mirror of https://github.com/anklimov/lighthub synced 2026-03-13 21:06:31 +03:00

Files

anklimov@gmail.com c5427251fc Multi - AC (betta) and some AI generated docs (not fully verefied)

2026-03-01 23:43:40 +03:00

27 KiB

Raw Permalink Blame History

LightHub: Модуль многоканального кондиционера и вентиляции (out_Multivent)

Документ описывает назначение, архитектуру и конфигурирование модуля управления многозональными системами кондиционирования и вентиляции LightHub. Предназначен для инженеров HVAC-систем, интеграторов и разработчиков.

1. Назначение модуля

1.1 Область применения

Модуль out_Multivent предназначен для управления системами кондиционирования и вентиляции с центральной установкой и множеством независимых зон/комнат.

1.2 Типовые сценарии

Сценарий 1: Многозональный кондиционер

Центральная сплит-система или компактная установка (1 компрессор, 1 вентилятор)
Несколько помещений с электромоторными задвижками (воздушными затворами)
Каждое помещение требует своего микроклимата

Сценарий 2: Многозональная приточная вентиляция

Центральная приточная установка с одним вентилятором
Несколько независимых воздуховодов с регулируемыми задвижками
Распределение воздушного потока в зависимости от потребностей зон

Сценарий 3: Комбинированная система (климат + вентиляция)

Центральный кондиционер + приточная вентиляция
Управление как охлаждением/нагревом, так и циркуляцией воздуха

1.3 Ключевые возможности

✅ Балансировка воздушного потока — автоматическое распределение производительности между зонами

✅ PID-регулирование температуры — независимая стабилизация для каждой зоны

✅ Интеллектуальное переключение режимов — автоматическое определение HEAT/COOL по текущей температуре

✅ Агрегация команд — управление центральной установкой на основе суммарного спроса от зон

✅ Каскадное управление — возможность передачи команд на внешние системы

❌ Ограничения: ?

2. Архитектура и принцип работы

2.1 Компоненты системы

┌────────────────────────────────────────────┐
│      Центральная установка (AC)            │
│  (компрессор, вентилятор, датчик temp)     │
│                                            │
│  Управляется через S_MODE и S_FAN          │
└──────────────┬─────────────────────────────┘
               │
         ┌─────┴─────┐
         │           │
    ┌────▼─────┐  ┌─▼─────────┐
    │ Зона 1   │  │  Зона N   │
    │ Задвижка1│  │ ЗадвижкаN │
    │ Датчик1  │  │ ДатчикN   │
    └──────────┘  └───────────┘

2.2 Логика работы

Фаза 1: Опрос и сбор информации

Модуль считывает текущий режим центральной установки (mode)
Определяет текущую функцию (HEAT, COOL, FAN)
Собирает команды от всех зон

Фаза 2: PID-расчёты

Если в зоне определён PID-контроллер:

Вход PID: текущая температура зоны (val)
Установка: требуемая температура зоны (set)
Выход PID: регулировочный сигнал (po, от 0 до 255)

Фаза 3: Балансировка

balance = Σ(po_zone) где cmd=HEAT
balance = Σ(-po_zone) где cmd=COOL

Фаза 4: Управление центральной установкой

balance > 0 → отправить HEAT на AC
balance < 0 → отправить COOL на AC
balance = 0 → отправить FAN (если кто-то запросил)
else → OFF

Фаза 5: Распределение производительности

Для каждой зоны пересчитывается выходной сигнал задвижки:

out = \frac{(V_{requested} \times 255) \times V_{max}}{V \times P_{max}}

где:

V_{requested} — требуемый объём воздуха для зоны
V — номинальный объём воздуха зоны
V_{max} — объём максимально требующей зоны
P_{max} — максимальный процент открытия требующей зоны

3. Структура JSON-конфигурации

3.1 Формат item типа 14 (Multivent)

"item_name": [
  14,
  [
    "device_name",
    {
      "zone_1": { ... },
      "zone_2": { ... },
      "": { ... }
    }
  ]
]

device_name — имя device-type в modbus (если используется внешнее AC)
Объект маршрутизации содержит именованные зоны + пустую строку "" для центральной установки

