1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 9.5/10 9,72оценок: 32

Автоматизация инженерных систем в доме или как я обучал Дом уму-разуму

Тема в разделе "Умный дом", создана пользователем Smith2007, 09.01.15.

  1. Smith2007
    Регистрация:
    27.05.12
    Сообщения:
    1.063
    Благодарности:
    549

    Smith2007

    Живу здесь

    Smith2007

    Живу здесь

    Регистрация:
    27.05.12
    Сообщения:
    1.063
    Благодарности:
    549
    Адрес:
    Россия
    Автоматизация инженерных систем в доме или как я обучал Дом уму-разуму
    Читаю различные форумы по автоматизации жилища и вот спустя 2 года после начала "обучения дома" простым алгоритмам поведения решил поделиться своим опытом.
    Автоматизация преследовала две основные цели:
    1. Обеспечить комфортное проживание и по возможности более бережно относиться к ресурсам
    2. Удовлетворение личного Эго от того, что получается обучить дом простейшим рутинным операциям. Т. е. получаю удовольствие от самого процесса)

    А началось все с 2012 года, когда я вдруг решил, что хватит жить в квартире - пора в дом переезжать.
    Опущу подробности но через 6 мсц я въехал в новый дом. В течении этого времени читать форумы о том как правильно проводить те или иные инженерные коммуникации не было ни какого времени и делал все скорее по интуиции (имея за плечами некоторое образование в области радиоэлектроники).

    К моменту, когда ко мне начало приходить осознание, что не плохо бы автоматизировать ряд подсистем в доме я уже имел:

    2 котла Baxi Slim 1300in / Baxi Slim 1620 in. Котлы одноконтурные.
    Бойлер косвенного нагрева Baxi Premier Plus 300 на 300 литров.
    Контур отопления радиаторами. На каждом радиаторе установлены механические (биметаллические) термоголовки для локальной регулировки температуры.
    Контур отопления "теплый пол"
    Освещение в доме на 90% светодиодное. Сигнальные провода не проложены к выключателям, и кол-во защитных автоматов меньше чем комнат в доме.
    Автоматические секционные ворота в гараже (в доме)
    К установке на ближайшее время еще двое автоматических ворот
    Помня прежние проблемы с подключением компов в квартире проложил 2000м UTP Cat5 (более 50 портов в общей сложности).
    и много еще чего...

    Началось все с того, что была необходимость правильно организовать подогрев воды ГВС в бойлере.
    Для baxi есть возможность докупить погодную автоматику, которая в том числе имеет возможность работы с бойлерами косвенного нагрева.
    Изучив возможности автоматики и поняв как и чем она управляет понял, что за предлагаемую цену можно купить более умную железку, на которой еще много чего можно организовать и более гибко в плане алгоритмов. Начались поиски возможных претендентов на звание "мозжечка" в доме. Начал изучать с adruino. Затем посмотрел на возможность использования ПК в качестве основного устройства... но все как-то не нравилось.
    Тогда один из моих товарищей посоветовал мне обратить внимание на промышленные контроллеры. Изучив (конечно поверхностно) возможности различных ПЛК пришел к выводу, что это то, что мне нужно. Стандартные, промышленные протоколы, надежность и огромное количество периферии! Следующим шагом было необходимо выбрать подходящий для моих целей ПЛК. Пересмотрел довольно большое кол-во разных контроллеров. От некоторых просто слюньки текли :) но сидящая в глубине жаба не позволяла нажать кнопку "В корзину".

    Можно конечно было написать ТЗ и отдать на исполнение в любую специализирующуюся фирму, но мне жутко хотелось сделать своими руками.

    Набросав простейший алгоритм управления циркуляционными насосами, режимами работы котлов и ГВС приступил к исполнению.
    P9207309.JPG plk110-32.jpg

    В результате подключил к ПЛК термостат бойлера и вывел управление насосами и режимами работы котлов. В таком виде система проработала примерно пару месяцев.
    Теперь вода подогревалась хорошо и отопление реагировало на изменение внешней температуры. Приоритет отдан ГВС. Если температура на улице падала ниже 15 градусов - включался контур подогрева теплых полов. Если температура опускалась ниже 13 градусов - включался контур радиаторов отопления.
    Спустя некоторое время я понял, что в момент когда мы отсутствуем дома длительное время - греть воду в бойлере до 60 градусов нет смысла. Тогда был демонтирован термостат бойлера и вместо него установлено термосопротивление (pt1000). Приобретен модуль ввода аналоговых сигналов.

