ΔΙΕΚ ΑΙΓΑΛΕΩ – ΤΕΠΒ2 – SMART HOME

ΔΙΕΚ ΑΙΓΑΛΕΩ – ΤΕΠΒ2 – SMART HOME

ΤΙΤΛΟΣ PROJECT: SMART HOME

ΑΤΟΜΑ ΟΜΑΔΑΣ:

  1. Ειρήνη Λώλη
  2. Δήμητρα Κοττάκη
  3. Ηλέκτρα Τσιλιβαράκου
  4. Άννα Μιχαλούτσου

 

 

 

 ΣΥΜΜΕΤΟΧΕΣ – ΒΟΗΘΕΙΑ ΠΟΥ ΛΑΒΑΜΕ

Θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε για την συμμετοχή τους και την πολύτιμη βοήθειά τους :

  • Τον καθηγητή κ.Κρούσο και την ομάδα του από το τμήμα Εσωτερικής Αρχιτεκτονικής Διακόσμησης του ΔΙΕΚ Αιγάλεω, οι οποίοι ανέλαβαν τον σχεδιασμό της μακέτας και του τρισδιάστατου σχεδίου της κατοικίας μας, όπως επίσης και την τοποθέτηση όλων των διακοσμητικών στοιχείων (έπιπλα, πάτωμα από plexiglass, βάση κλπ).
  • Το καθηγητή κ.Αυγέρη και την ομάδα του από το τμήμα Αυτοματιστών του ΔΙΕΚ Αιγάλεω, οι οποίοι ανέλαβαν την κόλληση όλου του κυκλώματος του σπιτιού μας.
  • Το τεχνικό τμήμα του ΔΙΕΚ Αιγάλεω (και ιδιαίτερα τον κ. Κώστα Κώτση) για την εκτύπωση όλων των στοιχείων της κατοικίας μας σε 3D Printer.

Περιγραφή:

Σκοπός της κατασκευής είναι η υλοποίηση ενός έξυπνου φοιτητικού διαμερίσματος.

Για την υλοποίηση σχεδιάστηκαν κάτοψη και τρισδιάστατο μοντέλο του διαμερίσματος, το οποίο είναι δυάρι με δωμάτιο, κουζίνα, μπάνιο, σαλόνι, μικρό χωλ και εξωτερικούς χώρους (μπαλκόνι και είσοδο).

Το διαμέρισμα εκτυπώθηκε κατά το μεγαλύτερο μέρος του σε τρισδιάστατο εκτυπωτή (τοίχοι, πόρτες, έπιπλα).

   

Υλοποιήθηκαν οι ακόλουθες κατασκευές, με τη χρήση Raspberry PI 2 και της γλώσσας προγραμματισμού Python και του περιβάλλοντος IDLE 3.5:

  1. Έλεγχος του κουδουνιού της κεντρικής εισόδου του διαμερίσματος
  2. Έλεγχος θερμοκρασίας και υγρασίας και αντίστοιχη ενεργοποίηση θερμαστρών και αφυγραντήρα
  3. Προστασία στις δυο μπαλκονόπορτες από εξωτερικό κίνδυνο
  4. Remote control του Raspberry Pi
  5. Παρακολούθηση παρουσίας έξω από την κεντρική είσοδο του σπιτιού μέσω usb webcam

ΥΛΙΚΑ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΑΜΕ

  1. Raspberry PI 2 , Model B (μας το παρείχε το ΙΕΚ δωρεάν)
  2. Resistors 330ohm (Κόστος: 0,5 ευρώ)
  3. 3 LEDS (Κόστος: 0,30ευρώ)
  4. 2 Μαγνητικές επαφές (Κόστος: 6 ευρώ)
  5. 1 αισθητήρας θερμοκρασίας – υγρασίας dht11(Κόστος: 3,90 ευρώ)
  6. 1 push-button (Κόστος: 0,50 ευρώ)
  7. Μίνι φορητό ηχείο (Κόστος: 12,24 €) 
  8. Kingston Canvas Select microSDHC 16GB U1 with Adapter (Κόστος: 3,50)
  9. Usb webcam logitech C170 5MP(Κόστος: περίπου 25 ευρώ, χρησιμοποιήσαμε παλιά δική μας)

