Raspberry Pi Bağlı İqlim İzləmə və Nəzarət Sistemi: 6 Addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:43

İnsanlar evlərində rahat olmaq istəyirlər. Bölgəmizdəki iqlim özümüzə uyğun gəlmədiyindən, sağlam bir daxili mühiti qorumaq üçün bir çox cihazdan istifadə edirik: qızdırıcı, hava soyuducu, nəmləndirici, nəmləndirici, təmizləyici və s. İndiki vaxtda avtomatik qurğularla təchiz edilmiş bəzi cihazlara rast gəlinir. ətraf mühiti hiss etmək və özlərini idarə etmək rejimi. Lakin:

• Bir çoxlarının qiyməti çox yüksəkdir/ pula dəyməz.
• Elektrik sxemlərinin qırılması daha asandır və dəyişdirilməsi adi mexaniki hissələrdən daha çətindir
• Cihazlar istehsalçının tətbiqi ilə idarə olunmalıdır. Evinizdə bir neçə ağıllı cihazın olması adi haldır və hər birinin öz tətbiqi var. Onların həlli, tətbiqin "mərkəzləşdirilmiş" bir nəzarətçiyə sahib olması üçün Alexa, Google Assistant və IFTTT kimi platformalara inteqrasiya edilməsidir.
• Ən əsası, istehsalçılar bizim məlumatlarımıza, Google/Amazon/IFTTT/etc məlumatlarımıza malikdir. Etmirik. Məxfiliyə əhəmiyyət verməyəcəksiniz, amma bəzən hamımız yataq otağınızın rütubət modelinə baxmaq istəyə bilərik, məsələn, pəncərələrin hansı vaxt açılacağına qərar vermək.

Bu dərslikdə nisbətən aşağı qiymətli Raspberry Pi əsaslı Daxili İqlim Nəzarətçisinin prototipini hazırlayıram. RPi ətraf qurğularla SPI/I2C/USB interfeysləri vasitəsilə əlaqə qurur:

• Atmosfer sensoru temperatur, rütubət və hava təzyiqini toplamaq üçün istifadə olunur.
• Yüksək dəqiqlikli Hava Keyfiyyəti sensoru, Hava Keyfiyyəti İndeksini (AQI) hesablamaq üçün istifadə olunan atmosfer hissəcikləri (PM2.5 və PM10) məlumatlarını təmin edir.

Nəzarətçi, əldə edilən məlumatları emal edir və dəstəklənən WiFi Smart fişlərini idarə edən IFTTT Webhook avtomatlaşdırma xidmətinə sorğu göndərərək cihaz hərəkətlərini tetikler.

Prototip, digər sensorları, cihazları və avtomatlaşdırma xidmətlərini asanlıqla əlavə edə biləcək şəkildə qurulmuşdur.

Addım 1: Avadanlıq

Bunu qurmaq üçün tövsiyə olunan avadanlıq:

1. WiFi ilə bir Raspberry Pi (istənilən versiya). Bunu RPi B+istifadə edərək qururam. RPi ZeroW olduqca yaxşı olardı və ~ 15 dollara başa gəlirdi
2. İstilik, rütubət, hava təzyiqi üçün ~ 5 $ olan BME280 sensoru
3. Nova SDS011 Yüksək Həssas Lazer PM2.5/PM10 Hava Keyfiyyətini Algılayan Sensor Modulu ~ 25 $
4. LED/LCD ekran. SSD1305 2.23 düymlük OLED ekranı ~ 15 dollar istifadə etdim
5. Bəzi WiFi/ZigBee/Z-Dalğa Smart Yuvaları. Hər biri 10-20 dollar
6. Mexanik açarları olan hava təmizləyicisi, nəmləndirici, nəmləndirici, qızdırıcı, soyuducu və s. Məsələn, bu dərsliyi hazırlamaq üçün ucuz bir hava təmizləyicisi istifadə etdim

Yuxarıdakı ümumi xərc, <100 $ -dır, demək olar ki, 200 dollara başa gələ biləcək ağıllı bir təmizləyicidən daha azdır.

Addım 2: Raspbery Pi -nin bağlanması

Dövrə diaqramı, I2C interfeysi və SPI interfeysindən istifadə edərək OLED displey HAT istifadə edərək BME280 sensoru ilə RPi -nin necə bağlanacağını göstərir.

Waveshare OLED HAT, GPIO -nun üstünə əlavə edilə bilər, ancaq digər periferik qurğularla bölüşmək üçün bir GPIO ayırıcıya ehtiyacınız var. Arxa tərəfdəki rezistorları lehimləməklə I2C istifadə etmək üçün konfiqurasiya edilə bilər.

SSD1305 OLED HAT haqqında əlavə məlumatı burada tapa bilərsiniz.

Həm I2C, həm də SPI interfeysləri RPi -də aktivləşdirilməlidir:

sudo raspi-config

Nova SDS011 Toz sensoru RPi-yə USB portu ilə qoşulur (Serial-USB adapteri ilə).

Addım 3: Sensorlardan Məlumat Toplamaq

Çox sadə görünən atmosfer məlumatları, python skriptindən BME280 sensorundan toplanır.

