Читать книгу Устройства умного дома и Интернета вещей на основе плат семейства ESP32 - Евгений Рычков - Страница 2

Я, Евгений Николаевич Рычков, родился в городе Красноярск, Сибирь, Россия, окончил Сибирский Федеральный университет по технической специальности «Радиотехника»‎. После специалитета сразу же поступил в аспирантуру. В это же время мне подвернулась возможность вести сравнительно крупный клуб робототехники в г. Красноярск, доставшийся мне от программиста, переехавшего в Санкт Петербург и нашедшего, таким образом, преемника в моем лице. В то время, а это был 2012 год, робототехника только-только внедрялась в систему дополнительного образования России, на это выделялись средства, образовательные программы и методики стоили на вес золота и создавались действительно профессионалами своего дела, своей специальности.

В кружке до робототехники занимались авиамоделированием и моделированием судов, сама лаборатория оказалась современной, развитие шло при поддержке правительства и администрации города Красноярск. Это было время интересных командировок и встреч специалистов-робототехников, что финансово и материально активно поддерживалось правительством нашего города. Например, мою лабораторию финансировал красноярский центр путешественников, но корни уходили в министерство образования и науки и в правительство Российской Федерации. Меня отправили на Селигер, полностью оплатив все расходы. Мы встречались на курсах для руководителей кружков в Красноярске, например, так я прошел курс программирования Arduino на LabView.

В 2014 году мною был выигран грант «Eranet Mundus»‎ на полгода оплачиваемой стажировки во Франции, г. Ангулем, в лаборатории XLIM, с большой на то время стипендией 1500 евро. В 2015 году получил государственную премию за вклад в развитие экономики и науки Красноярского края. В 2016 году выигран другой грант, и также поехал на полгода в Испанию в лабораторию Cacytmar. По приезду в Россию приглашен в качестве Главного специалиста по робототехнике в первый в России Кванториум «Мосгормаш»‎, где удостоен многих благодарностей, грамот и дипломов за подготовку лауреатов конкурсов, например, получил благодарность от правительства Москвы за подготовку победителей Всероссийского конкурса «Шустрик»‎. Я также инженер 1 категории (работал на Красноярском радиотехническом заводе, в Акустическом институте им. ак. Н. Н. Андреева), основатель крупного Всероссийского сообщества разработчиков с международным участием «Технофея»‎, автор 28 научных работ, в том числе большинство публикаций входят в РИНЦ, а 4 работы входят в Scopus.

Данная книга написана с целью упорядочить подход инженеров и разработчиков к созданию умных устройств. Несмотря на наличие на рынке множества умных розеток, умных пылесосов, веб-камер для Умного дома, актуален вопрос быстрого и простого создания новых устройств данного рода. Использование чужих решений типа Blynk – это удобно, но до тех пор, пока не вводятся санкции на нашу страну. Тогда понимаешь, что любая система может в сложной «жизненной»‎ ситуации приостановить или ограничить свою деятельность, и важно как иметь наши, отечественные, русские решения, так и в принципе иметь свою голову на плечах и не зависеть от коммерческой тайны чужих организаций и объединений, а понять суть. Разумеется, можно взять исходник на гитхаб и запустить сервер Blynk у себя, на телефон с Андроид установить сохраненное APK-приложение. И это хорошее решение. Но когда сам всю систему полностью держишь под контролем и можешь ее совершенствовать, как охота тебе – такой расклад все-равно интереснее, такой путь безопаснее..

Суть того, в данном случае, как создавать свои умные устройства с использованием микроконтроллерных плат с WiFi-трансивером, таких как ESP32. Веб-сервер для устройств умного дома мы в сообществе развиваем, кстати говоря, с 2017 года.

В материалах данной книги я постарался сделать упор именно на логику работы устройств умного дома и на принципы, как вообще «на пальцах»‎ создаются такие устройства. То есть я ушел от пути «вот тебе волшебная библиотека или волшебный сервер». Приоритеты расставлены в сторону того, что «это работает так, вот так это устроено». Надеюсь, что благодаря этому книга долго не потеряет актуальность, так как появляются новые алгоритмы и способы, но базу надо знать, и здесь я говорю о базе и о базовой логике при проектировании систем Умного дома.

Умный дом начинается, с одной стороны, с мечты человека о том, что нужно автоматизировать или даже полностью роботизировать свою жизнь. Таким образом, актуально рассмотреть некоторые основы робототехники, от которых затем мы переходим непосредственно к вопросу создания устройств умного дома, подключаемых к веб-серверу.

