Centralina livello 1

Centralina livello 1
Centralina generale (?) gestione segnali
Repository: https://github.com/raspibo/Livello1

Centralina livello 1

ATTENZIONE

Tutte le immagini sono puramente indicative, il progetto e` in pieno sviluppo, tutto e` passibile di modifiche, anche sostanziali.

L'immagine di presentazione si riferisce alla sezione "debug", realizzata con Dokuwiki e (ad oggi) non fa parte del progetto (o si ?)

Prima e sommaria descrizione

Centralina di controllo segnali.

(Ad oggi)

Acquisisce segnali, li suddivide in gruppi mono o multi utenza, dei quali: realizza grafici temporali, crea e gestisce allarmi.

Dal campo arrivano i valori della 'sensoristica' sottoforma di "Identificatore Valore", da queste informazioni sono aggiunti i sensori che eventualmente non sono presenti e le relative 'liste' dei valori (sono generate due chiavi, una dell'utenza e l'altra dei valori), altrimenti viene solo accodato il valore nella rispettiva lista (aggiungendo data-ora-minuti-secondi).

Acquisiti i sensori, e` possibile il loro raggruppamento (anche una sola utenza) ed il campionamento dei valori a tempi prestabiliti (generazione grafici tempo/valore).

Sempre previo raggruppamento (sempre "anche di un solo sensore"), e` possibile attivare/disattivare i relativi allarmi, il classico ON/OFF, ma anche un'automatico (che per esempio attivi i sensori del solaio/cantine dalle 20 alle 8, quando e` certo che nessuno si rechi in quegli spazi).

E poi il resto .. che sarebbe di arrivare non solo a leggere/interpretare segnali, ma anche a pilotare utenze (luci, serrande, elettrodomestici, ...)

L'idea e` che tutto questo sia gestibile da:

1. interfaccia web
   • browser
   • cellulare
2. linea di comando
3. terminali operatore (display+tastiere)
4. pulsanti, lampade, selettori, ..
5. ...

Hardware e Software

Hardware

Raspberry Pi 3, perche` completa di WiFi e Bluetooth

Software

MQTT Broker (Mosquitto), perche` in grado di dialogare con la maggior parte dei componenti (Arduino, ESP8266, eccetera)

Redis, perche` servira` un database di appoggio e manipolazione per alcuni dati, e perche` servira` una struttura dati "manipolabile" (dovremo poter aggiungere e togliere "campi:valori" ad una "chiave", e aggiungere/togliere chiavi a delle liste, ecc. ecc.)

Nginx, non si puo` fare senza web server

... e poi non so cos'altro

Script cgi

javascript

...

Access Point

Installato/configurato "Raspberry Pi Access Point WEP2", sfruttando il wifi integrato nel Raspberry Pi 3.

Modificato il file "/etc/hosts", aggiunto il nome del pc, perche` i clients direttamente collegati possano utilizzare il nome e non l'indirizzo:

127.0.0.1       localhost
::1             localhost ip6-localhost ip6-loopback
ff02::1         ip6-allnodes
ff02::2         ip6-allrouters

#127.0.1.1       level1        # Ho dovuto eliminare il doppione
127.0.1.1       errorlevel

192.168.3.1     level1

Fra i clients il nome dovrebbe essere risolto automaticamente da "dnsmasq" (ricordarsi di verificare).

Rete

Al momento e` previsto che sia tutto sotto WiFi (quella onboard) del Raspberry Pi 3.

Comunque bastera` modificare il firewall per accettare dati dalla ethernet se si rendesse necessario.

Le centrali accessorie, tipo quella di allarme, che deve solo ricevere, non necessariamente dovranno trovarsi nella sottorete gestita da "livello 1".

Descrizione

I 'segnali' arrivano sempre (?) a "MQTT broker", vengono manipolati se necessario, ed inseriti nel database Redis.

Dal database Redis sono di nuovo letti/scritti/modificati/manipolati ed inviati:

e/o

in report (testo, grafico, audio, video, ...)

e/o

alla centralina di allarme CentRed

e/o

reinviati a MQTT broker

e/o

inviati ad altre centraline livello 1

e/o

...

Configurazione e Funzionamento

(Sommariamente)

Al primo avvio e` necesssario configurare prima il database Redis da utilizzare, poi quello della centralina avvisi/allarmi (se avete intenzione di ricevere le comunicazioni relative agli allarmi e/o avvisi di malfunzionamenti).

