это, в том числе, системы управления климатом и притоком свежего воздуха

СНИП определяет довольно серьезные нормы воздухообмена, на практике, трудновополнимые. Но даже если удовлетворить их на четверть - качество жизни повышается.

Различают приточные системы вентиляции и приточно-вытяжные. Приточно-вытяжные могут быть оборудованы системами рекуперации тепла. То есть теплый "отработанный" воздух перед покиданием жилища, подогревает холодный, поступающий с улицы. Это, конечно же, эффективно, но требует приличных начальных вложений в оборудование, а также, прокладывание массы воздуховодов, которые обеспечат поступление всего отработанного воздуха в установку для "отьема" тепла.

Приточная установка забирает воздух с улицы, подогревает его и подает в жилище. Отработанный просто вытесняется в вентканалы. Такая система радикально проще в инсталляции, но расходы на подогрев внешнего воздуха будут приличные.

Пример: сейчас на улице +6 градусов, установка нагревает воздух до +23 (на 17 градусов), при этом калорифер работает на 57% полной мощности (2,4 КВт*0,57) - примерно на 1300 Вт

Возможно сократить этот расход, если использовать приток свежего воздуха совместно с системой центрального кондиционирования. Как известно, если кондиционер нагревает воздух, то он делает это с КПД>100% (так как для кондиционера нагрев или охлаждение - это просто перенос тепла. С улицы в дом или из дома на улицу)

В моей системе, приточная установка нагнетает воздух в приемную камеру канального кондиционера. в принципе, даже если нагнетающий вентилятор выключен - кондиционер при работе подтягивает большое кол-во воздуха с улицы, подогревает и распределяет по комнатам

Обычно при плюсовых температурах на улице количество выработанного тепла превышает величину израсходованной энергии в 2-4 раза. Если мощность потребления составила 1 кВт, то мощность обогрева будет равняться примерно 2-4 кВт. Производитель указывает номинальную мощность потребления, которая может немного не совпадать с реальными значениями.

Но надо понимать, что в зимнее время и при температурах ниже -5, работать на обогрев могут только специально предназначенные для этого модели полупромышленных кондиционеров. Эффективность их при этом понижается.

Для своих экспериментов, я взял недорогую полупромышленную канальную модель кондиционера Haier, один блок которой легко справляется более чем со 100 кв.м площади и подогревает жилище аж до морозов в  -18 градусов.

Есть, конечно, и недостатки - крайне сложная интеграция устройства в Умный дом. Поддержка так и не смогла предложить удовлетворительный вариант для этого, насчитав 60 тыс за несколько абсолютно мне не нужных устройств, в том числе, пульт управления Зданием, только для того, чтобы получить стандартный modbus интерфейс управления). Но вопрос управления, вроде-бы удается решить самостоятельно, об этом в следующем обзоре.

Вторая проблема - после года эксплуатации разбалансировался вентилятор внутреннего блока, что увеличило шум. Поддержка полгода назад обещала заменить ... Буду держать в курсе. Если устройство удастся приручить и оно проработает еще хотя бы пару лет - пожалуй, это будет самый экономичный вариант решения вопроса кондиционирования.

Но в целом, если есть возможность - лучше выбирать полупромышленные устройства таких брендов как DAIKIN, TOSHIBA, MITSUBISHI, PANASONIC

 

 

 

0
0
0
s2sdefault

В предыдущих статьях, я рассказывал про управляемое освещение, вентиляцию, теплые полы и пр.

Это все можно назвать "руками" и "ногами" Умного дома.

Датчики температуры, влажности, CO2, движения, освещенности и даже выключатели на стенах - это все органы чувств - глаза и уши.

Шина MQTT или ZWave или любая другая - своеобразная "нервная система", передающая сигналы от датчиков и к исполнительным устройствам.

Собственно, роль контроллера LightHub - присоединить органы чувств и руки-ноги к нервной системе. Уже после этого Дом превращается в подобие "тела" которое уже может шевелиться и выполнять простейшие операции.

