GSM датчик температуры воздуха в помещении относится к электронным измерительным устройствам, автоматизирующим процесс контроля и управления температурным режимом помещений.
Они включаются в структуру отопительной системы дома, бани, гаража, бассейна, складов или систем кондиционирования.
Их наличие позволит дистанционно контролировать температурный режим внутренней среды и, при потребности, регулировать его.
Для чего используются GSM-термометры
GSM датчик температуры – измерительный прибор, поддерживающий оповещение о текущей температуре и управление исполнительными системами.
Термометр с GSM-передатчиком будет информировать владельца о температурном режиме на объекте.
Схема работы GSM-термометра
По этим данным будет приниматься решение об увеличении/снижении подачи теплоносителя в дом. Например, используя GSM термометры Теплый дом 11, можно удаленно задать оптимальный для себя температурный режим в доме.
Кроме этого, приборы подобного рода могут включаться в состав систем пожарной безопасности. Если температура выйдет за максимально допускаемый предел, то датчик передаст предупредительное сообщение на сотовый телефон владельцу, а также приведет в действие сигнализацию, отключит отопление, активирует систему пожаротушения или выполнит другое действие, на которое он запрограммирован в процессе настройки.
Как работает GSM-датчик
GSM датчики температуры имеют в своем составе два модуля – измерительный, сенсор и передающий GSM-модуль.
Работа подобного рода электронных термометров заключается в том, что они измеряют температуру и сравнивают ее с тем граничным значением (минимальным или максимальным), которое было задано в настройках.
Если возникнет отклонение от допускаемой величины, будет передано сообщение по GSM-связи или сгенерируется сигнал на исполнительный механизм.
Устройство GSM-датчика температуры
Сигнал тревоги передается сотовым каналом связи в зависимости от конкретных настроек.
Эта процедура реализуется:
- при выходе за пределы установленного диапазона;
- в случае резкого увеличения температуры, что характерно для пожара;
- периодически, с настраиваемым интервалом;
- по запросу от привязанного к GSM-датчику телефонного номера.
В зависимости от конструкционного решения, электронные термометры могут контролировать параметры в одной зоне, как это делает GSM термометр Теплый дом 11, или в разных областях. Такая функция доступна в GSM термометре Теплый дом 22, который владеет двумя сенсорами с независимо настраиваемыми каналами.
Рейтинг наиболее популярных GSM-датчиков температуры
Ниже представлена информация о пяти наиболее используемых электронных датчиках со встроенным GSM-модулем.
GSM-датчик Полюс Термо
Прибор представляет собой электронный термометр, который выполняет замер температуры в помещении и сравнивает ее с запрограммированным верхним и нижним порогом.
При достижении одного из указанных значений отправляется тревожный сигнал на телефонный номер хозяина. Всего можно привязать до 6-ти номеров, на которые будут отправляться тревожные SMS и звонки.
Схема работы GSM-датчика Полюс Термо
Термодатчик-GSM имеет встроенный сенсор, который может работать в диапазоне 0…+50ºС. Для измерений в более широком диапазоне подключают внешний термодатчик с измерительным интервалом -40ºС…+99ºС.
Для передачи сообщений и звонков используется GSM-модуль, поддерживающий стандарты GSM-800/900/1800/1900. Время передачи тревожного сигнала составляет от 20 до 40 секунд.
GSM-термометр Alonio T2
Используется Alonio T2 GSM для контроля температуры воздуха в доме и наличия электричества в сети, питающего оборудование котельных, систем кондиционирования.
Если она снижается ниже установленного порога, то возможно сломалась отопительная система, о чем будет передано сообщение на сотовый телефон владельца.
Рост температуры будет свидетельствовать о перегреве и возможных неполадках системы кондиционирования, о чем также будет проинформировано.
GSM-термометр Alonio T2
К термометру может подключаться внешний измерительный термодатчик, который позволит контролировать ее значение в интервале -55ºС…+125ºС.
Встроенный передатчик для отправки сообщений использует GSM-диапазон 0,85, 0,9, 1,8 и 1,9 ГГц. Рассылка об отклонении заданных параметров и отсутствия напряжения может осуществляться на 4 номера.
