Как я автоматизировал дачу на 90%

Сижу читаю, и понимаю, хочу себе такое.

Дачная электрика – известная проблема, отношение к ней в большинстве случаев наплевательское, если не сказать хуже. Если есть возможность подключить что-то не так и не туда — это, конечно, будет сделано.

Когда мы с женой начинали строить новую дачу вместо старой (где электрика прокладывалась многими поколениями и представляла собой жуткую мешанину из проводов и распаячных коробок), то прежде всего решили, что электрика будет грамотной, а дача – умной.

20 фото

На фотографии : наука о контактах — практические следствия.

Первым подопытным кроликом стал хозблок. По завершении его электрификации стало примерно понятно, какой масштаб работ ждёт в жилом доме, как прокладывать кабели, как решать другие задачи. Все, кроме одной – автоматизации.

Я потратил много зимних вечеров, готовя телегу выбирая систему, на которой будет базироваться всё управление будущей «умной дачей». Приглядывался к Siemens, к Овен, к Raspberry, но в итоге остановился на Wiren Board. На нём есть Linux? Для настоящего «одмина» это просто бальзам на душу!

Первым тренировочным экземпляром был Wiren Board версии 4. С ним было много проблем, и программирование его не столь очевидно, как казалось поначалу. Зато все подводные камни были изучены досконально, каждая мурена, сидящая в расселинах, поименована, и к моменту появления 5-ой версии я был уверен в том, что с моими задачами контроллер справится.

Чего хотелось: во-первых, максимально автоматизировать все те процессы, которые в старом доме приходилось делать вручную – например, подачу воды в дом из скважины, которую мы делим с соседями. Во-вторых, автоматически управлять климатом. В-третьих, управлять домом удаленно и иметь возможность мониторинга всего и вся. В-четвёртых, сделать удобным и действительно умным освещение.
А ещё очень хотелось бесперебойного электроснабжения, надёжного заземления и человеческого интернета.

Прокладка кабелей

Умный дом подразумевает сотни метров кабелей, выходящих из распределительного щита и расходящихся по всем самым удалённым местам.
Дом деревянный (каркасный), и прокладка жгутов даже из пятнадцати-двадцати кабелей в таком доме уже настоящая проблема. При скрытой проводке в перекрытиях и стенах кабели можно прокладывать только в толстостенных металлических трубах. А если из щита их выходит несколько десятков? А если где-то что-то не контачит? А если надо проложить ещё парочку непредусмотренных кабелей?
Короче, было решено использовать кабель-каналы. Посовещавшись, мы с женой выбрали Legrand DLP 80 мм с установочными изделиями Mosaic. Закрадывались подозрения, что дача станет немного похожа на офис, но они не оправдались. Каналы DLP выглядят очень эстетично, их удобно монтировать, в них удобно прокладывать кабели, а главное, в них удобно прокладывать много кабелей!

Выбор щита

Щиты большими не бывают. Особенно если в них монтируется автоматика всего дома. И если вам вдруг показалось, что щит слишком большой, а ваши друзья смеются: «Вы питаете весь дачный поселок?!» — смело берите щит в полтора раза больше! Если вы думаете, что десяти кабелей вам хватит, проложите ещё пять. Десять розеток на комнату – перебор? Ещё столько же точно не помешает. Если для второго этажа удобнее смонтировать второй щит — значит так тому и быть!

Что потребовалось для автоматизации

Конечно, сам контроллер Wiren Board 5 (смотри примечание 1 в конце). Основные исполнительные элементы — релейные модули, с которыми контроллер связывается по RS-485. Коммуникационный кабель был выбран специализированный, с толстыми жилами и экраном — Belden RS-232/RS-485 2x2x28 (смотри примечание 2 в конце), поскольку прокладывать его предстояло в разных местах, в том числе рядом с силовыми кабелями. Экран заземлён в щите, на вводе я сделал заземление TN-C-S с закопанным металлическим сварным контуром заземления рядом с домом в качестве заземлителя и повторным заземлением входящей нейтрали во вводном щите. Сопротивление заземлителя мерил специальным тестером UNI-T UT521, который купил по случаю со скидкой.

Освещение

В щитах использованы релейные модули WB-MR14 и WB-MR11, мощные потребители подключались через модульные контакторы ABB (смотри примечание 3 в конце).

