«Умный дом» в каждую квартиру многоквартирного дома. Детально о контроллере и шлюзах

    image


    Всех приветствую!


    С момента написания последней статьи мы выиграли тендер в крупной строительной компании и нашли еще одного заказчика на реализацию нашей системы. В обеих случаях я конкретно оплошал с ценообразованием, что помогло нам выиграть тендера, как бы не было печально; запустили сайт с демками наших приложений так, что, кому интересно, можете посмотреть и оставить свое мнение.


    В данной статье хотел бы немного рассказать о:


    • программировании контроллера
    • настройки mbus шлюза и его выхода из строя
    • примеры экономии и графики с реального объекта

    Программирование контроллера


    Мы используем свободно-программируемые контроллеры, поддерживающие программирование на языке FBD (IEC 61161-3). ПО от производителя содержит заготовленные блоки: математические функции, преобразователи типов, переключатели, счетчики импульсов, задатчики и т.д; соединяя эти блоки в цепь пишется нужная логика.


    image


    Выше приведена программка для считывания данных с MBus счетчика, алгоритм следующий: импульсный генератор подает импульс на MBus-master блок, мастер считывает значения с счетчика, если считывание прошло успешно, то мастер сбрасывает интегратор, который необходим для определения таймаутов, и с этого момента видно текущие показания в блоке Modbus TCP.


    Нам необходимо было к каждой квартире в приложении привязать параметры, считываемые по Modbus TCP:


    1. Температура.
    2. Положение клапана.
    3. Заданная температура.
    4. Величина ночного снижения.
    5. Время ночного снижения.
    6. Параметры режима подачи отопления по времени.
    7. Корректировка датчика температур.

    К каждому параметру необходимо было выделить от 1 до 3 регистров Modbus, в сумме у нас получилось 17 регистров на каждый квартиру, и так 17 квартир на этаже — нужно 289 регистров + дополнительные сервисные регистры для управление контроллером. Опа, а контроллера то 225 регистров. Если интересно, расскажу в комментариях как мы вышли из положения. Вот как выглядит наша программка.


    image


    Она огромная, каждый блок который изображен на картинке — это составной блок из многих других, в котором еще десяток блоков. И мы поняли, что даже в FBD необходимо создавать свою библиотеку и документацию, так как объемы росли, задач было много, и новый человек просто не в силах был осилить этот ужас. Нужно было упрощать жизнь.


    Контроллер обладает очень гибким функционалам и характеристиками, хочешь 9 входов для датчиков температур, держи, 9 входов для датчиков температур, 5 дискретных входов и 5 входов 0-10 В — пожалуйста. При этом 10 дискретных выходов 220 В до 6 А. То что нужно для умного дома. И мы приступили к созданию индивидуальных решений с использованием подобных промышленных контроллеров, и в этом есть ряд плюсов:


    • Надежность.
    • Качество.
    • Техподдержка.
    • Взаимозаменяемость.
    • Простота.
    • Цена.

    Но и минусы есть:


    • Внешний вид.
    • Слабое железо.
    • Открытые протоколы передачи данных.

    К Новому Году планируем запустить прототип и MVP, и приступить к нескольким шоурумам.


    MBus Gateway


    Наши концентраторы/шлюзы опрашивали до 60 приборов учета с MBus. Сам шлюз состоит грубо говоря из 2 частей:


    • NanoPi NEO
    • Mbus плата

    image


    На NanoPI NEO установлен Linux с фреймворком OpenMUC. Сам находит счетчики, сам парсит MBus фрейм, но не со всеми счетчиками гладко, нужно играться и настраивать, НО работает.


    Данные от приборов учета NanoPI NEO получает посредством MBus платы. Тут я ничего сказать не могу. Не паяем.


    И так когда шлюз просканировал всю сеть, он создает конфиг файл, который потом использует приложуха для считывания данных с приборов учета и записи их в Modbus регистры. Все просто казалось бы, но каждый раз после скана сети, регистры перемешиваются, и ты точно не можешь сказать, что в регистре 175 лежит информация с прибора учета с №1055021, выход — конфигурируем сами этот чудо файлик.


    image


    Отлично теперь даже когда мы в базе данных сменим номер устройства у квартиры, то наше приложение автоматически переконфигурирует файл и зальет его на шлюз.


    Плюсы :


    1. Цена.
    2. Техподдержка.
    3. Настройка.
    4. Решает нашу проблему, с Mbus в TCP.

    Минусы:


    1. Долго ждать чтоб привезти его в Украину.
    2. Плата MBus очень перегревается, температура элементов доходит до 120 градусов.
    3. СД карточка NanoPI NEO.

    И так в следствии перегрева MBus платы, вечно память NanoPI NEO уходила в Read Only, можно было тупо его перезагружать, но после 3-4 перезагрузок устройство не запускалось. Оказалось, что необходимо было сначала выполнить команду halt, а потом только перезагружать, в противном случае ты просто убивал карту памяти. Мы решили проблему с перегревом следующим образом:


    1. Установка вентиляторов в щиты.
    2. Вентиляционные отверстия в шлюзе.
    3. Автоматизация команды halt с последующим отводом и подачей 24 В.

    Сейчас завод производитель ушел от NanoPI NEO, и устанавливает одноплатные компьютеры с распаянным NVMe памятью. Для индивидуальных решений мы тоже решили осторожно подходить к использованию одноплатных компьютеров с SD картой.