    К дому не подведена центральная канализация и приходится пользоваться выгребной ямой. (Про септик в момент строительства я не знал).
    Требовалось следить за уровнем в яме и при заполнении вызывать машину для откачки. Несколько раз в месяц заглядывал и затем надоело. Решено организовать индикацию.
    Докупил кондуктометрический модуль ввода-вывода и по rs485 соединил с ПЛК. В выгребную яму опустил 4 электрода из нержавейки (общий, мин, средний и максимальный уровни). Дописал алгоритм обработки на ПЛК. Теперь ПЛК следил за уровнем.
     
    Последнее редактирование модератором: 05.05.16
    Smith2007 , 09.01.15
    #1 + Цитировать
  2. Smith2007
    Регистрация:
    27.05.12
    Сообщения:
    1.063
    Благодарности:
    549

    Smith2007

    Живу здесь

    Smith2007

    Живу здесь

    Регистрация:
    27.05.12
    Сообщения:
    1.063
    Благодарности:
    549
    Адрес:
    Россия
    (много вырезал)... продолжение

    Примерно раз в месяц появлялись различные задумки, которые непременно реализовывались.

    На сегодня обучил ПЛК управлять:
    1. Подогрев горячей воды в бойлере ГВС. (поддерживаются 2 режима. Нормальный и сна. В режиме "сна" снижена требуемая температура)
    2. Управление работой котлов 1,2 (вкл/выкл).
    3. Управление режимами работы котлов (лето/зима) и (отопление/ГВС)
    4. СМС оповещение и СМС управление.
    Введен мониторинг следующих параметров котельной:
    - давление в контуре теплоносителя. В случае понижения ниже установленного - ошибка с остановом котлов и СМС сообщением.
    - температура подачи в контур теплого пола
    - температура обратки системы радиаторного отопления. В случае если котел (ы) переведен на режим "Зима" (включен хотя бы один контур отопления) и по истечении заданного времени (сейчас уствка 10 мин) температура обратки составит менее 22 градусов - индикация ошибки и СМС сообщение.
    На вводе воды в дом установлен электромеханический вентиль (gidrolock), механический редуктор для стабилизации давления в контуре водоснабжения дома, счетчик воды заменен на счетчик с импульсным выходом (заведен на ПЛК).
    В котельной организован приямок на случай каких либо протечек. В приямке установлен датчик протечки, который так же заведен на ПЛК. В случае обнаружения протечки - вентиль перекрывает подачу воды в дом и выставляет флаг ошибки + СМС на телефон.

    После того как пару раз жена забывала перекрывать кран полива и 15 часов подряд на участок лилась вода ввел еще один алгоритм контроля. При переходе дома в режим "сна" производится мониторинг расхода воды. В случае если в период "сна" расход будет более 200 литров - произойдет отключение воды и СМС сообщение.
    После того как несколько раз детишки с брелка открывали секционные ворота гаража - завел контроль и управление воротами на ПЛК. Теперь в режиме "сна", если ворота оказались открыты то через 5 минут последует попытка закрыть ворота. Попыток будет 4. Если не удачно - ошибка + СМС на телефон.

    В перспективе управление еще 2-мя автоматическимим воротами и добавление контуров сигнализации.
    Жизненно важные элементы отопления продублированы возможностью переключения полностью в ручной режим. Т. е. можно просто убрать всю автоматику и переключить 3 тумблера. Отопление и ГВС будет обеспечено.

    Долгое время пользовался только СМС управлением и мониторингом, но спустя некоторое время все же решил организовать какую либо визуализацию но так, что бы всегда под рукой. А под рукой всегда смартфон. От сюда в систему включился OpenHAB, при помощи которого я сейчас легко могу настроить визуализацию и управление.
    Так же в перспективе планируется:
    При сработке периметра безопасности произвести включение освещения периметра дома, фотографирование всеми видеокамерами (видеонаблюдение организовано на базе очень гибкой системы avreg) и отправки контента на емейл + СМС оповещение.