ΒΗΜΑΤΑ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΣ

1ο ΒΗΜΑ – Έλεγχος του κουδουνιού της κεντρικής εισόδου του διαμερίσματος

Με την χρήση push-button και μίνι φορητού ηχείου κατασκευάσαμε ένα κουδούνι εξώπορτας. Όταν ο επισκέπτης πατήσει το button της εξώπορτας, ακούγεται ο ήχος του κουδουνιού (doorbell.wav) , όπως φαίνεται στο παρακάτω βίντεο:

 

2o BHMA – Έλεγχος θερμοκρασίας και υγρασίας και αντίστοιχη ενεργοποίηση θερμαστρών και αφυγραντήρα

Για τον έλεγχο των τιμών της υγρασίας και της θερμοκρασίας του χώρου, ενεργοποιούμε αισθητήρα θερμοκρασίας-υγρασίας dht11 της εταιρίας Adafruit και εκχωρούμε τιμές σε 2 μεταβλητές στον κώδικά μας (temperature, humidity). Κάνουμε import την αντίστοιχη βιβλιοθήκη της Adafruit, για να διαβαστεί το input του αισθητήρα.

Τα αποτελέσματα τα παρακολουθούμε από την οθόνη του υπολογιστή μας, με απομακρυσμένη σύνδεση (όπως αναφέρουμε παρακάτω).

Αν η μέτρηση της θερμοκρασίας είναι μεταξύ -10 °C και 20 °C, τότε ενεργοποιούνται τα LEDS των 2 θερμαστρών, διότι, σε αυτή τη χαμηλή θερμοκρασία, πρέπει να παρέχεται θέρμανση στα δυο κύρια δωμάτια.

Αν η μέτρηση της θερμοκρασίας είναι μεταξύ 20°C και 28°C, τότε ενεργοποιείται το LED μόνο της μιας θερμάστρας.

Αν η μέτρηση της θερμοκρασίας είναι μεταξύ 28°C και 50°C, τότε τα LEDs των θερμαστρών παραμένουν σβηστά.

Για διαφορετικές τιμές το πρόγραμμα δίνει κάποιο μήνυμα λάθους.

Αν η μέτρηση της υγρασίας είναι μεγαλύτερη του 25%, τότε ενεργοποιείται το πράσινο LED του αφυγραντήρα.

3ο ΒΗΜΑ – Προστασία στις δυο μπαλκονόπορτες με τη χρήση μαγνητικών επαφών

Οι μαγνητικές επαφές τοποθετήθηκαν (κολλήθηκαν) στις δυο μπαλκονόπορτες του διαμερίσματος. Το σταθερό κομμάτι κάθε επαφής περιέχει διπλό καλώδιο, που συνδέεται στο κύκλωμα (το ένα του μέρος στο pin του raspberry και το άλλο στη γείωση) και κολλήθηκε στο σταθερό τοίχο, όπου κλείνει η μπαλκονόπορτα. Το κινούμενο κομμάτι κολλήθηκε πάνω σε κάθε συρόμενη πόρτα, η οποία όταν ανοίγει, ακούγεται ήχος προειδοποίησης (industial.wav) από το ηχείο.

Η παρακάτω εικόνα είναι από τις δοκιμές μας:

Η συνδεσμολογία περιλαμβάνει το ηχείο (1ο ΒΗΜΑ) και τον αισθητήρα θερμοκρασίας και υγρασίας dht11 (2ο ΒΗΜΑ), τις μαγνητικές επαφές (3ο ΒΗΜΑ) καθώς και τα 3 LEDS.

