Raspberry Pi izmantošana mājas automatizācijā

Apmēram pirms diviem gadiem Raspberry Pi fonds izlaida diezgan interesantu ierīci - viena borta datoru, kura izmērs ir nedaudz lielāks par bankas plastikāta karti par ļoti pievilcīgu cenu. Jaunums uzreiz ieguva milzīgu popularitāti, priekšpasūtījumu līnija tam izstiepās vairākus mēnešus.

Raspberry Pi tika prezentēts divos apdares līmeņos: modelis “A” un modelis “B”. Abas versijas ir aprīkotas ar Broadcom BCM2835 ARM11 procesoru ar 700 MHz takts frekvenci un 256 MB / 512 MB RAM moduli. Modelis "A" ir aprīkots ar vienu USB 2.0 pieslēgvietu, modelis "B" - ar diviem. Modelim “B” ir Ethernet ports. Procesors BCM2835 ietver arī grafikas kodolu. Video izvade tiek veikta, izmantojot kompozītu RCA savienotāju vai caur digitālu HDMI interfeisu.

Failu sistēma, kodola attēls un lietotāja faili atrodas SD, MMC vai SDIO atmiņas kartē. Raspberry Pi vispievilcīgākā īpašība ir zemais enerģijas patēriņš (5V / 700mA), GPIO I / O pieslēgvietu klātbūtne ar I2C, SPI, UART saskarnēm, kā arī spēja strādāt attālināti, izmantojot Ethernet.

Pašlaik tiek izlaists tikai “B” modelis ar 512 MB RAM un Ethernet atbalstu. Turklāt pārdošanā parādījās jauna versija, kas no iepriekšējā modeļa “B” atšķiras ar kompaktāku komponentu izvietojumu, 4 USB pieslēgvietu klātbūtni, GPIO I / O pieslēgvietu skaita palielināšanos un salikta video izvada neesamību. Modeļa "B" un jaunā Raspberry Pi datora modeļa izskats ir parādīts att. 1

Att. 1

Kāpēc es varu izmantot šādu ierīci? Pirmkārt, jāatzīmē, ka Raspberry Pi ir, kaut arī nav ļoti jaudīgs, taču tajā pašā laikā diezgan pilnvērtīgs dators. Pievienojot tam monitoru, tastatūru, peli un instalējot jebkuru Linux operētājsistēmas izplatīšanas komplektu, to var izmantot kā galda datoru tādu uzdevumu risināšanai, kuriem nav nepieciešami jaudīgi skaitļošanas resursi.

Aveņu Pi ir diezgan piemērots izmantošanai kā mājas multivides serveris, atmiņas serveris, robota vai mašīnas smadzenes, mājas automatizācijas serveris (vai tā saucamās "viedās mājas").

Aveņu Pi izskats nekavējoties izraisīja satraukumu ap šo ierīci. Kad kaislības mazliet nomierinājās, un viņš parādījās brīvā pārdošanā par atbilstošām izmaksām, es nolēmu labāk iepazīt šo minikomputeru. Mani Raspberry Pi galvenokārt interesēja no tā izmantošanas mājas automatizācijas sistēmā, kura ideja ilgu laiku bija "nogatavojusies" un prasīja praktisku ieviešanu.

Es lietoju terminu “mājas automatizācija”, jo man ļoti nepatīk izteiciens “vieda māja”. Nē, terminam “vieda māja” nav nekā slikta, taču pēdējā laikā šis jēdziens ir ļoti sagrozīts.

Gudra māja ir sarežģīta “vairāku ķēžu” sistēma, kas papildus dažādu lietotāja norādītu scenāriju izpildei var pieņemt dažādus lēmumus atkarībā no konkrētās ārkārtas situācijas. Citiem vārdiem sakot, tā ir “domāšanas” (protams, mašīnas līmenī) sistēma. Un pēdējā laikā es jebko saucu par “viedajām mājām” - piemēram, GSM trauksme, ūdens noplūdes sensors, gaismas vadība ar kustības sensoriem utt. Jā, tie visi ir atsevišķi viedās mājas komponenti, bet ne viedas mājas kopumā.

Tātad, mēs apsvērsim mājas automatizācijas sistēmas veidošanas struktūru, izmantojot Raspberry Pi (2. att.).