3.2 Структура зоны

"zone_name": {
  "fan": 0,
  "cmd": 2,
  "out": 255,
  "V": 60,
  "pid": [1.0, 0.1, 0.05, 5.0],
  "set": 21.0,
  "val": 21.0,
  "cas":{
                                    "fan":{"item":"panel1${sfx},"emit":"f_room1${sfx}","map":{"cmd":"fan"}}, 
                                    "set":{"item":"panel1${sfx}},
                                    "cmd":{"item":"panel1${sfx}}}}
}

Поля зоны:

Поле	Тип	Назначение
`fan`	int (0-255)	Текущий запрос в воздухе для зоны. Этот параметр устанавливается как встроенным PID регулятором так и при помощи суффикса /fan данной зоны (изменение запускает процесс пере-балансировки зон, в результате формируется параметр out, который уже подается на задвижки
`cmd`	int	Текущая команда (OFF/ON/HEAT/COOL и т.д. в числовом виде)
`out`	int (0-255)	Финальный выходной сигнал задвижки (пересчитанный)
`V`	int	Номинальный объём воздуха для этой зоны (м³/ч)
`pid`	array[4]	Коэффициенты PID: [Kp, Ki, Kd, dT(сек)]
`set`	float	Требуемая температура (установка)
`val`	float	Текущая температура зоны. Передается через суффикс /val данной зоны
`cas`	object	Каскадирование полученной команды на другие обьекты. Полезно, если изменение статуса зоны надо, наример, отразить на климатической панели. Или если скорость вентилятора надо преобразовать в дискретный вид (LOW,MEDIUM,HIGH) и передать в отдельный топик (как в примере) для отображения в интерфейсе Home Assistant. У обьекта cas может быть три под-обьекта: fan, set, cmd которые могут отдельно транслировать скорость вентилятора, команду (режим) зоны и уставку температуры. Следует заметить, что даже без использования данной настройки, изменения зоны передаются в статусный топик зоны (для восстановления состояния при перезапуске и отражения в интерфейсе HA, так что дублировать это в данной настройке не требуется. Но данная настройка крайне полезна именно для дублирования состояния на внешние устройства а также на внутренние обьекты контроллера (отрабатывается весь синтаксис EXEC обьекта, включая возможность передачи по MQTT, CAN, локальные items)

3.3 Центральная установка (пустая зона `""`)

"": {
  "val": { "emit": "ac/temp" },
  "mode": { "emit": "ac/mode" },
  "@lastCmd": -1,
  "roomtemp": 0.0
}

Поля:

Поле	Назначение
`val`	Температура воздуха от AC (или текущее состояние)
`mode`	Текущий режим AC (CMD_HEAT/CMD_COOL/CMD_FAN/CMD_OFF)
`@lastCmd`	Последняя отправленная команда (служебное)
`roomtemp`	Дополнительный датчик комнатной температуры

4. Детальная конфигурация компонентов

4.1 PID-контроллер

Включение PID

"pid": [1.0, 0.1, 0.05, 5.0]

Формат: [Kp, Ki, Kd, dT]

Kp (пропорциональный коэффициент): 0.5—2.0
- Отрицательное значение включает REVERSE-режим (для охлаждения)
- Положительное значение — DIRECT-режим (для нагрева)
Ki (интегральный коэффициент): 0.0—0.2
- Устраняет постоянное отклонение
Kd (дифференциальный коэффициент): 0.01—0.1
- Снижает колебания
dT (период сэмплирования, сек): по умолчанию 5 сек

Пример для зоны с нагревом:

"pid": [1.0, 0.05, 0.02, 5.0]

Пример для зоны с охлаждением:

"pid": [-1.0, 0.05, 0.02, 5.0]

4.2 Объём воздуха (V)

Указывается в относительных единицах (не обязательно м³/ч):

"V": 60

Используется для пропорционального распределения между зонами.

