Smart heating to propozycja realizacji programowej części systemu centralnego ogrzewania w koncepcji tzw. inteligentnego domu. Nasze rozwiązanie umożliwia łatwe zarządzanie infrastrukturą ogrzewającą dom rodzinny. Pomimo centralności systemu realizowany jest rozproszony model, w którym na decyzję o włączeniu jednostki grzewczej wpływają zadane przez użytkownika temperatury docelowe w i odczytane z czujników temperatury rzeczywiste w poszczególnych pomieszczeniach. System składa się z poniższych komponentów:
server- centrum decyzyjne systemu. W skład jego oprogramowania wchodzą:receiver.py- program przetwarzający dane z czujników i interfejsu graficznego w decyzje dotyczące ogrzewania. Tworzy bazę danych i zajmuje się jej zarządzaniem. Działa cały czas, nasłuchując komunikatów.gui.py- program obsługujący interfejs graficzny, umożliwia odczyt aktualnego stanu układu i zmianę przez użytkownika docelowych temperatur w poszczególnych pomieszczeniach. Jego cykl życia nie wpływa na cykl życia systemu.database_interface.py- zbiór rozwiązań pozwalających powyższym programom na sprawną komunikację z bazą danych na wyższym poziomie abstrakcji.create_database.py- skrypt tworzący bazę danych i inicjalizujący jej początkowy stan.decode.py- zbiór rozwiązań umożliwiających odczyt komunikacji w abstrakcji od jej struktury.
area- abstrakcja reprezentująca jedno pomieszczenie, skupiająca w sobie czujnik temperatury i zawór, obsługiwane w projekcie następującymi skryptami:area.py- program realizujący funkcjonalności i komunikację z serwerem dla urządzeń w pomieszczeniu.temperature_sensor.py- skrypt obsługujący czujnik temperatury, który dokonuje okresowych pomiarów temperatury w pomieszczeniu.valve.py- skrypt obsługujący zawór, który odcina i otwiera dopływ ciepła do danego obszaru. Jego obecność pozwala na ograniczenie dopływu ciepła z jednostki grzewczej do pomieszczeń, które są już ogrzane, a co za tym idzie bardziej efektywne zarządzanie energią. Decyzja o otwarciu i odcięciu dopływu ciepła jest podejmowana na podstawie zestawienia wartości temperatury docelowej z serwera z odczytem wartości temperatury rzeczywistej z czujnika, co realizuje paradygmat edge computing .display.py- skrypt realizujący podgląd stanu czujnika i zaworu w pomieszczeniu na urządzeniu raspberry-pi.
heating_unit- jednostka grzewcza, odbierająca od serwera informacje na temat potrzeby rozpoczęcia lub zakończenia ogrzewania.heat.py- skrypt odbierający i przetwarzający komunikację od serwera.display.py- skrypt umożliwiający podgląd stanu jednostki na urządzeniu raspberry-pi.
Ponad to w projekcie znajdują się skrypty konfiguracyjne i skrypty grupujące funkcje umożliwiające powyższe funkcjonalności.
| Początek | Komponent | Koniec |
|---|---|---|
| 1. | receiver.py |
- |
| 1. | heat.py |
- |
| Po 1. | area.py |
Dowolny* |
| Po 1. | gui.py |
Dowolny |
*- przerwanie działania urządzenia danej strefy uniemożliwia jej wpływ na działanie jednostki grzewczej.
Komunikacja między komponentami jest realizowana za pomocą protokołu MQTT bez uwierzytelniania.
| Temat | Nadawca | Odbiorca | Opis |
|---|---|---|---|
ASK(id) |
area.py(id)/gui.py |
receiver.py |
Zapytanie o dostarczenie do pomieszczenia informacji z bazy danych o oczekiwanej wartości temperatury w pomieszczeniu |
DESIRED(id) |
receiver.py |
area.py(id) |
Informacja o oczekiwanej wartości temperatury w pomieszczeniu, zapytanie o aktualną jej wartość |
ACTUAL(id) |
area.py(id) |
receiver.py |
Informacja o aktualnej wartości temperatury w pomieszczeniu |
UPDATE(id) |
receiver.py |
gui.py |
Informacja o potrzebie pobrania zaktualizowanej wartości temperatury z bazy danych |
HEATING |
receiver.py |
heat.py |
Żądanie włączenia lub wyłączenia jednostki grzewczej |
Projekt został zrealizowany w ramach laboratorium Podstaw Internetu Rzeczy.