Как контролировать температуру в доме на расстоянии

Как контролировать температуру в доме удаленно?

Вопрос комфорта в доме или квартире остается открытым всегда. Столкнуться с ситуацией, когда на улице мороз, а дома соответствующая температура – неприятно. Остро стоит вопрос, если человек чувствителен к перепадам температур или в помещении живет ребенок. На помощь пришли системы удаленного контроля температуры дома или квартиры.

Перед системой стоят следующие задачи:

• поддерживать заданную температуру;
• удаленно включать обогрев или охлаждение в помещении;
• предоставлять информацию об актуальной температуре;
• отсылать тревожный сигнал при аварии или выходе температуры за допустимое значение;
• удаленное управление и регулировка температуры.

Хотите позаботиться о своих домочадцах?

Заказать удаленное управление отоплением от компании *** по приемлемым ценам здесь!

Контроль температуры выполняется двумя способами:

• через Wi-Fi -роутер и «умный термостат», с подключением устройства, поддерживающего беспроводное соединение. Удобное приложение для смартфона, планшета или ПК будет передавать всю необходимую информацию. С его помощью можно задать настройки температуры и дистанционно управлять отоплением дома.
• GSM-модуль, который актуален для мест без доступа к проводному интернету или его полным отсутствием.

Температура для контроля удаленно представляет собой информацию в электронном виде, передаваемую на расстояние. Путем передачи становится сотовая связь или GSM, канал Интернет. Для этого достаточно лишь приложения в смартфоне и ваша идеальная обстановка уже настроена.

Управление котлом

В большинстве квартир сегодня установлены котлы отопления: газовые или электрические, а для частных домов стали использоваться твердопопливные. Все эти варианты можно объединить одним из инструментов удаленного управления. Однако, не все модели поддерживают работу с автоматикой и датчиками. Иногда приходится либо менять котел, либо подбирать совместимое оборудование. В последнем случае ряд функций может быть недоступен. Реализовывается удаленное управление котлом следующими режимами:

• Автоматизированная система – работа с поддержанием заданных параметров. На основании данных, полученных от датчиков, регулируется температура автоматически и поддерживаться на заданном уровне, или нет.
• Отправка тревожных сообщений в случае наступления аварийной или ремонтной ситуации. Если происходит подобная авария, на смартфон владельца или другое сопряженное устройство поступит соответствующее оповещение.
• Отправка СМС-сообщений или команд через мессенджер – отправляются команды, распознаваемые автоматикой газового котла.

Управление отоплением

Удаленное управление отоплением загородного дома, частного дома или квартиры – не прихоть, а разумное решение. Управление отоплением через интернет или GSM-модуль позволит контролировать температуру отопления. Если жильцов нет дома, температуру можно снизить в целях уменьшения расхода энергии. Такой вариант предусматривает размещение дополнительного специального оборудования в виде датчиков.

Управлять отоплением означает – управлять котлом, так как он является центром системы отопления. Системы дистанционного управления отоплением дома или квартиры стали обычным решением. Для дачи или загородного дома такой вариант полон изысков.

Управление отоплением обеспечивает:

• Экономию – интенсивность отопления может повышаться/понижаться в зависимости от температуры в помещении и погодных условий. Отопление допускается отключать при резком потеплении окружающей среды. Таким образом, владельцу не придется платить за чрезмерный обогрев и создавать для себя лучшие условия. Экономия при наличии автономной системы отопления с дистанционным управлением достигает уровня 50%.
• Регулируемый микроклимат, если в помещении находится большое количество людей, в том числе и детей. «Умное» отопление не допустит дискомфорта, снизив интенсивность отопления.
• Отсутствие промерзания трубопровода, что актуально для большинства коммуникаций, расположенных на открытых участках.
• Подготовить дом к приезду гостей или после работы. Удаленное управление отоплением не вынуждает хозяина выходить на улицу и натапливать котел. Больше никакого холода или сырости.
• Зональный обогрев помещения с поддержанием температуры в отдельных комнатах на разном уровне.
• Контроль за работой системы в реальном времени.
• Своевременное оповещение о неполадках.
• Продление срока службы оборудования за счет оптимизированной нагрузки.

Мы отдаем предпочтение беспроводным сетям в силу надежности и гибкости настройки системы. Как только температура в комнате опустилась ниже нормы, датчик передаст сигнал на приемник, подключенный к котлу. Исходя из сигнала, включается нужный режим обогрева. Преимущество системы на базе газовых котлов заключается в широких возможностях апгрейда автоматизированной системы и подключаемых датчиков. Уровень обогрева легко регулируется на всех участках отопительной системы.

