Поговорим о блоке управления отоплением загородного дома. Использование GSM для управления отопительным котлом

Главная / Канализация

Тема этой статьи — GSM-модуль для управления отоплением. Мы постараемся выяснить, что он умеет, какими дополнительными приспособлениями комплектуется и какими характеристиками обладает.

Первое знакомство

Что представляет собой интересная нам система управления отоплением?

Фактически, это маломощный и экономичный узкоспециализированный компьютер, позволяющий управлять включением и параметрами отопительной системы дистанционно. Он же опрашивает внешние датчики и сигнализирует SMS-сообщением о любых неполадках и отклонениях в работе управляемой им системы.

Попробуем описать предлагаемые им возможности более наглядно.

Представьте себе, что вы собираетесь приехать на дачу в 30-градусный мороз. В общем случае вам придется зайти в промерзший , а потом подождать несколько часов прогрева всех помещений до приемлемой температуры.

Здесь же вы просто заранее отправите сообщение на SIM-карту, которой оснащен GSM-модуль для отопления — и к вашему приезду дома уже будет тепло.

Этим возможности модуля не исчерпываются:

  • Если прекратилась подача газа или электроэнергии — вы получаете уведомление на мобильник.
  • Если выдал сообщение об ошибке — вам приходит СМС.
  • При утечке теплоносителя или газа опять-таки блок управления отоплением уведомляет вас об этом.
  • Чтобы в ваше отсутствие в доме поддерживался экономичный режим отопления — вы отдаете команду сообщением или звонком (многие модули оборудуются системой навигации нажатиями кнопок на телефоне с голосовыми комментариями).
  • Наконец, в любой момент по звонку или сообщению вам может быть выслано СМС с информацией о температуре теплоносителя и воздуха в помещении, состоянии котла и некоторых других параметрах.

Оговорка: разумеется, обязательным условием является покрытие зоны размещения узла сотовой сетью любого оператора. Кроме того, многие узлы управления системой отопления могут получать команды через интернет.

Описание

Чтобы получить больше детальной информации о том, как работает дистанционное управление отоплением — давайте просто изучим описание одного из модулей. Образцом нам послужит комплекс «КСИТАЛ GSM-4T» отечественного производства.

На фото — модуль GSM-управления в базовой комплектации.

Сервис

Начнем с главного — удобства использования. Что может предложить нам производитель системы?

На официальном сайте компании Кситал выложены:

  • Инструкция пользователя, включающая детальное описание функций прибора, алгоритмов его подключения и настройки.
  • Схема узла управления с указанием порядка подключения термодатчиков, датчиков разлива теплоносителя и прочих периферийных устройств.
  • Коды сообщений для запросов ключевой информации.
  • Программное обеспечение для смартфонов, позволяющее полностью контролировать работу отопления через удобный графический интерфейс. Установить и настроить программу своими руками сможет любой начинающий пользователь мобильной операционной системы. Нужно отметить, правда, что производителем представлены версии программы только под IOS и Android.

Характеристики

Разумеется, для подключения узла GSM нужен котел с цифровым управлением. Очевидно, что центральное отопление и его рамка управления отоплением (так иногда называют за специфическую форму элеваторный узел) управляться электронным устройством не может: увы, слабые токи неспособны вращать штурвалы задвижек.

Какими характеристиками обладает предлагаемая нам система?

  • Общее количество выносных термодатчиков может достигать 5 штук . Используется проводное подключение, причем провод для него поставляется отдельно. Впрочем, при стоимости в 5 рублей за погонный метр его покупка необременительна.

Максимальное расстояние от датчика до центральной станции составляет 100 метров.

  • Диапазон рабочих температур — от -55 до +125С. Очевидно, он перекрывает любые разумные значения температуры и в доме, и в системе отопления.

Нюанс: обычные SIM -карты предназначены для работы при положительных температурах. Если большую часть времени дом стоит без отопления, производитель рекомендует приобрести специальную низкотемпературную SIM -карту.

  • Поддерживаются все функции GSM-сигнализации: возможно подключение пожарных датчиков и оповещение о взломе, включение сирены и прослушивание помещений. На узел, основная функция которого — управление отоплением по телефону, можно даже повесить открытие ворот.
  • Пиковое потребление всей системы не превышает 10 ватт.

  • GSM управление отоплением может осуществляться с 10 зарегистрированных в системе номеров. На все номера может быть выполнена рассылка уведомлений.

Комплект поставки

В него входят:

  1. Собственно контроллер с встроенным сотовым модулем и блоком питания.
  2. Выносная антенна, усиливающая сигнал и обеспечивающая связь даже в местах с неуверенным приемом.
  3. Аккумулятор, позволяющий модулю работать при отключении сетевого питания. Понятно, что в этом случае модуль сможет лишь сделать рассылку: для работы газового котла с электронным розжигом потребуется источник бесперебойного питания.
  4. Считыватель электронных ключей и мастер-ключ, отменяющий все блокировки.
  5. Два выносных термодатчика.

Кроме того, отдельно можно заказать:

  • Термодатчики. Как уже сказано, одновременно можно опрашивать до пяти штук.
  • Извещатели и датчики пожарной сигнализации, разлива воды, открытия дверей и окон.
  • Исполнительные устройства (к примеру, то же реле, подающее питание на открывающий ворота электромотор).
  • Выносной микрофон для передачи звука по сотовой сети.

Стоимость и отзывы

Цена, описанного нами, Кситал GSM-4T в базовой комплектации — 7200 рублей. Стоимость других модулей, предлагаемых через интернет, колеблется от 3500 до 25000 рублей в зависимости от комплектации, функциональности и самоуверенности продавца.

Какие отзывы заслужило управление отоплением в загородном доме через GSM с помощью этого устройства?

В целом изучение форумов подтверждает: по соотношению стоимости и функциональности устройство вполне достойное. Управление котлом и прочими обогревательными устройствами через внешнее реле, охранная сигнализация опробована и срабатывает вполне адекватно.

Заключение

Информацию о других вариантах реализации дистанционного управления для отопительной системы вы найдете в приложенном к статье видео. Теплых зим!

Системы отопления, использующие в качестве нагревательного элемента пленочный ленточный электронагреватель (ПЛЭН) нашли широкое применение и популярность. Это объясняется простотой установки, доступной ценой, большим выбором модификаций и длительным сроком эксплуатации самого нагревательного элемента (гарантийный срок службы 50 лет). В этом материале мы хотим представить некоторые варианты схемных решений, блоков управления системой отопления на базе пленочного ленточного электронагревателя ПЛЭН. Для управления и регулирования небольших помещений обычно используют термостаты с датчиками температуры. Мы хотим представить схему для управления более сложной системой отопления, которая подключается к трехфазной сети, разбита на группы и имеет возможность выключать неприоритетную нагрузку при увеличении тока потребления. Количество групп ПЛЭН в нашем случае четыре – Гр.1…Гр.4. Действующая мощность ПЛЭН в каждой группе ограничена автоматом 8А. В качестве элемента измеряющего и регулирующего температуру используется термостат с датчиком температуры для каждой группы регулирования. Термостат на схеме показан условно, для понимания работы. Замкнутые контакты внутреннего реле термостата, сигнализируют о необходимости включить нагрев. Для удобства понимания и описания рассмотрим работу схемы для одной фазы. Пример, схемы блока управления пленочным отоплением ПЛЭН, для одной фазы показан на рисунке ниже.

