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// Waermepumpe.cpp
// E3DC-V1
//
// Created by Eberhard Mayer on 11.09.23.
//
//#include "myHeader.h"
#include "awattar.hpp"
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <cstring>
#include <unistd.h>
#include <math.h>
#include <time.h>
#include <array>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include "cJSON.h"
#include <fcntl.h>
/*
Steuerung einer BWWP über Tasmota
Zwischen Sonnenaufgang und Sonnenuntergang wird die BWWP über PV-Überschuss gesteuert.
In der Nacht werden zu den günstigsten Zeiten (tibber) für eine bestimmte Stundenzahl die BWWP
angesteuert.
BWWPTasmota = // String zur Ansteuerung der Tasmota-Steckdose
BWWPTasmotahour = // Anzahl der taglichen Soll Stunden
Die kummulierte PV-Überschusszeit wird auf die gesamtlaufzeit angerechnet
*/
static time_t rawtime;
struct tm * timeinfo;
static int status = -1; // 0 = tag, 1 = nacht
static int Tasmotastatus = -1; // 0 = aus, 1 = ein
static time_t ontime;
static bool debug;
char buf[100];
int debugout(char buffer [100])
// if (debug)
{
FILE *fp;
timeinfo = localtime (&rawtime);
fp = fopen("debug1.out","a");
fprintf(fp,"%s %s\n",asctime(timeinfo),buffer);
fclose(fp);
return 0;
}
int MQTTsend1(char host[20],char buffer[127])
{
char cbuf[768];
if (strcmp(host,"0.0.0.0")!=0) //gültige hostadresse
{
sprintf(cbuf, "mosquitto_pub -r -h %s -t %s", host,buffer);
int ret = system(cbuf);
if (debug)
debugout(cbuf);
return ret;
} else
return(-1);
}
int tasmotaon1(e3dc_config_t &e3dc)
{
char buf[127];
sprintf(buf,"cmnd/%s/POWER -m ON",e3dc.BWWPTasmota);
if (Tasmotastatus <= 0){
MQTTsend1(e3dc.mqtt2_ip,buf);
}
Tasmotastatus = 1;
return 0;
}
int tasmotaoff1(e3dc_config_t &e3dc)
{
char buf[127];
sprintf(buf,"cmnd/%s/POWER -m OFF",e3dc.BWWPTasmota);
if (Tasmotastatus == 1)
MQTTsend1(e3dc.mqtt2_ip,buf);
Tasmotastatus = 0;
return 0;
}
void bwwptasmota(std::vector<watt_s> &w,e3dc_config_t &e3dc,int sunrise, int sunset,int ireq_Heistab)
{
if (debug)
printf("BT1");
static std::vector<ch_s> ch;
static ch_s cc;
static int dauer = -1;
time(&rawtime);
if (ireq_Heistab>500)
{
ontime = rawtime;
if (Tasmotastatus <= 0)
tasmotaon1(e3dc);
}
if (rawtime%(24*3600)/60>sunrise&&rawtime%(24*3600)/60<sunset)
status = 0;
if ((rawtime%(24*3600)/60>sunset||rawtime%(24*3600)/60<sunrise)&&(status<1||e3dc.BWWPTasmotaDauer!=dauer)) // wechsel tag/nacht
{
status = 1;
dauer = e3dc.BWWPTasmotaDauer;
ch.clear();
int stunden = ((sunrise+24*60)-sunset)/60;
for(int j=0;j<w.size()&&ch.size()<stunden;j++)
{
cc.hh = w[j].hh;
cc.pp = w[j].pp;
int min = cc.hh%(24*3600)/60;
if ((min>sunset||min<sunrise)&&cc.hh%3600==0)
ch.push_back(cc);
}
std::sort(ch.begin(), ch.end(), [](const ch_s& a, const ch_s& b) {
return a.pp < b.pp;});
while (ch.size()>e3dc.BWWPTasmotaDauer)
{
ch.erase(ch.end()-1);
}
std::sort(ch.begin(), ch.end(), [](const ch_s& a, const ch_s& b) {
return a.hh < b.hh;});
}
if (ch.size() > 0)
{
if (ch[0].hh+3600 < rawtime)
{
ch.erase(ch.begin());
if (ch.size() == 0&&Tasmotastatus > 0)
tasmotaoff1(e3dc);
return;
}
if (ch[0].hh <= rawtime&&Tasmotastatus <= 0)
{
tasmotaon1(e3dc);
}
}
if ((ch.size() == 0||ch[0].hh > rawtime)&&Tasmotastatus > 0&&((rawtime-ontime)>600))
{
tasmotaoff1(e3dc);
}
if (ch.size() > 0)
printf("Tasmo %i",(ch[0].hh%(24*3600)/3600));
else
printf("Tasmo %i",(rawtime-ontime));
};
// Wärmepumpe Die Wärmepumpe soll kostenoptimiert betrieben werden.