Еще одним способом управления является терморегулятор. Этот вариант подходит для старых моделей котлов, конструкция которых не предусматривает подключение трехходовых клапанов и прочей автоматики. Универсальные терморегуляторы легко объединяют зональность в единую систему. При этом терморегулятор подключается к сети Интернет. В комплект также входит электронный контроллер, который настраивается за несколько минут. Контроллер выступает Wi-Fi передатчиком/приемником, общаясь с электронными термостатами на каждом радиаторе отопления.

Контроль температуры в комнатах

Системы «умного» дома позволяют локализовать отопление. Микроклимат под каждую комнату программируется вручную, а после в дело вступает автоматический алгоритм.

Например, если вы отсутствуете дома, какой смысл впустую прожигать газ/электричество? Намного удобнее установить таймер, по истечении которого отопление включится. Поддержание температуры и влажности для комнат разнится. Эта функция полезна в больших домах с погребом.

Установите желаемый режим позволит через утилиту в сопряженном устройстве!

Умный дом независимо от пользователя по заданным параметрам подготовит условия для сна или отдыха, прогреет комнату в жуткий мороз. Управление вентиляцией зависимо от температуры и влажности в каждой комнате. Автоматическая система отопления самостоятельно определяется необходимость корректирования температуры помещении: включать или выключать вентиляцию. Для удобства на панели управления или мобильном устройстве устанавливается температурный режим.

Что происходит если в доме при отъезде не контролировать температуру?

Если оставить температуру без контроля на пару дней, особых проблем не предвидится. Однако, это не подходит о поездках, сроком 4 и больше дней. Система удаленного контроля температуры задает разные сценарии поддержания микроклимата в помещении при различных условиях. Вариант подходит как для временной программы, длительного отсутствия хозяина или банального открытия окна.

Отсутствие контроля температуры повлечет за собой колебания уровня влажности, а как результат: благоприятные условия для вредных микроорганизмов, порчу мебели, напольных покрытий и даже цветение микросхем. Используя средства нашего программного и аппаратного обеспечения, пользователь с легкостью адаптирует микроклимат своего жилья к собственным потребностям. По мере роста популярности систем дистанционного управления, производители оборудования разработали сервисы удаленной оптимизации энергопотребления отопительного оборудования. Поэтому о вопросе экономии ресурсов можно не беспокоиться.

Чем грозит повышенная влажность в доме?

Излишне влажный воздух вредит предметам мебели и интерьера. Даже обои премиального качества нередко меняют цвет, покрываются плесенью или отклеиваются. Штукатурка и вовсе может отсыреть, отваливаясь кусками. Проще говоря: дорогостоящий ремонт пойдет коту под хвост.

Сырость проникает даже в шкафы и комоды. Поэтому при высокой влажности первыми страдают вещи из древесины, кожи и бумаги. Худшее в случае повышенной влажности – это создание райской обстановки для плесени и грибков. В сыром помещении эти микроорганизмы размножаются быстро. Грибки и плесень попадают в организм человека с кислородом. Минимальный вред плесени и грибков – насморк и аллергия. В худшем случае обостряются хронические болезни. В группе риска находятся как взрослые, так и дети.

Причинами высокой влажности в доме или квартире служат:

• Нарушенный тепловой баланс, примером которого является конденсат на окнах, стенах и даже дверях.
• Неисправная вентиляция – нарушение поступления воздушных масс в помещение или их отвод, провоцируют застой воздуха. На фоне задержки растет влажность, создавая благоприятные условия для спор и грибков.
• Затопленный подвал, от которого сырость достаточно быстро поднимается по стенам частных домов или многоэтажек.
• Нарушенная герметичность коммуникаций вместе с отводом сточных вод. Даже незначительная протечка поспособствует появлению сырости.
• Постоянное затопление со стороны соседей сверху.

Исключив эти факторы, а также установив систему «умного» отопления, больше не придется сдавать свою мебель в ремонт, заказывать услуги дезинсекции от грибка и восстанавливать дорогостоящий ремонт. Чувствуйте себя комфортно 24/7, сделайте заказ дистанционного управления отоплением

Пожарная безопасность при удаленном контроле отоплением

Поскольку систему планируется часто использовать удаленно, необходимо наличие блока безопасности. Он обеспечит защиту от избыточного давления в отопительном контуре, а также исключит разгерметизацию. Заказывая установку дистанционного управления отоплением, владелец может не беспокоиться о пожарной безопасности.

Пожарная безопасность в умном доме работает по следующему принципу:

• Предупреждает и не допускает возгорание – непрерывно контролирует состояние проводки, состава воздуха, уровня давления. С этой целью устанавливается комплекс чувствительных датчиков. Если давление в системе или температура отопления достигли верхнего порога – система автоматически отключится, пока температура не достигнет запрограммированного минимума.
• Зафиксирован рост давления, выявлена протечка воды или газа, срабатывает соответствующий датчик. Прежде всего автоматически отключиться газоснабжения и электричество.
• Владелец дома или квартиры отправляет сообщение о случившейся аварии.