21-Nov-20 19:19:25-BİLGİ-kompensasiya edilmiş oxu (id = 6e2e8de5-6bc2-4929-82ab-0c0e3ef6f2d2, vaxt damgası = 2020-11-21 19: 19: 25.604317, temperatur = 20.956 ° C, təzyiq = 1019.08 hPa, rütubət = 49.23 % rH)

Toz sensoru məlumatları bir az daha işlənməlidir. Sensor modulu hissəcikləri aşkar etmək üçün bəzi hava nümunələrini sorur, buna görə etibarlı nəticələr əldə etmək üçün bir müddət (30s) işləməlidir. Müşahidəmə görə, yalnız son 3 nümunənin ortalamasını nəzərə alıram. Proses bu skriptdə mövcuddur.

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

21-Noyabr-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 Noyabr 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 -Nov -20 19:21:19 - DEBUG - 6. PM2.5: 3.0, PM10: 6.6 21 -Nov -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

Toz sensoru yalnız PM2.5 və PM10 indeksini təmin edir. AQI-ni hesablamaq üçün python-aqi moduluna ehtiyacımız var:

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

Məlumatların toplanması, göstərilməsi və cihazların idarə edilməsi eyni vaxtda və asinxron şəkildə aparılır. Məlumatlar yerli məlumat bazasında saxlanılır. Ətraf çox tez dəyişməsə, onları tez -tez çalıştırmamıza ehtiyac yoxdur. Mənim üçün 15 dəqiqəlik fasilə kifayətdir. Bundan əlavə, toz sensoru modulu içəridə toz yığır, buna görə təmizləmə işindən qaçmaq üçün onu çox istifadə etməməliyik.

Addım 4: Ev avtomatlaşdırma xidmətinin qurulması

Orada bir çox Ev avtomatlaşdırma platforması var və sahib olduğunuz ağıllı yuva tərəfindən dəstəklənən platformanı quraşdırmalıdır. Məxfiliklə maraqlanırsınızsa, öz sisteminizi qurmalısınız. Əks təqdirdə, əksər WiFi ağıllı yuvaları tərəfindən dəstəklənən məşhur platformalardan istifadə edə bilərsiniz: Google Assistant, Alexa və ya IFTTT. Qarşılıqlı əlaqə qurmaq üçün API ilə yuva platformasını seçməyə çalışın (Webhook bu məqsəd üçün idealdır)

Bu təlimatda IFTTT -dən istifadə edirəm, çünki yeni başlayanlar üçün də istifadə etmək çox asandır. Ancaq unutmayın ki: 1. IFTTT -ni dəstəkləməyən bir çox ağıllı yuva var və 2. Bunu yazarkən IFTTT yalnız 3 applet (avtomatlaşdırma tapşırıqları) pulsuz yaratmağa imkan verir ki, bu da yalnız 1 üçün kifayətdir. cihaz.

Bunlar addımlardır:

1. Webhook xidmətindən istifadə edərək cihazı açmaq və söndürmək üçün IFTTT -də iki applet yaradın. Detalları burada tapa bilərsiniz.

2. API açarını kopyalayın və python skriptinə kopyalayın. Təhlükəsizlik baxımından ayrı bir faylda saxlamağı təklif edərdim.

3. Əsas skriptdə nəzarət məntiqini/parametrlərini təyin edin.

Addım 5: Nəticələr

Yaxşı, indi sistemi sınayırıq.

OLED displeyi mövcud Temp, Rütubət və Hesablanmış Hava Keyfiyyəti İndeksini (AQI) göstərir. Son 12 saatda minimum və maksimum dəyəri də göstərir.

Bir neçə gün ərzində AQI-nin zaman seriyası məlumatları maraqlı bir şey göstərir. AQI modelindəki dalğalanmalara diqqət yetirin? Gündə iki dəfə baş verdi, kiçik zirvəsi saat 12: 00 -da, ən yüksək zirvəsi 19: 00 -da. Elə bilirdiniz ki, yemək bişirdiyimiz zaman ətrafa çoxlu hissəciklər yayılırdı. Gündəlik fəaliyyətimizin daxili mühitə necə təsir etdiyini görmək maraqlıdır.

Ayrıca, rəqəmdəki son dalğalanma əvvəlkilərdən çox daha qısa davam etdi. o zaman sistemə hava təmizləyicisi əlavə edirik. RPi iqlim nəzarətçisi AQI> 50 olduqda PURIFIER_ON və AQI <20 olduqda PURIFIER_OFF istəyi göndərir. IFTTT Webhook tetikleyicisini o vaxt görə bilərsiniz.

Addım 6: Nəticə

Bu belədir!

Toplanan məlumatlar hava qızdırıcılarını, soyuducuları, (nəmləndiriciləri) və s. İdarə etmək üçün də istifadə edilə bilər. Sadəcə daha ağıllı prizlər almalısınız və hər köhnə cihaz "ağıllı" olacaq.

Bir çox cihazı idarə etmək istəyirsinizsə, hansı ev avtomatlaşdırma xidmətindən istifadə etmək istədiyinizi diqqətlə nəzərdən keçirə bilərsiniz. Açıq mənbəli bir ev avtomatlaşdırma platforması qurmağı çox təklif edərdim, amma çox mürəkkəbdirsə, Google Assistant və IFTTT Webhook kimi sadə həllər və ya Zigbee ağıllı prizlərindən istifadə etmək olar.

Bu prototipin tam tətbiqini Github deposunda tapa bilərsiniz:

github.com/vuva/IndoorClimateControl

Əylənin !!!