Через реле WB-MR14 коммутируются группы из двух-трёх светодиодных ламп Ledare из IKEA.
Подключение практически каждого источника света к своему входу позволило реализовать самые смелые желания. Вместе с диммерами WB-MD2 освещение становится совсем умным. Через движок правил я реализовал астрономическое реле — прожектор на столбе при въезде включается, когда наступают сумерки. Светильники в одном помещении можно включать по отдельности, с необходимой яркостью. Запрограммировал “escort light” (сопровождающий режим подсветки, функция “мы все уезжаем”): наружное и садовое освещение в вечернее время гаснет через некоторое время после отъезда всех обитателей с дачи — можно все закрыть, проверить, снова закрыть и снова проверить :)

Вместо обычных выключателей везде в доме установлены кнопки без фиксации: они дают больше возможностей, позволяя обрабатывать длительное нажатие: например, для включения режима сопровождающей подсветки используется та же кнопка, что и включает свет на крыльце дома, но при нажатии с задержкой включается режим сопровождающего света. Это сделано таким правилом с двумя таймерами (один определяет длительное нажатие, второй — выключает освещение):

Скорость шины RS-485 по умолчанию — 9600 бит/с — оказалась слишком медленной для управления освещением в сценариях типа “если включили эту лампу, то включаем и две другие”. Релейные модули пришлось переводить на скорость 115200 бит/с, а медленные устройства подключать к незадействованному порту RS-485. И это помогло — задержка включения из правил стала примерно полсекунды. При этом, вопреки ожиданиям, повышение скорости не ухудшило качество обмена данными по шине.

Удалённое управление и бесперебойное питание

Резервное питание — аккумуляторный инвертор Микроарт MAP с четырьмя аккумуляторами 200 А*ч 12 В

Удалённое управление и бесперебойное питание делают автоматику дома доступными везде и всегда. Я долго бился с местным провайдером за оптоволоконный кабель (мобильная связь, особенно летом с наплывом дачников, оставляет желать лучшего, несмотря ни на какие ухищрения с антеннами), и с появлением оптики управлять домом стало легко и просто. При этом резервные каналы в виде 4G и SMS остались. 4G приходит в выделенный маршрутизатор Mikrotik RB750UP (физически находится прямо в антенне). Ограниченный набор SMS-команд, когда интернета не осталось совсем, принимает Wiren Board через встроенный модуль GPRS и gammu-smsd. Обрабатывать это было решено не через движок правил, а через скрипты на Perl (привет, Linux!). Каждый телефонный номер имеет свои права и может выполнять команды, которые описываются скриптами (например, “pingpong text” ответит словом “text”, “reboot” перезагрузит устройство, “relay 21 K2 on” замкнёт нужный контакт нужного реле). Конечно, безопасность такого решения стоит тщательно контролировать, но руки до этого пока не дошли.

Удалённое управление контроллером доступно отовсюду: между локальными сетями дачи и дома проброшен VPN, через VPN подключаются и мобильные устройства членов семьи — соответственно, все имеют доступ к веб-интерфейсу контроллера.

Коммуникационный шкаф (Mikrotik RB2011UiAS + маршрутизатор GPON) и сервер видеонаблюдения

Отопление

Отопление дома было принципиально выбрано электрическим, во многом из-за удобства управления, в том числе удалённого. Собираясь на дачу в прохладную погоду, можно включить отопление на ночь, на следующий день дома тепло.

Установленные конвекторы Noirot не поддерживают совместимых с Wiren Board протоколов управления, но термодатчики 1-wire DS18B20, подключенные к WB-M1W2, позволили регулировать температуру средствами самого контроллера (включение/выключение подогрева по заданной температуре). А в санузле контролируется не только температура, но и влажность модулем WB-MS(TH).

Датчик WB-MS в санузле (это конец линии RS-485, установлен терминатор 120 Ом)

Это сообщение отредактировал VampirBFW - 10.07.2018 - 15:26

Теплый пол в санузле. Санузел – единственное помещение, где пол имеет бетонное основание и выложен керамической плиткой поверх нагревательного мата Devi. Теплый пол включается автоматически в 23:00 и выключается в 7:00, потребляя электроэнергию исключительно по ночному тарифу. Этого достаточно, чтобы утром в санузле было тепло и комфортно. HVAC-контроллер Siemens общается с Wiren Board по Modbus.

Водоснабжение и канализация

Вода подается в дом из скважины через промежуточный резервуар, давление в водопроводе нагнетается насосной станцией и удерживается расширительным баком, канализация стекает в септик. Как оказалось, эта часть наиболее капризна и требует автоматизации как ни одна из подсистем.
Исправность скважинного насоса контролируется счетчиком с импульсным выходом (планирую поменять на счетчики с RS-485). Импульсы считаем счётчиком WB-MCM16. Мы подали напряжение – а вода не течет? Авария. Всё отключаем и идем разбираться. Накопительная ёмкость опустела? Отключаем насосную станцию, наполняем ёмкость.