В наших системах проработаны все мелочи. Интуитивно понятное меню настройки облегчает процесс пользования системой, доставляя только наслаждением температурой в квартире или доме.

Портфолио

Свежие записи

• Аккуратный монтаж СКС в складском помещении
• Монтаж антенны для усиления сигнала беспроводного интернета
• Перенос камеры видеонаблюдения
• Рекомендации по размещению камер видеонаблюдения в подъездах
• Рекомендации по выбору и монтажу камер системы видеонаблюдения
• Монтаж системы видеонаблюдения на больших открытых территориях
• Ремонт шлагбаума

Рубрики

Всё для для Вашей выгоды

Полезные статьи

+7 (499) 390-48-38 (Москва и Московская область)
+7 (917) 554-88-96 — WhatsApp/Viber (Бесплатный звонок из всех городов России)

Пн-Пт: с 9:00 до 19:00
Сб-Вс: с 10:00 до 18:00

140408, Московская область, г. Коломна, улица Октябрьской Революции 291 B, этаж 2

Как дёшево, сердито и удалённо контролировать температуру ⁠ ⁠

Каждую зиму уезжая в город оставляю дом в деревне без присмотра. Ну то есть сосед одним глазом поглядывает что снаружи делается и в случае чего мне просигнализирует. А вот внутри дома в холода постоянно работает газовый котел, чтобы мыши не дай Бог не замёрзли. Однажды обратная тяга задула очаг и мне пришлось после покупать новую водяную станцию (насос с гидроаккумулятором и автоматикой) и чинить лопнувшие трубы водяного отопления. Оранжерея из неведомых, экзотических и уникальных цветов тоже не выжила.

Принято решение удалённо контролировать температуру внутри помещения, чтобы вовремя среагировать. Да. Знаю. Имеются готовые решения. Элементы и системы умного дома. Есть в конце концов Ардуино (и не только) с разнообразными датчикам и модулями беспроводной передачи данных. Но я решил исходить из того, что есть в наличии у каждого порядочного викинга: отработавший своё, но живой смартфон. Тем более в месте дислокации объекта только мобильный интернет.

Не претендую на оригинальность. Более того не уверен, что я первый. Но мой положительный опыт может будет кому-то полезен. Алгоритм работы системы прост как две копейки: по внешнему запросу либо по таймеру смартфон фотографирует показания с экрана метеостанции и отправляет фото на электронную почту. Всё! Супергерой мчится на помощь в случае критической динамики снижения температуры воздуха в помещении.

Железо. В моём случае метеостанция. Или цифровой термометр. Или обычный, если вера не запрещает. Смартфон с камерой (глупое наверное уточнение про камеру) и зарядное устройство. Подходящий тариф ОПСОСа. Сразу оговорюсь, в настройках камеры устанавливаю формат фото 320х240 и его размер не превышает 100 КБ. Для считывания данных этого достаточно. Расход трафика небольшой. Тряпки, палки, говно и синяя изолента на всякий случай.

Программная часть. В настройках камеры смартфона должна быть возможность установить формат и качество фото для уменьшения его размера, а то будете смотреть на термометр в разрешении 4К. Я пользуюсь Open Camera. В ней имеются нужные настройки и можно организовать режим timelapse. Тогда камера через заданные промежутки времени будет делать фото. Далее отправка фото на почту или в иное хранилище. Вариантом может быть, например, FolderSinc с заданием «немедленная синхронизация» или «синхронизация по расписанию». И изменения в каталоге хранения ваших фото можно наблюдать в вашем хранилище в любое время и из любого места.

Я выбрал иной вариант. Управляет работой смартфона MacroDroid. Есть ещё подобные программы, но названия я не помню. Яндекс помнит. Для организации моего варианта алгоритма работы прав суперпользователя не требуется. По триггеру, в качестве которого я использую входящий (или не отвеченный входящий) с выбранного номера, смартфон производит фотографирование и отправку последнего фото на указанный адрес электронной почты. Мне больше нравится получать фото по запросу, а не тупой timelapse. В этом я вижу свою божественную суть по отношению к перечисленным выше железкам!

Если у вас имеется датчик внешней температуры для/в смартфоне, можно просто по триггеру отправлять SMS с текстовой информацией о датчике. Тогда городить фото студию не придётся.

Спасибо дочитавшим до конца. Пользуйтесь на здоровье. И будьте все вы мне здоровы!