// Um den Wärmebedarf vom Haus zu ermitteln werden die Wetterdaten der
// kommenden 48h herangezogen. Zusammen mit den Strompreisen werden die günstigsten
// Betriebsstunden der Wärmepumpe berechnet und die Wärmepumpe über MQTT entsprechend angesteuert.
// Die Heizkreise der oekofen werden zeitgleich mit dem Betrieb der WP geschaltet.
// Reicht die Heizleistung der WP nicht aus oder ist der Betrieb der oekofen kostengünstiger,
// so wird diese entsprechend zugeschaltet. Zu diesem Zweck wird die oekofen über Modbus/TCP eingebunden.
// Auf desem Weg stehen auch Puffertemperaturen etc. der oekofen zur Verfügung.
//
// Der Prozess call_wp wird beim Starten des des Programms und dann zu jeder vollen Stunden aufgerufen
// Es werden aus Wettervorhersagen und den Strompreisen den Wärmebedarf der nächsten 48h ermittelt
// und die Steuerzeiten der WP bis zum Ende der nächsten Preisperiode der EPEX.
static wetter_s we;
static float fusspunkt = 28; // Fusspunkt bei 15°
static float endpunkt = 45; // Endpunkt bei -15°
static float absolutenull = 273; // absoluter Nullpunkt 0K
static float cop,wm,wp;
static time_t oldhour = 0;
static int oldwsize = -1;
// static float ftemp;
//mewp(w,wetter,fatemp,sunriseAt,e3dc_config); // Ermitteln Wetterdaten
void mewp(std::vector<watt_s> &w,std::vector<wetter_s>&wetter,float &fatemp,float &cop, int sunrise, int sunset,e3dc_config_t &e3dc, float soc, int ireq_Heistab, float zuluft) {
time_t rawtime;
struct tm * ptm;
time(&rawtime);
float anforderung;
ptm = gmtime (&rawtime);
debug = e3dc.debug;
if (e3dc.BWWPTasmotaDauer > 0)
bwwptasmota(w,e3dc,sunrise,sunset,ireq_Heistab);
if (oldhour < 0 && soc<0) {
return;
}
// Ermitteln COP auf Basis der Zuluft WP
if (zuluft>-99)
cop = ((absolutenull+zuluft)/(((-fusspunkt+endpunkt)/(e3dc.WPHeizgrenze+15))*(e3dc.WPHeizgrenze-zuluft)+fusspunkt))*.6;
// Jede Stunde oder wenn neue Börsenstrompreise verfügbar sind auch früher
if ((ptm->tm_min%15==0||oldhour==0||w.size()!=oldwsize)&&
(
(rawtime-oldhour)>=3600||e3dc.openmeteo&&(rawtime-oldhour)>=900||w.size()!=oldwsize)
)
{
oldhour = rawtime;
oldwsize = w.size();
// /*{
FILE * fp;
FILE * fp1;
char path [65000];
char line[256];
char value[25];
char var[25];
if (e3dc.openmeteo)
{
sprintf(line,"curl -s -X GET 'https://api.open-meteo.com/v1/forecast?latitude=%f&longitude=%f&minutely_15=temperature_2m&timeformat=unixtime&forecast_minutely_15=192'",e3dc.hoehe,e3dc.laenge);