GSM-датчик температуры SimPal-T2
Это электронный измеритель для удаленного контроля температуры, включающий GSM-модуль и два сенсора – встроенный и выносной.
Прибор позволяет непрерывно контролировать температурный режим в двух точках по двум независимым каналам и отправлять предупредительные сообщения в случае выхода ее за установленные границы.
При потребности текущее значение температуры в доме можно узнать, отправив на термодатчик сервисное SMS.
GSM-датчик температуры SimPal-T2
Используемый сенсор чувствителен к температурному диапазону от -10ºС до +50ºС (внутренний) и -55ºС…+125ºС (внешний). Для передачи тревожных сигналов модулем применяются следующие стандарты сотовой связи: GSM 2G 0,85, 0,9, 1,80 и 1,90 ГГц.
ALFA – TEMPERATURE
Этот прибор используется для контроля температурного режима на объектах с точностью ±0,5ºС.
Также поддерживается и замер влажности, что позволит контролировать основные параметры микроклимата внутренней среды.
Электронный термометр реализован в виде контроллера, имеющего измерительный блок, сигнал от которого обрабатывается по запрограммированному алгоритму и, если он выходит за граничные значения, владельцу отправляется тревожное сообщение.
Передача информации может выполняться по GPRS или GSM-каналу на мобильный телефон, в облако, на сервер.
GSM-датчик температуры и влажности Alfa – Temperature
Этот GSM-термодатчик поддерживает измерения в диапазоне от -55ºС до +125ºС. Для передачи данных могут задействоваться 4 GSM частоты: 0,85/0,9/1,8 или 1,9 ГГц.
GSM-термометр Alonio T4
Электронный термометр со встроенной батареей, который контролирует температуру внешней среды и наличие напряжения в сети.
Благодаря использованию автономной батареи устройство сможет выполнять свои функции даже в случае отключения основного электропитания.
Длительность работы от батареи составляет до 2-х суток.
Если измеряемые параметры отличаются от запрограммированных установок, прибор сообщит об этом с помощью тревожного сообщения, которое рассылает встроенный GSM-модуль. Для его работы используются частоты 0,85, 0,9, 1,8 и 1,9 ГГц. Рассылка возможна на 4 привязанных номера.
GSM-термометр Alonio T4
Измерения осуществляются двумя сенсорами. Встроенный может работать диапазоне от -10ºС до +50ºС, а внешний – в интервале значений от -55ºС до +125ºС.
Заключение
Использование температурных GSM-датчиков упрощает процесс контроля микроклимата внутри помещений, когда никого нет дома.
Благодаря измерительным приборам с GSM-передатчиком можно узнать о несоответствии температурного режима заданным значениям в любом месте, где только есть покрытие мобильной связи.
Наличие достоверных данных о параметрах микроклимата внутренней среды позволит пользователю быстро принять правильное решение, чтобы исключить аварийные ситуации и последствия, связанные с выходом из строя отопительного оборудования, систем кондиционирования.
Видео: Обзор и демонстрация работы GSM термометра Alonio T2
Что?: Компактный беспроводной датчик температуры и влажностиГде?: На Gearbest — $8 за датчик, $30 за гейтДополнительно: В этом же магазине датчик движения — $13, датчик на дверь — $11, управляемая розетка — $15, беспроводная кнопка — $9
Компания Xiaomi уже несколько лет строит свою собственную экосистему для домашней автоматизации и управления климатом. В настоящий момент в нее, в частности, входят несколько моделей светильников, управляемых розеток, блок сигнализации (гейт для датчиков), видеокамеры, воздухоочистители, ИК-контроллер. Также в сервисе программы Xiaomi MiHome могут участвовать роутеры, телевизор, ТВ-приставки, очиститель воды, кондиционер и другое оборудование. Объединяет все это возможность удаленного управления и контроля через облачные сервисы и фирменные программы для мобильных устройств на базе Android и iOS. Отметим, что официального русского языка у этих утилит нет, но есть английский. При этом без этого программного обеспечения не обойтись.
Одной из наиболее часто реализуемых задач в системе автоматизации является контроль и управление домашним климатом. Для этого используются датчики температуры и влажности, которые нужно разместить в требуемых местах. Требования к ним вполне закономерные – небольшой размер, беспроводное подключение, долгое время автономной работы.