Дистанционный контроль загородного дома (температура/влажность/видеотрансляция)

Кажется, что сложного — установил в загородном доме 3G-модем, настроил DDNS и дело в шляпе! А вот и нет. Мобильные операторы весьма хитры и не упустят возможности заработать денег. Вся проблема заключается в «сером» IP-адресе, который выдается при подключении к интернету. Не буду вдаваться в технические подробности, но удаленный доступ из интернета в локальную сеть вы никогда в жизни не получите. Мобильные операторы предлагают услугу реального ip-адреса за 100-150 рублей в месяц и это не такая критичная сумма, но есть одно НО: при использовании этой услуги тарификация трафика идет помегабайтно по тарифам примерно 10 рублей за мегабайт! Никакие пакеты трафика не действуют.

Есть еще один вариант получить удаленный доступ это поднять VPN-туннель между локальной сетью в городской квартире и загородным домом. Для этого потребуется перепрошивка роутера в квартире, поднятие на нем VPN-сервера, а также покупка услуги реального ip-адрес у городского провайдера. После этого вы сможете удаленно подключаться к квартирной локальной сети, которая будет связана с загородным домом. Иных решений не существует.

Но если нельзя получить удаленный доступ к локальной сети за 3G-модемом — надо искать иное решение. А именно: чтобы устройства, к которым нам нужно получить доступ работали через публичный сервер разработчика. То есть устройства находящиеся за 3G-модемом сами загружают данные на сервер в интернете, а мы уже будем подключаться к этому сервису.

2. Бюджетный вариант интернета для загородного дома выглядит именно так. Роутер Asus RT-N10U стоимостью 800 рублей, «из коробки» поддерживающий USB 3G-модемы. У него всего одна антенна, поэтому максимальная скорость в сети 802.11n — 150 Мбит. Он, как и остальные электронные устройства подключены через ИБП на случай перебоев с электроснабжением (запас энергии достаточен для суток автономной работы). Откуда брать интернет? Не имею особого желания рекламировать МТС, но они единственные кто предлагает реальный безлимит по трафику в Московской области всего 600 рублей в месяц. Правда с ними тоже не обошлось без попытки обмануть — в середине месяца они внезапно решили со счета списывать не только 600 рублей ежемесячно, но и по 24 рубля в сутки. В результате к моменту очередной ежемесячной платы на счету не хватило денег для продления и я остался без интернета. Из хорошего — в службе поддержки признали свой косяк (удивительно!) и бесплатно (фактически с учетом неправомерных списаний — за полцены) включили интернет на следующий месяц. Скорость интернета днем 3-4 Мбит на прием и 1-2 Мбит на отправку. Ночью скорость приема подскакивает до 7-8 Мбит. Стоимость 3G-модема составила 100 рублей (700 рублей общая стоимость включая плату за первый месяц интернета). Ни у кого больше из мобильных операторов нет предложений по безлимитному интернету в Московской области за эти деньги.

3. Начнем с видеонаблюдения. Камеру возьмем китайского производителя Harex. Примечательна эта камера тем, что работает через китайский сервис видеотрансляции NVSIP. Компания производит только проводные (Ethernet) камеры, Wifi нет даже в качестве опции. Стоимость камеры 1000 рублей, еще 200 рублей стоит блок питания. Немного нетривиальна настройка камеры, для этих целей нужен софт существующий исключительно под Windows. Камера по умолчанию уже зарегистрирована на сервисе NVSIP и обязательно нужно зайти в настройки и поменять стандартный пароль.

4. Сам сайт NVSIP также работает только в Internet Explorer, но нам это не принципиально т.к. под iOS и Android есть свои приложения. Как можно догадаться, потоковая трансляция на мобильные устройства идет с разрешением сильно меньше, чем 720p, но вполне достаточна для рассмотрения деталей. Ниже реальные скриншоты с экрана телефона. С инфракрасной подсветкой камеры вышел небольшой косяк — когда камера установлена как на фотографии (это временное решение), то инфракрасная подсветка отражалась от белых краев корпуса и засвечивала весь кадр. В реальности ИК-подсветка пробивает на 15-20 метров в полной темноте. Камеру можно купить на Aliexpress (http://www.aliexpress.com/store/609704).

Система легко дополняется другими камерами, а архивное видео записывается на компьютер с запущенным приложением IPClient. 1200 рублей за камеру — отличная цена. Доступ к видео в реальном времени можно получить из любой точки земного шара.