 

 

 

4ο ΒΗΜΑ – Remote control του Raspberry PI – Put the program at startup

Με την χρήση του λογισμικού VNC Viewer, FTP cables και switch δικτύου, μπορούμε να ελέγχουμε τον controller μας από μακριά, από κάποιο Windows PC συνδεδεμένο στο ίδιο δίκτυο. Για την επικοινωνία Windows PC με Raspberry Pi συμβουλευτήκαμε το παρακάτω  Link:

Ακόμα βρήκαμε τον τρόπο να κάνουμε την εφαρμογή μας να ξεκινάει αυτόματα (at startup), όταν ο controller συνδεθεί στο ρεύμα και κάνει boot. Το πρόγραμμα ξεκινάει με φωνητικό μήνυμα, με εγκατάσταση του espeak package και την τροποποίηση του αρχείου /etc/rc.local.

Με αυτόν τον τρόπο κάναμε την κατασκευή μας περισσότερο αυτόνομη.

5ο ΒΗΜΑ – Παρακολούθηση παρουσίας έξω από την κεντρική είσοδο του σπιτιού μέσω usb webcam

Για να μπορούμε να παρακολουθούμε μέσα από το σπίτι, ποιος μας χτυπάει το κουδούνι της εξώπορτας(που αναφέραμε στο βήμα 1) , δημιουργήσαμε έναν Raspberry PI webcam server, με την χρήση του πακέτου Motion.

Η παρακολούθηση μπορεί να γίνεται από ένα Windows PC ή το κινητό μας τηλέφωνο, που επικοινωνεί με τον Raspberry PI (π.χ. μέσω VNC ή WIFI) και βρίσκεται στο ίδιο δίκτυο, απλά γνωρίζοντας την IP address του Raspberry.Είναι μια πολύ ωφέλιμη λειτουργία όταν θέλουμε να ενεργοποιήσουμε ένα σύστημα ασφάλειας που παρακολουθεί π.χ. την εξώπορτα του σπιτιού μας ή και άλλα σημεία, μέσα ή έξω από το σπίτι, που συνδέονται στο ίδιο δίκτυο. Η λειτουργία προϋποθέτει την ύπαρξη τοπικού δικτύου και την χρήση ενός browser.

 

Μπορείτε να παρακολουθήσετε το αποτέλεσμα της δουλειάς μας στο παρακάτω βίντεο:

 

Μπορείτε να δείτε τον κώδικα της εφαρμογής μας, στο παρακάτω Link:

https://github.com/sugarsandra/tepa2/blob/master/smarthome.py

ΔΥΣΚΟΛΙΕΣ

  • Πολύ μικρός χρόνος υλοποίησης. Η υλοποίηση της ιδέας μας έγινε σε μόλις 8 συναντήσεις, κατά τη διάρκεια των μαθημάτων στο ΔΙΕΚ Αιγάλεω.
  • Οι ενδείξεις θερμοκρασίας – υγρασίας και ανοιχτής – κλειστής μπαλκονόπορτας προς το παρόν τυπώνονται στην οθόνη του υπολογιστή μας, ο οποίος κάνει remote control του raspberry.
  • Δυσκολία στον έλεγχο του αισθητήρα υγρασίας-θερμοκρασίας, ο οποίος όταν κάνει retry καθυστερεί την εκτέλεση εντολών του υπόλοιπου κώδικα.

ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ 

  • Προσπαθούμε να τελειοποιήσουμε την ταυτόχρονη λειτουργία του αισθητήρα υγρασίας-θερμοκρασίας με τις υπόλοιπες λειτουργίες, χωρίς να διακόπτονται, όπως αναφέραμε και παραπάνω.
  • Εργαζόμαστε για remote control του Raspberry μέσω Bluetooth ή και WIFI (όταν αποκτήσουμε τον Raspberry PI 3)
  • Σε περίπτωση που πετύχουμε τα παραπάνω, μπορούμε να ενσωματώσουμε στον κώδικα γραφικό περιβάλλον και να τον μεταφέρουμε σε Android, για χειρισμό από το κινητό μας τηλέφωνο.
  • Θα θέλαμε να τελειοποιήσουμε το output όλων των δεδομένων που προσωρινά διαβάζουμε μέσα από την οθόνη του υπολογιστή μας (π.χ. θερμοκρασίας, υγρασίας, ανοιχτής πόρτας, παρουσίας στη εξώπορτα).