Pörssisähköohjatun kotiautomaatiojärjestelmän suunnittelu ja kehitys

Abstract

Insinöörityön tavoitteena oli suunnitella ja toteuttaa kotiautomaatiojärjestelmän prototyyppi, jonka avulla voidaan automatisoida lämmityksen ohjaus pörssisähkön, sääennusteen ja lämmitettävän kohteen energiantarpeen mukaan sekä tarkastella laiteautomaation ja järjestelmään kytkettyjen IoT-anturien tilaa ja tiedonsiirtoa reaaliaikaisesti.

Insinöörityössä käydään läpi teknologiakokonaisuuden tärkeimmät osa-alueet ja perustellaan valinnat niiden käyttöön. Laitteiden tiedonsiirtoprotokollaksi valittiin MQTT ja valittuun sovelluskokonaisuuteen kuuluvat Node-RED-työkalu, TimescaleDB-tietokanta, EMQX-MQTT-välittäjä ja SvelteKit-verkkosovellus. Sovelluksen toiminnan todentamiseen ja esimerkkilaitekokonaisuudeksi valittiin Shelly 1PM Plus -relekytkin sekä komponenteista kootut ESP32-pohjaiset IoT-anturilaitteet. Kehityskielenä oli käytössä TypeScript ja kehityksessä hyödynnettiin Docker-konttiteknologiaa.

Työn tuloksena syntyi kokonaisuus, johon kuuluu laitteiden tiedonsiirtoa ja ohjausta hallitseva automaatiojärjestelmä sekä verkkosovellus laitteiden ja asetusten hallintaan ja kerätyn tiedon tarkasteluun. Automaatiojärjestelmään sisältyy oppimistoiminto, joka määrittelee automaattisesti lämmitettävän kohteen energiantarpeen. Järjestelmään liitettyjen laitteiden julkaisemat tiedot tallentuvat tietokantaan ja välitettävää tietoa voidaan tarkastella reaaliaikaisesti selainpohjaisen käyttöliittymän kautta.

Johtopäätöksenä voidaan todeta, että työlle asetetut tavoitteet saavutettiin. Järjestelmä otettiin fyysisessä testiympäristössä käyttöön ja todettiin toimivaksi. Kehitys jatkuu ominaisuuksien täydennyksellä ja laitteiden lisäämisellä järjestelmään.