ლიტკო აერთიანებს

რამდენიმე ხნის წინ გაგაცანით ჭკვიანი თერმოსტატი. ეს სტატია თავდაპირველად გამიზნული იყო, როგორც მისი პროგრამული უზრუნველყოფის და კონტროლის სისტემის დემონსტრირება. მაგრამ იმისათვის, რომ ავხსნათ თერმოსტატის ლოგიკა და ის, რაც ჩვენ განვახორციელეთ, აუცილებელია მთლიანობაში გამოვყოთ მთელი კონცეფცია.

ავტომატიზაციის შესახებ

პირობითად, ყველა ავტომატიზაცია შეიძლება დაიყოს სამ კატეგორიად:
კატეგორია 1 - ცალკე "ჭკვიანი" მოწყობილობები. სხვადასხვა მწარმოებლისგან ყიდულობთ ნათურებს, ჩაიდანებს და ა.შ. დადებითი: თითოეული მოწყობილობა აფართოებს შესაძლებლობებს და ზრდის კომფორტს. უარყოფითი მხარეები: ყოველი ახალი მწარმოებელი მოითხოვს საკუთარ აპლიკაციას. სხვადასხვა მწარმოებლის მოწყობილობების პროტოკოლები ხშირად არ არის თავსებადი ერთმანეთთან.

კატეგორია 2 — ერთბორტიანი კომპიუტერის ან x86 თავსებადი ინსტალაცია. ეს ხსნის გამოთვლით სიმძლავრის შეზღუდვებს და MajorDoMo ან ნებისმიერი სხვა სერვერის განაწილება ჭკვიანი სახლის მართვისთვის დაინსტალირებულია ამ მანქანაზე. ამრიგად, მწარმოებლების უმეტესობის მოწყობილობები დაკავშირებულია ერთ საინფორმაციო სივრცეში. იმათ. გამოჩნდება თქვენი საკუთარი სერვერი ჭკვიანი სახლისთვის. დადებითი: თავსებადობა ერთი ცენტრის ქვეშ, რომელიც უზრუნველყოფს მართვის გაძლიერებულ შესაძლებლობებს. მინუსები: თუ სერვერი ვერ ხერხდება, მთელი სისტემა ბრუნდება პირველ ეტაპზე, ე.ი. ხდება ფრაგმენტული ან უსარგებლო.

კატეგორია 3 - ყველაზე მძიმე ვარიანტი. სარემონტო ეტაპზე ყველა კომუნიკაცია დაყენებულია და ყველა სისტემა დუბლირებულია. დადებითი: ყველაფერი სრულყოფილებამდე მიდის და შემდეგ სახლი მართლაც ჭკვიანი ხდება. ნაკლოვანებები: უკიდურესად ძვირი 1 და 2 კატეგორიებთან შედარებით, ყველაფრის წინასწარ გააზრება და ყველა პატარა დეტალის გათვალისწინება.

მომხმარებლების უმეტესობა ირჩევს პირველ ვარიანტს და შემდეგ შეუფერხებლად გადადის მეორე ვარიანტზე. და შემდეგ ყველაზე დაჟინებული მიაღწიეს მე-3 ვარიანტს.

მაგრამ არსებობს ვარიანტი, რომელსაც შეიძლება ეწოდოს განაწილებული სისტემა: თითოეული ინდივიდუალური მოწყობილობა იქნება როგორც სერვერი, ასევე კლიენტი. არსებითად, ეს არის 1-ლი და მე-2 ვარიანტის აღებისა და გაერთიანების მცდელობა. აიღეთ მათი დადებითი მხარეები და აღმოფხვრათ უარყოფითი მხარეები, რათა დაიჭიროთ ოქროს შუალედი.