Xiaomi предлагает схему их подключения через гейт Xiaomi Mi Smart Gateway. Он сам устанавливается в розетку питания (к сожалению, варианта с европейской вилкой не предусмотрено, так что потребуется переходник) и соединяется с облаком через Wi-Fi роутер. Отметим также, что в этом устройстве есть подсветка и динамик, что позволяет использовать его в сценариях ночника, дверного замка и других. Датчики в нужных количествах подключаются к шлюзу по протоколу ZigBee, который отличается невысоким энергопотреблением.
В комплект Smart Home Suite входят датчик движения и датчик открытия двери или окна, а также беспроводная кнопка, подробнее о них можно прочитать по приведенной выше ссылке.
Здесь же мы познакомимся с датчиком температуры и влажности, который, как и другие устройства серии, можно приобрести отдельно. В комплекте поставки идет краткая инструкция на китайском языке и запасное крепление в виде кольца из двухсторонней клейкой полоски.
В его характеристиках заявлено следующее:
- Измерение температуры от -20°C до +60°C с точностью 0,3 градуса
- Измерение влажности от 0% до 100% с точностью 3%
- Протокол ZigBee 2,4 ГГц
- Питание от литиевой батареи
Про дальность и длительность работы от одной батареи информации нет. Формально для ZigBee заявлено 10-100 метров, в нашем тестировании в пределах одной средней квартиры проблема появилась только в самом сложном случае – гейте в одном конце и датчике в другом с препятствиями в виде стен и шкафов между ними.
При необходимости работы на больших расстояниях или площадях вам может быть придется добавить шлюз или несколько. По времени на одной батарее можно говорить как минимум о нескольких месяцах или даже пары лет. К сожалению, в программе мы не нашли статуса питания. Возможно, что в системе предусмотрены сообщения при снижении емкости, но мы их не дождались. О частоте обновления показаний также нет информации, но ее мы хотя бы можем попробовать проверить. С другой стороны, для бытового применения обычно не требуется очень детальные данные, тем более, что повышение частоты отправки снижает время автономной работы.
Корпус датчика выполнен из белого матового пластика. Размеры – диаметр 35,5 мм, высота 10 мм. Вес минимальный – около 9 г. Для крепления предлагается использовать двухстороннюю клейкую полоску.
На лицевой стороне есть логотип и практически незаметный светодиод, который используется при сопряжении с гейтом. Под ним на ребре можно увидеть решетку для поступления воздуха непосредственно к сенсорам, а с противоположной стороны находится кнопка сопряжения. В рабочем режиме при ее нажатии на гейте проигрывается сообщение на китайском языке (голосовой переводчик дал версию «Нормальное соединение»). На дне есть щель для открытия корпуса с целью замены батареи. В нашем датчике крышка держалась очень крепко, снять ее не удалось. Так что реальный формат батареи остался неизвестным — в некоторых источниках указан элемент питания CR1632, а на сайте производителя можно встретить упоминание CR2032.
Для начала работы с датчиком нужно подключить его к шлюзу. Эта операция осуществляется из мобильного приложения и не вызывает сложностей.
Никаких специальных настроек датчик не имеет. Максимум, что можно с ним сделать – выбрать имя, под которым он будет фигурировать в системе.
Возможностей использования немного, что вполне ожидаемо от такого простого и недорогого устройства:
- просмотр текущих показателей температуры и влажности в цифровом или графическом виде
- демонстрация общей оценки комфорта
- просмотр трендов за определенный промежуток времени
- назначение действий при выходе показателей из заданных границ (верхняя и нижняя границы для температуры и влажности, всего четыре варианта)
Что касается конкретных действий, вызываемых по событиям, то их набор зависит от конфигурации вашей системы. Например, это может быть включение подогрева или вентиляции через управляемые розетки или ИК-передатчик.
Если говорить только про гейт и датчик, то вариантов немного, например можно отправлять push-уведомление на смартфон, проигрывать мелодии на гейте или включать на нем подсветку. Также есть возможность назначить сразу несколько действий, включая добавления паузы между ними. Удобно, что для событий можно использовать и временные рамки для создания более сложных условий или расписаний.