fp = NULL;
fp = popen(line, "r");
int fd = fileno(fp);
int flags = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
flags |= O_NONBLOCK;
fcntl(fd, F_SETFL, flags);
int timeout = 0;
while (fgets(path, 65000, fp) == NULL&&timeout < 30)
{
sleep(1);
timeout++;
}
if (timeout >= 30) return;
{
const cJSON *item = NULL;
const cJSON *item1 = NULL;
const cJSON *item2 = NULL;
std::string feld;
cJSON *wolf_json = cJSON_Parse(path);
feld = "minutely_15";
char * c = &feld[0];
item = cJSON_GetObjectItemCaseSensitive(wolf_json, c );
feld = "time";
item1 = cJSON_GetObjectItemCaseSensitive(item, c );
feld = "temperature_2m";
c = &feld[0];
item2 = cJSON_GetObjectItemCaseSensitive(item, c );
item1 = item1->child;
item2 = item2->child;
int x1 = 0;
// wetter.clear();
fatemp = 0;
if ((item1!=NULL)&&wetter.size()>0)
while (wetter[0].hh < item1->valueint)
wetter.erase(wetter.begin());
while (item1!=NULL)
{
if(x1<wetter.size())
{
if (wetter[x1].hh == item1->valueint)
{
wetter[x1].temp = item2->valuedouble;
}
}
else
{
we.hh = item1->valueint;
we.temp = item2->valuedouble;
wetter.push_back(we);
}
fatemp = fatemp + item2->valuedouble;
item1 = item1->next;
item2 = item2->next;
x1++;
}
fatemp = fatemp / x1;
if (fp!=NULL) pclose(fp);
}
}
else
if (strlen(e3dc.openweathermap)>0)
{
sprintf(line,"curl -s -X GET 'https://api.openweathermap.org/data/2.5/onecall?lat=%0.6f&lon=%0.6f&appid=%s&exclude=(current,minutely,alerts)&units=metric' | jq .hourly| jq '.[]' | jq '.dt, .temp, .clouds, .uvi'>wetter.out",e3dc.hoehe,e3dc.laenge,e3dc.openweathermap);
int res = system(line);
fp = fopen("wetter.out","r");
if(fp)
{
wetter.clear();
fatemp = 0;
cop = -1;
int x1 = 0;
int x3 = 0;
while (fgets(line, sizeof(line), fp))
{
we.hh = atol(line);
if (fgets(line, sizeof(line), fp))
{
we.temp = atof(line);
we.kosten = 0;
fatemp = fatemp + we.temp;
} else break;
if (fgets(line, sizeof(line), fp))
{
we.sky = atoi(line);
} else break;
if (fgets(line, sizeof(line), fp))
{
we.uvi = atof(line);
} else break;
wetter.push_back(we);
x1++;
}
fclose(fp);
fatemp = fatemp / 48;
}
}
if (w.size()==0) return;
{
{
if (e3dc.WPLeistung>0) {
// Ermitteln des Energiebedarfs für die Wärmepumpe
// Die Pelletsheizung wird eingesetzt, wenn die Leistung der WP nicht mehr
// ausreicht
int fbitemp = e3dc.WPHeizgrenze-
e3dc.WPHeizlast/(15+e3dc.WPHeizgrenze)*e3dc.WPLeistung;
// Ermitteln ob Kernwinterbetrieb oder Sommerbetrieb
float f2 = 0;
bool bsommer = false;