Рекомендуемые значения:

Спальня: 30—50
Гостиная: 60—100
Офис: 40—80
Кухня: 80—150 (если есть вентиляция)

4.3 Маршрутизация MQTT

tbd

4.4 Каскадные команды

Возможность передачи команды на другие устройства (например, открыть задвижку, вывести на панель):

  "cas":{
                                    "fan":{"item":"panel1${sfx},"emit":"f_room1${sfx}","map":{"cmd":"fan"}}, 
                                    "set":{"item":"panel1${sfx}},
                                    "cmd":{"item":"panel1${sfx}}}}

5. Режимы работы модуля

5.1 Режимы команд для зон

CMD	Назначение
`OFF`	Задвижка закрыта, зона отключена
`ON`	Зона активна (используется последний процент)
`HEAT`	Зона требует нагрева (минимум 20% вентилятора)
`COOL`	Зона требует охлаждения
`FAN`	Только вентиляция (без нагрева/охлаждения)
`AUTO`	Пассивный режим (зависит от AC)
`HEATCOOL`	Автоматическое переключение по PID
`DRY`	Осушение

5.2 Режимы работы центральной установки

Модуль автоматически определяет режим AC по текущей температуре:

AC temp < 15°C → CMD_COOL (переоборудование в холод)
15°C ≤ AC temp ≤ 30°C → CMD_FAN (вентиляция)
AC temp > 30°C → CMD_HEAT (переоборудование в тепло)

5.3 PID-режимы

DIRECT (Kp > 0)

Выход растёт при увеличении отклонения (set > val)
Используется для режима HEAT

REVERSE (Kp < 0)

Выход растёт при уменьшении отклонения (set < val)
Используется для режима COOL

Автоматическое переключение в режиме CMD_AUTO:

AC в HEAT → PID в DIRECT
AC в COOL → PID в REVERSE

6. Примеры конфигурации

6.1 Простая двухзональная система

Сценарий: кондиционер на два помещения, каждое с вентилятором и датчиком температуры.

{
  "mqtt": ["lh1", "192.168.1.10"],
  "topics": {"root": "home"},
  
  "items": {
    "ac_multizone": [
      14,
      [
        "ac_unit",
        {
          "bedroom": {
            "fan": {"emit": "home/bedroom/fan"},
            "cmd": {"emit": "home/bedroom/cmd"},
            "out": {"emit": "home/bedroom/out"},
            "V": 40,
            "pid": [1.0, 0.05, 0.02, 5.0],
            "set": {"emit": "home/bedroom/setpoint"},
            "val": {"emit": "home/bedroom/temp"}
          },
          "living_room": {
            "fan": {"emit": "home/living/fan"},
            "cmd": {"emit": "home/living/cmd"},
            "out": {"emit": "home/living/out"},
            "V": 80,
            "pid": [1.0, 0.05, 0.02, 5.0],
            "set": {"emit": "home/living/setpoint"},
            "val": {"emit": "home/living/temp"}
          },
          "": {
            "val": {"emit": "home/ac/indoor_temp"},
            "mode": {"emit": "home/ac/mode"}
          }
        }
      ]
    ]
  }
}

6.2 Трёхзональная система с разными объёмами

{
  "mqtt": ["lh2", "broker.local"],
  "topics": {"root": "climate"},
  
  "items": {
    "ventilation": [
      14,
      [
        "central_vent",
        {
          "zone_a": {
            "fan": {"emit": "climate/a/fan"},
            "cmd": {"emit": "climate/a/cmd"},
            "out": {"emit": "climate/a/out"},
            "V": 50,
            "pid": [-1.5, 0.08, 0.03, 5.0],
            "set": 22.0,
            "val": {"emit": "climate/a/temp"}
          },
          "zone_b": {
            "fan": {"emit": "climate/b/fan"},
            "cmd": {"emit": "climate/b/cmd"},
            "out": {"emit": "climate/b/out"},
            "V": 100,
            "pid": [-1.5, 0.08, 0.03, 5.0],
            "set": 24.0,
            "val": {"emit": "climate/b/temp"}
          },
          "zone_c": {
            "fan": {"emit": "climate/c/fan"},
            "cmd": {"emit": "climate/c/cmd"},
            "out": {"emit": "climate/c/out"},
            "V": 30,
            "pid": [-1.5, 0.08, 0.03, 5.0],
            "set": 20.0,
            "val": {"emit": "climate/c/temp"}
          },
          "": {
            "val": {"emit": "climate/central/temp"},
            "mode": {"emit": "climate/central/mode"}
          }
        }
      ]
    ]
  }
}

