ליטקו מתאחדת

לפני זמן מה הכרנו אותך תרמוסטט חכם. מאמר זה נועד במקור כהדגמה של הקושחה ומערכת הבקרה שלו. אבל כדי להסביר את ההיגיון של התרמוסטט ומה שיישמנו, יש צורך לשרטט את כל הרעיון כמכלול.

לגבי אוטומציה

באופן קונבנציונלי, ניתן לחלק את כל האוטומציה לשלוש קטגוריות:
קטגוריה 1 - מכשירים "חכמים" נפרדים. אתה רוכש נורות, קומקומים וכו' מיצרנים שונים. יתרונות: כל מכשיר מרחיב את היכולות ומגביר את הנוחות. חסרונות: כל יצרן חדש דורש יישום משלו. פרוטוקולים של מכשירים מיצרנים שונים לרוב אינם תואמים זה לזה.

קטגוריה 2 - התקנה של מחשב עם לוח יחיד או תואם x86. זה מסיר מגבלות על כוח מחשוב, ו-MajorDoMo או כל הפצת שרתים אחרת לניהול בית חכם מותקנת במחשב זה. לפיכך, מכשירים מרוב היצרנים מחוברים במרחב מידע אחד. הָהֵן. מופיע שרת משלך לבית חכם. יתרונות: תאימות תחת מרכז אחד, המספק יכולות ניהול משופרות. חסרונות: אם השרת נכשל, המערכת כולה חוזרת לשלב 1, כלומר. הופך מקוטע או הופך חסר תועלת.

קטגוריה 3 - האפשרות ההארדקור ביותר. בשלב התיקון, כל התקשורת מונחת וכל המערכות משוכפלות. יתרונות: הכל מובא לשלמות ואז הבית הופך לחכם באמת. חסרונות: יקר במיוחד בהשוואה לקטגוריות 1 ו-2, הצורך לחשוב על הכל מראש ולקחת בחשבון כל פרט קטן.

רוב המשתמשים בוחרים באפשרות אחת ואז עוברים בצורה חלקה לאפשרות השנייה. ואז המתמידים ביותר מגיעים לאפשרות 3.

אבל יש אפשרות שאפשר לקרוא לה מערכת מבוזרת: כל מכשיר בודד יהיה גם שרת וגם לקוח. בעיקרו של דבר, זהו ניסיון לקחת ולשלב אפשרות 1 ואופציה 2. קח את כל היתרונות שלהם ותבטל את החסרונות, כדי לתפוס את האמצעי הזהוב.

אולי מישהו יגיד שאופציה כזו כבר פותחה. אבל החלטות כאלה ממוקדות באופן צר; לאנשים שמתמצאים בתכנות. המטרה שלנו היא להוריד את מחסום הכניסה למערכות מבוזרות כאלו, הן בצורת מכשירי קצה והן בצורת שילוב מכשירים קיימים במערכת שלנו. במקרה של טרמוסטט, המשתמש פשוט מסיר את התרמוסטט הישן שלו, מתקין חכם ומחבר אליו את החיישנים הקיימים שלו. ללא שלבים נוספים.

בואו נסתכל על שילוב במערכת שלנו באמצעות דוגמה.

בואו נדמיין שיש לנו 8 מודולים של Sonoff ברשת שלנו. עבור חלק מהמשתמשים, שליטה באמצעות ענן Sonoff (קטגוריה 1) תספיק. חלקם יתחילו להשתמש בקושחה של צד שלישי ויעברו בצורה חלקה לקטגוריה 2. עיקר הקושחה של צד שלישי עובד על אותו עיקרון: העברת נתונים לשרת MQTT. OpenHub, Majordomo או כל אחר משרתים מטרה אחת - לאחד מכשירים שונים למרחב מידע אחד הממוקם באינטרנט או ברשת מקומית. לכן, נוכחותו של שרת היא חובה. כאן נוצרת הבעיה העיקרית - אם השרת נכשל, המערכת כולה מפסיקה לעבוד באופן אוטונומי. כדי למנוע זאת, המערכות הופכות למורכבות יותר, מתווספות שיטות בקרה ידניות המשכפלות אוטומציה במקרה של כשל בשרת.