for (int x1=0; x1<wetter.size()&&x1<96; x1++) // nur die nächsten 24h
{
f2 = f2 + wetter[x1].solar;
}
if ((sunset-sunrise) > 10*60 && f2>200) // 300% vom Soc = 60kWh
bsommer = true;
for (int x1=0;x1<w.size()&&x1<wetter.size();x1++)
if (wetter[x1].temp < 20&&e3dc.WPLeistung>0)
{
float f1=((-fusspunkt+endpunkt)/(e3dc.WPHeizgrenze+15))*(e3dc.WPHeizgrenze-wetter[x1].temp)+fusspunkt;
// Temperaturhub
float f2 = ((absolutenull+wetter[x1].temp)/(f1))*.45; // COP
if (cop < 0) cop = f2;
// thermische Heizleistung
float f3 = ((e3dc.WPHeizgrenze-wetter[x1].temp))*(e3dc.WPHeizlast/(e3dc.WPHeizgrenze+15));
if (f3 < 0) f3=0; // zu warm keine Heizung
float f4 = 0;
float f5 = f3; // angeförderte Heizleistung
// Heizstab verwenden? angeforderte Heizleistung > Nennleistung WP
if (f3 > e3dc.WPLeistung) {
f4 = f3 - e3dc.WPLeistung;
f3 = e3dc.WPLeistung;
if (f4 > e3dc.WPEHZ)
f4 = e3dc.WPEHZ;
}
// Heizleistung WP unter Nennwert => mehr Heizstab
if (f3/f2>e3dc.WPmax)
f4 = f4 + f3 - f2*e3dc.WPmax + e3dc.WPmax;
else
f4 = f4 + f3/f2; // benötigte elektrische Leistung;
if (e3dc.openmeteo)
{
wetter[x1].kosten = f4/e3dc.speichergroesse*100/4;
while (w.size()>0&&(w[0].hh+900<=rawtime))
w.erase(w.begin());
while (wetter.size()>0&&(wetter[0].hh+900<=rawtime))
wetter.erase(wetter.begin());
}
else
wetter[x1].kosten = f4/e3dc.speichergroesse*100;
if ((w.size()>0)&&x1<=w.size())
if (wetter[x1].hh == w[x1].hh){
// Überprüfen ob WP oder Pelletsheizung günstiger
// Kosten = aktueller Strompreis / COP
float f7 =((w[x1].pp/10)*((100+e3dc.AWMWSt)/100)+e3dc.AWNebenkosten);
float f8 = f7*f4/f5;
float f6 = f7/f2;
w[x1].wpbedarf = wetter[x1].kosten;
int bHK1on = 0;
int bHK2on = 1;
if (bsommer)
{
float f1 = w[x1].hh%(24*3600)/3600.0;
if (f1*60>(sunrise+60)&&(f1*60<sunset+60||f1*60<sunrise+120))
bHK1on = 1;
if ((e3dc.WPHK2off>e3dc.WPHK2on)
&&(f1>e3dc.WPHK2off||f1<e3dc.WPHK2on))
bHK2on = 0;
if ((e3dc.WPHK2off<e3dc.WPHK2on)
&&(f1>e3dc.WPHK2off&&f1<e3dc.WPHK2on))
bHK2on = 0;
w[x1].wpbedarf = (bHK1on+bHK2on)/2.0*wetter[x1].kosten;
}
if (e3dc.WPZWE>wetter[x1].temp)
{
// Pelletskessel übernimmt und die WP läuft auf Minimum weiter
if (e3dc.openmeteo)
// w[x1].wpbedarf = e3dc.WPmin/e3dc.speichergroesse*100/4;
w[x1].wpbedarf = 0;
else
// w[x1].wpbedarf = e3dc.WPmin/e3dc.speichergroesse*100;
w[x1].wpbedarf = 0;
// wenn der Wärmepreis der WP günstiger ist als Pellets
if (f6<e3dc.WPZWEPVon) // ist der Srompreis günstig?