Но теперь, когда создано "тело" Умного дома, начинается самое интересное! Собственно, то, ради чего все и затевалось - вдыхаем в этого зомби  разум.

У используемой мной системы Openhab есть, в принципе, возможность создавать, так называемые, правила (rules), позволяющие на довольно странном языке описать взаимосвязь событий - например: состояние датчика освещенности изменилось на "темно" - включаем свет. Но язык трудно назвать "дружелюбным".

Поиск привел меня к интересному Opensource проекту от компании IBM с названием NodeRed

Это среда графического создания правил, работающая на известном движке NodeJs, настраиваемое прямо в браузере, позволяющая собрать всю логику управления и взаимосвязи событий в доме, буквально, из сотен готовых кубиков.

Есть стандартные кубики: привязка к нашей шине MQTT, таймеры, узлы выбора и манипуляции с событиями. Есть - устанавливаемые из внешних репозиториев:

например - интеграция с Telegram или PID регулятор, который может точно поддерживать температуру или, скажем влажность в вашем доме

Возможности по программированию сценариев ограничены только вашим воображением. В принципе, для того, чтобы далее складывать логику работы вашего дома из кубиков, даже не требуется быть программистом. Достаточно понять общую идею.

В дальнейшем, я планирую выпустить ряд видеоуроков на эту тему, а пока, самое правильное - прочитать прекрасную статью на Хабре: https://geektimes.ru/post/279814/

Примеры того, что сейчас реализовано в моем доме при помощи NodeRed:

  • Перекрытие подачи уличного воздуха в квартиру, если на улице слишком холодно
  • Включение освещения при обнаружении движения, если на улице темно, выключение по таймеру.
  • Уведомление на месседжер о движении при установленном режиме охраны, снятии, постановке на охрану, неисправностях (датчики температуры, протечки)
  • Регулировка интенсивности приточной вентиляции в зависимости от уровня CO2 в помещении.
  • Включение/выключение, настройка электрических Теплых полов в зависимости от времени суток (у меня трехтарифный электросчетчик и экономия существенна)
  • Управление домом при помощи радиовыключателя (в тех местах, куда в свое время не дотянул провод)

Прошивку Контроллера умного дома LightHub я доработал таким образом, чтобы было максимально удобно управлять всем из Node Red.

Основные функции, облегчающие программирование сценариев из кубиков NodeRed:

  • Группы каналов. Можно обьединять в группы, фактически, любые каналы и другие группы. Например создать группу "весь свет" или "все теплые полы"
  • В дополнение к стандартным командам ON  и OFF добавлены HALT (выключить) и REST (включить, но только если было выключено командой HALT) - это позволило легко реализовывать удобную автоматизацию
    Например, когда на улице становится очень холодно - вентиляция перекрывается. Когда теплет - открывается обратно, но только при условии, что она была изначально открыта.
    Ну и такие вещи как кнопка перед выходом из дома, которая выключает все но включает только то, что было выключено - это очень удобно
  • Также, реализованы команды XON (включить) и XOFF (выключить, но только если было включено командой XON) - Это сделано специально, чтобы свет, включенный вручную (ON) - не выключался по таймеру датчика движения

 

 

 

0
0
0
s2sdefault

Наступила осень. Время достаточно серое и унылое, но оптимизма и драйва добавило то, что удалось испробовать созданную летом Приточную установку. 

Летом, в принципе, можно держать окна открытыми, если они, конечно, не выходят на автостраду а за окном не цветет какая нибудь береза, на которую у вас аллергия. Когда прилично холодает - это уже не вариант.

Установка сильно порадовала - субъективно, во всей квартире дышится легко, при этом температура не падает ниже 22-х градусов 

Если, вдруг, такое происходит - кондиционер оперативно подогревает воздух на автомате, до 23-х градусов.

Но одновременно с этим, за неделю использования я обнаружил определенную проблему. И называется она - влажность.

