Všechno to začalo potřebou sledovat spotřebu vody přesněji aktuální průtok vodoměrem. Důvodem bylo to, že v areálu naší školy s tělocvičnou se nachází více než 80 umyvadel, 27 splachovacích WC, 22 pisoárů, 15 sprch a škola také provozuje výdejnu obědů. Na konci měsíce po příchodu faktury bylo velmi obtížné rozklíčovat, co bylo přičinou zvýšené spotřeby.

Prvotní myšlenkou bylo provádět průběžný záznam dat z impulsního a datového snímače HRI a tento záznam zobrazovat jako graf na webu případně vyhodnocovat alarmy. Technická místnost se nachází v dosahu WiFi a proto byl vznesen požadavek na to, aby data mohla na server putovat bezdrátově. Jako prototyp byl vybrán modul ESP32, který zpracovává impulsy ze snímače a pomocí protokolu https://en.wikipedia.org/wiki/MQTT je přes internet posílá na server, kde jsou uložena do databáze a následně zobrazována pomocí systému Grafana. Grafana je interaktivní tj. uživatel webu si může grafy přizpůsobovat a také umí zasílat alarmy. V našem případě jsou alarmy zasílány na instant messanger Telegram. Průtok je zaznamenáván po 10s.

Tato konfigurace umožňuje sledovat průtok aktuální, prohlížet data zpětně s příblížením libovolného úseku, dostávat alarmy o nestandardní spotřebě: zvýšená nebo trvalá spotřeba a pomohla nám zachytit a včas vyřešit drobnější havárie vody (protékající WC), kde by během víkendu uniklo několik kubíků vody.

Typický průtok za 24 hodin.
Figure 1. Typický průtok za 24 hodin

Z obrázku "Typický průtok za 24 hodin" lze vyčíst některé zajímavosti. Červené číslo nahoře je celková spotřeba 4732 l, průtok vodoměrem během dne postupně narůstá s využitím budovy až do času výdeje obědů a pak opět klesá. Večerní špičky jsou pronájmy tělocvičny a úklid.

Na základě dobrých zkušeností s provozem prototypu bylo rozhodnotu vytvořit vlastní univerzální obousměrný IoT systém pro použití na místech s pokrytím WiFi signálem a zdrojem elektřiny. V našem případě nebyly kladeny vysoké nároky na spotřebu, ale univerzálnost rozhraní. Základem zůstal ESP32S2. Výsledný produkt obsahuje celou řadu vstupů: 5 analogově/digitálních, 2 proudové smyčky 4 – 20 mA, rozhraní Mbus a RS485 a výstupů 4 relé a 3 výstupy s MOSFET tranzistory. Dále je možné připojit rádiová zařízení využívající kmitočet 433 MHz. Také je přímo vyvedeno několik vývodů ESP32.

Pohled na zařízení.
Figure 2. Pohled na zařízení

Deska plošných spojů byla navržena v cloudovém programu EasyEDA a vyrobena v Číně. Osazení a oživení již proběhlo manuálně. Tvar krabičky je inspirován profesionálními výrobky a navržen pro umístění do racku. Krabička byla vytištěna na 3D tiskárně.

3D model krabičky.
Figure 3. 3D model krabičky

Největší potenciál zařízení spočívá v tom, že je lze využít jako přístupový bod pro připojování velmi různých senzorů v areálech pokrytých WiFi signálem např. za účelem vytvoření inteligentní budovy.