5. Идем дальше. Система дистанционного мониторинга и контроля — Wireless Sensor Tags (http://wirelesstag.net). Это разнообразные беспроводные датчики работающие от батарейки типа CR2032, которые передают контролируемые параметры на свою собственную базу по радиоканалу. В свое время база подключается по Ethernet к роутеру с интернетом и загружает все данные на сайт сервиса. Базовые функции включают фиксацию температуры, влажности, угла поворота, открытия, утечки воды, движения и т.д. Дистанционный доступ возможен через веб-сайт или приложение для мобильных устройств. Разработчики устройства в данный момент занимаются создаем своего собственного управляемого термостата, а также интеграцию с термостатом Nest. Это позволит дистанционно включать/выключать отопление и вентиляцию.

6. Основной беспроводной датчик. Измеряет температуру, влажность и угол наклона. Также имеет встроенный светодиод и бипер, что позволяет использовать его для поиска потерянных вещей. Внутри стоит батарейка CR2032, которой хватит на год работы при стандартных настройках мощности передатчика (удаленность до 60 метров от базы) и частоты обновления данных (раз в 15 минут).

7. Датчик протечки выглядит вот так. В нем нет светодиода и бипера. Как пишет производитель сами датчики не герметичны и не имеют защиты от воды, это следует учитывать при размещении. Еще в ассортименте есть датчики движения и открытия.

Все это придумали в Америке, устройство уникальное, альтернатив на рынке фактически нет.

8. А вот главная база. Поключается к питанию по USB и по Ethernet к сети. На сервере регистрируется по своему серийному номеру. Из интересного наблюдения — скорость связи по витой паре 10 Мбит, ну а зачем больше? На базе есть индикаторы работы: связь с датчиками, связь с сервером, прием, передача, ошибка.

9. Мобильное приложение Kumostat для iOS. Написано немного криво и иногда глючит, но его регулярно обновляют. На главном экране показываются все зарегистрированные на базе датчики (к каждому можно сделать фотографию прямо в приложении для удобства идентификации) и зарегистрированные ими параметры: температура, влажность, время с последнего обновления, уровень сигнала и статус охраны. В случае наступления события моментально приходит Push-уведомление на устройство пользователя (в системе на одну учетную запись можно зарегистрировать несколько мобильных устройств).

10. Вот несколько экранов приложения. Первый это список всех событий в хронологическом порядке. Далее два экрана по конкретному датчику. Количество настраиваемых параметров поражае. Например, можно задать контролируемый диапазон температуры, и если температура станет ниже или выше можно настроить моментальные уведомления по электронной почте, push-уведомление или даже публикацию твита! И самое клевое — графики изменения параметров за каждый день. Невероятно увлекательно следить как изменяется температура/влажность в течение дня.

11. Так выглядит веб-интерфейс. Функционал еще больше, чем у мобильного приложения. Как можно видеть у меня стоит 4 датчика: на входной двери, под ванной, на кухне и в колодце. В перспективе я планирую установить управляемый термостат и дистанционно контролировать работу воздушного теплового насоса. Также система элементарно дополняется датчиками контроля периметра и мы получаем полноценную охранную сигнализацию (об этом я по вполне понятным причинам рассказывать не буду — сами разберетесь).

12. Графики изменения температуры за 6 дней. Система судя по всему хранит все данные начиная с момента включения. Особенно увлекательно наблюдать за изменением температуры в колодце (пока датчик висит на глубине 1 метр от земли, планирую перевесить поглубже).

13. Графики изменения влажности просто взрывают мозг. Правда обращайте внимание на масштаб вертикальной шкалы — окажется, что все не так страшно. По-хорошему их надо откалибровать, но я еще не нашел эталонного гигрометра.

14. Количество настроек поражает. Можно даже изменить рабочую частоту и скорость передачи данных между базой и датчиками. Также сервис позволяет использовать скрипты для автоматизации действий и использовать такие интересные вещи как Geofence — снятие/установку на охрану когда вы с вашим мобильным устройством оказываесь в установленном радиусе от объекта. Из серьезных уязвимостей — отсутствие шифрования пароля учетной записи. При восстановлении пароля он придет вам в незашифрованном виде.

15. Сколько стоит? По 25 долларов универсальная беспроводная метка и 65 долларов — база. Еще доставка в Россию обойдется в 18 долларов. Все, что на фото стоило 170 долларов. Учитывая, что альтернатив на рынке нет вообще, а попытка сделать подобное устройство самостоятельно упрется в проблему «серого» IP-адреса у 3G-модема, я не могу сказать что это очень дорого.

Дистанционное управление системой отопления

Интернет вещей (IoT, Internet of Things) является многообещающим направлением, как уверяют аналитики. Одним из главных трендов IoT является автоматизация жилья или, как любят выражаться маркетологи, создание «умного дома».

Оставим в покое словесные упражнения и рассмотрим конкретный проект.