Дело в том, что влажный, но холодный воздух с улицы, подогреваясь до комнатной температуры, теряет свою относительную влажность. Довольно скоро она понижается до 30%

Возможно, все замечали, что если плохо утепленная комната (щели в окнах) при этом сильно отапливается (а раньше, когда затраты на отопление никто не считал, такое было сплошь и рядом) - воздух становится ужасно сухим. Это приводит к першению в горле, носу, респираторным заболеваниям.

Эффективно работающая приточная установка, при отсутствии увлажнителя воздуха, по моим наблюдениям, тоже делает воздух излишне сухим.

Без притока, воздух в замкнутом пространстве увлажняется естественным путем (люди дышат, варят еду, принимают ванну). Оптимальная влажность - 45-60%, конечно, при этом не достигается, но совсем сухого воздуха тоже не получается. Зато, со временем, становится душно, так как повышается удельное количество углекислого газа в воздухе.

Приточный воздух вытесняет "отработаный", но более влажный воздух в вентканалы, заменяя более чистым, но более сухим. При этом, уровень CO2, конечно же, понижается, но при этом влажность понижается также.

Соответственно, следующая и уже не очень сложная задача, которую я себе поставил - найти баланс между влажностью и уровнем CO2 и поддерживать его автоматически.

При этом, естественно, мы еще и сэкономим электроэнергию, так как подогревать уличный воздух занятие достаточно энергоемкое.

Так как приточная установка уже полностью интегрирована в Умный Дом, управлять потоком воздуха с улицы - крайне просто. Значение от 0 до 100 просто записывается в соответствующий MQTT топик, далее, поступая в LightHub, оттуда по шине Modbus в частотный регулятор приточки. Рерулятор температуры после этого автоматически перенастраивает мощность нагревателя, чтобы обеспечить неизменную температуру воздуха на выходе.

Осталось чем-то выдать на MQTT шину значения влажности и CO2, например, в гостиной или спальне или взять худшую в доме величину каждого показателя

А далее, при помощи удачно найденного в NodeRed  Пропорционального-Интегрально-Дифференциального (PID) регулятора поддерживать уровень CO2, скажем, на уровне до 1000 ppm

При этом, в помещение будет поступать минимально необходимое количество свежего уличного воздуха, что позволит его минимально увлажнять и экономить электроэнергию.

При этом, когда люди будут покидать дом, приточка, со временем, должна автоматически выключиться. Ну или работать в минимальном режиме, обеспечивая воздухом собаку ))

В результате поисков, нашел 100% совместимые со своим решением, недорогие датчики CO2/Влажности, которые могут передавать значения напрямую в MQTT шину. Написал запрос, ждем.

Еще ссылки на тему:

https://geektimes.ru/post/284994/

http://forum.ixbt.com/topic.cgi?id=47:11005:1720#1720

https://geektimes.ru/company/dadget/blog/276316/

http://izmerkon.ru/catalog/concentration/sensoryi-co2/s8.html

https://ru.aliexpress.com/store/product/Broadlink-A1-Wifi-Air-Purifier-Intelligent-Smart-Home-Automation-E-air-Air-Quatily-Detector-Testing-Air/1758102_32611201057.html

https://www.ebay.com/itm/Xiaomi-Mi-Home-PM2-5-Air-Detector-Quality-Tester-Monitor-OLED-Smart-Linkage-New/311799678572?epid=2152597783&hash=item4898b5866c:g:CzQAAOSwstJZVxAshttps://www.ebay.com/itm/Home-Smart-Wireless-Air-Quality-Detector-Sensor-Automation-System-Hot/253096751231?hash=item3aedbdf07f:g:hWEAAOSwpgNZkrUj

А, ну конечно, неплохая, хоть и не дешевая находка - Бризер с контролем CO2, температуры и влажности, мобильным приложением. Ничто не ново в этом мире.

Но к большому сожалению, по информации от Техподдержки - это опять "вещь в себе" без возможности интеграции в умный дом. Поэтому, идем своим путем.

Буду держать в курсе!