Wiren Board следит за датчиками уровня воды ELKO HRH-5 с нержавеющими стержнями. Септик должен вовремя сливаться, и если откачной насос не сработал, мы снова узнаём об аварии. Датчик в септике – поплавок с сухим контактом. Септик аэрируемый, и если компрессор стал подавать слишком мало (что-то забилось) или слишком много (что-то порвалось) воздуха в септик – это срочно требует вмешательства, иначе все бактерии погибнут, и флору придется долго восстанавливать. Контроль скорости потока выполняет сам Wiren Board через общий вход A1, запрограммированный на счёт импульсов.

Септик имеет ограниченную пропускную способность – если увлекаться приёмом душа в жаркий день, то качество очистки сточных вод заметно (всем заметно:)) ухудшится… Количество потреблённой за сутки воды также учитывается импульсным счётчиком и модулем WB-MCM16.
Горячей водой дом обеспечивают два накопительных электрических водонагревателя AEG (подключены через релейный модуль + контактор), и по приезде на дачу горячая вода – вот она, сразу! Удаленное управление, как уже говорил, осуществляется из веб-интерфейса самого контроллера через VPN.

Это сообщение отредактировал VampirBFW - 10.07.2018 - 15:28

Интересные функции

При этом остаётся огромное пространство для экспериментов. К боковому модулю сухих контактов WBIO-DI-DR-14 подключаем дальнобойный китайский радиопульт для управления всем и вся (правда, к пульту лучше всё-таки не подключать ничего критичного). В движке правил пульт описывается как виртуальное устройство.

Управление Wiren Board через Telegram-канал (но он последнее время как-то недоступен?) сделано через ioBroker и MQTT на Raspberry Pi. В Wiren Board 6, на который я пока что не перевёл дачу, надеюсь сделать это без “малины”. На крайний случай контроллер принимает SMS с командами (как это сделать СОВСЕМ безопасно с учетом уязвимостей в SS7, я пока не придумал: одноразовые пароли?).

Всего этого уже достаточно для комфортного проживания в дачном доме. Но нет предела совершенству.

Что ещё не сделано и что ещё планируется

Управление кондиционерами с помощью модулей WB-MIR. Сейчас кондиционеры включаются вручную, и иногда можно наблюдать, как в одной комнате нагреватель сражается за «правильную» температуру с кондиционером. Бой увлекательный, но, увы, проходит за хозяйский счёт :)
Автоматизация распределения воды из скважины между двумя соседями без переключения шлангов и затопления (по забывчивости) половины участка.
Хочется контролировать работу аккумуляторного инвертора и состояние аккумуляторных батарей (через модуль аналоговых входов WBIO-AI-DV-12).
Хочется настроить интеграцию с охранной системой и системой видеонаблюдения Xeoma.

Хочется, чтобы дача узнавала своих, их попытки на неё приехать, и приветливо бы махала приводами въездных ворот Nice (смотри примечание 4 в конце статьи).
Теплицу делать пока не планирую, зато Wiren Board (на всякий случай) мониторит температуру окружающей среды и грунта все теми же датчиками DS18B20. Сначала думал, что их быстро съест коррозия, но нержавеющий корпус пережил не одну зиму.
Отключение неприоритетных нагрузок. Выделенная мощность ограничена, поэтому при включении всех-всех-всех потребителей её удаётся-таки превысить. Сейчас за расходом энергии следит счетчик SDM220, подключенный по Modbus. Но для анализа энергопотребления отдельных потребителей думаю перейти на WB-MAP12 (а вот места в щитке надо было планировать больше, да).


Спиздил все отседова.

Это сообщение отредактировал VampirBFW - 10.07.2018 - 15:30

Если колдуны, которые поняли это заклинание полностью?!
Если это человек - преклоняюсь!
А если он сможет мне сделать такое дома и это будет работать - его фотку заместо иконы поставлю!

Это сообщение отредактировал СИЛужеNET - 10.07.2018 - 15:35

проводка дороже конуры

прочитал как адабру-кадабру, ибо нихрена не понимаю в этом, но понял что почти все автоматическое и это реально круто.
НО, вопрос цены, и думается мне он нешуточен!
есть спецы?, во сколько это все встанет?

Может, за эти деньги лучше было дачу поменять?

Кто-то строит умную дачу, кто-то стоит в очереди за умной колонкой. А я сижу на ЯПе и деградирую!

Кучеряво живет копипаста, там оборудования примерно тысяч на 350, что для дачи овердохуя. А работа по монтажу и наладке этого всего безобразия вышла бы еще дороже
А оптика на даче вообще поставила меня в ступор, в моих сибирских ебенях даже в многоэтажках оптика далеко не везде, а чтобы протянуть ее в какой нибудь дачный поселок - это выйдет пару тройку миллионов, никак не меньше
Короче, это дача какого олигарха походу

Это сообщение отредактировал evg489 - 10.07.2018 - 15:37