Постановка задачи

Я живу в собственном доме недалеко от Москвы. Помимо очевидных плюсов подобного варианта проживания, имеются свои нюансы. Если в многоквартирном доме большинство коммунальных задач берет на себя управляющая компания, то в собственном доме их приходится решать самостоятельно.

Одной из таких задач для меня стала необходимость дистанционного мониторинга и управления системой отопления. Справедливо утверждение, что в средней полосе России отопление зимой это не вопрос комфорта, но выживания. Согласно многократно подтвержденному эмпирическому закону, все неприятности случаются в самое неподходящее время. Более чем за десятилетие опыта жизни в собственном доме я тоже убедился в справедливости этого закона.

Но если, например, отказ насоса водоснабжения в 30-ти градусный мороз еще как-то можно пережить, то выход из строя отопительного котла превращается в катастрофу. В такой мороз нормально утепленный дом выстужается менее чем за сутки.

Мне приходится часто отлучаться из дома на длительное время, в том числе и зимой. Поэтому возможность дистанционного мониторинга состояния системы отопления и ее управления стала для меня актуальной задачей.

В моем доме система отопления имеет два котла, солярный (увы, газа нет и не предвидится) и электрический. Данный выбор обусловлен не только вопросами резервирования, но и оптимизации расходов на отопление. По ночам, за исключением суровых морозов, работает электрокотел, так как в доме установлен двухтарифный электросчетчик. Мощности этого котла вполне хватает для комфортной ночной температуры (18-19 градусов). Днем же в работу вступает солярный котел, поднимающий температуру до 22-23 градусов. В таком режиме система отопления работает уже несколько лет и позволяет сделать вывод об экономичности данного варианта.

Понятное дело, что ежедневные ручные переключения режимов работы системы отопления не самое разумный выбор, поэтому принято решение автоматизировать этот процесс и, заодно, предусмотреть возможность дистанционного управления.

Техническое задание

Следуя привычке разработчика, первым делом я систематизировал требования к создаваемой системе управления и накидал для себя нечто похожее на техническое задание.

Вот краткий перечень основных требований к проектируемому решению:

• контролировать температуру в доме и на улице
• обеспечивать три режима выбора отопительных котлов (подробнее чуть ниже)
• обеспечивать дистанционный мониторинг состояния системы и ее управление

В алгоритм управления системой отопления заложен сценарий апокалипсиса, связанный с полным отключением электроснабжения. Понятное дело, в этом случае не приходится рассуждать о дистанционном управлении. Но находящиеся в доме могут несколькими простыми манипуляциями перейти в аварийный режим отопления. Достаточно переключить один внешний четырехполюсный тумблер и запустить резервный бензиновый электрогенератор. Это обеспечит работу солярного котла в автономном режиме. На практике такое случалось уже пару раз, когда ледяные дожди приводили к массовому обрыву проводов ЛЭП.

Современные котлы отопления, как правило, имеют выносные блоки управления, подключаемые обычным двужильным проводом. Чтобы не влезать в заводские схемы управления, было решено коммутировать собственно эти провода. Разрыв провода, осуществляемый обычным электромеханическим реле, приводит к остановке работы котла.

Метод обеспечения безопасности IoT

Начитавшись страшилок про последствия взлома умных домов, я решил подстраховаться и минимизировать возможность внешнего взлома. Кто-то скажет, дескать, кому нужно взламывать именно твой умный дом. Соглашусь, вероятность минимальна, но наблюдая регулярные попытки хакинга своих вебсерверов, я решил действовать по принципу: лучше переспать, чем недоесть. Шутка.

Для этого я отказался от распространенной парадигмы, когда центральный сервер является инициатором управления распределенными умными датчиками (устройствами). Было решено использовать классическую схему клиент-сервер, где клиентом выступает умный датчик.
Выбор такой архитектуры не всегда возможен в IoT, но в данном случае вполне допустим, так как системы отопления обладают достаточно большой инерционность. Даже наличие возможности мгновенного и произвольного изменения установок в системе, например, значения температуры в помещении, не приводит к мгновенному достижению заданных параметров.

Передача инициативы в обмене данными на сторону умного датчика позволяет практически полностью исключить его взлом посторонними лицами. Ведь датчик воспринимает только ответ от сервера на свой запрос. Теоретически можно перехватить такой запрос и подменить ответ, но эта угроза минимизируется, например, протоколом https. Если нет желания поднимать в датчике этот протокол, то есть вариант с вычислением контрольных сумм с учетом параметров, априори неизвестных злоумышленнику. Но данный криптографический вопрос выходит за рамки рассматриваемой темы.

Если на запрос не был получен ответ сервера, умный датчик, выждав определенный тайм-аут, продолжает работать в ранее установленном режиме.