«Обратную связь»

На схеме представлен блок управления системой отопления состоящий из следующих элементов:

Вводной трехфазный автоматический выключатель Q1. Вводной, однофазный автоматический выключатель QF1, подключенный к фазе L1. Ниже него установлено (реле приоритетной нагрузки, реле приоритета, токовое реле) с трансформатором тока ТТ. Ниже трансформатора тока, установлен фильтр сетевой помехоподавляющий F1(ФС-16-М) (крепление на стандартную din-рейку 35мм. ГК Полигон) к выходу, которого подключено питание программируемого реле А1(ПР110), регуляторы температуры (термостаты) TR1 …TR4 и приоритетные нагрузки через автоматические выключатели FS1…FS4 (назначение и номинал автоматов указаны для примера). отсекает высокочастотные помехи по сети электропитания нагрузок, подключенных через автоматические выключатели FS1…FS4, цепей питания программируемого реле А1(ПР110) и терморегуляторов TR1…TR4. В схеме применяется трансформатор тока ТТИ-А 15/5А (ИЭК) или подобный с коэффициентом трансформации равным 3, т.е. 15/5=3. Следовательно, если установить регулировочный шлиц «Ток» на лицевой панели , в положение - 3А, то реле сработает при токе 3х3А=9А. Это максимально допустимый ток для приоритетной нагрузки в фазе L1. Если значение тока нагрузки будет больше или равно 9А, то реле защиты (контроля тока) К1, замкнет контакты 11-14 и выдаст на вход I1, программируемого реле А1(ПР110) сигнал «1», который запретит включение выходов Q1…Q4 реле А1(ПР110). Вход I1, программируемого реле А1(ПР110), имеет самый высокий приоритет, по отношению к другим входам. К выходам Q1, Q2, Q3, Q4, программируемого реле А1(ПР110) подключены модульные контакторы K2…K5 марки КМ (ИЭК), которые замыкая соответствующие контакты 1/L1-2/T1 подают напряжение 220В, через автоматические выключатели FS5…FS8 на пленочный ленточный электронагреватель ПЛЭН, каждый в свою группу (Гр.1 … Гр.4). Информация о температуре в каждой группе ПЛЭН, снимается с соответствующих датчиков температуры работающих с термостатами TR1 … TR4. Диапазон регулирования температуры нагрева ПЛЭН задается с помощью регулировок расположенных на лицевой панели TR1… TR4. Замкнутые и/или разомкнутые контакты внутренних реле TR1 … TR4, выдают на входы I2, I3, I4, I5 программируемого реле А1(ПР110) сигналы на включение и/или выключение ПЛЭН нагревателей в соответствующей группе (Гр.1 … Гр.4). Управление (регулирование) температурой и временем включенного состояния происходит по алгоритму записанному в память программируемого реле А1(ПР110). К входам I6 и I7 программируемого реле А1(ПР110) подключены выключатели SA1 и SA2, которые задают время нагрева для групп Гр.1…Гр.4 ПЛЭН. Комбинации и задаваемое время указаны в таблице «Таблица задания времени нагрева, мин.» на схеме. Как видно из таблицы временной интервал для нагрева ПЛЭН, можно задавать - 6 минут, 9 минут и 12 минут в соответствии с положением выключателей SA1 и SA2. Вход I8 программируемого реле А1(ПР110) в данной схеме не используются, но его можно задействовать, например, для опроса датчиков пожарной сигнализации, которые при срабатывании блокируют работу системы отопления. Как вариант, подключить к нему концевой выключатель от входной и/или балконной двери и/или больших окон, для блокировки системы отопления при открытых дверях и/или окнах и т.п.

Рассмотрим как работает программируемое реле А1(ПР110). Для этого условимся:

«0» - отсутствие напряжения или разомкнутый контакт

«1» - наличие напряжения или замкнутый контакт.

Процесс регулирования температуры инерционный. Если температурное реле отключилось (контакты внутреннего реле термостата разомкнулись = «0»), то включиться оно может не сразу, а через какое-то время, которое определяется временем «остывания», гистерезисом терморегулятора и др., факторами. Из открытых источников известно, что в среднем температура в помещении с хорошей теплоизоляцией растет со скоростью 0,5С/мин. Учитывая разрешенную подведенную мощность на дом, количество и мощность каждой из групп ПЛЭН, качество теплоизоляции, определяем оптимальное для нас время включенного состояния одной группы ПЛЭН. Масштабность временных настроек можно изменить программно, записав в реле А1(ПР110) новый код (программу). Эту операцию можно заказать в нашей компании. Конструкция А1(ПР110) допускает извлечение и/или замену установленного реле из электрощита без отключения внешних проводов.

После подачи питания А1(ПР110) опрашивает состояние входов I1…I7. К входу I1 подключено реле контроля тока (реле приоритета), его работа описана выше. На входы I2…I5 приходит информация о состоянии температуры в группах (Гр.1…Гр.4) ПЛЭН. Замкнутый контакт внутреннего реле TR1…TR4 – сигнал на включение нагрева, разомкнутый – сигнал на отключение нагрева соответствующей группы ПЛЭН. Входы I6, I7 подключены к выключателям, которые задают время включенного состояния выходов реле А1(ПР110) Q1…Q4, в минутах в соответствии с таблицей (см. выше). При поступлении сигнала на вход I2=«1» (контакты внутреннего реле термостата TR1 замкнуты), выход Q1 включается на заданное время (6, 9 или 12 минут) и выключается по истечении заданного времени. Далее программа опрашивает состояние входа I3 и при наличии на входе «1» включается выход Q2 на заданное время и выключается по истечении заданного времени. Для входов I4 и I5 процедура повторяется, программа заканчивает цикл и автоматически переходит к опросу входа I2 и дальше по кругу. Последовательность опроса входов I2->I3->I4->I5. Если в какой-то момент времени на один из входов реле А1(ПР110) сигнал на включение не придет, то программа его пропустит, перейдет к опросу состояния следующего входа и включит нагрев при наличии разрешающего сигнала с терморегулятора TR1…TR4. В любой момент времени может быть включен только один выход программируемого реле А1(ПР110) включение остальных блокируется. Светодиодная индикация о состоянии всех входов I1…I8 и выходов Q1…Q4 программируемого реле А1(ПР110), а также индикатор электропитания и аварийное состояние выведены на лицевую панель.

На схеме, приведенной, на другом рисунке показан блок управления инфракрасной пленочной системой отопления ПЛЭН с выходными ключами, организованными на твердотельных реле ТТР марки HD-1044.ZA2. Очевидным преимуществом является бесшумность включения. Недостатком - необходимость установки радиаторов охлаждения, что добавляет некоторую сумму к общей стоимости комплектующих. Спецификации оборудования для блоков управления отоплением с контакторами и твердотельными реле сведены в соответствующие таблицы. Цены брались из открытых источников розничной торговли.

Схему в формате *.pdf можно запросить через «Обратную связь» указав свой логин, полученный при регистрации на нашем сайте.