הלכנו בדרך אחרת, שבה כל מכשיר עומד בפני עצמו. לפיכך, השרת אינו ממלא תפקיד מכריע, אלא רק מרחיב את הפונקציונליות.

נחזור לניסוי המחשבתי. בואו ניקח שוב את אותם 8 מודולים של Sonoff ונתקין בהם קושחה של Lytko. לכל הקושחות של Lytko יש את הפונקציה SSDP. SSDP הוא פרוטוקול רשת המבוסס על חבילת פרוטוקולי האינטרנט לפרסום וגילוי שירותי רשת. התגובה לבקשה יכולה להיות סטנדרטית או מורחבת. בנוסף לפונקציות הסטנדרטיות, כללנו בתשובה זו יצירת רשימה של מכשירים ברשת. לפיכך, המכשירים עצמם מוצאים זה את זה, ולכל אחד מהם תהיה רשימה כזו. גיליון SSDP לדוגמה:

"ssdpList": 
	{
		"id": 94967291,  
		"ip": "192.168.x.x",
                "type": "thermostat"
	}, 
	{
		"id": 94967282,
		"ip": "192.168.x.x",
                "type": "thermostat"
	}

כפי שניתן לראות מהדוגמה, הרשימה כוללת מזהי מכשירים, כתובת IP ברשת, סוג יחידה (במקרה שלנו, תרמוסטט מבוסס Sonoff). רשימה זו מתעדכנת אחת לשתי דקות (תקופה זו מספיקה כדי להגיב לשינויים דינמיים במספר המכשירים ברשת). בדרך זו, אנו עוקבים אחר מכשירים שנוספו, השתנו והושבתו ללא כל פעולה של המשתמש. רשימה זו נשלחת לדפדפן או לאפליקציה לנייד, והתסריט עצמו יוצר עמוד עם מספר נתון של בלוקים. כל בלוק מתאים למכשיר/חיישן/בקר אחד. מבחינה ויזואלית הרשימה נראית כך:

אבל מה אם חיישני רדיו אחרים מחוברים ל-esp8266/esp32 באמצעות cc2530 (ZigBee) או nrf24 (MySensors)?

לגבי פרויקטים

קיימות מערכות מבוזרות שונות בשוק. המערכת שלנו מאפשרת לך להשתלב עם הפופולריים ביותר.

להלן פרויקטים המנסים כך או אחרת לשנות את המצב עם חוסר התאמה של יצרנים שונים זה עם זה. זהו, למשל, שער SLS, MySensors או ZESP32. ZigBee2MQTT קשור לשרת MQTT, כך שהוא לא מתאים לדוגמא.

אפשרות אחת להטמעת MySensors היא שער המבוסס על ESP8266. שאר הדוגמאות נמצאות ב-ESP32. ובהם אתה יכול ליישם את עקרון הפעולה שלנו של זיהוי ויצירת רשימה של מכשירים.

בואו נעשה עוד ניסוי מחשבתי. יש לנו שער ZESP32 או SLS Gateway, או MySensors. כיצד ניתן לשלב אותם במרחב מידע אחד? נוסיף את ספריית פרוטוקולי SSDP לפונקציות הסטנדרטיות של שערים אלה. בעת גישה לבקר זה באמצעות SSDP, הוא יוסיף רשימה של מכשירים המחוברים אליו לתגובה הסטנדרטית. על סמך מידע זה, הדפדפן יפיק דף. באופן כללי זה ייראה כך:

ממשק אינטרנט

אפליקציית PWA

"ssdpList": 
{
   "id": 94967291, // уникальный идентификатор устройства
   "ip": "192.168.x.x", // ip адрес в сети
   "type": "thermostat" // тип устройства
},
{
   "id": 94967292,
   "ip": "192.168.x.x",
   "type": "thermostat"
},
{
   "id": 94967293,
   "ip": "192.168.x.x",
   "type": "thermostat"
},
{  
   "id": 13587532, 
   "type": "switch"  
},
{  
   "id": 98412557, 
   "type": "smoke"
},
{  
   "id": 57995113, 
   "type": "contact_sensor"
},
{  
   "id": 74123668,
   "type": "temperature_humidity_pressure_sensor"
},
{
    "id": 74621883, 
    "type": "temperature_humidity_sensor"
}

הדוגמה מראה שהתקנים מתווספים ללא תלות זה בזה. מחוברים 3 תרמוסטטים עם כתובות IP משלהם ו-5 חיישנים שונים עם מזהים ייחודיים. אם החיישן מחובר לרשת Wi-Fi, יהיה לו IP משלו; אם הוא מחובר לשער, כתובת ה-IP של המכשיר תהיה כתובת ה-IP של השער.

אנו משתמשים ב- WebSocket כדי לתקשר עם מכשירים. זה מאפשר לך למזער את עלויות המשאבים בהשוואה לקבלת בקשות ולקבל מידע באופן דינמי בעת חיבור או שינוי.

הנתונים נלקחים ישירות מהמכשיר שאליו שייך הבלוק, תוך עקיפת השרת. לפיכך, אם אחד מהמכשירים נכשל, המערכת ממשיכה לפעול. ממשק האינטרנט פשוט לא מציג את המכשיר החסר מהרשימה. אבל אות על האובדן, במידת הצורך, יגיע בצורה של הודעה באפליקציה של המשתמש.

הניסיון הראשון ליישם גישה זו היה יישום PWA. זה מאפשר לך לאחסן בסיס בלוק במכשיר של המשתמש ולבקש רק את הנתונים הדרושים. אבל בשל המוזרויות של המבנה, אפשרות זו אינה שלמה. ויש רק מוצא אחד - אפליקציה מקורית לאנדרואיד ו-IOS שנמצאת כעת בפיתוח פעיל. כברירת מחדל, היישום יעבוד רק ברשת הפנימית. במידת הצורך, ניתן להעביר הכל לבקרה חיצונית. לכן, כאשר המשתמש עוזב את הרשת המקומית, האפליקציה עוברת אוטומטית לענן.

שליטה חיצונית - שכפול מוחלט של הדף. כאשר הדף מופעל, המשתמש יכול להיכנס לשרת ולנהל מכשירים דרך חשבונו האישי. לפיכך, השרת מרחיב את הפונקציונליות שלו, ומאפשר לך לנהל מכשירים מחוץ לבית, ולא להיות קשור להעברת פורטים או ל-IP ייעודי.

לפיכך, לאפשרות הנ"ל אין את החסרונות של גישת השרת, ויש לה גם מספר יתרונות בדמות גמישות בחיבור מכשירים חדשים.

לגבי התרמוסטט

בואו נסתכל על מערכת הבקרה באמצעות התרמוסטט שלנו כדוגמה.

מסופק:

1. בקרת טמפרטורה עבור כל תרמוסטט (מוצג כבלוק נפרד);
2. הגדרת לוח הזמנים של פעולת התרמוסטט (בוקר, אחר הצהריים, ערב, לילה);
3. בחירת רשת Wi-Fi וחיבור מכשיר אליה;
4. עדכון המכשיר "באוויר";
5. הגדרת MQTT;
6. הגדר את הרשת שאליה המכשיר מחובר.

בנוסף לשליטה דרך ממשק האינטרנט, סיפקנו את הקלאסי - בלחיצה על התצוגה. ישנו צג Nextion NX3224T024 בגודל 2.4 אינץ' על הסיפון. הבחירה נפלה עליו בשל קלות העבודה עם המכשיר. אבל אנחנו מפתחים צג משלנו המבוסס על STM32. הפונקציונליות שלו לא יותר גרועה מזו של Nextion, אבל היא תעלה פחות, מה שתשפיע לטובה על המחיר הסופי של המכשיר.

