Korištenje Raspberry Pi za kućnu automatizaciju

Prije otprilike dvije godine, Raspberry Pi Foundation objavio je prilično zanimljiv uređaj - jednobrodno računalo, čija je veličina nešto veća od bankovne plastične kartice po vrlo atraktivnoj cijeni. Novost je odmah stekla ogromnu popularnost, niz predbilježbi za nju protezao se nekoliko mjeseci.

Raspberry Pi je predstavljen u dvije razine trim: model „A“ i model „B“. Obje su verzije opremljene procesorom Broadcom BCM2835 ARM11 s taktom frekvencije 700 MHz i RAM modulom od 256 MB / 512 MB. Model "A" opremljen je jednim USB 2.0 priključkom, model "B" - s dva. Model "B" ima Ethernet priključak. BCM2835 procesor uključuje i grafičku jezgru. Video izlaz se vrši putem kompozitnog RCA priključka ili preko digitalnog HDMI sučelja.

Datotečni sustav, slika kernela i korisničke datoteke nalaze se na SD, MMC ili SDIO memorijskoj kartici. Najatraktivnija značajka Raspberry Pi je njegova mala potrošnja energije (5V / 700mA), prisutnost GPIO I / O priključaka s I2C, SPI, UART sučeljima, kao i mogućnost daljinskog rada putem Etherneta.

Trenutno je izdan samo model „B“ s 512 MB RAM-a i Ethernet podrškom. Pored toga, u prodaji se pojavila nova verzija koja se razlikuje od prethodnog modela „B“ kompaktnijim rasporedom komponenti, prisutnošću 4 USB priključka, povećanjem broja GPIO I / O portova i nedostatkom kompozitnog video izlaza. Izgled modela "B" i novog modela računala Raspberry Pi prikazan je na Sl. 1

Sl. 1

Zašto mogu koristiti takav uređaj? Prije svega, valja napomenuti da je Raspberry Pi, iako ne baš moćan, ali istovremeno i prilično punopravno računalo. Spajanjem monitora, tipkovnice, miša i instaliranjem bilo kojeg distribucijskog kompleta Linux operativnog sustava, on se može koristiti kao stolno računalo za rješavanje zadataka koji ne zahtijevaju snažne računalne resurse.

Raspberry Pi je sasvim pogodan za upotrebu kao poslužitelj kućnih medija, poslužitelj za pohranu, mozak robota ili stroja, poslužitelj kućne automatizacije (ili takozvani "pametni dom").

Pojava Raspberry Pi odmah je izazvala pomutnju oko ovog uređaja. Kad su se strasti malo smirile, a on se po povoljnoj cijeni pojavio u slobodnoj prodaji, odlučio sam bolje upoznati taj miniračunalo. Za mene je Raspberry Pi prije svega bio zanimljiv sa stajališta njegove uporabe u sustavu kućne automatizacije, čija je zamisao dugo "zrela" i zahtijevala je praktičnu provedbu.

Koristim izraz "kućna automatizacija" jer izrazito ne volim izraz "pametni dom". Ne, nema ništa loše u izrazu "pametni dom", ali u posljednje vrijeme ovaj je pojam vrlo izopačen.

Pametna kuća složen je sustav s više krugova koji, osim što izvršava različite scenarije koje je odredio korisnik, može donositi različite odluke ovisno o određenoj izvanrednoj situaciji. Drugim riječima, to je "razmišljajući" (naravno, na strojnoj razini) sustav. U posljednje vrijeme sam sve nazvao "pametnim domom" - na primjer, GSM alarm, senzor curenja vode, upravljanje svjetlom pomoću senzora pokreta, itd. Da, to su sve zasebne komponente pametnog doma, ali ne i pametni dom u cjelini.

Dakle, razmotrit ćemo strukturu izgradnje sustava kućne automatizacije pomoću Raspberry Pi (Sl. 2).