Спецификация блока управления отоплением ПЛЭН на модульных контакторах марки КМ. Количества даны на одну фазу, без термостатов, шкафа, шин, клемм и расходных материалов.

№ п/п

Обозначение на схеме

Наименование

Кол-во

Ед изм.

Цена

Сумма

шт.

1 947,00р.

1 947,00р.

шт.

1 899,00р.

1 899,00р.

шт.

1 518,00р.

1 518,00р.

шт.

466,20р.

466,20р.

K2,K3,K4,K5

Контактор модульный КМ20-20 AC/DC (MKK10-20-20) ИЭК

шт.

426,27р.

1 705,08р.

FS5,FS6,FS7,FS8

шт.

68,88р.

275,52р.

FS1,FS2,FS3,FS4

шт.

54,78р.

219,12р.

QF1

шт.

54,78р.

54,78р.

шт.

164,37р.

164,37р.

8 249,07р.

Спецификация блока управления отоплением ПЛЭН на твердотельных реле ТТР марки HD-1044.ZА2 . Количества даны на одну фазу, без термостатов, шкафа, шин, клемм и расходных материалов.

№ п/п

Обозначение на схеме

Наименование

Кол-во

Ед изм.

Цена

Сумма

Программируемое реле ПР110 (Пр110-220.8ДФ.4Р)

шт.

1 947,00р.

1 947,00р.

Реле контроля тока РТ-05 (Полигон)

шт.

1 899,00р.

1 899,00р.

Фильтр сетевой помехоподавляющий ФС-16М (Полигон)

шт.

1 518,00р.

1 518,00р.

Трансформатор тока ТТИ-А 15/5А (ITT10-2-05-0015) ИЭК

шт.

466,20р.

466,20р.

Радиатор охлаждения (для ТТР HD-1044.ZА2) РТР060

шт.

177,00р.

708,00р.

PVR1,PVR2,PVR3,PVR4

Твердотельное реле (ТТР) HD-1044.ZА2

шт.

413,00р.

1 652,00р.

FS5,FS6,FS7,FS8

Авт. ВА47-29 1Р 8А 4,5кА х-ка С ИЭК

шт.

68,88р.

275,52р.

FS1,FS2,FS3,FS4

Авт. ВА47-29 1Р 10А 4,5кА х-ка С ИЭК

шт.

54,78р.

219,12р.

QF1

Авт. ВА47-29 1Р 16А 4,5кА х-ка С ИЭК

шт.

54,78р.

54,78р.

Авт. ВА47-29 3Р 16А 4,5кА х-ка С ИЭК

шт.

164,37р.

164,37р.

8 903,99р.

Как видно из приведенных спецификаций, разница в цене блока управления отоплением ПЛЭН на модульных контакторах для одной фазы и блока управления отоплением ПЛЭН на твердотельных реле для одной фазы - 654,92 рубля. Стоит понимать, что это разница только в цене и в конечную стоимость добавятся еще затраты на сборку. Поэтому выбор за Вами.

Схемы в формате *.pdf можем выслать желающим, зарегистрированным на нашем сайте и приславшим запрос через «Обратную связь» и/или на электронную почту. При запросе указывайте логин, полученный при регистрации. Запросы без логина обрабатываться не будут.

Возможна сборка щитов на заказ.

Стоимость записи программного кода в программируемое реле – 300 руб.

Изменение программных настроек и запись новой программы в программируемое реле -300 руб.

В результате продвижения современных технологий каждый человек может превратить своё жилье в «умный дом». Так, координация отопления своего домовладения при помощи интернет-связи или сотовой сети GSM становится всё более популярной. Ручная регулировка температуры при обогреве помещения не всегда является эффективной. Применяемые в некоторых домах термостаты, работающие в автоматическом режиме, на сегодняшний день также становятся неактуальны из-за ограниченности функционала.

Преимуществом в применении GSM-администрирования является то, что проблем с организацией такого контроля не возникает при использовании любого отопительного оборудования. Практически все имеющиеся на рынке модификации подобных агрегатов способны выполнять дополнительные задачи. Они могут дистанционно передавать информацию на мобильный телефон домовладельца и менять параметры температур в помещении. Для реализации подобных функций применяются механизмы, оснащенные GSM-контроллером. Он представляет собой многоцелевой контролирующий элемент, включенный в структуру «умного дома» с автоматизацией привычных функций.

Благодаря развитию новых технологий у домовладельцев появилась возможность осуществлять контроль и дистанционное управление отоплением загородного дома посредством сотовой сети GSM или же через интернет

Основной задачей контролирующего модуля является передача данных, а также их регулирование при помощи GSM связи.

Это приспособление предоставляет такие возможности при координации функций отопления:

  • дистанционная регулировка температуры радиаторов или настройка параметров работы котла;
  • удаленный прием и отправка сообщений о состоянии теплоснабжения;
  • сообщения о протечке в трубах (эта функция доступна в дорогих модификациях);
  • включение вспомогательных гаджетов для усиления безопасности и т. д.

Такие возможности позволяют контролировать отопительную функцию даже на расстоянии в сотни килолитров. По сути, устанавливаяGSM-контроллер, владелец дома получает универсальный пульт дистанционной координации теплоснабжения.

Внимание! Для выполнения представленных функций применяется не только контроллер. Корректная работа агрегата возможна при адаптации прочего оборудования под модуль, поддерживающий глобальный стандарт цифровой сотовой связи, а также наличии покрытия мобильной сети.

Элементы системы управления отоплением

Блок регулирования отопления представляет собой совокупность элементов, объединенных в единую цепь. Их подбор становится ключевым для обеспечения эффективности работы системы. Элементы могут отличаться характеристиками. Основным показателем их эффективности становится возможность формирования многосторонней коммуникации между контрольным блоком, владельцем и отопительными элементами.

Основой системы является специальный электронный блок, имеющий 1 или несколько слотов (гнезд) для установки обычных SIM – карт сотовой связи

Практически любой GSM комплекс функционирует при участии одних и тех же элементов, которые могут различаться лишь базовой комплектацией и ресурсами контроллера.

Типовая комплектация элементов системы GSM координации отоплением:

  • соединительные провода;
  • несколько температурных измерителей;
  • GSM контроллер;
  • определитель протечек;
  • сканер электронных ключей;
  • механизм контроля доступа;
  • антенна приема и трансляции сигнала GSM;
  • аккумуляторная батарея;
  • ethernet-адаптер, обеспечивающий взаимодействие с другими элементами;
  • колодки, предназначенные для подсоединения к котлу;

Блок управления «ТР-102»

Для примера рассмотрим одну из самых популярных на сегодняшний день модификаций GSM систем. Основным её предназначением является поддержка температуры в 4 зонах. Она проходит в цикличном режиме благодаря терморегулятору. При этом производится отображение текущей области администрирования.