ალბათ ვინმე იტყვის, რომ ასეთი ვარიანტი უკვე შემუშავებულია. მაგრამ ასეთი გადაწყვეტილებები არის ვიწრო ორიენტირებული; პროგრამირების მცოდნე ადამიანებისთვის. ჩვენი მიზანია შევამციროთ ბარიერი ასეთ განაწილებულ სისტემებში შესვლისთვის, როგორც ბოლო მოწყობილობების სახით, ასევე არსებული მოწყობილობების ჩვენს სისტემაში ინტეგრაციის სახით. თერმოსტატის შემთხვევაში მომხმარებელი უბრალოდ ხსნის თავის ძველ თერმოსტატს, აყენებს სმარტს და აკავშირებს მას არსებულ სენსორებს. ყოველგვარი დამატებითი ნაბიჯების გარეშე.

მოდით შევხედოთ ჩვენს სისტემაში ინტეგრაციას მაგალითის გამოყენებით.

წარმოვიდგინოთ, რომ ჩვენს ქსელში გვაქვს 8 Sonoff მოდული. ზოგიერთი მომხმარებლისთვის საკმარისი იქნება კონტროლი Sonoff ღრუბლის მეშვეობით (კატეგორია 1). ზოგიერთი დაიწყებს მესამე მხარის პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებას და შეუფერხებლად გადავა კატეგორიაში 2. მესამე მხარის პროგრამული უზრუნველყოფის დიდი ნაწილი მუშაობს იმავე პრინციპით: მონაცემთა გადაცემა MQTT სერვერზე. OpenHub, Majordomo ან ნებისმიერი სხვა ემსახურება ერთ მიზანს - გააერთიანოს განსხვავებული მოწყობილობები ერთ საინფორმაციო სივრცეში, რომელიც მდებარეობს ინტერნეტში ან ლოკალურ ქსელში. ამიტომ სერვერის არსებობა სავალდებულოა. სწორედ აქ ჩნდება მთავარი პრობლემა - სერვერის ჩავარდნის შემთხვევაში, მთელი სისტემა წყვეტს ავტონომიურ მუშაობას. ამის თავიდან ასაცილებლად, სისტემები უფრო რთული ხდება, ემატება ხელით კონტროლის მეთოდები, რომლებიც დუბლირებენ ავტომატიზაციას სერვერის უკმარისობის შემთხვევაში.

ჩვენ ავიღეთ განსხვავებული გზა, სადაც თითოეული მოწყობილობა თვითკმარია. ამრიგად, სერვერი არ თამაშობს გადამწყვეტ როლს, არამედ მხოლოდ აფართოებს ფუნქციონირებას.

დავუბრუნდეთ სააზროვნო ექსპერიმენტს. ავიღოთ ისევ იგივე 8 Sonoff მოდული და დავაინსტალიროთ Lytko firmware. Lytko-ს ყველა firmware-ს აქვს ფუნქცია SSDP. SSDP არის ქსელის პროტოკოლი, რომელიც დაფუძნებულია ინტერნეტ პროტოკოლების კომპლექტზე რეკლამირებისა და ქსელური სერვისების აღმოჩენისთვის. მოთხოვნაზე პასუხი შეიძლება იყოს სტანდარტული ან გაფართოებული. სტანდარტული ფუნქციების გარდა, ჩვენ ამ პასუხში ჩავრთეთ ქსელში მოწყობილობების სიის შექმნა. ამრიგად, მოწყობილობები თავად პოულობენ ერთმანეთს და თითოეულ მათგანს ექნება ასეთი სია. SSDP ფურცლის მაგალითი:

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

როგორც მაგალითიდან ხედავთ, სიაში შედის მოწყობილობის ID, IP მისამართი ქსელში, ერთეულის ტიპი (ჩვენს შემთხვევაში, Sonoff-ზე დაფუძნებული თერმოსტატი). ეს სია ახლდება ორ წუთში ერთხელ (ეს პერიოდი საკმარისია ქსელში მოწყობილობების რაოდენობის დინამიურ ცვლილებებზე რეაგირებისთვის). ამ გზით ჩვენ თვალყურს ვადევნებთ დამატებულ, შეცვლილ და გამორთული მოწყობილობებს მომხმარებლის ყოველგვარი ქმედების გარეშე. ეს სია იგზავნება ბრაუზერში ან მობილურ აპლიკაციაში და თავად სკრიპტი ქმნის გვერდს ბლოკების მოცემული რაოდენობით. თითოეული ბლოკი შეესაბამება ერთ მოწყობილობას/სენსორს/კონტროლერს. ვიზუალურად სია ასე გამოიყურება:

მაგრამ რა მოხდება, თუ სხვა რადიო სენსორები დაკავშირებულია esp8266/esp32-თან cc2530 (ZigBee) ან nrf24 (MySensors) მეშვეობით?