Sl. 2Struktura izgradnje sustava kućne automatizacije pomoću Raspberry Pi (kliknite na sliku za povećanje)

Sustav kućne automatizacije sastoji se od centralnog poslužitelja spojenog preko RS485 sučelja s kontrolerima instaliranim u svakoj sobi, a zauzvrat se na kontrolere priključuju različiti uređaji za kontrolu, nadzor, regulaciju i zaštitu.

Prednost takve mrežne arhitekture je u tome što nema potrebe povlačiti žice s svakog uređaja na poslužitelj, već radije spojite kontrolere na koje su spojeni jednim UTP kablom - jedan par žica koristi se za RS485 sučelje, a preostali parovi koriste se za napajanje kontrolera i senzori. Pored toga, logika rada zamišljena je tako da neuspjeh bilo kojeg kontrolera, pa čak i središnjeg poslužitelja, ne bi trebao utjecati na performanse ostatka sustava.

Raspberry Pi koristi se kao središnji poslužitelj sustava kućne automatizacije. Na njemu je instaliran web poslužitelj putem kojeg korisnik s bilo kojeg komunikacijskog uređaja (pametni telefon, prijenosno računalo, tablet) putem preglednika može primati informacije o svim procesima koji se odvijaju u kući i, u skladu s tim, njima upravljati. Pristup web poslužitelju unosom prijave i lozinke može se dobiti i iz kućne lokalne mreže i s Interneta putem Wi-Fi usmjerivača.

Serijski ulaz UART Raspberry Pi putem odgovarajućeg uređaja preko RS485 sučelja povezuje kontrolere s različitim skupom ulaza / izlaza. Pored toga, GSM RS modem može se povezati na RS485 za pristup sustavu putem mobilne ili fiksne telefonske mreže u slučaju da ne postoji način da se pristupi internetu na mjestu gdje se korisnik nalazi. Pristup sustavu u ovom se slučaju također obavlja unosom lozinke.

Drugi uređaj u mreži RS485 je radijski modul. Njegova je svrha povezati se s općim sustavom automatizacije svih radio senzora i radijskih daljinskih upravljača.

Trenutno je razvijena prva verzija sustava kućne automatizacije koji koristi Raspberry Pi. Osim središnjeg poslužitelja, uključuje nekoliko vrsta kontrolera koji imaju RS485 sučelje za komunikaciju s poslužiteljem:

• Osmokanalni regulator temperature i vlage. Regulator vam omogućuje prikupljanje očitanja temperature i vlage s jednog DHT22 senzora i sedam DHT11 senzora;

• Četverokanalni regulator temperature (termostat). Regulator može kontrolirati 4 opterećenja kako u ručnom načinu rada, tako i prema postavljenim temperaturnim parametrima. Unošenje temperaturnih vrijednosti moguće je bilo izravno na regulatoru ili daljinski putem web sučelja. Načini izravnog i obrnutog načina upravljanja kanalima omogućuju vam korištenje regulatora i za kontrolu grijanja i hlađenja;

• Radijski modul koristi se za emuliranje daljinskih upravljača i prikupljanje informacija s radijskih senzora. Omogućuje vam oponašanje do 5 daljinskih upravljača i primanje podataka s 10 radio senzora;

• Univerzalni kontroler. Ima 4 neovisna ulaza i izlaza i dva ulaza za povezivanje senzora temperature i vlage DHT11 i DHT22.

Tu ćete naći i linkove do opisa instalacije softvera Raspberry Pi, kao i do materijala koji opisuju tehnologiju proizvodnje kontrolera, koji su gore opisani. Želio bih napomenuti da je ovaj projekt potpuno neprofitan, s otvorenim izvorima za krug i softverska rješenja i uz tehničku podršku na forumu.

Mihail Tikhonchuk

31.10.2014

Pogledajte i ovu temu:Razlike između ploča Orange pi i Raspberry pi, što kupiti?