3.
Razvoj sistema avtomatizacije doma na osnovi tehnologije Lora : master thesisMario Andrija Balug, 2021, magistrsko delo
Opis: V magistrski nalogi smo predstavili razvoj sistema za avtomatizacijo doma, ki temelji na Lora tehnologiji. Namen naloge je bil razviti takšen komunikacijski sistem, ki lahko deluje tudi na večje razdalje in ga je mogoče integrirati v že obstoječ sistem za avtomatizacijo doma, ki ga je razvilo podjetje Home Control AS.
Naloga podrobneje predstavlja sam razvojni process centralne procesne enote, ki jo potrebujemo kot pretvornik potokolov, in sicer med prehodom Home Control in Lora protokolom, ki smo jo razvili v sklopu magistrske naloge. Home Control AS sistem za pametno hišo že uporablja ”Zigbee”, “Z-Wave”, “Bluetooth” in “MQTT” protokole. Med njimi je še posebej zanimiv “MQTT” protokol, saj omogoča možnost razvoja “naredi sam-DIY” naprav, ki jih lahko upravljamo tudi preko pametnih telefonov. Za MQTT naprave lahko uporabljamo tudi standardno WiFi povezavo za povezavo s prehodom. Home Control AS tudi podpira MQTT knjižnice, ki jih lahko uporabimo z Arduino platformami ali platformami, ki bazirajo na sistemu Linux. Te knjižnjice vključujejo metode, ki jih potrebujemo za povezovanje s prehodom Home Control, in tudi metode za uporabo MQTT naprav.
Vsi protokoli sicer zagotavljajo stabilno komunikacijo, problem pa je, ko je potrebno pošiljati podatke na razdaljah več sto metrov. Prehod Home Control namreč nima modula na tiskanem vezju, ki bi lahko pošiljal podatke na večjih razdaljah. Da bi ta problem odpravili, smo razvili centralno procesno enoto z uporabo platforme Raspberry Pi 3, ki temelji na sistemu Linux. Glavni namen te platforme je komunikacija z vsemi Lora napravami z uporabo LoRa-02 modula in ustvarjanje virtualnih MQTT naprav, ki bazirajo na konfiguraciji Lora naprav, ki so povezane na prehod Home Control. Tako lahko centralna procesna enota sprejme sporočila iz prehoda Home Control po MQTT protokolu, jih nato pretvori v format Lora protokola in na koncu pošlje Lora napravi.
Magistrska naloga predstavlja tudi sam razvojni process modula, ki bazira na Lori tehnologiji. Lora modul je razvojna platforma, ki uporablja baterijsko napajanje, implementira Lora protokol, in ima na razpolago tudi pine za povezovanja različnih senzorjev. Pri avtomatizaciji domov tako lahko merimo temperaturo kleti, ali kontroliramo zalivanje trave na vrtu. Pripadajoče tiskano vezje smo razvili v programski opremi KiCad designer.
Programska oprema za centralno kontrolno enoto je napisana v C++ programskem jeziku, ki je nato prevedena v izvršno kodo za ARM mikroprocesorje. Lora modul uporablja STM32L0 “low power” mikrokrmilnik ARM, medtem ko je programska oprema zanj napisana v C programskem jeziku z uporabo Cube MX za nastavitev periferije in ure mikrokrmilnika.
Rezultati magistrske naloge so v celoti izpolnili cilje naloge. Lora naprava se lahko uspešno povezuje s centralno kontrolno enoto. Virtualna MQTT naprava je pri tem tudi dinamično ustvarjena na sami centralni kontrolni enoti in povezana s prehodom Home Control. Vsi ukazi poslani iz mobilne aplikacije na napravo Lora, so lahko tako preko centralne kontrolne enote uspešno sprejeti in sprocesirani. Med razvojnim procesom je sicer prihajalo tudi do težav, za katere smo morali poiskati ustrezne rešitve. Razviti sistem tako že generira mnogo idej za nadaljni razvoj, ima pa že v tej obliki možnost uporabe v številnih aplikacijah sistema avtomatizacije domov.
Ključne besede: Lora, avtomatizacija doma, raspberry pi, ARM mikrokrmilnik, MQTT protokol
Objavljeno v DKUM: 01.03.2021; Ogledov: 1600; Prenosov: 127
Celotno besedilo (2,07 MB)
