Utilizarea Raspberry Pi pentru automatizarea caselor

În urmă cu aproximativ doi ani, Fundația Raspberry Pi a lansat un dispozitiv destul de interesant - un computer cu o singură placă, a cărui dimensiune este puțin mai mare decât un card bancar din plastic la un preț foarte atractiv. Noutatea a câștigat imediat o imensă popularitate, linia de precomenzi pentru aceasta s-a întins timp de câteva luni.

Zmeura Pi a fost prezentată pe două niveluri de decupare: modelul „A” și modelul „B”. Ambele versiuni sunt echipate cu un procesor ARM11 Broadcom BCM2835 cu o frecvență de ceas de 700 MHz și un modul RAM de 256 MB / 512 MB. Modelul "A" este echipat cu un port USB 2.0, modelul "B" - cu două. Modelul „B” are un port Ethernet. Procesorul BCM2835 include și un nucleu grafic. Ieșirea video se face printr-un conector RCA compus sau printr-o interfață digitală HDMI.

Sistemul de fișiere, imaginea nucleului și fișierele de utilizator sunt localizate pe un card de memorie SD, MMC sau SDIO. Cea mai atractivă caracteristică a Raspberry Pi este consumul redus de energie (5V / 700mA), prezența porturilor I / O GPIO cu interfețe I2C, SPI, UART, precum și capacitatea de a lucra de la distanță prin Ethernet.

În prezent, doar modelul „B” este lansat cu 512 MB de RAM și suport Ethernet. În plus, o nouă versiune a apărut la vânzare, care diferă de modelul anterior „B” într-un aranjament mai compact de componente, prezența a 4 porturi USB, o creștere a numărului de porturi IIO O GPIO și absența unei ieșiri video compuse. Apariția modelului "B" și a noului model al computerului Raspberry Pi este prezentată în Fig. 1

Fig. 1

De ce pot folosi un astfel de dispozitiv? În primul rând, trebuie remarcat faptul că Raspberry Pi este, deși nu este foarte puternic, dar, în același timp, destul de un computer cu funcții complete. Prin conectarea unui monitor, tastatură, mouse la acesta și instalarea oricărui kit de distribuție a sistemului de operare Linux, acesta poate fi folosit ca computer desktop pentru rezolvarea sarcinilor care nu necesită resurse de calcul puternice.

Raspberry Pi este destul de potrivit pentru a fi utilizat ca server media intern, server de stocare, creierul unui robot sau mașină, server de automatizare casnică (sau așa-numita „casă inteligentă”).

Apariția Zmeurului Pi a provocat imediat un agitat în jurul acestui dispozitiv. Când pasiunile s-au calmat puțin, iar el a apărut la vânzare gratuită la un cost adecvat, am decis să cunosc mai bine acest minicomputer. Pentru mine, Raspberry Pi a fost interesat în primul rând din punctul de vedere al utilizării într-un sistem de automatizare casnică, ideea căruia a fost „copt” de mult timp și a necesitat implementarea practică.

Folosesc termenul „automatizare”, deoarece îmi place foarte mult expresia „casă inteligentă”. Nu, nu este nimic în neregulă cu termenul „casă inteligentă”, dar recent acest concept a fost foarte pervertit.

O casă inteligentă este un sistem complex „cu mai multe circuite” care, pe lângă executarea diverselor scenarii specificate de utilizator, poate lua diferite decizii în funcție de o anumită situație de urgență. Cu alte cuvinte, este un sistem de „gândire” (desigur, la nivel de mașină). Și în ultima vreme am numit orice „casă inteligentă” - de exemplu, Alarma GSM, senzor de scurgere a apei, controlul luminii prin senzori de mișcare etc. Da, toate acestea sunt componente separate ale unei case inteligente, dar nu o casă inteligentă în ansamblu.

Deci, vom lua în considerare structura construirii unui sistem de automatizare casnică folosind Raspberry Pi (Fig. 2).

Fig. 2Structura construcției unui sistem de automatizare casnică folosind Raspberry Pi (faceți clic pe imagine pentru a mări)

Sistemul de automatizare la domiciliu este format dintr-un server central conectat prin interfața RS485 cu controlerele instalate în fiecare cameră și, la rândul lor, diverse dispozitive de control, monitorizare, reglare și protecție sunt conectate la controlere.

Avantajul unei astfel de arhitecturi de rețea este că nu este nevoie să trageți firele de la fiecare dispozitiv la server, ci să conectați mai degrabă controlerele la care sunt conectate cu un singur cablu UTP - o pereche de fire care este utilizată pentru interfața RS485, iar perechile rămase sunt folosite pentru a alimenta controlerele și senzori. În plus, logica de lucru este concepută astfel încât eșecul oricărui controler sau chiar al unui server central să nu afecteze performanțele restului sistemului.

Raspberry Pi este utilizat ca server central al sistemului de automatizare acasă. Pe acesta este instalat un server Web, prin care utilizatorul de pe orice dispozitiv de comunicare (smartphone, laptop, tabletă) prin browser poate primi informații despre toate procesele care au loc în casă și, în consecință, le poate gestiona. Accesul la serverul Web prin introducerea autentificării și a parolei poate fi obținut atât din rețeaua locală de domiciliu, cât și de pe Internet prin intermediul unui router Wi-Fi.

Portul serial UART Raspberry Pi printr-un dispozitiv de potrivire prin interfața RS485 conectează controlerele cu un set diferit de intrări / ieșiri. În plus, un modem GSM poate fi conectat la RS485 pentru a accesa sistemul printr-o rețea de telefonie mobilă sau fixă, în cazul în care nu există nicio modalitate de a obține acces la Internet în punctul în care se află utilizatorul. Accesul la sistem în acest caz se face și prin introducerea unei parole.

Un alt dispozitiv din rețeaua RS485 este un modul radio. Scopul său este să se lege cu sistemul general de automatizare al tuturor senzorilor radio și a telecomenzilor radio.

În prezent, a fost dezvoltată prima versiune a sistemului de automatizare casnică folosind Raspberry Pi. În plus față de serverul central, include mai multe tipuri de controlere care au o interfață RS485 pentru comunicarea cu serverul:

• Controler de temperatură și umiditate cu opt canale. Controlerul vă permite să colectați citirile de temperatură și umiditate de la un senzor DHT22 și șapte senzori DHT11;

• Regulator de temperatură cu patru canale (termostat). Controlerul poate controla 4 încărcări atât în ​​modul manual, cât și în funcție de parametrii de temperatură stabiliți. Introducerea valorilor temperaturii este posibilă fie direct pe controler, fie de la distanță prin intermediul interfeței web. Modurile de control direct și invers ale controlului canalului vă permit să utilizați controlerul atât pentru controlul încălzirii, cât și pentru răcire;

• Modulul radio este utilizat pentru a emula telecomenzile și a colecta informații de la senzorii radio. Vă permite să emulați până la 5 telecomenzi și să primiți date de la 10 senzori radio;

• Controler universal. Are 4 intrări și ieșiri independente și două intrări pentru conectarea senzorilor de temperatură și umiditate DHT11 și DHT22.

Aici veți găsi, de asemenea, link-uri la descrierea instalării software pentru Raspberry Pi, precum și la materiale care descriu tehnologia de fabricație a controlerelor, care au fost descrise mai sus. Aș dori să notez că acest proiect este complet non-profit, cu surse deschise pentru soluții de circuit și software și cu suport tehnic pe forum.

Mikhail Tikhonchuk

31.10.2014

Vezi și pe acest subiect:Diferențele dintre plăcile Orange pi și zmeura pi, ce să cumperi?