Una volta "letti" i segnali, e` opera dell'utente aggiungere alcune caratteristiche #Segnali, fatto questo si passa alla creazione dei #Gruppi.

Definiti i #Gruppi, si passa ad avviare i servizi necessari #Daemons, che si occupano di generare i grafici Tempo-Valore/i o gestione degli allarmi/anomalie.

Arrivo dati e manipolazione

I dati devono arrivare al broker MQTT nel formato:

{ "ID" : "Identificatore", "Valore" : "0" }

inviati nel topic:

TipoIO/PosizioneC/PosizioneP/PosizioneS/Tipo

Fate riferimento alla #Tabella dati e valori per comprendere meglio il significato.

Nell'immagine, una schermata dei test in corso, a sinistra gli errori di lettura, a destra un listato della "cgi-bin", sotto i falsi dati inviati (mi servono per i test che sto` facendo ;) ), e in fondo i dati ricevuti (veri e falsi).

mqtt2redis_d.py

I dati MQTT vengono letti dal programma "mqtt2redis_d.py" che deve sempre essere in esecuzione (ho gia` preparato anche un "init.d", che tengo ancora nella "cgi-bin"), questi li manipola inserendoli se non presenti, in due "chiavi" nel database (noSQL) Redis, la prima, e` per identificare il segnale:

TipoIO:PosizioneC:PosizioneP:PosizioneS:Tipo:ID

la seconda e` quella dei valori:

TipoIO:PosizioneC:PosizioneP:PosizioneS:Tipo:ID:Valori

valori che sono accodati ad ogni arrivo con l'aggiunta della data e ora, predisposti per una generazione di output in formato "csv".

Segnali

Una volta pervenuto il primo valore di un segnale, e` possibile configurarlo inserendo alcuni dati che non sono presenti nella comunicazione MQTT:

Descrizione

Meglio se breve, perche` usata anche nei riferimenti dei grafici, non solo per gli allarmi

UM (Unita` di misura)

TempoRitardo

Ancora non usata

RangeValori

Specificare il range dei valori nel formato 0,100

Utile per sonde che (per esempio) lavorano da 0 a 100 gradi

Genera avviso/allarme se minore di o maggiore di

ValoreMin

Allarme se valore e` inferiore a quello impostato

ValoreMax

Allarme se valore e` superiore a quello impostato

ValoreOn

Previsto per i segnali analogici o negati

Allarme quando valore uguale a ValoreOn

Allarme

Predisposta ma non implementata

Esempio di una configurazione di sonda temperatura (ovviamente falsa):

Esempio di una configurazione di sensore di movimento (pir, ovviamente falso):

Gruppi

Per realizzare i raggruppamenti ho utilizzato le chiavi Redis di tipo "sets".

Al momento ho pensato ai soli gruppi riguardanti gli allarmi e i grafici (per esempio quelli di due o piu`, sonde di temperatura).

Tip

Puoi benissimo creare un gruppo con un solo sensore.

Al solito, ho pensato ad una chiave univoca d'inserimento dei dati in Redis sets:type:ID (gruppo:tipo:identificatore).

Gruppo	sets

Tipo	alarms graph ...

ID (Identificatore)	(definito da utente, esempi:) TemperatureBagno TemperaturePianoTerra luigi ...

I gruppi sono definiti dall'utente, ed ogni volta che viene creato un nuovo gruppo (deve avere almeno un'utenza altrimenti si autoelimina), viene gia` creato il "Timer" di "campionamento"/"ritardo nuovo allarme", preimpostato a 5 minuti (sono previsti valori da 1 a 60 minuti).

La pagina d'inserimento permette di inserire una chiave con un nome qualsiasi, non ho ancora "bloccato" e/o previsto un controllo sull'identificatore assegnato.

sets:*:ID:Config

Descrizione	Breve (?) descrizione

Timer	da 1 60 minuti

Funzionamento	On Off Auto

(Auto) dalle	HH MM

(Auto) alle	HH MM

Esempio "graph"

La chiave per questi gruppi e` previsto che sia: sets:graph:ID

La chiave per il timer di campionamento e` previsto che sia: sets:graph:ID:Timer (ora e` generata automaticamente)

La chiave per i dati campionati e la generazione del grafico (che sara` in formato csv) e` previsto che sia: sets:graph:ID:Valori (sara` creata ed aggiornata autonomamente, da un programma in python)

Esempio "alarms"

Al momento come sopra, tranne che il Timer non servira` (o forse si, perche` sono previsti anche grafici dei PIR).