Дистанционно управлять самыми простыми энергонезависимыми теплогенераторами, не имеющими электронных систем, не выйдет

Блок ТР-102 выполняет такие функции:

  • блокирование контроля ненужных участков;
  • цикличная поддержка температурного режима в 4 тепловых зонах;
  • отображение информации на интегрированном индикаторе со светодиодами;
  • настройка агрегата при помощи компьютера или клавиш на передней панели блока;
  • перенос информации о регулируемых зонах на компьютер по открытому коммуникационному протоколу;
  • сохранение конфигураций после сбоев питания или при несанкционированном входе в систему;

Представленный блок регулировки отопления не зависит от перебоев с напряжением. Дополнительным преимуществом этой системы является биметаллический датчик для терморегуляции, который программируется пользователем.

Условия применения блока ТР-102:

  • хранение производится при температуре от -45 до +70 °C;
  • эксплуатация возможна при температуре от -35 до +55 °C;

При этом норма атмосферного давления должна быть от 84 до 106,7 кПа, а влажность воздуха соответствовать 30–80%.

Методы управления отоплением

Удаленное регулирование может отличаться методом переноса данных. Ключевым тут может стать стандартный функционал передающей панели, а также возможности телефона самого владельца. Получение информации через СМС – это самое простое, что должен выполнять прибор. Существуют модификации блоков регулирования, которые имеют интегрированный модуль для сообщений, отправляемых для контроля и настройки функций. Такие сообщения имеют определенный формат. Подобный метод координации функций котла считается наиболее распространенным.

В обычном режиме автоматизированный узел управления системы отопления действует как выносной пульт с терморегулятором и следит за поддержанием в помещениях установленной температуры

Важно! Эффективное дистанционное администрирование теплоснабжения можно осуществлять, зная уровень погрешности показателей. Стоит учитывать, что полученные в сообщении сведения могут отличаться от реальных.

Погрешности в показателях систем:

  • электронные модификации температурных измерителей на ±0,5° C;
  • запорно-регулирующая арматура – от 0,2° C до 0,5 °C.

Устройства контроля отопления

Программаторы и терморегуляторы

Ключевыми частями системы регулировки отопления являются терморегуляторы и программаторы. Они представляют собой электронные устройства, в некоторых модификациях оснащенные пультом управления, который помогает производить контроль над функционированием котла. Кроме того, такое устройство позволяет синхронно менять показатели в двух подключённых компонентах.

Кроме того, дополнительной функцией программаторов является регулировка при помощи СМС с сотового телефона или команд, передаваемых через интернет.

Подходящую для себя модификацию этого устройства можно выбрать по набору основных характеристик, к которым может относиться:

Управление через интернет происходит таким же образом, только по другому каналу связи между домовладельцем и электронным блоком в доме

  • удаленная связь между компонентами при помощи радиопередатчиков;
  • работа радиаторов (в зависимости от настроек) может быть в комфортном, нормальном или экономичном режиме;
  • количество подключенных контуров можно увеличить при подсоединении дополнительных модулей;
  • управление отоплением по мобильному телефону;
  • передача данных при помощи СМС и т. д.

Эти функциональные особенности делают представленные элементы довольно удобными и востребованными.

Зональные устройства

Такие элементы контроля теплоснабжения устанавливаются непосредственно на радиаторы и котлы. В этом случае регулировка системой осуществляется через интернет-связь. Эти приборы представлены электронными терморегуляторами. Они способны менять температуру воды в каждой отдельной батарее или системе в целом. Отличия этих терморегуляторов заключаются в простоте установки и доступной цене. При этом трудоемкость устройства системы снижается, тем более что они не требуют отдельного шкафа для управления. Зональные устройства позволяют использовать нескольких терморегуляторов, которые подсоединяются к одному регулирующему блоку.

Модули дистанционного контроля отопления

Обеспечить функцию удаленного контроля теплосети могут специальные модули, входящие в комплектацию с запорно-регулирующей арматурой и программаторами.

Количество дополнительных функций приборов ограничено числом подключаемых датчиков и исполнительных реле самого электронного блока управления отоплением

Интернет-управление

Контроль при помощи интернет-блока удобен так же, как и управление СМС. Он отличается такими возможностями:

  • инсталляция в смартфон, ноутбук или иной гаджет специфических программных комплексов;
  • простой интерфейс, который легко совмещается с ОС «Андроид» или Windows;
  • в отличие от СМС блоков, сняты ограничения на число подключаемых пользователей;
  • регулирование параметров осуществляется там, где имеется доступ к интернету (для этого не нужно использовать роуминг).

Специалисты советуют при выезде за рубеж не применять функции роуминга для регулировки теплоснабжения через GSM-систему, так как это может быть чревато большими финансовыми затратами. В таком случае правильным решением будет поручить контроль отопительной системы знакомым, которым вы доверяете.

Контроль над работой отопительных радиаторов можно производить при помощи устройств местного значения, представленных механическими регуляторами температуры. Они не могут подключаться к электронным элементам управления. Единственным их преимуществом является низкая стоимость.

Схема GSM управления отоплением «умный дом»

Обычно систему удается установить самостоятельно. Для этого требуется проверка состояния и анализ возможности уже имеющегося оборудования. Важно также правильно подобрать недостающие компоненты. Обычно, совокупность устройств регулирования построена из одиночного блока, который является связующим звеном между всеми составляющими теплоснабжения.

Системы регулирования, построенные на контроле температуры теплоносителя, работают независимо от текущих условий

Он должен устанавливаться с соблюдением следующих условий:

  1. Блок контроля должен размещаться на расстоянии не более 300 метров от пользователя. Для увеличения дистанции приобретаются радиоуправляемые модификации, подключается координация через интернет или сотовый телефон.
  2. Применение контроллера на основе плат управления теплоснабжением обеспечивает установку дополнительных функций.
  3. Производится тщательный подбор локации в доме для монтажа контрольного блока.

Управление системой кондиционирования

Кроме контроля теплоснабжения, GSM устройства позволяют осуществлять удаленное управление системой кондиционирования. Это производится с участием модулей ИК или Wi-Fi (требуется подсоединение к телефону или персональному компьютеру), а также GSM контроллеров.

Управление при помощи интернета

Летом в качестве инструментов охлаждения часто применяют кондиционеры или системы, состоящие из нескольких блоков. Так, в обычных квартирах можно понизить температуру в короткие сроки, применив функцию «турбо». Но в зданиях, где, к примеру, размещены серверы, должно быть круглосуточное охлаждение воздуха. Бесперебойное функционирование мощного оборудования провоцирует выделение тепла. В такой ситуации требуется постоянный мониторинг микроклиматических показателей в помещении, отведенном под данную технику. Такие процессы невозможно осуществлять вручную. Для этого существует дистанционное регулирование. Оно производится при помощи устройств удалённого контроля показателей в помещении.

Наиболее прогрессивным и эффективным считается погодозависимое регулирование, поскольку оперативно позволяет реагировать на изменение окружающих условий

В случае когда интернет-сеть присутствует на объекте, блок удалённого регулирования функциями комплекса кондиционирования можно запускать при помощи гаджетов, работающих на основе ОС Android или iOS. Такими устройствами выступают климатические модули, рассчитанные для взаимодействия с современными кондиционерами. Они предоставляют возможность дистанционного регулирования режима работы. Для этого в гаджет инсталлируется специальная программа для GSM связи. В общую схему терморегуляции включается ноутбук, телефон или персональный компьютер и переходник, подключаемый к кондиционеру. Для передачи информации в качестве дополнительного компонента для дистанционного контроля системы кондиционирования может выступать Wi-Fi или инфракрасный протокол.

