52
Рисунок 31. Настройка логической цепочки из Web интерфейса
В данном варианте пользователю предоставляется несколько заранее
определенных полей, значения которых влияют на работу конкретного
выхода контроллера. Например: для GPIO14 можно указать необходимость
контроля температуры по конкретному датчику DS1820, задать действие при
превышении или занижении установленного порога, задать действие по
умолчанию.
2-й вариант подразумевает создание более сложных, не ограниченных
одним выходом, цепочек и заданием более сложной логики работы системы.
Написание данных цепочек сводится к написанию текстовой строки, в виде
логического выражения, используя индексы выключателей и датчиков. Далее
данная цепочка перерабатывается демоном в логическое выражение вида
if…else, вычисляется его значение (истина или лож) и принимается решение
о воздействии на систему. Данные цепочки прописываются в отдельных
файлах, одноименных со сценарием. Каждая строка файла является
отдельной цепочкой.
Настройка оповещений. Для контроля работы системы, а так же для
уведомлений клиента об определенных событиях системы (срабатывание
датчика движения, понижение температуры ниже порога, включение
53
освещения и т.п.) существует возможность настройки отправки сообщений
для каждого из сценария в отдельности. При настройке оповещения задается
отслеживаемый параметр, порог и адресат. Возможно указание нескольких
адресатов для одного и того же события.
При наступлении события система незамедлительно отправит письмо
и/или СМС будет повторять его каждый час. Данные повторы необходимы
на случай сбоя подключения к интернету или недоставке СМС сообщения
(СМС не является гарантированной услугой сотового оператора). Отправка
E-Mail осуществляется напрямую через SMTP сервер почтового провайдера,
например Яндекс. Отправка напрямую позволяет реализовать механизм
отслеживания прохождения всего протокола отправки письма, получить
подтверждение от SMTP сервера об успешности или ошибки отправки и, в
дальнейшем, выстраивать периодичность отправки писем. Например при
сбое при отправке письма из-за сбоя сети (недоступность сотового оператора,
перезагрузка роутера и т.п.) система автоматически будет пытаться
отправить сообщение каждую минуту. При этом после нормальной отправки
выставляется флаг и отправка следующего письма откладывается на час.
Отправка СМС осуществляется напрямую с подключенного модема,
путем отправки AT команд.
Для удобства работы с системой предусмотрена возможность
группировки виртуальных выключателей в различные пулы. Это стало
необходимым при увеличении количества портов вывода (нагрузок). Данный
функционал позволяет разделять часто используемые выключатели,
логически отделяя их от технологических или не требующих внимания.
Более детально в работе системы можно разобраться на примере
работающей системы, смонтированной в загородном доме:
Вводные данные: Имеется загородный дом, 3 комнаты, сауна. В 2-х
комнатах смонтирован теплый пол, установлен электрический обогреватель,
смонтирована система приточной вентиляции, в санузле установлен бойлер.
Установлена система уличного освещения.
54
В системе созданы 2 сценария работы: «Я дома» и «Дежурный»
В сценарии «Я дома» для комфортного пребывания в доме
Пользователем задана комфортная температура теплого пола 30 градусов при
условии уличной температуры ниже +15. При этом температура в помещении
установлена на уровне 25 градусов.
В сценарии «Дежурный» теплый пол отключен, температура в
помещении не должна понижаться ниже +5С, настроены оповещения на
случай понижения температуры ниже +5С, срабатывания датчика движения,
включения освещения.
При нахождении в доме активирован сценарий «Я дома». При этом
снимается блокировка с виртуальных выключателей освещения, а
температура в помещении доводится до указанного уровня. В данном
сценарии применен вариант экспертной настройки, не доступный обычному
пользователю. Сделано это для снижения нагрузки на энергосеть, так как
отведенная мощность на объект ограничена. Реализовано поочередное
включение теплого пола и настенных обогревателей.
Пример цепочки, прописанной в системе:
if((#15<30 or #16<30) and #19!=1) action(#18=1)
15 – ds1820 теплого пола
16 – ds1820 теплого пола (второй датчик)
18 – порт управления теплым полом
19 – порт управления настенными обогревателями
Расшифруем: если температура теплого пола ниже 30 по одному из
датчиков и обогреватели не работают – включаем теплый пол. В случае
ложности выражения – отключаем пол.
Таким образом, одновременное потребление энергии ограничивается
одной группой нагрузки, примерно равной мощности.
Еще один пример:
If(H>2100 and #20!=1 and H<2359) action(#21=1)
55
В данной цепочке прописан временной интервал c 21:00 до 23:59, а так
же привязка к датчику освещенности (id=20) для включения уличного
освещения (выключатель с индексом 21). Данная цепочка включает уличное
освещение, в случае если во временной интервал от 21:00 до 23:59 на улице
темно, согласно датчику освещенности.
