Концепция информационно — аналитической системы «Мой дом»

Информационно — аналитическая система (ИАС) «Мой дом» предназначена для получения, сбора, хранения и выдачи данных об условиях (значениях температуры, влажности, качественного состава газовой среды, детектирования движения) в помещениях моего дома. Помещения расположены в двух рядом стоящих объектах:  в квартире, расположенной в многоквартирном доме и в трехэтажном коттедже. В квартире и коттедже развернута единая локальная сеть с выходом в Интернет. Квартирный и коттеджный сегменты сети связаны между собой WiFi мостом.

В каждом помещении развернут один или несколько датчиков

Функциональная схема ИАС "Мой дом"
Функциональная схема ИАС «Мой дом»

Число датчиков определяется фактическим местом их размещения. Места размещения датчиков могут определяться: удаленностью от точек подключения к локальной сети или точкам доступа; наличием точек подключения электрической энергии; удаленностью от нагревательных приборов; особенностями распространения анализируемых газов в помещении и т.д. При наличии возможности один датчик проектируется с возможностью измерения всех требуемых параметров.

Основой построения типового датчика является базовая плата Arduino.

Модуль датчика
Датчик

К ней подключаются различные датчики:

  • температуры
Датчик температуры
Датчик температуры
  • влажности
Датчик влажности
Датчик влажности
  • движения
Датчик движения
Датчик движения
  • концентрации газа
Датчик концентрации газа
Датчик концентрации газа

Плата Arduino, в зависимости от типа, подключается к локальной сети посредством витой пары или по WiFi. Беспроводное подключение по WiFi является более удобным и может реализовываться на базе плат ESP8266

Плата ESP8266
Плата ESP8266

или ESP32

Плата ESP32
Плата ESP32

Плата ESP32 является более предпочтительной, поскольку имеет более одного (как у ESP8266) вывода подключения аналогового сигнала к встроенному АЦП.

Данные, получаемые датчиками, передаются по локальной сети через свитч

Условное графическое обозначение свитча
Свитч

на сервер

Условное графическое обозначение сервера
Сервер

В качестве сервера используется одноплатный компьютер Raspberry Pi

Одноплатный компьютер Raspberry Pi
Raspberry Pi

На нем установлено необходимое программное обеспечение:

  • операционная система Raspbian;
  • веб-сервер Apache;
  • система управления базами данных (СУБД) MariaDB;
  • модуль PHP 7;
  • phpMyAdmin.

Для установки операционной системы использовался стандартный образ, рекомендованный разработчиком Raspberry Pi. Дополнительное программное обеспечение устанавливалось по инструкции.

Эксплуатация ИАС «Мой дом» в течение нескольких лет позволяет подтвердить высокую надежность функционирования этого аппаратно-программного комплекса. За все время эксплуатации ИАС «Мой дом» сбоев функционирования замечено не было. Особенно поразило самовосстановление функционирования даже после аварийного выключения/включения питания.

На сервере в СУБД MariaDB сформированы таблицы для записи значений параметров для  каждого датчика. Запись данных реализуется через PHP обращения датчиков, которые формируются раз в десять минут и передаются через локальную сеть. Выдача данных производится через PHP обращения пользователей.

Для реализации этой концепции необходимо:

  • разработать датчики (оборудование и программное обеспечение);
  • на сервере в СУБД MariaDB сформировать таблицы для записи данных;
  • на сервере сформировать PHP обработчики запросов датчиков;
  • на сервере сформировать PHP обработчики запросов на получение данных.

Решению этих вопросов будет посвящен следующий материал.