if (e3dc.openmeteo)
w[x1].wpbedarf = (f3/f2) /e3dc.speichergroesse*100/4;
else
w[x1].wpbedarf = (f3/f2) /e3dc.speichergroesse*100;
}
}
}
// Aus der ermittelte Durchnittstemperatur geht der Wärmebedarf und damit
// die Laufdauer der Wärmepumpe vor
// Wenn die Laufzeit < 22h ist, beginnt der WP-Start 2h nach Sonnenaufgang
// bis dahin werden die Preise aus w.wpbedarf auf 0 gesetzt
float waermebedarf = (e3dc.WPHeizgrenze - fatemp)*24; // Heizgrade
waermebedarf = (e3dc.WPHeizlast / (e3dc.WPHeizgrenze + 15)) * waermebedarf;
// Heizlast bei -15°
/*
int heizdauer = (waermebedarf / e3dc.WPLeistung)*60;
heizbegin = sunrise + 120;
heizende = (heizbegin + heizdauer)%(24*60);
int w1 = 0;
int x1 = 0;
if (wetter.size()>0&&w.size()>0)
while (wetter[w1].hh < w[0].hh&&x1<wetter.size()) w1++;
if (heizdauer < 12*60)
for (int j=0;j<w.size();j++)
{
int minuten = (w[j].hh%(24*3600))/60 ;
if (wetter[j].hh == w[j].hh)
if (
(heizbegin > heizende)
&&
((w[j].hh%(24*3600))/60 < heizbegin)
&&
((w[j].hh%(24*3600))/60 > heizende)
)
w[j].wpbedarf = 0;
if
(heizbegin < heizende)
if
(((w[j].hh%(24*3600))/60 < heizbegin)
||
((w[j].hh%(24*3600))/60 > heizende)
)
w[j].wpbedarf = 0;
if (w[j].wpbedarf > 0) // Leistungsbedarf auf max. korregieren
{
float f1 = (endpunkt - fusspunkt)/e3dc.WPHeizlast*(e3dc.WPHeizgrenze-wetter[w1+j].temp)+fusspunkt; // Temperaturhub
float f2 = ((absolutenull+wetter[w1+j].temp)/f1)*.5; // COP
float f3 = (e3dc.WPHeizgrenze-wetter[w1+j].temp)*e3dc.WPHeizlast/30;
// float f4 = f3/f2; // benötigte elektrische Leistung;
float f4 = e3dc.WPLeistung/f2; // benötigte elektrische Leistung;
float f5 = w[j].wpbedarf;
f5 = f4/e3dc.speichergroesse*100;
wetter[w1+j].kosten = f5;
w[j].wpbedarf = f5;
}
}
*/
}
}}
{
if (e3dc.openmeteo)
{
while (w.size()>0&&(w[0].hh+840)<=rawtime) // eine Minute vorher löschen
w.erase(w.begin());
}
else
{
while (w.size()>0&&(w[0].hh+3540)<=rawtime) // eine Minute vorher löschen
w.erase(w.begin());
}
if (e3dc.openmeteo)
while (w.size()>0&&(w[0].hh+900<=rawtime))
w.erase(w.begin());
int analyse = 0;
if (analyse)
{
soc = 12.74;
w.clear();
if (fp != NULL)
fclose(fp);
fp = fopen("awattardebug.in","r");
watt_s ww;
float temp = 0;
float hh = 0;
int ret = 0;
while (fp != NULL&&ret>=0)
{
// int ret = fscanf(fp,line);
ret = fscanf(fp,"%f %f %f %f %f %f \n ",&hh,&ww.pp,&ww.hourly,&ww.wpbedarf,&ww.solar, &temp);
ww.hh = hh * 3600;
w.push_back(ww);
}
if (fp != NULL)
fclose(fp);
}
memset(&line, 0, sizeof(line));
fp = fopen("awattardebug.out","w");
sprintf(line,"awattarlog%i.out",ptm->tm_wday);
struct stat stats;
stat(line,&stats);