პროექტების შესახებ

ბაზარზე არსებობს სხვადასხვა განაწილებული სისტემები. ჩვენი სისტემა საშუალებას გაძლევთ ინტეგრირდეთ ყველაზე პოპულარულებთან.

ქვემოთ მოცემულია პროექტები, რომლებიც ასე თუ ისე ცდილობენ შეცვალონ სიტუაცია სხვადასხვა მწარმოებლების ერთმანეთთან შეუთავსებლობის გამო. ეს არის, მაგალითად, SLS კარიბჭე, MySensors ან ZESP32. ZigBee2MQTT მიბმულია MQTT სერვერზე, ამიტომ არ არის შესაფერისი მაგალითისთვის.

MySensors-ის დანერგვის ერთ-ერთი ვარიანტია ESP8266-ზე დაფუძნებული კარიბჭე. დანარჩენი მაგალითები ESP32-ზეა. და მათში შეგიძლიათ განახორციელოთ ჩვენი ოპერაციული პრინციპი მოწყობილობების გამოვლენისა და სიის შესაქმნელად.

მოდით გავაკეთოთ კიდევ ერთი სააზროვნო ექსპერიმენტი. ჩვენ გვაქვს ZESP32 კარიბჭე ან SLS Gateway, ან MySensors. როგორ შეიძლება მათი გაერთიანება ერთ საინფორმაციო სივრცეში? ჩვენ დავამატებთ SSDP პროტოკოლის ბიბლიოთეკას ამ კარიბჭეების სტანდარტულ ფუნქციებს. SSDP-ის საშუალებით ამ კონტროლერზე წვდომისას, ის დაამატებს მასთან დაკავშირებული მოწყობილობების სიას სტანდარტულ პასუხს. ამ ინფორმაციის საფუძველზე, ბრაუზერი შექმნის გვერდს. ზოგადად, ასე გამოიყურება:

ვებ ინტერფეისი

PWA აპლიკაცია

"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"
}

მაგალითი გვიჩვენებს, რომ მოწყობილობები ემატება ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად. დაკავშირებულია 3 თერმოსტატი საკუთარი IP მისამართებით და 5 განსხვავებული სენსორი უნიკალური ID-ებით. თუ სენსორი დაკავშირებულია Wi-Fi ქსელთან, მას ექნება საკუთარი IP; თუ ის დაკავშირებულია კარიბჭესთან, მაშინ მოწყობილობის IP მისამართი იქნება კარიბჭის IP მისამართი.

ჩვენ ვიყენებთ WebSocket-ს მოწყობილობებთან კომუნიკაციისთვის. ეს საშუალებას გაძლევთ მინიმუმამდე დაიყვანოთ რესურსის ხარჯები მოთხოვნების მიღებასთან შედარებით და მიიღოთ ინფორმაცია დინამიურად დაკავშირების ან შეცვლისას.

მონაცემები აღებულია უშუალოდ მოწყობილობიდან, რომელსაც ეკუთვნის ბლოკი, სერვერის გვერდის ავლით. ამრიგად, თუ რომელიმე მოწყობილობა ვერ მოხერხდა, სისტემა აგრძელებს მუშაობას. ვებ ინტერფეისი უბრალოდ არ აჩვენებს სიიდან დაკარგული მოწყობილობას. მაგრამ დაკარგვის შესახებ სიგნალი, საჭიროების შემთხვევაში, მოვა შეტყობინების სახით მომხმარებლის აპლიკაციაში.