 

0
0
0
s2sdefault

 

Что такое MQTT?

MQTT или Message Queue Telemetry Transport – это легкий открытый протокол обмена данными, работающий поверх TCP/IP, созданный для унификации обмена данных между устройствами M2M (Машинно-Машинное взаимодействие) и IIoT (Промышленный Интернет вещей).

Идеален для использования в контроллерах и датчиках  где требуется небольшой размер кода и есть ограничения по пропускной способности канала. 

Особенности протокола MQTT

Основные особенности протокола MQTT:

  • Асинхронный протокол
  • Компактные сообщения
  • Работа в условиях нестабильной связи на линии передачи данных
  • Поддержка нескольких уровней качества обслуживания (QoS) 
  • Легкая интеграция новых устройств

 

Протокол MQTT работает на прикладном уровне поверх TCP/IP и использует по умолчанию 1883 порт (8883 при подключении через SSL). Также, возможна работа через Winsocket

Обмен сообщениями в протоколе MQTT осуществляется между клиентом (client), который может быть издателем или подписчиком (publisher/subscriber) сообщений, и брокером (broker) сообщений (например, открытое ПО  Mosquitto MQTT).

Издатель отправляет данные на MQTT брокер, указывая в сообщении определенную тему, топик (topic). Подписчики могут получать разные данные от множества издателей в зависимости от подписки на соответствующие топики.

Устройства MQTT используют определенные типы сообщений для взаимодействия с брокером, ниже представлены основные:

  • Connect – установить соединение с брокером
  • Disconnect – разорвать соединение с брокером
  • Publish – опубликовать данные в топик на брокере
  • Subscribe – подписаться на топик на брокере
  • Unsubscribe – отписаться от топика

Топики представляют собой иерархическую структуру, похожую на путь в файловой системе. Например:

/myhome/kitchen/temperature

/myhome/kitchen/light

Все устройства, которые заинтересованы в получении обновлений информации по всему, например, что происходит на кухне, могут подписаться на топик /myhome/kitchen/#  (#-специальный символ, аналогичный "*" в файловых системах) 

Датчик температуры публикует свои измерения в топик /myhome/kitchen/temperature

Выключатель - в топик /myhome/kitchen/light

Преимущества использования MQTT для устройств  

  • Является стандартом де-факто для современных облачных систем IoT (см обзор). Данный протокол поддерживается всеми современными облачными системами
  • Развитая экосистема opensource решений автоматизации и диспетчеризации, в том числе: OpenHab, Wiren Board, Node Red - (см. Обзор) - это позволяет оконечным устройствам легко использовать уже имеющееся ПО без необходимости разрабатывать Web- интерфейсы, мобильные приложения, Rule-engines и пр.
  • ПО MQTT брокера, также, доступно в открытом исходном коде и портировано под основные ОС (https://mosquitto.org/)
  • Поддержка данного протокола устройством позволяет использовать его совместно с большим кол-вом уже существующего ПО и легко интегрировать новые устройства  
  • Библиотеки для реализации клиентской части данного протокола, также, доступны в исходном коде и могут быть легко интегрированы в ваш проект

Недостатки MQTT

Протокол хорошо специфицирует такие операции как подписка на информацию (топик)  и публикацию информации в топик, но сам формат данных оставляет на усмотрение приложений IoT

Это привело к тому, что разные системы используют разные форматы данных и оказываются, на деле, несовместимы между собой

Например, системы IoT Manager и OpenHab, напрямую, не совместимы. IoT Manager использует формат Json, тогда как OpenHab передает в MQTT топики простые команды "ON", "OFF", цифровые значения датчиков, разделенные запятыми значения для управления устройствами. При этом, подразумевается, что устройства и система управления сконфигурированы одинаковым образом, что позволяет всем участникам обмена однозначно интерпретировать значения

Из общих соображений, использование структурированных данных (Json) более гибко и перспективно. Полагаю, в индустрии будет сформирован и стандартизован общеупотребимый и совместимый формат данных, на который, в перспективе, перейдет прикладное ПО

