sky77_

Automatizace domácnosti

Systém automatizuje běžné činnosti a přináší větší pohodlí, přičemž zůstává možnost ručního ovládání. Součástí je i sledování spotřeby elektřiny pro lepší přehled a úsporu. Projekt slouží také k mému učení a testování nových technologií.

Základem systému je PLC Tecomat, které řídí ventily, čerpadla, osvětlení, topení i měření teplot a spotřeby el. energie. Stavy zařízení a data z připojených senzorů jsou průběžně odesílána přes PLCcomS server do systému Node-RED, kde se dále zpracovávají, ukládají do databáze a zobrazují v Grafaně.

Použité technologie a komponenty

– MikroTik router – vzdálený přístup, VPN a zabezpečení sítě,

– PLC Tecomat CP-1006 – řízení zahradních ventilů, čerpadel vody, osvětlení a zpracování dat,

– moduly – R-EM-0300M-A, C-RF-0001M-A, IR-1501, IT-1604

– Tuya – měření vlhkosti, hlídání hladiny vody ve studni a retenční nádrži,

– PLCcomS server – komunikace s NODE-RED.

DATOVÉ ULOŽIŠTĚ:

– Ubuntu Server – reverzní proxy, INFLUXDB, NODE-RED, GRAFANA,

– Node-RED – sběr dat přes PLCcom server, ukládání dat do DB, notifikace, zakládání šarží,

– InfluxDB – historická data o provozu,

– Grafana – vizualizace dat.

Řídicí a datová infrastruktura

PLC průběžně sbírá provozní data z připojených senzorů a předává je prostřednictvím PLCcomS serveru do nadřazené datové infrastruktury.

Na tuto komunikační vrstvu navazuje datový a vizualizační systém tvořený aplikacemi Node-RED, InfluxDB a Grafana:

Node-RED přijímá data z PLCcomS serveru, ukládá je do databáze InfluxDB a spouští python skripty.

Neslouží k přímému ovládání zařízení, ale pouze jako integrační vrstva.

InfluxDB funguje jako centrální úložiště všech historických i aktuálních hodnot – teplot, vlhkostí, spotřeby energie, průtoků vody i provozních stavů,

Grafana poskytuje vizualizaci těchto dat formou přehledných dashboardů, trendových analýz a historických přehledů,

Mobilní aplikace napojená na Node-RED umožňuje vzdálený přehled a notifikace – například překročení teploty, výsledek denní spotřeby elektřiny.

Python skripty a datové modely

Součástí systému je sada skriptů:

  • API napojení na Open-Meteo – pravidelné získávání meteorologických dat (teploty, srážky, vlhkost vzduchu), následné uložení do InfluxDB.
  • Aktuálně v testu AI modely SARIMAX a PROPHET pro predikci spotřeby elektrické energie.

Základní moduly systému

Modul – Inkubátor pro předpěstování chilli sazenic

Inkubátor je určen pro zimní a jarní období, kdy slouží k předpěstování sazenic chilli papriček a jiných rostlin.

Systém zajišťuje:

  • řízení teploty pomocí topných těles,
  • časově řízené osvětlení,
  • automatickou výměnu vzduchu, která zabraňuje hromadění vlhkosti a plísním, 

Všechna data (teplota, vlhkost, světelný režim) jsou průběžně ukládána do databáze InfluxDB a zobrazována v Grafaně. To umožňuje sledovat mikroklima a optimalizovat pěstební podmínky.

Modul – Skleník

Skleník je řízen programem, který sleduje teplotu a vlhkost půdy.
Hlavní funkce:

  • Kapková závlaha řízená podle vlhkosti půdy a doplněná týdenním časovačem.
  • Ochrana proti přehřátí – při dosažení maximální teploty se automaticky spouští ventilátor pro odvětrávání.
  • Vytápění v zimních měsících, které se aktivuje při poklesu teploty pod nastavenou hodnotu.
  • Záznam dat do InfluxDB a vizualizace v Grafaně.

Modul – Závlahový systém zahrady

Zahradní zavlažování je rozděleno do deseti sekcí podle typu výsadby (trávník, stromy, keře, záhony, skleník atd.).
Systém umožňuje:

  • týdenní programování závlahy,
  • automatické spouštění čerpadla a ventilů podle týdenního plánu,
  • automatické přečerpávání vody ze studny do retenční nádrže, pokud hladina klesne pod definovanou úroveň.

Modul – Řízení osvětlení zahrady

  • automatický režim – v závislosti na západu slunce,
  • manuální režim – s možností přepnutí na plnou automatiku.

Modul – Teploty

Modul zajišťuje měření a ukládání teplot v jednotlivých částech domácnosti:
ve skleníku, v obytných prostorách, v bazénu i venkovním prostředí.

Venkovní teplota bude v budoucnu využita pro ekvitermní regulaci elektrokotle a tepelného čerpadla, která umožní automaticky přizpůsobovat teplotu topné vody aktuálním klimatickým podmínkám a tím optimalizovat spotřebu energie.

Modul – Měření spotřeby elektrické energie

Součástí systému je i modul pro sledování elektrické spotřeby celé domácnosti.
Pomocí modulu R-EM-0300M-A  a komunikace PLCCom serveru s InfluxDB jsou zaznamenávány:

  • okamžitý příkon, proudy (I) a napětí (U),
  • 15 minutová, denní a měsíční spotřeba,
  • dlouhodobé trendy,
  • predikce spotřeby – modely SARIMAX a PROPHET (v testu)

Modul – Předpověď počasí

Je třeba mít přehled o všech teplotách.

Tento modul kombinuje informace z realných teplotních čidel, rozmýstněných po domácnosti a také  zobrazuje předpověď počasí z OPEN METEO.

Systém přináší pohodlí a úsporu času díky automatizaci každodenních činností v domácnosti.

 

Díky přehledným datům a vzdálenému přístupu umožňuje mít provoz domácnosti pod kontrolou odkudkoli.

Je navržen modulárně, takže jej lze snadno rozšiřovat o nové senzory, funkce i celé části systému.

Spolupráce, nápady, výzvy?

Nemusíte dlouze psát. Pár slov často spustí zajímavý projekt.

8 + 12 =