    Включение openhab позволило посмотреть на автоматизацию жилища с другой стороны. Используя средства синтеза русской речи можно организовать оповещение не только в виде СМС, е-мейл или красных лампочек но и добавить голосовые, синтезируемые сообщения.

    P9227319.JPG
     
    Smith2007 , 09.01.15
    #2 + Цитировать
  3. Smith2007
    Регистрация:
    27.05.12
    Сообщения:
    1.063
    Благодарности:
    549

    Smith2007

    Живу здесь

    Smith2007

    Живу здесь

    Регистрация:
    27.05.12
    Сообщения:
    1.063
    Благодарности:
    549
    Адрес:
    Россия
    2015-01-10 13-08-29 Smart Home - Mozilla Firefox.png 2015-01-10 13-09-04 Smart Home - Mozilla Firefox.png 2015-01-10 13-09-49 Smart Home - Mozilla Firefox.png 2015-01-10 13-10-29 Smart Home - Mozilla Firefox.png 2015-01-10 13-10-43 Smart Home - Mozilla Firefox.png 2015-01-10 13-11-24 Smart Home - Mozilla Firefox.png 2015-01-10 13-11-47 Smart Home - Mozilla Firefox.png 2015-01-10 13-12-24 Smart Home - Mozilla Firefox.png (продолжение)

    Все важные события или выход за предельные значения контролируемых параметров кроме всего записываются на сам ПЛК (на случай каких либо сбоев Openhab).
    Переключение режимов работы реализовано двумя методами:
    1. Ручное переключение (при помощи СМС, интерфейса Openhab)
    2. Автоматическое переключение (в 01:30 - в режим сна, 06:30 в нормальный режим)

    openhab выступил для ПЛК в роли интерфейса с внешним миром. Между ПЛК и openhab настроено взаимодействие посредством протокола modbus tcp, а уже openhab легко выводить куда угодно. Так был эксперимент подключение openhab к ip ats Asterisk. Следовательно если в качестве вызывной панели домофона использовать SIP панель, то появляется возможность интеграции. Зачем? Пока сам не знаю, но что-то мне подсказывает, что обеспечив обмен данными между различными подсистемами в доме (телефония, домофон, видеонаблюдение, охранка и пр) можно получить интересные решения.
    В инете читал о проекте "Компьютерное зрение", позволяющее распознавать образы. Гугл и Яндекс реализовали доступ к сервису синтеза русской речи (хотя есть локальные системы синтеза). Так же есть и распознавание речи.

    Как правильно заметил один из форумчан... когда в доме произойдет автоматическое переключение в режим "сна", а я в это время стою во дворе - ворота закроются и я не смогу попасть обратно в дом (ну нет с собой ни смартфона ни ключей). Перед тем как закрыть ворота необходимо голосовое оповещение о том, что переход в режим сна произойдет через "...5,4,3,2,1 минуты". Тогда вероятность остаться на улице становится гораздо меньше.
    Вопрос как подавать голосовые сообщение?
    Как возможное решение думаю так же использовать сервис ip ATS Asterisk. Легко маршрутизировать любое сообщение (хоть на мобильник). В качестве абонентского устройства можно использовать Raspberry Pi с подключенным динамиком (а в перспективе и микрофон для обратной связи :))

    Может у кого есть еще какие идеи по этому поводу?
     
    Последнее редактирование: 10.01.15
    Smith2007 , 10.01.15
    #3 + Цитировать
  4. memtew
    Регистрация:
    06.01.14
    Сообщения:
    103
    Благодарности:
    36

    memtew

    Живу здесь

    memtew

    Живу здесь

    Регистрация:
    06.01.14
    Сообщения:
    103
    Благодарности:
    36
    Адрес:
    Набережные Челны
    Отличная система управления получилась, вы молодец :) Но есть пара замечаний по шкафу (если на фото, конечно же, итоговый результат):
    1. У вас провода не подписаны, в скором будущем есть шанс забыть, где что, и придется разбираться.
    2. В шкафу лучше использовать гибкий провод (например, ПуГВ), который укладывается в перфорированный кабель-канал, так монтаж получается удобнее и более эстетичный ;-)
    3. Автоматы фирмы IEK (а также TDM, EKF) не очень хорошо себя зарекомендовали в плане срабатывания по превышению тока, их можно использовать только как выключатель. Если же цель защитить оборудование и проводку, то лучше взять Шнайдер (серия "Домовой"), ABB.
     