ამ მიდგომის განხორციელების პირველი მცდელობა იყო PWA აპლიკაცია. ეს საშუალებას გაძლევთ შეინახოთ ბლოკის ბაზა მომხმარებლის მოწყობილობაზე და მოითხოვოთ მხოლოდ საჭირო მონაცემები. მაგრამ სტრუქტურის თავისებურებების გამო, ეს ვარიანტი არასრულია. და არსებობს მხოლოდ ერთი გამოსავალი - მშობლიური აპლიკაცია Android-ისთვის და IOS-ისთვის, რომელიც ამჟამად აქტიური განვითარების პროცესშია. სტანდარტულად, აპლიკაცია იმუშავებს მხოლოდ შიდა ქსელში. საჭიროების შემთხვევაში, შეგიძლიათ ყველაფერი გადაიტანოთ გარე კონტროლზე. ასე რომ, როდესაც მომხმარებელი ტოვებს ლოკალურ ქსელს, აპლიკაცია ავტომატურად გადადის ღრუბელზე.

გარე კონტროლი - გვერდის სრული დუბლირება. როდესაც გვერდი გააქტიურებულია, მომხმარებელს შეუძლია შევიდეს სერვერზე და მართოს მოწყობილობები თავისი პირადი ანგარიშის მეშვეობით. ამრიგად, სერვერი აფართოებს თავის ფუნქციონირებას, რაც საშუალებას გაძლევთ მართოთ მოწყობილობები სახლის გარეთ და არ იყოთ მიბმული პორტის გადამისამართებასთან ან გამოყოფილ IP-სთან.

ამრიგად, ზემოხსენებულ ვარიანტს არ აქვს სერვერის მიდგომის უარყოფითი მხარეები და ასევე აქვს მრავალი უპირატესობა მოქნილობის სახით ახალი მოწყობილობების დაკავშირებაში.

თერმოსტატის შესახებ

მოდით შევხედოთ საკონტროლო სისტემას, მაგალითად, ჩვენი თერმოსტატის გამოყენებით.

მოწოდებულია:

1. ტემპერატურის კონტროლი თითოეული თერმოსტატისთვის (გამოსახულია ცალკე ბლოკად);
2. თერმოსტატის მუშაობის განრიგის დაყენება (დილა, შუადღე, საღამო, ღამე);
3. Wi-Fi ქსელის არჩევა და მოწყობილობის დაკავშირება;
4. მოწყობილობის განახლება "ჰაერზე";
5. MQTT-ის დაყენება;
6. დააკონფიგურირეთ ქსელი, რომელსაც მოწყობილობა უკავშირდება.

ვებ ინტერფეისის საშუალებით კონტროლის გარდა, ჩვენ მივაწოდეთ კლასიკური - ეკრანზე დაწკაპუნებით. ბორტზე არის Nextion NX3224T024 2.4 დიუმიანი მონიტორი. არჩევანი მასზე დაეცა მოწყობილობასთან მუშაობის სიმარტივის გამო. მაგრამ ჩვენ ვამუშავებთ საკუთარ მონიტორს STM32-ზე დაფუძნებული. მისი ფუნქციონირება არ არის უარესი, ვიდრე Nextion-ის, მაგრამ ეღირება ნაკლები, რაც დადებითად აისახება მოწყობილობის საბოლოო ფასზე.

ისევე როგორც ნებისმიერი თერმოსტატის ეკრანი, რომელიც პატივს სცემს საკუთარ თავს, ჩვენს Nextion-ს შეუძლია:

• დააყენეთ მომხმარებლისთვის საჭირო ტემპერატურა (მარჯვნივ ღილაკების გამოყენებით);
• ჩართეთ და გამორთეთ დაგეგმილი ოპერაციის რეჟიმი (ღილაკი H);
• ჩვენების რელე ოპერაცია (ისარი მარცხნივ);
• აქვს ბავშვის დაცვა (ფიზიკური დაწკაპუნებები იბლოკება საკეტის მოხსნამდე);
• აჩვენებს WiFi სიგნალის სიძლიერეს.

გარდა ამისა, მონიტორის გამოყენებით შეგიძლიათ:

• აირჩიეთ მომხმარებლის მიერ დაყენებული სენსორის ტიპი;
• ბავშვის დაბლოკვის ფუნქციის მართვა;
• განაახლეთ firmware.