כמו כל מסך תרמוסטט שמכבד את עצמו, Nextion שלנו יכול:

• הגדר את הטמפרטורה הנדרשת על ידי המשתמש (באמצעות הכפתורים בצד ימין);
• להפעיל ולכבות את מצב הפעולה המתוכנן (לחצן H);
• פעולת ממסר תצוגה (חץ משמאל);
• יש הגנה על ילדים (קליקים פיזיים חסומים עד הסרת המנעול);
• מציג את עוצמת האות של WiFi.

בנוסף, באמצעות הצג תוכל:

• בחר את סוג החיישן שהותקן על ידי המשתמש;
• לנהל את תכונת נעילת הילדים;
• עדכן את הקושחה.

על ידי לחיצה על סרגל ה-WiFi, המשתמש יגלה מידע על הרשת המחוברת. קוד ה-QR משמש לשיוך המכשיר בקושחה HomeKit.

הדגמה של עבודה עם התצוגה:

התפתחנו דף הדגמה עם שלושה תרמוסטטים מחוברים.

אתה עשוי לשאול, "מה מיוחד בתרמוסטט שלך?" כעת בשוק ישנם תרמוסטטים רבים עם פונקציית Wi-Fi, פעולה מתוזמנת ובקרת מגע. וחובבים כתבו מודולים לאינטראקציה עם מערכות הבית החכם הפופולריות ביותר (Majordomo, HomeAssistant וכו').

התרמוסטט שלנו תואם למערכות כאלה ויש לו את כל האמור לעיל. אבל המאפיין הייחודי הוא שהתרמוסטט משתפר כל הזמן, הודות לגמישות המערכת. עם כל עדכון הפונקציונליות תתרחב. לשיטת ניהול המערכת הסטנדרטית (על פי לוח זמנים), נוסיף שיטת אדפטיבית. האפליקציה מאפשרת לך לקבל את המיקום הגיאוגרפי של המשתמש. הודות לכך, המערכת תשנה באופן דינמי מצבי פעולה בהתאם למיקומה. ומודול מזג האוויר יאפשר לך להסתגל לתנאי מזג האוויר.

ויכולת הרחבה. כל אחד יכול להחליף את התרמוסטט הקונבנציונלי הקיים שלו בשלנו. במינימום מאמץ. בחרנו 5 מהחיישנים הפופולריים ביותר בשוק והוספנו להם תמיכה. אבל גם אם לחיישן יש מאפיינים בלעדיים, המשתמש יוכל לחבר אותו לתרמוסטט שלנו. כדי לעשות זאת, תצטרך לכייל את התרמוסטט כך שיעבוד עם חיישן ספציפי. אנו נספק הנחיות.

בעת חיבור תרמוסטט או כל מכשיר אחר, הוא מופיע בו זמנית בכל מקום: הן בממשק האינטרנט והן באפליקציית PWA. הוספת מכשיר מתרחשת באופן אוטומטי: אתה רק צריך לחבר אותו לרשת ה-Wi-Fi.

המערכת שלנו לא צריכה שרת, ואם היא נכשלת היא לא תהפוך לדלעת. גם אם אחד הרכיבים נכשל, המערכת לא מתחילה לפעול בתרחיש חירום. בקרים, חיישנים, מכשירים - כל אלמנט הוא גם שרת וגם לקוח, ולכן אוטונומי לחלוטין.

למעוניינים, הרשתות החברתיות שלנו: מברק, אינסטגרם`, חדשות מברק, VK, פייסבוק.

דואר אלקטרוני: [מוגן בדוא"ל]

נ.ב. אנו לא ממליצים לך לנטוש את השרת. אנחנו גם תומכים בשרת MQTT ויש לנו ענן משלנו. המטרה שלנו היא להביא את היציבות והאמינות של המערכת לרמה חדשה לגמרי. כך שהשרת אינו נקודת תורפה, אלא משלים את הפונקציונליות והופך את המערכת לנוחה יותר.

מקור: www.habr.com