 

Данный недостаток, тем не менее, не мешает начинать использование данного протокола для межмашинного взаимодействия уже сегодня. Прежде всего, в совокупности с JSon для структурирования передаваемых данных. Это позволит проводить легкую доработку и интеграцию, фактически, с любыми IoT системами в дальнейшем

Конвертация форматов может производиться специально разработанным клиентом, подписывающимся на сообщения одного формата и публикующих их в другом формате в другие топики

 

В статье использованы материалы из  Wikipedia и IPC2u 

 

0
0
0
s2sdefault

Технология  достаточно старая и широко употребляемая

Изначально, выведена на рынок компанией Dallas - Все помнят таблетки для домофонов iButton- это оно

Устройство соединяется с контроллером по одному проводу (кроме общего) - отсюда название. Большое преимущество в том, что каждый чип имеет свой адрес, что позволяет термометры соединять просто параллельно

Я провел массу экспериментов с данным стандартом. Изначально, предполагая очень широко использовать его для управления Умным Домом

Спешу поделиться результатами:

Хуже всего, если для управления 1-wire шиной не использовать никаких специализированных контроллеров (подключение напрямую к PIN у Arduino устройств) - в этом случае, проблемы возникают уже при длине кабеля более 3-х метров

Для моих целей такое расстояние не подходило, поэтому я использовал I2C to 1-wire мост DS2482-100 

 

Стоимость чипа на  Aliexpress  менее 100 руб, чип имеет аппаратный драйвер шины с режимом strong-pullup, что в разы увеличивает надежность работы системы.

Альтернативные решения, как правило, используют USB контроллеры шины 1-Wire на основе DS2490 но это подразумевает использование компьютера в составе контура управления. По опыту, надежность комплексного решения, включающего в себя PC, операционную систему, ПО, сетевую инфраструктуру, в любом случае ниже решения, локализованного в пределах одного контроллера. Поэтому ответственные задачи регулирования я реализовывал таким образом, что это регулирование происходит автономно, контроллером.

 

У себя я использую шлейф длиной около 150 м.

Термометры опрашиваются, относительно, устойчиво, что позволило предельно дешево и управляемо реализовать систему управления теплыми полами. Но сбои  в считывании значений датчиков присутствуют. (В особенности, когда задействовано диммирование освещения или работает приточная вентиляция с фазовой регулировкой мощности нагревательного элемента)

Контроллер опрашивает датчики циклично, поэтому, единичные сбои не влияют на функционирование.

Если датчик не смог прочитаться 20 раз - нагревательный элемент отключается. 

На практике, я рекомендовал бы, все же, не превышать длину шлейфа в 100м для более устойчивой работы.

Кроме термометров, я пробовал использовать самую разнообразную перефирию, вооружившись Datasheet - ами написав множество процедур для управления следующими чипами и устройствами на их базе:

DS2413

DS2408

DS2890

Если коротко - себя это не оправдало

Основная проблема - все же не очень хорошая помехозащищенность

Борьба с помехами в сети 1-Wire

Это, пожалуй, самое непростое в данной технологии. Описываю свой опыт:

  • Шину 1-Wire прокладывайте на расстоянии от высоковольтных проводов, трансформаторов LED освещения и проводов LED освешения (провода дают сильную помеху за счет того, что сила тока велика и используется ШИМ модулирование)
  • Не надо использовать экранированную витую пару. Я проложил STP 5-й категории, но при попытке заземлить экран - связь полностью теряется. Предполагаю, что это связано с увеличением емкости проводника.
  • По отзывам, невитая пара (самый дешевый двужильный провод) дает лучший результат.
  • Хороший опыт - подтягивать дальний конец провода через резистор 3-4 КОм к стабилизированному фильтрованному источнику питания 5Вольт.
  • Отводы от шины в 2-3 метра, в целом, не ухудшают качества работы системы, но прилично упрощают монтаж.

 

 

 

 

0
0
0
s2sdefault