В качестве сервера было решено создать небольшой веб-сайт с базой MySQL, который развертывался на домене третьего уровня одного из моих сайтов. Сайт был написан с использованием адаптивной верстки, что позволяет комфортно работать со смартфона.
Для обмена информацией с сервером был выбран пятиминутный период.

Отчасти этот выбор обусловлен одним нюансом работы электрокотла. Для исключения закипания воды в колбе нагревателя от остаточного тепла ТЭНов, используется так называемый выбег котла. Другими словами, после выключения ТЭНов циркулярный насос продолжает работать некоторое время. В моем котле по умолчанию стоит выбег в течение 4 минут, хотя его можно увеличить и на более продолжительное время. Поэтому пятиминутный интервал обмена вполне укладывался в логику работы отопительной системы. Да и более частый обмен данными не давал никакой пользы, лишь приводил к увеличению числа записей в базе сервера.

Алгоритм работы

Работа умного датчика, получившего название метеомодуль, не содержит ничего необычного. В цикле опрашиваются датчики температуры и влажности. Это продолжается примерно 4,5 минуты. Затем происходит формирование GET-запроса к серверу и обрабатывается полученный ответ. В итоге период (главный цикл) получается длительностью примерно 5 минут. Здесь не требуется идеальная точность, на практике период оказался меньше на несколько секунд, что приводит к постепенному сдвигу. При идеальном пятиминутном периоде в сутки передавалось бы 288 отсчетов, реально их оказывается 289-290. Это совсем не сказывается на работе системы.

Основной скетч программы с подробными комментариями приведен в листинге. В силу обширного объема кода я не стал публиковать реализации используемых подпрограмм. В листинге оставлены диагностические сообщения для вывода в терминал.

Как я упоминал выше, в метеомодуле предусмотрено три режима работы:

• автоматический
• полуавтоматический
• ручной

В первоначальном варианте системы предусматривалась возможность работы электрокотла так же в дневной период, чтобы сэкономить солярку. В этом варианте метеомодуль отслеживал продолжительность работы электрокотла днем. Если в течение часа не удавалось достичь заданной температуры в доме, то электрокотел отключался и после паузы на выбег, в работу включался солярный котел.

По опыту первой зимы такой вариант был убран. Причина заключалась в недостаточной мощности электрокотла, который не мог в относительно сильные морозы (ниже -10 градусов) обеспечить достижение заданной комфортной температуры. Поэтому было решено днем в автоматическом режиме однозначно запускать солярный котел.

Полуавтоматический режим подразумевает жесткий выбор того или иного котла с поддержанием автоматической регулировки его работы по датчикам температуры метеомодуля. Этот режим оказался полезным в нескольких случаях. Во-первых, при выходе одного котла из строя принудительно задается работа другого котла вне зависимости от времени суток. Во-вторых, в слабые морозы и оттепели можно круглосуточно включать в работу электрокотел, или, наоборот, в очень сильные морозы запускать только солярный котел.

Ручной режим я практически не использую. Он подразумевает не только выбор конкретного котла для работы, но и передачу управления им штатному выносному блоку. Другими словами, котел будет управляться заданными температурными параметрами на этом блоке. Метеомодуль в таком режиме продолжает работать только как станция мониторинга температуры и влажности.

В своем запросе к серверу метеомодуль передает пакет данных, который включает информацию о текущем состоянии котлов (какой котел выбран, работает или нет), текущее локальное время метеомодуля, продолжительность работы котлов в предшествующий пятиминутный период, текущую температуру и влажность внутри и снаружи дома. Так же в запрос включен идентификатор метеомодуля. В моем случае это излишне, но привычка проектировать под масштабирование дала о себе знать.

После отправки запроса метеомодуль ожидает ответ сервера в течение 20 секунд. Полученный ответ парсится с помощью регулярных выражений. В ответе сервера присутствует четыре параметра:

• пороговое значение температуры внутри дома
• пороговое значение температуры снаружи дома
• заданный режим работы
• время первоначальной установки для часов реального времени модуля

Последний параметр требуется довольно редко. Я его задавал лишь дважды. При первоначальном запуске модуля и после замены батарейки в модуле часов реального времени. Если временные установки не требуют изменения, то этот параметр равен нулю.

После разбора ответа от сервера, обнуляются текущие счетчики времени работы котлов. Ведь предыдущее значение уже было отправлено на сервер. При сбросе учитывается время паузы на ожидание ответа от сервера.