СМС-управление

Удаленное координирование параметров домашних кондиционеров комфортнее всего осуществлять при помощи сообщений. Это не только удобно, но и выгодно. Используемые приборы можно выключать дистанционно для экономии электроэнергии. Такие технологии применяются в устройствах, входящих в «Умный Дом». GSM контроллеры подходят для помещений, где отсутствует интернет-сеть. В таком случае для корректной работы применяются термодатчики. Режимы работы регулируются при помощи программного обеспечения, которое инсталлируется как в блоки управления, так и в устройства связи. Таким образом, можно менять мощность работы компрессора, быстроту вращения двигателя вентилятора и т. д.

Управление при помощи компьютера

Для промышленных систем лучше всего подходит компьютерное управление VRF-кондиционерами, производимое по сети. В этом случае применяются протоколы удаленной связи.

При подсоединении модуля дистанционного контроля можно решить такие проблемы:

  • излишний расход электроэнергии;
  • круглосуточный климатический контроль;
  • снижение срока эксплуатации оборудования;
  • расход человеческих ресурсов и т. д.

Кроме того, позитивным моментом применения GSM координирования систем кондиционирования является обеспечение комфортных условий для работников и посетителей офисов, развлекательных центров и т. д.

Некоторые владельцы домов сталкиваются с проблемой недостаточности выделенной мощности и сомневаются, что смогут наладить полноценное отопление на основе пленочных электронагревателей . Специальный блок управления отоплением ТР-102 очень просто решает эту задачу.

Устройство рассчитано на работу с системой, которая поделена на четыре зоны. Каждая из них включается поочередно, поддерживая заданную температуру в помещении. Терморегулятор производит индикацию каждой контрольной зоны и регулирует температурный режим в ней. Блок ТР-102 дает возможность пользователю существенно ограничить максимальную подключаемую мощность пленочных электронагревателей на всем объекте, где установлено отопление.

К примеру, при максимальной мощности системы 15 кВт блок управления отоплением ТР-102 ограничивает максимальную мощность нагревателей почти вдвое (до 60%), что составляет 9 кВт. Главным условием комфортного отопления при ограничении мощности должно быть в соответствии ее тепловым потерям объекта. В нашем примере при ограничении максимальной мощности до 9 кВт, максимальные тепловые потери не должны превышать 7 кВт.

Основные функции блока управления отоплением ТР-102

. поддерживает заданный режим в четырех отдельных тепловых зонах, включая нагреватели каждой из них циклически;
. блокирует управление зонами, которые не контролируются;
. отображает состояние каждой контролируемой зоны;
. указывает длительность контроля зоны на специальном индикаторе;
. блок ТР-102 способен сохранять настройки даже в случае отключения питания;
. программа работы устройства защищена от постороннего вмешательства;
. устройство способно передавать на ПК информацию о состоянии контролируемых зон (протокол Modbus RTU);
. программирование прибора осуществляется через ПК или специальными кнопками, расположенными на панели.

Устройство и принцип действия ТР-102

Блок изготовлен в корпусе из пластика, включает 9 связанных модулей типа S. Конструкция предназначена для последующей фиксации на DIN-рейку. Это очень компактный прибор, габаритные размеры блока управления отоплением ТР-102 90 х 139 х 63мм.

При подключении к системе отопления устройство тестирует ее состояние, проводя опрос контрольных датчиков. При поступлении соответствующего сигнала (нормальное замыкание или размыкание контактов) с первого датчика, соответствующее ему реле (К1) включается, замыкаются контакты 8 и 9, а 7 и 8 размыкаются, остальные каналы (К2, К3 и К4) блокируются. Одновременно на индикаторе блока ТР-102 начинает отображаться отсчет времени.

Назначение прибора заключается в предотвращении одновременного включения нагревателей во всех тепловых зонах и управление их работой. Пока в контрольной зоне температура не достигнет заданного значения или не истечет запрограммированное на обогрев время, остальные зоны работать не будут.

Когда заданное время (40 мин. по умолчанию) истечет или исчезнет сигнал с датчика (то есть будет достигнута заданная температура), прибор начнет контролировать второй датчик, затем третий и четвертый. В дальнейшем цикл повторяется по круговой системе. Если нет сигнала с одного из датчиков, прибор переключается на следующий по порядку.

Элементы блока управления отоплением ТР-102

1 - индикатор, указывающий номер канала, находящегося под контролем;
2 - цифровой индикатор времени на семь сегментов;
3 - кнопка «вверх»;
4 - кнопка «вниз»;
5 - кнопка «ввод» (применяется для программирования прибора);
6 - кнопка для просмотра параметров и программирования прибора;
7 - индикатор активности связи по RS-485;
8 - индикатор работы режима программирования;
9 - индикатор, сигнализирующий об отказе устройства;
10 - индикатор, сигнализирующий о включении/отключении реле нагрузки.

Требования и условия эксплуатации блока ТР-102

Блок управления отоплением ТР-102 универсален, он работает от напряжения 24-260 В и не зависит от полярности. Работа датчиков терморегулятора задается при программировании. Производитель гарантирует надежное функционирование прибора в широком диапазоне условий:

. температура в пределах от -35 до 55 градусов по Цельсию;
. хранение - от -45 до 70 градусов;
. давление атмосферы - 84-106,7 кПа;
. влажность (при t=35°С) - 30-80 %.

Средний срок эксплуатации блока управления отоплением ТР-102 не менее 10 лет. Производитель предоставляет гарантийные обязательства (с момента приобретения) на 36 месяцев, в случае:
- соблюдения правил подключения;
- отсутствия повреждений заводской пломбы;
- соблюдения правил хранения и использования;
- отсутствия повреждений корпуса (сколов, трещин и т.п.), следов вскрытия.

Интернет вещей (IoT, Internet of Things) является многообещающим направлением, как уверяют аналитики. Одним из главных трендов IoT является автоматизация жилья или, как любят выражаться маркетологи, создание «умного дома».

Оставим в покое словесные упражнения и рассмотрим конкретный проект.

Постановка задачи

Я живу в собственном доме недалеко от Москвы. Помимо очевидных плюсов подобного варианта проживания, имеются свои нюансы. Если в многоквартирном доме большинство коммунальных задач берет на себя управляющая компания, то в собственном доме их приходится решать самостоятельно.

Одной из таких задач для меня стала необходимость дистанционного мониторинга и управления системой отопления. Справедливо утверждение, что в средней полосе России отопление зимой это не вопрос комфорта, но выживания. Согласно многократно подтвержденному эмпирическому закону, все неприятности случаются в самое неподходящее время. Более чем за десятилетие опыта жизни в собственном доме я тоже убедился в справедливости этого закона.

Но если, например, отказ насоса водоснабжения в 30-ти градусный мороз еще как-то можно пережить, то выход из строя отопительного котла превращается в катастрофу. В такой мороз нормально утепленный дом выстужается менее чем за сутки.

Мне приходится часто отлучаться из дома на длительное время, в том числе и зимой. Поэтому возможность дистанционного мониторинга состояния системы отопления и ее управления стала для меня актуальной задачей.