    Последнее редактирование: 10.01.15
    memtew , 10.01.15
    #4 + Цитировать
  5. Ivan Kulibin
    Регистрация:
    07.05.10
    Сообщения:
    1.690
    Благодарности:
    609

    Ivan Kulibin

    Electronics Supervisor

    Ivan Kulibin

    Electronics Supervisor

    Регистрация:
    07.05.10
    Сообщения:
    1.690
    Благодарности:
    609
    Адрес:
    Ростов-на-Дону
    Приямок можно и не делать, все равно гдето будет нижняя точка после укладки плитки, как бы хорошо ее не положили.

    На полив у меня стоит таймер на 10 минут, если очень сухо то можно нажать 2-3 раза. Забыть не возможно.

    На ворото стоит кнопка АВАРИЙНЫЙ СТОП, которая полностью отключает питание на привод. Когда машина в гараже она нажата и физически не возможно открыть ворота.

    А исполнительные реле у вас не стоят? Я что то не вижу на фото.
     
    Ivan Kulibin , 10.01.15
    #5 + Цитировать
  6. Smith2007
    Регистрация:
    27.05.12
    Сообщения:
    1.063
    Благодарности:
    549

    Smith2007

    Живу здесь

    Smith2007

    Живу здесь

    Регистрация:
    27.05.12
    Сообщения:
    1.063
    Благодарности:
    549
    Адрес:
    Россия
    IMG_20150110_161051.jpg

    По поводу шкафа тут особая тема. Как известно аппетит приходит во время еды. Так вот тот шкаф, который я предполагал будет достаточен с большим запасом для моих хотелок... хм... через пару месяцев оказался слишком тесен. Часть проводов с датчиков пришлось заводить без клемных колодок прямо на модули ввода-вывода, что на мой взгляд крайне не правильно и не удобно. Сейчас система в процессе реорганизации. Появилось еще 2 шкафа, но гораздо больших размеров. На фото шкаф в котельной. В нем останутся 3 модуля ввода (аналогвых сигналов, и 2 дискретных ввода-вывода). Все остальное перекочует в другой шкаф, вместе с головным контроллером. Третий шкаф запланирован в непосредственной близости от электрошкафа в котором сосредоточены все автоматы/диф.автоматы и ввод 3Ф в дом. В последствии в этом шкафу планирую разместить средства мониторинга сети (3-фазный мультиметр)
    mie110-3mxx_x200x193xxx.jpg
    а так же смонтировать систему ввода автоматического резерва на основе бензогенератора.
    И возможно часть автоматов будет заменена на контакторы с целью управления частью контуров освещения. Либо как вариант установка оборудования X10 для точечным управлением осветительными приборами.

    Провода не подписаны - да. Большая ошибка. Есть журнал в котором я все записал, но как показала практика это не очень удобно. Вы правы по поводу подписания проводов. В будущем добавлю надписи.
    Автоматы ИЕК используются исключительно как включатели.
     
    Последнее редактирование: 10.01.15
    Smith2007 , 10.01.15
    #6 + Цитировать
  7. Teemon
    Регистрация:
    07.02.13
    Сообщения:
    180
    Благодарности:
    24

    Teemon

    Живу здесь

    Teemon

    Живу здесь

    Регистрация:
    07.02.13
    Сообщения:
    180
    Благодарности:
    24
    Адрес:
    Хабаровск
    Молодец, отличное начинание и хорошее развитие! А самое главное - сделали "то, что нужно", а не управление вентилятором в туалете)
     
    Teemon , 10.01.15
    #7 + Цитировать
  8. Smith2007
    Регистрация:
    27.05.12
    Сообщения:
    1.063
    Благодарности:
    549

    Smith2007

    Живу здесь

    Smith2007

    Живу здесь

    Регистрация:
    27.05.12
    Сообщения:
    1.063
    Благодарности:
    549
    Адрес:
    Россия
    Я пошел несколько дальше. В системе отопления есть предохранительный клапан (механический) который должен произвести сброс теплоносителя из контура отопления в случае если произойдет превышение допустимого давления.
    IMG_20150110_160806.jpg IMG_20150110_160816.jpg IMG_20150110_160823.jpg

    Кроме того предохранительный клапан установил после редуктора в систему водоснабжения (6 кг).
    В приямок поместил дренажный насос и вывел его в канализацию. Дренажником управляет ПЛК через промежуточное реле.
    IMG_20150110_160841.jpg

    У меня машина в гараже практически не бывает. В исключительных случаях.
    А кнопку аварийный СТОП я вывел на датчик калитки в воротах.
    Т. е. когда калитка в секционных воротах не закрыта плотно, автоматика ворот блокируется и не дает движения. Кроме того в проеме установлены фотодатчики на случай если что-то оказалось под воротами.

