Do it yourself

Home Manager

Radu Tabarcea - Home Manager

Casa inteligentă de la Oneşti

“Locuiesc într-o casă de aproximativ 200 mp cu parter şi mansardă, iar încălzirea este realizată cu o centrală termică pe gaz. Iniţial, controlul temperaturii era realizat cu un termostat obişnuit montat la parter, în cea mai mare cameră, dar acest sistem nu era eficient şi ne crea disconfort. Trebuia să reglez termostatul într-un fel iarna şi în alt fel toamna şi primavara, dar tot nu puteam compensa nevoia de temperaturi diferite în dormitoare”, spune Radu Tabarcea, autorul proiectului Home Manager. Era în primăvara anului 2014, când oneşteanul a început să studieze cum să implementeze un sistem de control care să simuleze existenţa unui termostat în fiecare cameră. Până în toamnă, prima variantă a sistemului era implementată atât hardware, cât şi software, iar din iarna anului 2014, funcţionează constant.

Cedarea căldurii din casa către exterior se realizează în ritmuri diferite pentru fiecare cameră (în funcţie de suprafaţă, orientarea către nord sau sud etc.), încălzirea variază de la o cameră la alta (avem în vedere suprafaţa camerei, suprafaţa caloriferului etc.), iar reglarea temperaturii se făcea în funcţie de temperatura din camera de la parter, ceea ce determina ca temperatura în dormitoare să fie mai mică sau mai mare decât cea necesară, apărând în multe cazuri disconfort termic.

Astfel, m-am decis să încerc implementarea unui sistem de control care să simuleze existenta unui termostat în fiecare cameră, având în vedere şi faptul că nu doream fire aparente prin casa. Până în toamnă prima variantă a sistemului era implementată atât hardware, cât şi software, iar din iarna anului 2014, funcţionează constant, dar a avut parte de multe update-uri”, spune acesta.

Pentru implementare a decis că va pune actuatoare pe distribuitoarele de căldură de la parter, care erau situate într-o magazie, lângă centrala termică. Aici a fost nevoit să tragă câteva cabluri aparente de curent pentru alimentarea actuatoarelor şi unul de comandă. De asemenea, a schimbat distribuitoarele iniţiale cu unele folosite pentru încălzire în pardoseală, dar care aveau posibilitatea de montare a actuatoarelor.

Home Manager

Pentru măsurarea temperaturilor a folosit senzori DS18B20 ce au nevoie de 3 fire (2 alimentare şi unul de date). „Pentru acesti senzori am utilizat reţeaua de telefonie fixă, din casă. Am montat în prizele de telefon, în fiecare cameră în care ajunge reţeaua, câte un senzor de temperatură, iar din ultima priză am tras un cablu, prin spatele mobilei, până la Raspberry pi. Pentru măsurarea temperaturilor de la exterior am tras nişte fire de telefonie prin pod (am reuşit să le pozez fără să fie vizibile)”.

Pentru comanda actuatoarelor şi a centralei termice a folosit reţeaua de internet. Comanda este realizată cu un calculator Raspberry pi la ai cărui pini sunt legaţi direct senzorii de temperatură, iar actuatoarele sunt şi ele conectate cu acesta prin intermediul unor optocuploare şi relee - pentru a proteja computerul de şocurile electrice ce pot apărea în reţea.

Home Manager

Software-ul l-am scris în Python. Prima variantă era practic o buclă infinită care citea pe rând senzorii de temperatură, compara temperaturile obţinute cu cele din termostatele software şi apoi, în functie de necesităţi, pornea actuatoarele şi centrala termică. De asemenea, o istorie a citirilor şi acţiunilor întreprinse de Raspberry era salvată într-o bază de date. Iernile nu sunt toate la fel, dar pot estima că a scăzut consumul de gaz în urma implementării acestui sistem cam cu 20-25%. Poate lucrul cel mai important este că acum temperaturile camerelor sunt reglate individual, ceea ce face ca nivelul de confort sa fie foarte bun”, menţionează Radu Tabarcea.

În anul 2015 a realizat o interfaţă unde puteau fi vizualizate temperaturile camerelor, graficele de evoluţie a temperaturilor şi de unde puteau fi modificate graficele termostatelor software amintite mai sus.

Prin 2016 a început să studieze modulele de transmisie wireless. După mai multe încercări, a decis să încerce implementarea unor senzori wireless pe baza modulelor ESP8266. Stabilitatea acestora poate fi asigurată foarte uşor prin montarea unor condensatori pe alimentare care să taie vârfurile de tensiune. Senzorii de temperatură pot fi legaţi direct la pinii modulului, iar transmisia datelor urma să se facă wireless. A descoperit pe internet şi standardul de transmisie a micromesajelor (MQTT) care este special pentru microcontrolere şi alte sisteme cu resurse puţine. S-a dovedit a fi foarte bun pentru transmisia wireless a datelor între Raspberry pi şi modulele ESP8266. A început să dezvolte software-ul pentru aceste module şi acum are 3 senzori wireless ce funcţionează de mai bine de 6 luni.

Home Manager

În 2017 a refăcut software-ul de pe Raspberry pi. Varianta nouă are o structură modulară, flexibilă. Acum pot fi uşor adăugate noi module. De asemenea, configurarea sistemului se face cu un fişier de configurare în care pot fi scrise operaţiuni de decizie pe baza unor operaţiuni logice şi aritmetice între elementele componente (de exemplu: porneşte căldura într-o cameră dacă temperatura exterioară este sub 15 °C, temperatura în camera este mai mică decât cea din termostatul software aferent camerei, cu offset de -0.2C şi fereastra închisă).

Tot în 2017 a făcut şi o aplicatie pentru Android în care pot fi văzute stările tuturor dispozitivelor conectate la Home Manager şi pot fi modificate graficele termostatelor pentru fiecare cameră. Aplicatia se dovedeşte a fi foarte utilă, acum nu mai este necesar să intre pe pagina web pentru a face o operaţiune sau pentru a verifica dacă sistemul funcţionează.

În continuare ar vrea să monteze nişte motoare la jaluzelele verticale de la ferestre astfel ca ele să se închidă automat dacă afară e prea cald şi soare (eventual se prognozează a fi) pentru ca să pastreze răcoare în casă sau să se închidă atunci când afară se face prea frig (sau se prognozează a fi) pentru a păstra caldura în casă.

Cu toate că proiectul a fost dezvoltat iniţial pentru controlul temperaturilor din casa lui, după reproiectarea softului de anul trecut el poate fi folosit pentru controlul oricărui tip de proces lent (acolo unde parametrii pot fi monitorizaţi la intervale măsurabile în secunde sau minute), ceea ce poate include, pe lângă controlul temperaturilor dintr-o construcţie prin pornirea şi oprirea agentului termic din calorifere sau a centralei termice şi alte procese cum ar fi: închiderea automată a obloanelor la ferestre, controlul irigării plantelor din casă sau curte, controlarea temperaturilor, a umidităţii solului sau a ferestrelor într-o seră de legume etc. Prin extensie, poate fi utilizat chiar şi la procese industriale cu variaţie lentă a parametrilor (temperaturi, nivelul fluidelor în rezervoare, concentraţii de substanţe în soluţii etc.) prin pornirea sau oprirea unor motoare, pompe, acţionarea de actuatoare, dar pentru aceste procese ar fi nevoie de o interfaţă grafică adaptată nevoilor clientului.

Share!