Att. 2Mājas automatizācijas sistēmas būvniecības struktūra, izmantojot Raspberry Pi (noklikšķiniet uz attēla, lai palielinātu)

Mājas automatizācijas sistēmu veido centrālais serveris, kas savienots caur RS485 saskarni ar kontrolieriem, kas uzstādīti katrā telpā, savukārt kontrolieriem ir pievienotas dažādas vadības, uzraudzības, regulēšanas un aizsardzības ierīces.

Šādas tīkla arhitektūras priekšrocība ir tāda, ka nav nepieciešams vilkt vadus no katras ierīces uz serveri, bet drīzāk savienot kontrolierus, kuriem tie ir savienoti, ar vienu UTP kabeli - viens vadu pāris tiek izmantots RS485 interfeisam, bet atlikušie pāri tiek izmantoti kontrolieru barošanai un sensori. Turklāt darba loģika ir iecerēta tā, ka jebkura kontroliera vai pat centrālā servera kļūme nedrīkstētu ietekmēt pārējās sistēmas darbību.

Aveņu Pi izmanto kā mājas automatizācijas sistēmas centrālo serveri. Tajā ir uzstādīts tīmekļa serveris, caur kuru lietotājs no jebkuras saziņas ierīces (viedtālruņa, klēpjdatora, planšetdatora) caur pārlūku var saņemt informāciju par visiem mājā notiekošajiem procesiem un attiecīgi tos pārvaldīt. Piekļuvi Web serverim, ievadot pieteikumvārdu un paroli, var iegūt gan no mājas vietējā tīkla, gan no interneta, izmantojot Wi-Fi maršrutētāju.

Sērijas ports UART Raspberry Pi caur atbilstošo ierīci caur RS485 interfeisu savieno kontrolierus ar atšķirīgu ieeju / izeju komplektu. Turklāt GSM modemu var savienot ar RS485, lai piekļūtu sistēmai, izmantojot mobilo vai fiksēto tālruņu tīklu, ja nav iespēju iegūt piekļuvi internetam vietā, kur atrodas lietotājs. Piekļuve sistēmai šajā gadījumā tiek veikta arī, ievadot paroli.

Vēl viena ierīce RS485 tīklā ir radio modulis. Tās mērķis ir saistīties ar visu radio sensoru un tālvadības pults vispārējo automatizācijas sistēmu.

Pašlaik ir izstrādāta pirmā mājas automatizācijas sistēmas versija, izmantojot Raspberry Pi. Papildus centrālajam serverim tas ietver vairāku veidu kontrolierus, kuriem ir RS485 interfeiss saziņai ar serveri:

• Astoņu kanālu temperatūras un mitruma kontrolieris. Kontrolieris ļauj jums savākt temperatūras un mitruma rādījumus no viena DHT22 sensora un septiņiem DHT11 sensoriem;

• Četru kanālu temperatūras regulators (termostats). Regulators var kontrolēt 4 slodzes gan manuālajā režīmā, gan atbilstoši iestatītajiem temperatūras parametriem. Temperatūras vērtību ievadīšana ir iespējama tieši uz kontroliera vai attālināti, izmantojot tīmekļa saskarni. Kanālu vadības tiešā un reversā tipa režīmi ļauj izmantot kontrolieri gan apkures, gan dzesēšanas kontrolei;

• Radio moduli izmanto, lai atdarinātu tālvadības pulti un savāktu informāciju no radio sensoriem. Ļauj līdzināties 5 tālvadības pultīm un saņemt datus no 10 radio sensoriem;

• Universālais kontrolieris. Tam ir 4 neatkarīgas ieejas un izejas un divas ieejas temperatūras un mitruma sensoru DHT11 un DHT22 savienošanai.

Tajā atradīsit arī saites uz Raspberry Pi programmatūras instalēšanas aprakstu, kā arī uz materiāliem, kas apraksta iepriekš aprakstīto kontrolieru ražošanas tehnoloģiju. Es gribētu atzīmēt, ka šis projekts ir pilnīgi bezpeļņas, ar atvērtiem avotiem ķēžu un programmatūras risinājumiem un ar tehnisko atbalstu forumā.

Mihails Tikhončuks

31.10.2014

Skatīt arī par šo tēmu:Atšķirības starp Orange pi un Aveņu pi dēļiem, ko pirkt?