Для проверки точности мы попробовали использовать три популярных датчика DHT22 и два аналоговых сенсора – температуры Microchip MCP9701A и влажности Honeywell HIH-4010. Показания считывались микроконтроллером Arduino и выводились на OLED экран. Первая строка – аналоговые датчики, три следующие – цифровые.
В комнате с кондиционером за рабочим столом вполне комфортно.
На улице даже в тени сейчас жарко.
А уж если вы решили принять горячий душ и не включать вентилятор…
В комнате без кондиционера находиться сложно.
Лучше вернуться в первую комнату.
Прежде всего, заметим, что использованные для сравнения датчики не отличаются высокой точностью. Заявленные для них погрешности являются скорее мечтами маркетологов, чем реальными техническими характеристикам. Здесь конечно больше доверия аналоговым датчикам, но работа с ними имеет свои особенности. В любом случае, для дома и этого вполне достаточно, особенно если говорить о температуре, которую в целом все могут оценить неплохо. Проверка влажности является более сложной задачей, но и для этой задачи можно вполне применять данные устройства. Что касается оперативности обновления показаний, то вероятно датчик проверяет относительные изменения и если они значительные, отправляет значения на гейт, а не ждет какой-то промежуток времени. По крайней мере, при изменении обстановки информация на смартфоне изменяется достаточно быстро.
Стоимость рассмотренного датчика Xiaomi относительно невелика. Он хорошо выглядит и удобно подключается и настраивается. Пожалуй, единственное, на что стоит обратить внимание – ориентация на работу с облачным сервисом Xiaomi без возможности интеграции в другие системы или экспорта данных.
Что?: Компактный беспроводной датчик температуры и влажностиГде?: На Gearbest — $8 за датчик, $30 за гейтДополнительно: В этом же магазине датчик движения — $13, датчик на дверь — $11, управляемая розетка — $15, беспроводная кнопка — $9
Мы составили для себя следующий список интересных нам датчиков, которые отвечают за индикацию:
- Протечек
- Задымления
- Проникновения (магнитоконтактный)
- Движения на объекте
- Разбитие стёкол
А также датчики, измеряющие:
- Температуру
- Расход газа/воды
- Потребляемые мощности
- Влажность
Из них мы закупили датчики движения/уровня освещенности, вторжения, протечки и температуры/влажности (исходя из решений под умный дом — предотвращение кражи, возгораний, затопления).
Как мы выбирали производителя?
Самый простой критерий для выбора — стоимость датчика и его доступность в России. Датчик сам по себе — простое устройство, разные компании выдают примерно одинаковое качество, поэтому мы отталкивались от цены на продукт — чем дешевле, тем лучше. Ведь в конечном итоге за все будет платить клиент, а на большой дом может уйти сотни датчиков. Если за каждый платить по 1000 рублей и больше, выйдет недешево. Еще один важный критерий — потребление энергии (наши датчики, например, работают от батарейки). Некоторые приборы ставят в труднодоступных местах, постоянная замена элементов питания может стать неприятной проблемой. Мы смотрели датчики, поддерживающую технологию ZigBee, которая является наиболее энергоэффективным стандартом связи. Так, наши датчики могут находиться в спящем режиме, потребляя минимальное количество энергии, и переходить в режим приема-передачи только по необходимости. А еще ZigBee хоть и обладает невысокой скоростью передачи, но считается вполне надежной, способной самовосстанавливаться сетью, которая легко развертывается и эксплуатируется.
Кто эти датчики делает?
Фирм много, мы просто посмотрели список. Лидером выступает Xiaomi — у них дешевый продукт, большой выбор, можно хоть на Aliexpress заказать. Все-таки датчики должны быть легкодоступными и популярными. Сами по себе датчики бесполезны, их надо подключать к сети. Поэтому дальше надо решить, какую элементную базу и зигбишный SoC выбрать для того, чтобы протестировать этот стандарт связи. Мы выбирали между кристаллами Texas Instruments и Silicon Labs. Дальше стали смотреть, как обстоят дела с поддержкой этих микропроцессоров в России. Когда вы начнете разбираться с их работой, могут возникнуть технические вопросы: здесь поможет подробная документация производителя. Также есть некоторые компоненты, которые в России тяжело покупаются — нет прямых дистрибьюторов. А это важно: надо иметь возможность заключить партнерское соглашение: вы выбрали кристалл и договорились о том, что будете закупать партию ежемесячно. Соответственно, для вас сделают специальное предложение по ценам и тд. Кстати, некоторые производители могут «подарить» тестовые образцы при регистрации проекта. Мы в итоге обратились к дистрибьюторам Silicon Labs, с ними можно заключить договор, цены адекватные, есть поддержка не только аппаратная, но и программная (всевозможные специализированные библиотеки, DLL — все это облегчает жизнь разработчикам). Далее нам нужна электронная плата, чтобы работать с микросхемой. Это процесс долгий. И для того, чтобы программисты сразу могли приступить к работе, Silicon Labs предоставляет, в частности, отладочные платы (полный пакет для разработчиков), драйвера.