В моем доме система отопления имеет два котла, солярный (увы, газа нет и не предвидится) и электрический. Данный выбор обусловлен не только вопросами резервирования, но и оптимизации расходов на отопление. По ночам, за исключением суровых морозов, работает электрокотел, так как в доме установлен двухтарифный электросчетчик. Мощности этого котла вполне хватает для комфортной ночной температуры (18-19 градусов). Днем же в работу вступает солярный котел, поднимающий температуру до 22-23 градусов. В таком режиме система отопления работает уже несколько лет и позволяет сделать вывод об экономичности данного варианта.

Понятное дело, что ежедневные ручные переключения режимов работы системы отопления не самое разумный выбор, поэтому принято решение автоматизировать этот процесс и, заодно, предусмотреть возможность дистанционного управления.

Техническое задание

Следуя привычке разработчика, первым делом я систематизировал требования к создаваемой системе управления и накидал для себя нечто похожее на техническое задание.

Вот краткий перечень основных требований к проектируемому решению:

  • контролировать температуру в доме и на улице
  • обеспечивать три режима выбора отопительных котлов (подробнее чуть ниже)
  • обеспечивать дистанционный мониторинг состояния системы и ее управление
Первоначально в списке было еще несколько пунктов, но потом они оказались исключенными в силу разных причин. Например, я планировал оснастить систему экраном с индикацией текущих параметров и возможностью управления через тачскрин. Но это мне показалось не нужным дублированием дистанционного управления через Интернет. Конечно, можно придумать вполне жизненные ситуации, когда локальная индикация и управление необходимы. Не спорю, но не стоит забывать, что эта возможность потребовала бы дополнительного усложнения и удорожания системы.

В алгоритм управления системой отопления заложен сценарий апокалипсиса, связанный с полным отключением электроснабжения. Понятное дело, в этом случае не приходится рассуждать о дистанционном управлении. Но находящиеся в доме могут несколькими простыми манипуляциями перейти в аварийный режим отопления. Достаточно переключить один внешний четырехполюсный тумблер и запустить резервный бензиновый электрогенератор. Это обеспечит работу солярного котла в автономном режиме. На практике такое случалось уже пару раз, когда ледяные дожди приводили к массовому обрыву проводов ЛЭП.

Современные котлы отопления, как правило, имеют выносные блоки управления, подключаемые обычным двужильным проводом. Чтобы не влезать в заводские схемы управления, было решено коммутировать собственно эти провода. Разрыв провода, осуществляемый обычным электромеханическим реле, приводит к остановке работы котла.

Метод обеспечения безопасности IoT

Начитавшись страшилок про последствия взлома умных домов, я решил подстраховаться и минимизировать возможность внешнего взлома. Кто-то скажет, дескать, кому нужно взламывать именно твой умный дом. Соглашусь, вероятность минимальна, но наблюдая регулярные попытки хакинга своих вебсерверов, я решил действовать по принципу: лучше переспать, чем недоесть. Шутка.

Для этого я отказался от распространенной парадигмы, когда центральный сервер является инициатором управления распределенными умными датчиками (устройствами). Было решено использовать классическую схему клиент-сервер, где клиентом выступает умный датчик.
Выбор такой архитектуры не всегда возможен в IoT, но в данном случае вполне допустим, так как системы отопления обладают достаточно большой инерционность. Даже наличие возможности мгновенного и произвольного изменения установок в системе, например, значения температуры в помещении, не приводит к мгновенному достижению заданных параметров.

Передача инициативы в обмене данными на сторону умного датчика позволяет практически полностью исключить его взлом посторонними лицами. Ведь датчик воспринимает только ответ от сервера на свой запрос. Теоретически можно перехватить такой запрос и подменить ответ, но эта угроза минимизируется, например, протоколом https. Если нет желания поднимать в датчике этот протокол, то есть вариант с вычислением контрольных сумм с учетом параметров, априори неизвестных злоумышленнику. Но данный криптографический вопрос выходит за рамки рассматриваемой темы.

Если на запрос не был получен ответ сервера, умный датчик, выждав определенный тайм-аут, продолжает работать в ранее установленном режиме.

В качестве сервера было решено создать небольшой веб-сайт с базой MySQL, который развертывался на домене третьего уровня одного из моих сайтов. Сайт был написан с использованием адаптивной верстки, что позволяет комфортно работать со смартфона.
Для обмена информацией с сервером был выбран пятиминутный период.

Отчасти этот выбор обусловлен одним нюансом работы электрокотла. Для исключения закипания воды в колбе нагревателя от остаточного тепла ТЭНов, используется так называемый выбег котла. Другими словами, после выключения ТЭНов циркулярный насос продолжает работать некоторое время. В моем котле по умолчанию стоит выбег в течение 4 минут, хотя его можно увеличить и на более продолжительное время. Поэтому пятиминутный интервал обмена вполне укладывался в логику работы отопительной системы. Да и более частый обмен данными не давал никакой пользы, лишь приводил к увеличению числа записей в базе сервера.

Алгоритм работы

Работа умного датчика, получившего название метеомодуль, не содержит ничего необычного. В цикле опрашиваются датчики температуры и влажности. Это продолжается примерно 4,5 минуты. Затем происходит формирование GET-запроса к серверу и обрабатывается полученный ответ. В итоге период (главный цикл) получается длительностью примерно 5 минут. Здесь не требуется идеальная точность, на практике период оказался меньше на несколько секунд, что приводит к постепенному сдвигу. При идеальном пятиминутном периоде в сутки передавалось бы 288 отсчетов, реально их оказывается 289-290. Это совсем не сказывается на работе системы.

Основной скетч программы с подробными комментариями приведен в листинге. В силу обширного объема кода я не стал публиковать реализации используемых подпрограмм. В листинге оставлены диагностические сообщения для вывода в терминал.