    Немного реальных данных


    Мы за последние 2 года совершили много ошибок, и самая ужасная была в том, что когда получилось запустить систему, мы не стали расти и масштабироваться — это привело к многим последствиям, мы чуть не распались, но слава богу пока держимся. Но для роста не достаточно просто печатать код и релизится, нужно выпускать нужные новшества опираясь на мнение людей. И такой информацией я бы хотел поделится, она есть на сайте. Мы решились опросить наших жильцов, и выбрали для этого прохождение онлайн формы, на опросник откликнулись 51 человек из 500+ пользователей на тот момент. Лично для меня это был успех. Многим зашла идея и многие в будущем будут обращать внимание на наличие подобных систем при покупке жилья.


    image


    Еще как пример реальных данных хотел бы привести две квартиры с нашей системой и без нее. Квартиры близнецы: в одинаковых секция, одинаково ориентированы, соседи везде живут, в общем идентичные квартиры.


    image


    В квартире с нашей системой была выставлена ночная температура 20 градусов и дневная — 22. В квартире без нашей системы было жарко, жильцы жаловались, что очень жарко. Есть нюанс, что квартира без нашей системы платила по квадратуре, без теплового счетчика. Поэтому приведу третью квартиру близнец в который жилец просто выбросил клапан подачи отопления и платил просто по счетчику.


    image


    Разница существенная. На общем фоне, котельная секции с нашей системой потребляет на 10-12% меньше газа за отопительный период чем идентичные ей, не 30% и 40%, а только потому, что многие люди пока не приняли подобные продукты.


    Умный дом, умные решения — это не панацея от всех болячек, если жилец/человек не захочет пользоваться чем либо, получать от этого выгоду, то ничего не получится. Любая умная система — это инструмент в руках жильца, как в нашем случае. И как пример, две картинки с реального объекта, эти же данные доступны на сайте в демках.


    image


    image


    Данные температур и потребления тепловой энергии взяты за один период одной квартиры.


    Спасибо за внимание! Всем удачи!

    Комментарии 11

      0
      Исправьте орфографию и перезалейте…
        0

        Конкурентов вы смотрели? Посмотрите как подобные вещи сделаны у Saures, я был приятно удивлен что наши могут на таком уровне делать вполне доступные вещи.
        Я правильно понимаю что у вас система управления централизованная? И подключившись к шине данных можно делать все что угодно со всем домом (теоретически конечно)?

          0
          Ну не теоретически, а практически, вопрос остаётся только в правильно применяемом оборудовании на стадии проекта, если запроектировать с самого начала все инженерные системы с необходимым оборудованием, то управление всем домом осуществимо. Мы управляли котельной, ТП, лифтом (6 шахт), подачей тепла и электроэнергии в купритов и насосной.

          Я обязательно посмотрю. Спасибо!
            0
            Вы приводили статистику по платежам в месяц… Экономия такая-то… Делали ли вы расчеты реальной экономии? Например… Я въехал в квартиру, за газ платил по среднему без счетчика 100 рублей\мес. Установка счетчика мне вышла в 15000 рублей (счетчик 3.5к, остальное за работу монополистам из газовой службы), срок поверки счетчика 3-5 лет… Зато да, теперь я плачу за газ в месяц — 15-20 рублей. Если посчитать, то получается совсем не выгодно…
            2) А у жильцов есть какая-нибудь панель управления (веб морда) где они могут выставить нужные им параметры (падение температуры например), посмотреть графики\статистику расхода… В моей простенькой на коленке сделанной веб-морде можно посмотреть (график температур, график ежесуточного расхода воды, потребления электричества, состояние всех выключателей, микроклимат всех комнат), в планах поменять батареи, поставить электромагнитные клапана, и настроить контроль за микроклиматом, чтобы дома было комфортно).

              0
              Да статистику я привел в статье, экономия на отоплении порядка 25-40%, многие люди устанавливают ночное снижение, и на периоды отпуска снижают требуемую температуру в помещении. Но не мало важный плюс для управляющей компании:
              — нет необходимости снимать показания в ручную, по статистике на дом 25,000 м2 (334 квартиры) на работу принимается отдельный сантехник и отдельный электрик которые бегают снимают показания. Начала 1го числа закончили 20го и по кругу.
              — ошибки минимизированы
              — застройщик повышает к себе лояльность
              — ограничение по потреблению от УК

              Стоимость реализации с управлением отоплением и ресурсами порядка 2,5-3 $/м2 продаваемой площади. Только учет 1-1,5 $/м2 продаваемой площади.
          0
          СД карточка NanoPI NEO.

          Все те же грабли(
          Хотелось бы услышать по подробнее, альтернативы и тп. Так как тема актуальная для всех умных домов. Долго бодался с raspberry и home assistant.
            0
            Прошу прощения, что значит те же грабли?
              +1
              Одноплатные компьютеры с SD картой не подходят для умных домов. Даже если они грузятся в режиме read only и работают как шлюз между данными и БД(к примеру).
                0
                Да согласен, поэтому завод перешел на одноплатные компы с распаянной памятью NVMe. Сейчас в новом проекте будем использовать 16 устройств таких, они будут стоять в помещениях где жарко, посмотрим что выйдет из этого… Для УД тоже думаю такие применить, но пока прототип пилим на малинке.
                  0
                  Завод не разглашает спецификацию новых плат? Это как раз и самый интересный момент, тестирования на отказоустойчивость и тп.
                    0
                    Cortex A53 1.2GHz Processor, RAM 1GB, Nand Flash 4GB eMMC,
                    1xETH, 1xUSB, 2xRS-232/485, HDMI, up to 200 mBus slaves

                    Вот но это не спецификация а просто характеристика. Как придет шлюз, гляну, что там.

          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

          Самое читаемое