Надо заметить, что передаваемое время работы котла имеет оценочное значение. По этому параметру нельзя судит, скажем, о потребленной электроэнергии. Это связано с особенностями работы котлов отопления. Например, при достижении температуры в котле 80 градусов происходит его выключение, но продолжает работать циркулярный насос. При снижении температуры теплоносителя до 60 градусов, котел снова включается в работу. Метеомодуль лишь измеряет суммарное время, которое потребовалось котлу для достижения температурного порога внутри дома.

После достижения заданной температуры котел отключается, а метеомодуль продолжает с периодичностью 30 секунд считывать температурные показатели. При снижении температуры более чем на 0,5 градуса, котел отопления вновь включается в работу. Такая величина гистерезиса была подобрана опытным путем, с учетом инерционности работы системы отопления.

Для визуальной индикации работоспособности метеомодуля в подпрограмму задержки между циклами измерения температуры, добавлено мигание встроенным светодиодом.

Хочу отметить, что выбор режима работы котла происходит в конце пятиминутного периода. При первоначальном включении модуля или при его перезагрузке по умолчанию устанавливается автоматический режим.

Реализация

Для воплощения идеи я использовал то, что оказалось под рукой. Было решено построить метеомодуль с применением модулей Arduino. В качестве процессорной платы была взята Mega 2560, оставшаяся от предыдущих экспериментов. Эта плата заведомо избыточна для данной задачи, но она была в наличии. К тому же к ней был шилд макетирования, на котором разместились почти все остальные модули. Это часы реального времени DS3231 и WiFi-модуль ESP8266(01). Был куплен блок коммутации с двумя реле для раздельного управления электрическим и солярным котлами.

В качестве источника питания использован имевшийся компьютерный блок питания. Как известно, в таком блоке достаточно широкий выбор вторичного питающего напряжения. Там есть +5В и, что особенно важно при работе с WiFi-модулем ESP8266, +3,3В. К тому же эти блоки очень надежны, принимая во внимание непрерывный характер работы метеомодуля.

На рисунке представлена схема коммутации плат. Принципиальная схема не рисовалась в виду ее очевидности. На рисунке есть RGB-светодиод для визуальной индикации режимов работы метеомодуля. Зеленый цвет показывает, что котлы выключены, красный означает работу солярного котла, голубой – электрического. У меня под рукой не оказалось резисторов на 220 Ом, поэтому RGB-светодиод был подключен напрямую к выходам платы, без токоограничивающих резисторов. Каюсь, был не прав, но шел на риск осознанно. Ток потребления каждого вывода светодиода составляет всего 20 мА, выход платы позволяет подключать до 40 мА. За три года эксплуатации пока проблем не было.

В качестве датчиков температуры были использованы DHT21 (AM2301). Первоначально для измерения температуры внутри дома использовал датчик DHT11, но у него очень плохая точность измерения и, по невыясненной причине, библиотека DTH.h некорректно работала при использовании в схеме двух разных типов датчиков. Но так как замена DHT11 в силу его чрезмерной погрешности была очевидна, то я не стал разбираться с проблемой библиотеки.

Цифры в квадратиках означают номера проводов, подключающие внешние устройства к основной плате.

Вся схема была собрана в навесном металлическом щитке, используемом для монтажа электропроводки. Выбор такого корпуса так же был связан с тем, что имелось под рукой.

Но тут меня ожидал вполне предсказуемый сюрприз. При полностью закрытой дверце корпус щитка экранировал WiFi сигнал. Пришлось дверцу оставлять приоткрытой, так как не было желания искать другой подходящий корпус и все заново перемонтировать. Вот и живу уже три года с приоткрытой дверцей.

Сервер управления

Вебсервер, используемый для мониторинга и управления написан на чистом PHP и имеет адаптивную верстку. Первоначально была задумка написать приложение для Андроид, но от этой идеи отказался, так как все равно сервер был бы необходим.

После авторизации становятся доступны несколько страниц с информацией. Это текущее состояние системы по последнему полученному запросу от метеомодуля, таблица значений в текущем часе и графическое представление сводной информации за произвольный период времени. Так же есть страница с выбором настроек для управления метеомодулем.

На момент написания статьи метеомодуль был уже отключен, ведь отопительный сезон завершился. Поэтому все параметры на главной странице сайта актуальны на момент выключения. Внимательный читатель заметит, что это было 2 мая.

В качестве примера графиков приведены значения на 25 января 2018 года. Гистограммы показывают время работы котлов.

Страница установки параметров

Как я уже упоминал, это решение для мониторинга и управления системой отопления частного дома уже отработало три отопительных сезона. За это время было всего два зависания, вызванных долговременным пропаданием канала к Интернет. Причем зависал не весь метеомодуль, а только WiFi-модуль ESP8266.

В целом, функционал системы меня полностью устраивает, но учитывая явную избыточность примененной платформы, подумываю о его расширении.