Основной скетч программы

/* * Sketch Meteo Control Mega2560 * ver. 13.0 * упрощенный алгоритм автоматики день - солярка, ночь - электрика. Начальный порог 21 градус, шаг - 0,5 градуса * обмен с сервером по http 1.0 */ // libs #include #include "DHT.h" // wired connections // подключение таймера через шину I2C, адрес на шине 104 #define DS3231_I2C_ADDRESS 104 // define #define HYSTERESIS 0.5 // гистерезис порога температуры, градусы #define LONG_CYCLE 9 // продолжительность цикла измерений, 9 - около 5 мин с учетом времени обмена с сервером #define SHORT_CYCLE 13 // продолжительность малого цикла измерений, 13 сек. с учетом времени сбора данных с датчиков малый цикл получается около 30 сек #define DAY_BEGIN 6 // начало дневного тарифного периода #define DAY_END 22 // конец дневного тарифного периода #define MIN_INTERVAL 3000 // интервал чтения датчиков температуры 3 сек #define PIN_DHT_IN 23 // вход датчика температуры и влажности внутри AM2301 #define PIN_DHT_OUT 22 // вход датчика температуры и влажности снаружи AM2301 #define DHTTYPE DHT21 DHT dhtin(PIN_DHT_IN, DHTTYPE); DHT dhtout(PIN_DHT_OUT, DHTTYPE); #define RELAY_E 25 // выход управления реле электрокотла #define RELAY_D 24 // выход управления реле солярного котла #define LED_R 27 // LED RGB #define LED_G 29 // LED RGB #define LED_B 31 // LED RGB #define LED 13 // внутренний светодиод #define LEAP_YEAR(_year) ((_year%4)==0) // для вычисления високосного года // vars uint32_t workTime; // время работы котла с момента включения реле float hIn; // влажность внутри float tIn; // температура внутри float hOut; // влажность снаружи float tOut; // температура снаружи float tModule; // температура внутри метеомодуля float tInSet; // установленное значение температуры внутри float tOutSet; // установленное значение температуры снаружи. В текущей версии не используется. Параметр оставлен для развития byte seconds, minutes, hours, day, date, month, year; byte del; // счетчик большого цикла, считает декрементом малые циклы char weekDay; byte tMSB, tLSB; float temp3231; static byte monthDays = {31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31}; uint32_t unixSeconds; // метка времени UNIX uint16_t timeWorkElectro; // время работы (сек) электрокотла между сеансами обмена с сервером uint16_t timeWorkDiesel; // время работы (сек) солярного котла между сеансами обмена с сервером uint32_t unixSecondsStartCycle; // метка времени UNIX начала цикла между сеансами обмена с сервером int modeWork; // режим работы метеомодуля, 0 - auto, 1 - ручное-выключено, 2 - ручное-электро, 3 - ручное-солярка, 4 - полуавтомат-электро, 5 - полуавтомат-солярка byte typeBoiler; // тип рабочего котла, 0 - котлы не работают, 1 - электро, 2 - солярный char statusBoiler; // статус работающего котла для сервера char unit = "1"; // id модуля char mode; // метка режима работы метеомодуля для сервера String message; // строка для отправки на сервер char ans; // символ из буфера String answerServer; // исходная строка ответа сервера String tInSer; // строка от сервера = порог температуры внутри String tOutSer; // строка от сервера = порог температуры снаружи String timeSer; // строка от сервера = установка времени char datetime; // массив для установки времени модуля void setup() { Serial.begin(115200); // выставляем скорость COM порта для терминала Serial.println("Start setup()"); Serial.println("Meteo Module. Ver.13.0 Unit Number: " + String(unit)); pinMode(LED, OUTPUT); //LED flash pinMode(LED_R, OUTPUT); //LED_R pinMode(LED_G, OUTPUT); //LED_G pinMode(LED_B, OUTPUT); //LED_B // инициализация внешнего таймера Wire.begin(); //set control register to output square wave on pin 3 at 1Hz Wire.beginTransmission(DS3231_I2C_ADDRESS); // 104 is DS3231 device address Wire.write(0x0E); Wire.write(B00000000); Wire.write(B10001000); Wire.endTransmission(); // устанавливаем порог температуры по умолчанию tInSet = 21; tOutSet = -15; // включаем наружний термометр pinMode(PIN_DHT_OUT, INPUT_PULLUP); dhtout.begin(); // включаем внутренний термометр pinMode(PIN_DHT_IN, INPUT_PULLUP); dhtin.begin(); // задаем пины управления котлами на выход pinMode(RELAY_E, OUTPUT); pinMode(RELAY_D, OUTPUT); modeWork = 0; // автоматический режим // котлы в состоянии выключено relayElectroSwitchOff(); relayDieselSwitchOff(); timeWorkElectro = 0; // сбрасываем время работы котлов timeWorkDiesel = 0; unixSecondsStartCycle = 0; // сбрасываем начальное время работы котлов typeBoiler = 0; Serial.println("All Boilers Off"); digitalWrite(LED_G, HIGH); // включаем зеленый цвет RGB-светодиода. Исходное состояние, котлы выключены //инициализация serial 1 is to esp8266 Serial1.begin(115200); //скорость передачи в модуль ESP8266 Serial1.setTimeout(1000); while (!Serial1); String startcommand = "AT+CWMODE=1"; // модуль ESP8266 в режиме клиента Serial1.println(startcommand); Serial.println(startcommand); delay(2000); del = 0; // сброс счетчика большого цикла } void loop() { Serial.print("Start loop(). "); // диагностический вывод текущего времени get3231Date(); // получаем текущее время unixSeconds = timeUnix(seconds, minutes, hours, date, month, year); // UNIX-метка в секундах Serial.print("Current datetime: "); Serial.print(weekDay); Serial.print(", "); if (date < 10) Serial.print("0"); Serial.print(date, DEC); Serial.print("."); if (month < 10) Serial.print("0"); Serial.print(month, DEC); Serial.print("."); Serial.print(year, DEC); Serial.print(" - "); if (hours < 10) Serial.print("0"); Serial.print(hours, DEC); Serial.print(":"); if (minutes < 10) Serial.print("0"); Serial.print(minutes, DEC); Serial.print(":"); if (seconds < 10) Serial.print("0"); Serial.println(seconds, DEC); // сбор данных с датчиков Serial.println("Getting temperature and himidity"); getSensors(); // подготовка сообщения для отправки на сервер collectServerData(); // БЛОК ОБМЕНА С СЕРВЕРОМ И ИНИЦИАЛИЗАЦИИ // отправка данных на сервер и прием управляющей строки Serial.println("Send data to server"); connectServer(); // анализ управляющей строки и установка новых режимов controlServer(); // БЛОК УПРАВЛЕНИЯ КОТЛАМИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСТАНОВЛЕННОГО РЕЖИМА switch(modeWork){ case 0: // автоматический режим Serial.println("Current Mode: Auto"); autoMode(); break; case 1: // ручной режим Serial.println("Manual Mode"); manualMode1(); break; case 2: // ручной режим Serial.println("Manual Mode"); manualMode2(); break; case 3: // ручной режим Serial.println("Manual Mode"); manualMode3(); break; case 4: // полуавтоматический режим Serial.println("Semi Auto Mode Electro"); semiAutoMode4(); break; case 5: // полуавтоматический режим Serial.println("Semi Auto Mode Diesel"); semiAutoMode5(); break; } del = LONG_CYCLE; // устанавливаем счетчик большого цикла while (del > 0) { Serial.print("Start short cycle #"); Serial.println(del); // отображение номера малого цикла mDelay(SHORT_CYCLE); // сбор данных с датчиков Serial.println("Getting temperature and himidity"); getSensors(); del--; // декремент счетчика в большом цикле } }


Как я упоминал выше, в метеомодуле предусмотрено три режима работы:
  • автоматический
  • полуавтоматический
  • ручной
В автоматическом режиме метеомодуль по встроенным часам реального времени выбирает какой котел включить в то или иное время. В часы льготного тарифа на электроэнергию запускается электрокотел.

В первоначальном варианте системы предусматривалась возможность работы электрокотла так же в дневной период, чтобы сэкономить солярку. В этом варианте метеомодуль отслеживал продолжительность работы электрокотла днем. Если в течение часа не удавалось достичь заданной температуры в доме, то электрокотел отключался и после паузы на выбег, в работу включался солярный котел.

По опыту первой зимы такой вариант был убран. Причина заключалась в недостаточной мощности электрокотла, который не мог в относительно сильные морозы (ниже -10 градусов) обеспечить достижение заданной комфортной температуры. Поэтому было решено днем в автоматическом режиме однозначно запускать солярный котел.