Esempio d'inserimento gruppo

MENU

Aggiungi chiavi "sets" Redis

• 
• 
• 

MENU

Seleziona e Manipola chiavi Redis

Nell'immagine e` gia` stato applicato il filtro *:graph:*

• 

  Spostiamoci verso il basso e selezioniamo la seconda voce di modifica delle chiavi "hash", quella relativa al "Config":

• 
• 

  e l'esempio di un allarme:

• 

Modifica di un gruppo

MENU

Seleziona e Manipola chiavi Redis

• 
• 

  Credo si spieghi da sola ...

Daemons

Intanto: non sono veri e propri "demoni", sono script che l'utente avvia e ferma al bisogno.

Specialmente quello degli allarmi (che mi sta` rompendo al cellulare da stamattina ;) ), e` da avviare quando uscite di casa, e fermare prima di rientrare.

• 
• 

MENU

Manipolazione files Grafici

Non c'e` molto da scrivere, si puo` visualizzarlo (la chiamata e` tramite GET perche` sia possibile tenere il refresh della pagina in automatico, mi sembra di aver previsto 5 minuti), copiarlo con un nome in archivio (la predisposizione e` per un nome con data e ora), eliminare (qualsiasi, anche dall'archivio).

Tip

Salvate il ".csv" PRIMA di eliminare la/e chiave/i dei valori dal database, se volete tenere una qualche 'traccia'.

• 

Grafici (files .csv)

MENU

Manipolazione files Grafici

Non c'e` molto da scrivere, si puo` visualizzarlo (la chiamata e` tramite GET perche` sia possibile tenere il refresh della pagina in automatico, mi sembra di aver previsto 5 minuti), copiarlo con un nome in archivio (la predisposizione e` per un nome con data e ora), eliminare (qualsiasi, anche dall'archivio).

TIP

Salvate il ".csv" PRIMA di eliminare la/e chiave/i dei valori dal database, se volete tenere una qualche 'traccia'.

• 

Allarmi

Per ogni gruppo creato, e` possibile eseguire il controllo allarmi, servono opportune preimpostazioni (configurazioni), poi e` possibile eseguire il software dalla pagina Daemons:

Si puo` notare in esecuzione solo quello relativo ad una falsa sonda di temperatura, relativo ai test eseguiti.

L'eseguibile e` "/var/www/cgi-bin/setsalarms_d.py".

setsalarms_d.py

Perche` possa "funzionare" servono alcuni requisiti:

• Deve esistere il gruppo ed avere una configurazione (che e` preimpostata alla creazione)
• Il gruppo deve essere "on" o in modalita` "auto" (per default e` "off")

Tutti sono avvisi (li ho chiamati "alert"), alcuni possono e devono invece diventare allarmi ("alarm"). Perche` siano definiti allarmi, devono essere inseriti nella voce "Allarme", presente nella configurazione della sonda (sensore, PIR, o quello che e`).

Tipi di "alert":

RangeValori

Deve essere specificato nella forma [-]Numero,[+-]Numero, una sonda 1wire pe esempio sarebbe: -55,+125

Alert

Se il valore letto e` fuori dal range

ValoreMin

Deve essere specificato nella forma [-]Numero

Alert/Alarm

Se il valore letto e` inferiore

ValoreMax

Deve essere specificato nella forma [-]Numero

Alert/Alarm

Se il valore letto e` superiore

ValoreOn

0 o 1

Al momento e` previsto per sola sensoristica come: finecorsa, PIR, e altri segnali on/off

Alert/Alarm

Se il valore letto e` uguale

Allarme

Quello che e` allarme e non semplice avviso:

ValoreOn

ValoreMin

ValoreMin,ValoreMax,ValoreOn

...

Analizza e Modifica Valori

Ho aggiunto la possibilita` di manipolare i valori memorizzati nel database Redis.

MENU

Seleziona e Manipola chiavi Redis

• 

Sono ammesse solamente chiavi ":Valori", la possibilita` di selezione dipende (al solito) dal filtro attivo nella pagina.

