使用廉价传感器绘制家庭温度流量图

故事

我想做什么

• 选择最便宜、可扩展且易于配置的可用组件
• 编程和部署尽可能多的温度传感器并连接到网络网关
• 通过智能恒温设备、窗户控制器、存在检测、智能照明、颗粒炉控制器等，使用这些数据实现更高效的自动化……
• 使用与智能电表 API、天气历史记录等集成的记录温度数据创建主能源记录......

背景

即使对于我们这些习惯了寒冷天气的人来说，过去十年的特点也是极端寒冷和异常高的供暖价格。因此，木屑颗粒等替代燃料和 Nest Thermostat 等节能设备的需求量很大也就不足为奇了。

事实上，我自己对 IOT 和 OSHW 的整体兴趣的部分原因是希望最大限度地提高我几年前安装在地下室的小型颗粒燃烧器的效率。虽然我对 IOT 的兴趣已经扩展到新的方向，但每当天气开始变冷时，我发现自己又回到了原来的项目。

简而言之，巨大的能源浪费在为每个家庭制冷或供暖，而当居民尝试改善通风或保温时，这个过程更多地依赖于直觉而非科学数据。

这不是恒温器的用途吗？

无论它们是标准的旧“哑”模型，还是像 NEST 这样的可编程“学习”模型，恒温器只能根据其附近提供一般温度读数。例如，为了准确地绘制从地下室传输到三楼卧室的热量，您需要在整个房子里安装多个传感器。就个人而言，250 美元的平均智能恒温器价格可能比 Phillips Hue 等其他“联网家庭”小工具更合理，但它仍然超出我的收入允许范围......因此，工作流程设计为可在有或没有可编程恒温器的情况下工作。

当数量本身具有质量时。

原始数据就像二战中的武器生产……质量与数量直接相关。在这种特殊情况下，我确定我需要在整个房屋中至少部署 5 个独立的传感器，以使数据具有相关性。

在前几年，可用无线网络组件的成本或可访问性是主要障碍。我过去曾尝试使用 XBee 模块和单独的 WiFi 客户端，但在将微控制器（Arduino Pro Mini=7 美元）、温度传感器（4 美元）和无线模块（XBee=17 美元）加起来后，每个传感器的总成本从未允许用于必要规模的部署。再加上网关和服务器的成本，在考虑到设置服务器和 Web 服务的时间和费用之前，最小的设置很容易超过 250 美元。像 nrf24l01 这样的各种射频模块可以以非常低的成本获得，但使用当时可用的软件和代码库进行配置总是过于复杂。

机会。

最近的一些发展使这种网络比以往任何时候都更加可行。

• 摩尔定律继续适用于更便宜的 WiFi 组件，尤其是 ESP8266。
• http://www.mysensors.org/ 等开源社区项目让 NRF24l01 等低成本设备更易于使用。
• NodeRED、home-assistant.io、EasyIOT 等物联网服务器可以部署在 Raspberry Pi 上（现在只需 5 美元！），提供简单的即插即用网络、自动化和连接到其他基于网络的服务。
• 家庭自动化市场终于成为主流，尽管 Phillips Hue 或 NEST Thermostat 等产品的价格大幅上涨，但 NEST Thermostat 已经认识到为程序员和黑客提供强大的 API 的重要性。

初始硬件要求。

我从过去的尝试中学到的一个教训是避免依赖单一类型的硬件。网络应该足够灵活，以便在新机会可用时添加新组件并删除旧组件。这适用于占网络大部分内容的各种开源模块以及 WINK Hub 等商业设备，

目前我的网络由以下组件组成-

• 4 个 nrf24l01 射频模块和 1 个 MySensors 网关
• 2 个 ESP8266 WiFi 模块
• 5 个 ds18b20 温度传感器
• 2 个 TMP36 温度传感器
• 1 个 Arduino Nano
• 1 个 Arduino Fio
• 3x Arduino Pro Mini

温度传感器

温度敏感设备有许多不同的形式，它们的各种收集方法都有优点和缺点。 ，它们的精度范围从简单的模拟热敏电阻（顶排中间）到基于电阻计算温度的超精确非接触式红外传感器，如 MLX90614（顶排右）。其他流行的选项包括测量湿度和温度的 DHT-11 传感器（下方蓝色部分）。

为了在成本、可靠性和准确性之间实现最佳平衡，我们一直使用两种主要的传感器类型。 DS18b20 数字温度传感器和 TMP36 模拟传感器。像任何传感器一样，两者都有其缺点。即数字传感器在编程之前需要更复杂的代码，而模拟传感器需要校准。像往常一样，了解这些传感器的最佳地点是通过 Adafruit-。可以在此处找到 TMP36 的教程- https://learn.adafruit.com/tmp36-temperature-sensor 而他们在此处提供有关 DS18b20 的大量信息- https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry- pi-lesson-11-ds18b20-温度传感

无线模块

如前所述，前几年该项目的主要障碍是无线通信。特别是两项发展显着降低了这一障碍。

• mysensors.org 上的开源在线社区使使用超便宜的射频模块配置网络变得更加容易
• 称为 ESP8266 的廉价 wifi 模块显着降低了使用 wifi 直接与硬件设备通信的成本

为了使网络尽可能灵活，我设计了我的网络以结合这两种方法。

NR24l01 射频网络

使用无线电频率的超便宜模块一直可用，但众所周知，它们难以配置且远非可靠。由 Nordic Semiconductor 制造并称为 NRF24L01 的 RF 模块更容易配置，因为每个模块都能够发送和接收 RF 信号。

这允许使用稍微复杂的“树”网络拓扑，如下面来自 mysensors.org 的草图所示。

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