Полуавтоматический режим подразумевает жесткий выбор того или иного котла с поддержанием автоматической регулировки его работы по датчикам температуры метеомодуля. Этот режим оказался полезным в нескольких случаях. Во-первых, при выходе одного котла из строя принудительно задается работа другого котла вне зависимости от времени суток. Во-вторых, в слабые морозы и оттепели можно круглосуточно включать в работу электрокотел, или, наоборот, в очень сильные морозы запускать только солярный котел.

Ручной режим я практически не использую. Он подразумевает не только выбор конкретного котла для работы, но и передачу управления им штатному выносному блоку. Другими словами, котел будет управляться заданными температурными параметрами на этом блоке. Метеомодуль в таком режиме продолжает работать только как станция мониторинга температуры и влажности.

В своем запросе к серверу метеомодуль передает пакет данных, который включает информацию о текущем состоянии котлов (какой котел выбран, работает или нет), текущее локальное время метеомодуля, продолжительность работы котлов в предшествующий пятиминутный период, текущую температуру и влажность внутри и снаружи дома. Так же в запрос включен идентификатор метеомодуля. В моем случае это излишне, но привычка проектировать под масштабирование дала о себе знать.

После отправки запроса метеомодуль ожидает ответ сервера в течение 20 секунд. Полученный ответ парсится с помощью регулярных выражений. В ответе сервера присутствует четыре параметра:

  • пороговое значение температуры внутри дома
  • пороговое значение температуры снаружи дома
  • заданный режим работы
  • время первоначальной установки для часов реального времени модуля
В текущей версии пороговое значение наружной температуры не используется. Эта возможность была предусмотрена для реализации выбора шаблонов отопления, в зависимости от температуры «за бортом». Возможно, эту функцию когда-нибудь реализую.

Последний параметр требуется довольно редко. Я его задавал лишь дважды. При первоначальном запуске модуля и после замены батарейки в модуле часов реального времени. Если временные установки не требуют изменения, то этот параметр равен нулю.

После разбора ответа от сервера, обнуляются текущие счетчики времени работы котлов. Ведь предыдущее значение уже было отправлено на сервер. При сбросе учитывается время паузы на ожидание ответа от сервера.

Надо заметить, что передаваемое время работы котла имеет оценочное значение. По этому параметру нельзя судит, скажем, о потребленной электроэнергии. Это связано с особенностями работы котлов отопления. Например, при достижении температуры в котле 80 градусов происходит его выключение, но продолжает работать циркулярный насос. При снижении температуры теплоносителя до 60 градусов, котел снова включается в работу. Метеомодуль лишь измеряет суммарное время, которое потребовалось котлу для достижения температурного порога внутри дома.

После достижения заданной температуры котел отключается, а метеомодуль продолжает с периодичностью 30 секунд считывать температурные показатели. При снижении температуры более чем на 0,5 градуса, котел отопления вновь включается в работу. Такая величина гистерезиса была подобрана опытным путем, с учетом инерционности работы системы отопления.

Для визуальной индикации работоспособности метеомодуля в подпрограмму задержки между циклами измерения температуры, добавлено мигание встроенным светодиодом.

Хочу отметить, что выбор режима работы котла происходит в конце пятиминутного периода. При первоначальном включении модуля или при его перезагрузке по умолчанию устанавливается автоматический режим.

Реализация

Для воплощения идеи я использовал то, что оказалось под рукой. Было решено построить метеомодуль с применением модулей Arduino. В качестве процессорной платы была взята Mega 2560, оставшаяся от предыдущих экспериментов. Эта плата заведомо избыточна для данной задачи, но она была в наличии. К тому же к ней был шилд макетирования, на котором разместились почти все остальные модули. Это часы реального времени DS3231 и WiFi-модуль ESP8266(01). Был куплен блок коммутации с двумя реле для раздельного управления электрическим и солярным котлами.

В качестве источника питания использован имевшийся компьютерный блок питания. Как известно, в таком блоке достаточно широкий выбор вторичного питающего напряжения. Там есть +5В и, что особенно важно при работе с WiFi-модулем ESP8266, +3,3В. К тому же эти блоки очень надежны, принимая во внимание непрерывный характер работы метеомодуля.

На рисунке представлена схема коммутации плат. Принципиальная схема не рисовалась в виду ее очевидности. На рисунке есть RGB-светодиод для визуальной индикации режимов работы метеомодуля. Зеленый цвет показывает, что котлы выключены, красный означает работу солярного котла, голубой – электрического. У меня под рукой не оказалось резисторов на 220 Ом, поэтому RGB-светодиод был подключен напрямую к выходам платы, без токоограничивающих резисторов. Каюсь, был не прав, но шел на риск осознанно. Ток потребления каждого вывода светодиода составляет всего 20 мА, выход платы позволяет подключать до 40 мА. За три года эксплуатации пока проблем не было.

В качестве датчиков температуры были использованы DHT21 (AM2301). Первоначально для измерения температуры внутри дома использовал датчик DHT11, но у него очень плохая точность измерения и, по невыясненной причине, библиотека DTH.h некорректно работала при использовании в схеме двух разных типов датчиков. Но так как замена DHT11 в силу его чрезмерной погрешности была очевидна, то я не стал разбираться с проблемой библиотеки.

Цифры в квадратиках означают номера проводов, подключающие внешние устройства к основной плате.

Вся схема была собрана в навесном металлическом щитке, используемом для монтажа электропроводки. Выбор такого корпуса так же был связан с тем, что имелось под рукой.

Но тут меня ожидал вполне предсказуемый сюрприз. При полностью закрытой дверце корпус щитка экранировал WiFi сигнал. Пришлось дверцу оставлять приоткрытой, так как не было желания искать другой подходящий корпус и все заново перемонтировать. Вот и живу уже три года с приоткрытой дверцей.

Сервер управления

Вебсервер, используемый для мониторинга и управления написан на чистом PHP и имеет адаптивную верстку. Первоначально была задумка написать приложение для Андроид, но от этой идеи отказался, так как все равно сервер был бы необходим.

После авторизации становятся доступны несколько страниц с информацией. Это текущее состояние системы по последнему полученному запросу от метеомодуля, таблица значений в текущем часе и графическое представление сводной информации за произвольный период времени. Так же есть страница с выбором настроек для управления метеомодулем.

На момент написания статьи метеомодуль был уже отключен, ведь отопительный сезон завершился. Поэтому все параметры на главной странице сайта актуальны на момент выключения. Внимательный читатель заметит, что это было 2 мая.

В качестве примера графиков приведены значения на 25 января 2018 года. Гистограммы показывают время работы котлов.

Страница установки параметров

Как я уже упоминал, это решение для мониторинга и управления системой отопления частного дома уже отработало три отопительных сезона. За это время было всего два зависания, вызванных долговременным пропаданием канала к Интернет. Причем зависал не весь метеомодуль, а только WiFi-модуль ESP8266.

В целом, функционал системы меня полностью устраивает, но учитывая явную избыточность примененной платформы, подумываю о его расширении.

© 2020 reabuilding.ru -- Портал о правильном строительстве