Una volta scelta la chiave e cliccato su "Analizza e Modifica", compare la pagina:

• 

Dove e` possibile:

• Visualizzare tutti i valori
• Creare il file ".csv" da elaborare successivamente tramite l'apposita pagina
• Eliminare i dati ormai obsoleti (attenzione che non ho filtrato le immissioni, e` possibile anche fare il contrario)

Tabella dati e valori

Denominazione dei campi e attibuzione dei valori standard (piu` o meno)

Tipo	Temperatura PIR Finecorsa Proximity Livello Rele` Termostato Valvola Motore ...

Descrizione	Breve (?) descrizione del segnale

TipoIO	I (Input/Ingresso) O (Output/Uscita)

Segnale	Analogico Digitale Testo I2C SPI ...	Al momento l'ho soppresso, il tipo di segnale e` praticamente definito dal valore in entrata (per ora)

PosizioneC	Casa Garage Giardino ...

PosizioneP	Piano0 Piano1 ...

PosizioneS	Cucina1 Camera2 Bagno1 ...

ID (Identificatore, Utenza/ITEM)	1 2 3 .. Up Down Left Right (altro ?) ...	Definito dall'utente che programma i "remote", ma meglio definire una struttura di base ..

Valori	TipoIO:PosizioneC:PosizioneP:PosizioneS:Tipo:ID:Valori	Assegnato automaticamente dal programma

UM (Unita` di Misura)	°C V (tensione) A (assorbimento) ...	Questo e` previsto solo per le segnalazioni/avvisi/allarmi ..

TempoRitardo (secondi)	0.000 1.002 ... 99.000 (max impostabile)	Al momento non previsto, teoricamente i segnali dovrebbero arrivare gia` "filtrati" dai "remote"

RangeValori	0,100 -50,125 0,1	Da utilizzarsi per definire l'errore e generare una segnalazione di sonda guasta

ValoreMin	10 (temperatura) 0 (binari/digitali)	Sotto a questo valore dev'essere generato un'allarme

ValoreMax	40 (temperatura) 1 (binari/digitali)	Sopra a questo valore dev'essere generato un'allarme

ValoreOn	1 (quando attivo a segnale on) 0 (quando attivo a segnale off) [Valore]	Valore da utilizzare per alert/alarm, e per definire se si tratta di un segnale negato (zero) e trattarlo di conseguenza

Allarme	ValoreOn ValoreMin ValoreMax ValoreOn,ValoreMin ValoreOn,ValoreMax ValoreOn,ValoreMin,ValoreMax ValoreMin,ValoreMax	Quali sono da trattare come allarmi, di default, se impostati, sono trattati come alert

---

TipoIO:PosizioneC:PosizioneP:PosizioneS:Tipo:ID:Valori

Data (e ora)	2016/03/13 20:40:08

Valore	0 1 13 ...

Promemoria chiavi, codici e ...

Dati (mqtt)

{ "ID" : "Identificatore", "Valore" : "0" }

Topic (mqtt)

TipoIO/PosizioneC/PosizioneP/PosizioneS/Tipo

Chiave primaria segnale di livello 1 (redis)

TipoIO:PosizioneC:PosizioneP:PosizioneS:Tipo:ID

Chiave primaria valori di livello 1 (redis)

TipoIO:PosizioneC:PosizioneP:PosizioneS:Tipo:ID:Valori

Chiave primaria gruppi di livello 1 (redis)

TYPE

graph

alarms

sets:TYPE:ID

Chiave primaria configurazione gruppi di livello 1 (redis)

sets:TYPE:ID:Config

Chiave primaria valori gruppi di livello 1 (redis)

sets:TYPE:ID:Valori

Riferimenti

Notes

Primo avvio

Test allarmi

Devices

Ad oggi, ho predisposto/preparato:

• PorTHable, che invia valori di temperatura
• DS1820toMQTT , sensore/i di temperatura
• PIRtoMQTT , sensore di movimento (PIR)
• SerialToMQTT Repeater , che funziona da "repeater", ritrasmette i dati ricevuti via seriale al broker MQTT
• Thermo , che invia il valore della temperatura (solo di riferimento ad oggi, non le altre sonde)
• ENC28J60 + ATMEGA328P + DS18B20 , sensore di temperatura in ethernet
• ATMEGA328P + ESP8266 + DHT + Rain, sensore temperatura/umidita` (dht) e pioggia (rain)

Tools

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