Автоматизированная система наполнения и мониторинга бассейна

Этот проект описывает путь DIY-инженера к замене неисправной системы бассейна на полностью автоматизированное, датчик-управляемое решение. Используя Raspberry Pi, низкоэнергетичные Arduino и открытое ПО, система непрерывно контролирует уровень воды, температуру, pH, ORP, давление фильтра, электроэнергопотребление и работу насоса, доливая воду только при необходимости.

История

Летом 2015 года мои сыновья и я столкнулись с каскадом проблем в домашнем бассейне — неисправные водопроводные линии, текучие клапаны, плохой фильтр и неэффективная сервисная компания. Полная перестройка системы стала миссией: очистить бассейн, установить новые компоненты и, главное, наделить его интеллектуальной автоматизацией.

Идея

Основная цель — заменить старую механическую установку на сеть датчиков и контрольный хаб, способный управлять бассейном автономно. Мы выбрали систему управления Autopilot для хлорирования соляной водой и базовой дозировки химикатов, а основную автоматизацию возложили на кастомное железо.

Начало работы

После обновления фильтра, насоса и клапанов мы внедрили Raspberry Pi-систему для чтения данных датчиков и управления клапаном наполнения. Pi общается с батарейными микроконтроллерами, которые измеряют уровень, температуру и давление.

Автоматизация — начало

Нужен был способ обнаружить уровень воды и включить клапан наполнения. Изначально выбран датчик сопротивления Milone liquid-tape, но после отказа из-за попадания воды перешли на дешёвое решение с поплавковым выключателем. Низкоэнергетичный Moteino-R5 считывает статус поплавка и передаёт данные через RFM69-трансивер на Pi.

Наполнение бассейна

Вода подаётся через существующую оросительную систему. 24-вольтовый AC-клапан полива, управляемый трансформатором 240→24 В и опторазвязанным твёрдотельным реле, включается только когда бассейн ниже целевого уровня и полив не используется. Rachio API опрашивается каждую минуту для подтверждения, что ни одна зона газона не потребляет воду.

Управление питанием

Работу насоса мониторят через электрический монитор Brultech GEM. Когда насос потребляет более 5 кВт, система приостанавливает наполнение, чтобы избежать потери давления. MightyHat UPS даёт двухчасовой резерв для Pi, а ручная кнопка «Stop Fill» отключает трансформатор при необходимости.

Набор датчиков мониторинга

• Уровень воды (поплавковый выключатель)
• Температура бассейна (RTD-зонд)
• Давление фильтра (датчик 100 PSI)
• pH и ORP (датчики Atlas Scientific в потоковой ячейке)
• Электрическая нагрузка (GEM, макс. 5 кВт)
• Статус полива (Rachio API)
• Уровень кислотного бака (датчик уровня жидкости DFRobot)

Датчик уровня воды — новый метод

Установка поплавковых выключателей использует два 1/4″ поплавка внутри герметичного корпуса. Верхний и нижний поплавки сообщают открытое/закрытое состояние; система интерпретирует комбинацию как низкий, средний или полный уровень. Датчик-узел шлёт 0, 1 или 2 на Pi каждую минуту.

Датчик температуры — плавающий корпус

Температурный зонд помещен в хлориновый поплавок, лежащий на поверхности воды, обеспечивая надёжные показания и защищая датчик от случайных повреждений.

Мониторинг уровня кислоты

Датчик уровня жидкости DFRobot на кислотном баке отправляет уведомление при низком уровне, позволяя долить вручную до того, как Autopilot добавит кислоту.

Веб-интерфейс

Flask-дашборд отображает реальные приборы, статус-светодиоды, здоровье батареи и управление для ручного наполнения, программ насоса и настроек уведомлений. Интерфейс также хостит Alexa-skill через Flask-Ask, позволяя пользователям запрашивать статус бассейна или запускать/останавливать наполнение голосом.

Историческое графирование

Данные датчиков логируются в MySQL и пересылаются в InfluxDB; Grafana визуализирует тренды температуры, pH, ORP и водопотребления. Дашборды помогают выявлять аномалии и оптимизировать химию бассейна.

Уведомления

Система поддерживает лог-файлы, консольную отладку, Pushbullet, email и Twilio SMS. Пользователи могут настроить, какие события запускают какой канал прямо с веб-панели.

Интеграция с Alexa

Кастомный Alexa-skill, построенный на Flask-Ask, даёт голосовые обновления по температуре, pH, статусу насоса и может командовать системой начать или прекратить наполнение.

Заключение

Версия 3.5.0 кодовой базы модуляризирует логику в переиспользуемые Python-функции, улучшая поддерживаемость и надёжность. Проект демонстрирует, что домовладелец может заменить устаревшую систему бассейна на низкобюджетный, открытый и высоконадёжный стек автоматизации, дающий реальные инсайты и беспилотное управление.

Источник: Pool Fill Control