    IMG_20150110_161736.jpg IMG_20150110_161744.jpg IMG_20150110_161755.jpg

    Исполнительные реле только на дренажный насос. Все остальное на прямую к контактам ПЛК. Выходы релейные до 5А. Потребителей более 1 А подключенных нет.
     
    Smith2007 , 10.01.15
    #8 + Цитировать
  9. Smith2007
    Регистрация:
    27.05.12
    Сообщения:
    1.063
    Благодарности:
    549

    Smith2007

    Живу здесь

    Smith2007

    Живу здесь

    Регистрация:
    27.05.12
    Сообщения:
    1.063
    Благодарности:
    549
    Адрес:
    Россия
    По поводу ванной... Зимой, когда окно в ванной закрыто и детишки в ванной поплескались очень большая влажность. По стеклам вода течет. В ванной смонтирована система вытяжной вентиляции (на улицу в трубу вентиляции). Но включается она просто в ручную. Конечно никто про нее не вспоминает. Думаю, что придется установить датчик влажности и управлять включение вентилятора (последний умеет менять обороты).
    Но пока не соображу как приточку сделать. Дверь почти герметичная и поддува совсем нет. Т. е. от вытяжки толку не будет если не сделать еще и приточку.
     
    Smith2007 , 10.01.15
    #9 + Цитировать
  10. Ivan Kulibin
    Регистрация:
    07.05.10
    Сообщения:
    1.690
    Благодарности:
    609

    Ivan Kulibin

    Electronics Supervisor

    Ivan Kulibin

    Electronics Supervisor

    Регистрация:
    07.05.10
    Сообщения:
    1.690
    Благодарности:
    609
    Адрес:
    Ростов-на-Дону
    Да в котле есть свой клапан аварийный, да и как там давление может привысить, если у котла своя автоматика.

    Лучше реле поставить, а то если устройство коротнет то и выход спалит. Или автомат на 3 А

    Это сколько же воды надо налить чтобы насос включился?
    У меня дренажного насоса в котельной нет и я всегда сливаю воду на пол если надо (правда очень редко бывает). к утру или через сутки максимум сухо.
     
    Ivan Kulibin , 10.01.15
    #10 + Цитировать
  11. eComfort
    Регистрация:
    17.10.14
    Сообщения:
    116
    Благодарности:
    6

    eComfort

    Живу здесь

    eComfort

    Живу здесь

    Регистрация:
    17.10.14
    Сообщения:
    116
    Благодарности:
    6
    Расскажите подробней? Есть реальные примеры?
     
    eComfort , 10.01.15
    #11 + Цитировать
  12. Ivan Kulibin
    Регистрация:
    07.05.10
    Сообщения:
    1.690
    Благодарности:
    609

    Ivan Kulibin

    Electronics Supervisor

    Ivan Kulibin

    Electronics Supervisor

    Регистрация:
    07.05.10
    Сообщения:
    1.690
    Благодарности:
    609
    Адрес:
    Ростов-на-Дону
    Ставится 3 релюшки, одна из них реле времени, после выключения света в ваной вент работает 10 минут. По собственному опыту скажу что вытягивает все. Если дверь почти без зазаора, проблемы большой не будет, воздух найдет себе дырку. Правда конечно если резинок нет.
     
    Ivan Kulibin , 10.01.15
    #12 + Цитировать
  13. Smith2007
    Регистрация:
    27.05.12
    Сообщения:
    1.063
    Благодарности:
    549

    Smith2007

    Живу здесь

    Smith2007

    Живу здесь

    Регистрация:
    27.05.12
    Сообщения:
    1.063
    Благодарности:
    549
    Адрес:
    Россия
    Не всегда в ванной свет включается. Если на улице светло, то через окно света вполне хватает. 1,7*1,4 м. площадь окна.
    И резинки на коробке дверной тоже есть :)
    Думаю, что можно что-то в оконные рамы смонтировать... типа микровентиляции.