time_t t = *(&stats.st_mtime);
if ((rawtime-t)>(24*3600*5)) // nach 5 tagen überschreiben
fp1 = fopen(line,"w");
fp1 = fopen(line,"a");
if (fp1 == NULL)
fp1 = fopen(line,"w");
fprintf(fp,"\n Simulation \n\n");
// fprintf(fp,"\n Start %0.2f SoC\n",soc);
float soc_alt;
for (int j = 0;j<w.size();j++)
{
soc_alt = soc;
anforderung = (w[j].solar - w[j].hourly - w[j].wpbedarf );
if ( anforderung> e3dc.maximumLadeleistung*.9/e3dc.speichergroesse/10)
anforderung = e3dc.maximumLadeleistung*.9/e3dc.speichergroesse/10;
float preis = w[j].pp;
int ret = SimuWATTar(w ,j ,soc , anforderung, e3dc.AWDiff, e3dc.AWAufschlag, e3dc.maximumLadeleistung*.9/e3dc.speichergroesse/10);
float fsolar = w[j].solar;
if (e3dc.openmeteo)
{
if (fsolar > (e3dc.maximumLadeleistung*.9/e3dc.speichergroesse/10/4))
fsolar = (e3dc.maximumLadeleistung*.9/e3dc.speichergroesse/10/4);
} else
if (fsolar > e3dc.maximumLadeleistung*.9/e3dc.speichergroesse/10)
fsolar = e3dc.maximumLadeleistung*.9/e3dc.speichergroesse/10;
if (ret == 0)
{ if ((w[j].solar - w[j].hourly - w[j].wpbedarf ) > 0)
soc = soc - w[j].hourly - w[j].wpbedarf + fsolar;
if (soc > 100) soc = 100;
} else
if (ret == 1) {
float soc2 = soc_alt + fsolar;
if (soc>soc2)
soc = soc2;
if (soc > 100) soc = 100;
if (soc < 0) soc = 0;
}
if (e3dc.openmeteo)
{
if (e3dc.AWSimulation == 1)
sprintf(line,"%0.2f %0.2f %0.2f %0.2f %0.2f \n",float((w[j].hh%(24*3600))/3600.0),w[j].pp,soc_alt,(soc-soc_alt),w[j].solar);
else
sprintf(line,"%0.2f %0.2f %0.2f %0.2f \n",float((w[j].hh%(24*3600))/3600.0),w[j].pp,soc_alt,(soc-soc_alt));
}
else
{
if (e3dc.AWSimulation == 1)
sprintf(line,"%i %0.2f %0.2f %0.2f %0.2f \n",((w[j].hh%(24*3600))/3600),w[j].pp,soc_alt,(soc-soc_alt),w[j].solar);
else
sprintf(line,"%i %0.2f %0.2f %0.2f \n",((w[j].hh%(24*3600))/3600),w[j].pp,soc_alt,(soc-soc_alt));
}
fprintf(fp,line);
if (j< 2)
fprintf(fp1,line);
}
fprintf(fp,"\n\n Data \n\n");
for (int j = 0;j<w.size();j++)
if (e3dc.openmeteo)
fprintf(fp,"%0.2f %0.2f %0.2f %0.2f %0.2f %0.2f \n",float((w[j].hh%(24*3600))/3600.0),w[j].pp,w[j].hourly,w[j].wpbedarf,w[j].solar,wetter[j].temp);
else
fprintf(fp,"%i %0.2f %0.2f %0.2f %0.2f \n",((w[j].hh%(24*3600))/3600),w[j].pp,w[j].hourly,w[j].wpbedarf,w[j].solar);
fclose(fp);
fclose(fp1);
/* Test zur Abfrage des Tesmota Relais
FILE *fp;
int WP_status,status;
char path[PATH_MAX];
fp = popen("mosquitto_sub -h 192.168.178.54 -t stat/tasmota/POWER4 -W 1 -C 1", "r");
if (fp == NULL)
WP_status = 0;
while (fgets(path, PATH_MAX, fp) != NULL)
if (strcmp(path, "ON"))
WP_status = 1;
status = pclose(fp);
*/
}
}
// */
// return 1;
};