Если у Вас уже идеально работающий умный дом, то вы можете управлять в нем разными способами любым устройством (голосом или через веб-интерфейс). пылесосы сами моют полы по расписанию, свет включается, как только Вы зашли в комнату, мультиварка мотивирует вас приходить на завтраки, обеды и ужины вовремя, так как у нее также есть расписание включения, которое, однако, можно легко переконфигурировать в случае нарушения плана на день. Многими приборами я лично в доме управляю через Алису и умный телевизор, причем начал заниматься этим еще до того, как появилась умная бытовая техника для рынков массового потребления.

Мало кого сегодня удивишь умными лампами, которые включаются или начинают гореть другим цветом и с другой яркостью с помощью голосовых команд. Но я работал с московским производителем таких не лампчек, а полноценных ламп, причем в тестовом режиме мы даже разработали функцию голосового управления.

Многие люди уже начали интересоваться выращиванием растений дома, чтобы их есть. В магазине продукция ничем не лучше, так как выращена также методом гидропоники. Бывает, хочется сделать кастомный светильник, не просто включать его и управлять его яркостью, но задавать ему собственные режимы работы (те множество режимов, доступных в WLED). Интересно создавать свои электронные фоторамки, которые выдают прогнозы погоды, количество подписчиков и просто, банально, анекдоты на случайную тему из Вашей профессиональной области. Бывает, надо управлять старым кондиционером через пульт управления по инфракрасному каналу. В таких случаях актуально создание для своего умного дома самодельных устройств, основанных на платах с беспроводным модулем связи, таких как Wemos ESP32.

К таким системам можно подключаться по WiFi, если они работают в режиме точки доступа. Внутри таких устройств создаются веб-интерфейсы, к которым можно подключаться с браузера, например, персонального компьютера. Но интереснее, когда для самодельных умных устройств все данные хранятся на веб-сервере во внешнем интернете. Ведь тогда к ним есть доступ из любой точки мира без каких-либо специальных сложных настроек системы умного дома. Микроконтроллер в устройстве получает значения с сервера, которые надо обновить в системе умного дома. И, наоборот, значения с датчиков, модулей, устройств отправляются на сервер и записываются. Мы можем создавать зависимости между разными устройствами умного дома. Например, при низкой освещенности необходимо включить лампу. При высоком содержании CO2 в комнате надо включить кондиционер. И так далее. Окунитесь в принципы и процессы создания таких устройств умного дома!

Я постарался не ориентировать книгу на какой-то конкретный возраст и на конкретную аудиторию, сделать материал максимально универсальным и популярным. Так, если Вы профессионал, Вы «запнетесь»‎ на обсуждении в тексте аналогово цифрового преобразователя, ведь для Вас эта тема, вероятно, для новичков в программировании микроконтроллеров. Но я добавил материал для повторения разрядности, конвертации чисел из десятичной системы счисления и наоборот.

Таким образом, материал очень краткий, но интересный не только профессионалам, но и новичкам, так как сообразительные «начинающие программисты»‎ не должны долго «въезжать»‎ в тему, «на пальцах» я поясняю то, что некоторые вплоть до ВУЗА не связывают с реальной практикой, дескать с сопутствующим вопросом «а для чего это нужно? Вы не убедили меня!»‎…

И позже, в ВУЗе, может прийти откровение «так вот зачем это нужно!»‎. Если преподаватель даст правильные объяснения по теме. Таким образом, надеюсь, что я максимально четко презентовал в данной книге материал на широкую аудиторию, а если что-то непонятно – вы всегда можете зафиксировать вопросы в голове и сосредоточиться на главном, не уставая от мелочей… Вообще все проще – непонятные моменты можно поискать и в Интернете. Однако в книгу я вложил 5 лет своего преподавательского опыта по робототехнике для школьников 8-х классов, также оставив право профессионалам использовать данные знания, как шпаргалку или эдакий конспект преподавателя робототехники, без совсем детского сада.

Хочется отметить, что сейчас у меня есть мечта скинуться всем сообществом разработчиков на участок в 5 км от МКАД в Москве и поставить там умный дом сообщества, распечатать его на 3D-принтере. Там можно будет располагать самодельные устройства умного дома, добавлять новый функционал, а разработчики смогут оставаться там на несколько недель бесплатно, взамен работая над проектами сообщества.

После прочтения книги Вы будете понимать, как создавать устройства на ESP32 собственной разработки, которые будут обмениваться данными через сеть Интернет. То есть, фактически, научитесь создавать первые устройства умного дома и интернета вещей. Поехали!