На стадии обработки цепочки демон подменяет ключевые слова типа H
на соответствующие значения. В данном случае H – время без делителя часов
и минут в сутках. Action – необходимое действие при истинности выражения.
Действие по умолчанию – 0(выключить). IИдентификаторы выключателей и
датчиков обозначаются знаком решетка (#). При вычислении выражения
демон заменяет указанный идентификатор значением, хранящемся в базе
данных.
В целом, на один проход цикла опроса/принятия решения/отправки
уведомления уходит не более 10 секунд, а характерное время одного цикла –
порядка 1-1,5 секунд.
56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Целью данной работы было создание модульной системы
алгоритмического управления для систем автоматизации зданий. В процессе
работы был разработан и протестировал в реальных условиях модуль
управления различными устройствами автоматизации здания, написана
универсальная микропрограмма для данных модулей. Разработан модуль
автоматической обработки информации и принятия решения (демон), а так
же реализован пользовательский интерфейс в виде web приложения, для
конфигурирования и эксплуатации данного комплекса.
По замыслу система должна была получиться
1. Модульной
2. Надежной
3. Дешевой
4. Простой в настройке и эксплуатации
В процессе работы были подобраны компоненты системы, такие как
контроллер ESP8266, микрокомпьютер Rasberry Pi, некоторые датчики. Все
компоненты прошли нагрузочное тестирование в боевых условиях.
Одним из основных преимуществ созданной системы является ее
дешевизна, при высоком качестве компонент. Стоимость автоматизации
загородного дома составила не более 4 тысяч рублей, с учетом построения
сети передачи данных и организации доступа в сеть интернет – не более 10
тысяч рублей.
На момент начала написания работы модули ESP8266 являлись одними
из наиболее доступных. В данный момент появились более «продвинутые»
контроллеры, обладающие большим количеством портов ввода/вывода,
большей тактовой частотой. Но при всех преимуществах – цены на них
довольно высоки.
Несмотря на вышесказанное – разработанное ПО, с минимальными
адаптационными доработками (firmware), может быть использовано и с
новыми модулями.
57
Так же стоит отметить простоту обновления прошивки «по воздуху»,
благодаря которой при обслуживании или апгрейде программного
обеспечения контроллеров не требуется вмешиваться в инфраструктуру
здания для доступа к нужному интерфейсу.
Сама система управления (web интерфейс и демон) могут
использоваться без изменений. Данное обстоятельство делает разработанную
систему универсальной.
Таким образом, в ходе проделанной работы была достигнута
поставленная цель. А именно: была разработана и построена система
управления зданием, которая при должных настройках способна
оптимизировать затраты на эксплуатацию здания, повысить комфорт
администрирования оборудования объекта. При этом система является
гибкой, модульной, масштабируемой.
58
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Люк Веллинг, Лаура Томсон, Разработка веб-приложений с
помощью PHP и MySQL, издательство Вильямс, 2016г.
2. Сейед Тахагхогхи, Хью Е. Вильямс, Руководство по MySQL,
издательство: Русская Редакция, 2014г.
3. Николай Прохоренок, Владимир Дронов, HTML, JavaScript, PHP и
MySQL. Джентльменский набор Web-мастера, издательство БХВ-
Петербург, 2015г.
4. П.Хоровицб У.Хилл, Искусство схемотехники, издательство Бином,
2015г.
5. Сообщество разработчиков esp8266, www.esp8266.ru, (постоянные
обращения).
6. Форум разработчиков esp8266, www.esp8266.ru/forum, (постоянное
общение).
7. PHP Hypertext Processor, www.php.net, (дата обращения: 08.04.2017)
8. PHP Hypertext Processor, http://php.net/manual/en/book.json.php ,
(дата обращения: 10.04.2017)
9. Arduino, www.arduino.cc, (частые обращение п процессе написания)
10. Аппаратная платформа Arduino, www.arduino.ru, (частые обращения
в процессе написания)
11. Хабрахабр, www.habrahabr.ru/, (постоянное общение)
12. Bootstrap, www.bootstrap-3.ru/, (дата обращения: 01.06.2017)
13. MySQL, www.mysql.ru, (постоянное обращение)
14. ESP8266 WiFi Connection manager with web captive portal,
https://github.com/tzapu/WiFiManager (дата обращения 20.03.2017)
15. ESPЗ8266 WiFi configuration manager library for arduino IDE,
https://tzapu.com/esp8266-wifi-connection-manager-library-arduino-ide/
(дата обращения 21.03.2017)