    Не знаю на какое давление предусмотрен клапан в котле. Но можно сказать продублировал систему безопасности.

    Я тоже предусмотрел слив воды, в том числе остатков из бойлера, но не на пол а в шланг, который так же в приямок отведен. А воды много наливать не нужно. Размеры приямка (H, a, b) см. = (50, 40, 40). Около 3-5 литров воды и датчик опознает ее, после чего включит дренажник.

    зы. По поводу автоматов на 3А - хорошая идея. Не подумал сразу.

    ззы. По поводу алгоритма работы вытяжной вентиляции в ванной. Сейчас дети в ванной купались так я подумал, что включать всякие приточки и вытяжки нужно лишь после того как ванную все покинут. В момент нахождения там людей включение вытяжки (а тем более организация приточки) излишество, если не сказать вредно для здоровья.

    т. е. одним только датчиком влажности не обойтись. Нужен еще датчик присутствия. И включать вытяжку при условии отсутствия людей в ванной и если влажность выше нормы.
     
    Последнее редактирование: 10.01.15
    Smith2007 , 10.01.15
    #13 + Цитировать
  14. Smith2007
    Регистрация:
    27.05.12
    Сообщения:
    1.063
    Благодарности:
    549

    Smith2007

    Живу здесь

    Smith2007

    Живу здесь

    Регистрация:
    27.05.12
    Сообщения:
    1.063
    Благодарности:
    549
    Адрес:
    Россия
    Вопрос: В чем разница между датчиком обнаружения (например Астра 8) и датчиком присутствия?

    Думаю, что те же датчики охранки могут служить и датчиками присутствия. Задержки любой длительности я могу организовать на ПЛК.
     
    Smith2007 , 10.01.15
    #14 + Цитировать
  15. Smith2007
    Регистрация:
    27.05.12
    Сообщения:
    1.063
    Благодарности:
    549

    Smith2007

    Живу здесь

    Smith2007

    Живу здесь

    Регистрация:
    27.05.12
    Сообщения:
    1.063
    Благодарности:
    549
    Адрес:
    Россия
    (продолжение повествования)

    Подсистема оповещения организована в виде отдельной программы и настраивается по ряду параметров
    Все анализируемые параметры занесены в один двухмерный массив.
    Одно из полей указывает уровень сообщения 2 байта.
    Если первый бит установлен в 1 - требутеся отправка сообщения
    Если 2-ой бит установлен в 1 - голосовое оповещение
    Если слово = 0 - просто запись сообщения в лог-файл.

    Кроме того есть поле указывающее с каким периодом необходимо повторять событие оповещения в случае если параметр за пределами критической установки.
    Например если будет обнаружено превышение давления в контуре теплоносителя - сообщения будут повторяться каждые 10 минут.
    Если достигнут максимальный уровень выгребной ямы - сообщение повторяется каждые сутки.
    и т. д.
    Все параметры настраиваемые по желанию и сохраняются в энергонезависимой памяти ПЛК. Т. е. отключение электропитания их не изменит.
    2015-01-10 23-20-03 CoDeSys - SH11.05b.pro - [Alert (PRG-ST)].png

    (продолжение)
    Глядя на то как разные форумчане создают свои системы мониторинга протечки, учел один важный момент. В качестве отсечного устройства использовать шаровый кран с электроприводом. Поискал на просторах нета и набрел на интересные модели электроприводов Gidrolock
    05-01_Gidrolock_.jpg
    Понравился принцип действия. Крутится всегда в одну сторону, что предотвращает появление отложений солей. Остановка происходит по оптическим датчикам положения. В целях профилактики раз в две недели, на одну минуту перекрываю в дом подачу воды этим вентилем. Это событие происходит в 3:00 ночи.
    Что бы датчики протечки защитить от помех в виде электрических наводо (в некоторых местах длинные провода), а так же исключить сработку от брызг - ввел фильтр по времени. Аварией будет считаться если от датчика поступает сигнал протечки в течении определенного времени непрерывно.
     
    Smith2007 , 10.01.15
    #15 + Цитировать

Смотрите также