О контроллере
Данные о работе датчиков собирает контроллер и отправляет на сервер для дальнейшей обработки. Мы сделали собственный модульный Kauri-контроллер, чтобы он мог работать с максимально возможным количеством современных стандартов связей, необходимых для разных отраслей. От логистики, где преимущественно используется LoRa, до ритейла, где нужна технология RFID. Нам также важно, чтобы контроллер работал автономно. И, даже если возникнут проблемы с сетью, дом должен оставаться “умным” и безопасным. Контроллеры Xiaomi, например, не предоставляют такого решения. Они передают всю информацию на сервера в Китай (кстати, туда же может прилетать информация о местоположении жилья). Kauri-контроллер управляет всеми устройствами в локальной сети ZigBee при помощи скриптов на Python. Поэтому, в случае возникновения проблем с интернетом, система продолжит исправно выполнять свои задачи. Саму “коробочку” для контроллера — корпус — делают множество фирм. При ее выборе лучше отталкиваться от сферы эксплуатации — улица, дом. Если контроллер будет стоять на улице, выбираем IP не меньше 65 (чтобы выдержал дожди). Контроллер для помещений (дом, завод, склад) выбираем с IP40. Если нам нужно герметичное устройство (чтобы работало под водой) — выбираем IP66. При выборе корпуса для помещения стоит обратить внимание на его внешний вид, он должен эстетично смотреться в доме. Для контроллера используем процессор семейства iMX 8M, Cortex A53.
О безопасности
Мы взяли отладочную плату, датчик, и программист отстроил Zigbee сеть. Далее проверили, появились ли датчики в сети и нормально ли они реагировали. И вот тут мы задумались о безопасности. Сама сеть ZigBee предусматривает криптографическую защиту данных. Отладочная плата является координатором Zigbee сети. Сеть может быть относительно открытой (происходит обмен ключами безопасности в момент подключения нового датчика) и закрытой (обмена ключами не происходит, то есть в сам датчик вшит нужный ключ безопасности). Недостаток открытой сети в том, что если кто-то в момент подключения сможет перехватить ключ, то дальше расшифровать всю передаваемую информацию не составить труда. А это особенно опасно, если речь идет о работе завода, например. В нашем случае настройки будут задаваться на уровне конфигурации сети, это значит, что клиент сам будет выбирать способ подключения датчиков и тип безопасности.
О российской и зарубежной индустрии
Мы использовали элементную базу иностранного производства. В России, к сожалению, подходящих компонентов не делают. Вся технология ZigBee, микропроцессоры, матрицы — все это принадлежит американцам. В России микроэлектроника практически не развита, даже резисторы не делают. В основном отечественные компоненты производят для космической отрасли, и все это стоит безумных денег. И в любом случае это не подходит для наших решений.
Где заказали и сколько стоило?
Это была обычная закупка для физического лица (без договоров) в розницу в обычном интернет-магазине. По стоимости вышло так:
- Один датчик движения стоил 989 рублей
- Датчик открытия окна и окон — 989 рублей
- Утечки воды — 929 рублей
- Температура влажность — 700 рублей
Но мы закупали это для себя в офис, чтобы потестить. На том же Aliexpress эти датчики можно купить в два раза дешевле.Используемые источники:
- https://bezopasnostin.ru/umnyj-dom/gsm-datchik-temperatury-vozduha-v-pomeshhenii.html
- https://www.ixbt.com/live/smarthome/sensor-temperatury-i-vlazhnosti-dlya-umnogo-doma-xiaomi.html
- https://habr.com/post/472430/