WiFi ზოლზე დაწკაპუნებით მომხმარებელი გაიგებს ინფორმაციას დაკავშირებული ქსელის შესახებ. QR კოდი გამოიყენება მოწყობილობის დასაწყვილებლად HomeKit firmware-ში.

ეკრანთან მუშაობის დემო:

ჩვენ განვავითარეთ დემო გვერდი სამი დაკავშირებული თერმოსტატით.

თქვენ შეიძლება იკითხოთ: "რა არის განსაკუთრებული თქვენს თერმოსტატში?" ახლა ბაზარზე არის მრავალი თერმოსტატი Wi-Fi ფუნქციით, დაგეგმილი ფუნქციონირებით და სენსორული კონტროლით. და ენთუზიასტებმა დაწერეს მოდულები ყველაზე პოპულარულ ჭკვიანი სახლის სისტემებთან (Majordomo, HomeAssistant და ა.შ.) ურთიერთობისთვის.

ჩვენი თერმოსტატი თავსებადია ასეთ სისტემებთან და აქვს ყოველივე ზემოთქმული. მაგრამ გამორჩეული თვისება ის არის, რომ თერმოსტატი მუდმივად იხვეწება, სისტემის მოქნილობის წყალობით. ყოველი განახლებით ფუნქციონირება გაფართოვდება. სისტემის მართვის სტანდარტულ მეთოდს (განრიგის მიხედვით) დავამატებთ ადაპტირებულს. აპლიკაცია საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ მომხმარებლის გეოლოკაცია. ამის წყალობით, სისტემა დინამიურად შეცვლის მუშაობის რეჟიმებს მისი მდებარეობიდან გამომდინარე. ამინდის მოდული კი საშუალებას მოგცემთ მოერგოთ ამინდის პირობებს.

და გაფართოება. ნებისმიერს შეუძლია შეცვალოს თავისი არსებული ჩვეულებრივი თერმოსტატი ჩვენით. მინიმალური ძალისხმევით. ჩვენ შევარჩიეთ 5 ყველაზე პოპულარული სენსორი ბაზარზე და დავამატეთ მათ მხარდაჭერა. მაგრამ მაშინაც კი, თუ სენსორს აქვს ექსკლუზიური მახასიათებლები, მომხმარებელს შეეძლება დააკავშიროს იგი ჩვენს თერმოსტატთან. ამისათვის თქვენ დაგჭირდებათ თერმოსტატის დაკალიბრება კონკრეტულ სენსორთან მუშაობისთვის. ჩვენ მივცემთ მითითებებს.

თერმოსტატის ან სხვა მოწყობილობის შეერთებისას ის ერთდროულად ყველგან ჩნდება: როგორც ვებ ინტერფეისში, ასევე PWA აპლიკაციაში. მოწყობილობის დამატება ავტომატურად ხდება: თქვენ უბრალოდ უნდა დააკავშიროთ იგი Wi-Fi ქსელთან.

ჩვენს სისტემას არ სჭირდება სერვერი და თუ ის ვერ იქცევა გოგრად არ იქცევა. მაშინაც კი, თუ რომელიმე კომპონენტი ვერ ხერხდება, სისტემა არ იწყებს მუშაობას საგანგებო სიტუაციის შემთხვევაში. კონტროლერები, სენსორები, მოწყობილობები - თითოეული ელემენტი არის სერვერიც და კლიენტიც, შესაბამისად სრულიად ავტონომიური.

დაინტერესებულთათვის ჩვენი სოციალური ქსელები: დეპეშა, Instagram, Telegram News, VK, Facebook.

ფოსტა: [ელ.ფოსტით დაცულია]

PS ჩვენ არ მოგიწოდებთ სერვერის მიტოვებას. ჩვენ ასევე ვუჭერთ მხარს MQTT სერვერს და გვაქვს ჩვენი საკუთარი ღრუბელი. ჩვენი მიზანია სისტემის სტაბილურობა და საიმედოობა სრულიად ახალ დონეზე მივიყვანოთ. ასე რომ სერვერი არ არის სუსტი წერტილი, მაგრამ ავსებს ფუნქციონირებას და სისტემას უფრო კომფორტულს ხდის.

წყარო: www.habr.com