6.3 Система с каскадным управлением задвижками

"zone_main": {
  "fan": {"emit": "hvac/main/fan"},
  "cmd": {"emit": "hvac/main/cmd"},
  "out": {"emit": "hvac/main/out"},
  "V": 60,
  "pid": [0.8, 0.04, 0.01, 5.0],
  "set": {"emit": "hvac/main/setpoint"},
  "val": {"emit": "hvac/main/temp"},
  "cas": {
    "emit": "hvac/main/damper_cmd"
  }
}

6.4 Реальная система: Haier с четырьмя зонами

Сценарий: кондиционер Haier с управлением через Modbus, 4 комнаты с независимыми задвижками и датчиками 1-Wire.

{
  "mqtt": ["ac", "192.168.1.4"],
  "syslog": ["192.168.1.4"],
  "topics": {"root": "home"},
  
  "ow": {
    "283A3F81E3503CC8": {"emit": "t_ac2", "item": "vac"},
    "286C3381E3823CBC": {"emit": "t_zal", "item": "vac/zal"},
    "28B41581E3563CDE": {"emit": "t_bedr21", "item": "vac/bedr21"},
    "28C1A581E3563C2D": {"emit": "t_bedr22", "item": "vac/bedr22"}
  },
  
  "modbus": {
    "haier": {
      "baud": 9600,
      "serial": "8N1",
      "poll": {
        "regs": [[0, 3]],
        "irs": [[0, 1]],
        "coils": [0],
        "delay": 10000
      },
      "par": {
        "pwr": {
          "coil": 0,
          "map": {"cmd": [1, ["OFF", 0]], "val": null, "def": "acmode"},
          "id": 1
        },
        "acmode": {
          "reg": 1,
          "map": {
            "cmd": [
              ["FAN_ONLY", 4],
              ["HEAT", 2],
              ["COOL", 1],
              ["DRY", 3],
              ["AUTO", 5]
            ],
            "val": null
          },
          "id": 1
        },
        "$temp": {"ir": 0},
        "set": {"reg": 0, "id": 2},
        "fan": {
          "reg": 2,
          "id": 7,
          "map": {
            "cmd": [
              ["LOW", 1],
              ["HIGH", 3],
              ["MEDIUM", 2],
              ["AUTO", 4]
            ],
            "val": [1, 255, 1, 3]
          }
        }
      }
    }
  },
  
  "items": {
    "ac_2": [
      14,
      [
        "haier",
        {
          "pwr": {"emit": "home/ac/cmd", "item": "vac/mode", "@V": null},
          "$temp": {"emit": "home/ac/temp", "item": "vac/temp", "@S": null},
          "set": {"emit": "home/ac/setpoint", "item": "vac/set"},
          "acmode": {"emit": "home/ac/mode", "@V": null},
          "fan": {"emit": "home/ac/fan", "@V": null}
        }
      ]
    ],
    
    "vac": [
      [18, 5],
      {
        "": {"item": "ac_2"},
        "zal": {
          "pid": [490, 100, 9879, 40],
          "set": 21.0,
          "fan": 0,
          "cmd": 14,
          "item": "acgzal/set"
        },
        "bedr21": {
          "pid": [490, 100, 9879, 40],
          "set": 21.0,
          "fan": 0,
          "cmd": 14,
          "item": "acgbedr21/set"
        },
        "bedr22": {
          "pid": [490, 100, 9879, 40],
          "set": 21.0,
          "fan": 0,
          "cmd": 14,
          "item": "acgbedr22/set"
        }
      }
    ],
    
    "acgzal": [7, ["ig2", "og1"]],
    "acgbedr22": [7, ["ig1", "og2"]],
    "acgbedr21": [7, ["ig4", "og3"]],
    
    "og1": [12, [4, 33, 58, 629, 289, 5000]],
    "og2": [12, [5, 32, 59, 631, 296, 5000]],
    "og3": [12, [6, 31, 60, 627, 289, 5000]],
    
    "ig1": [12, [8, 29, 62, 623, 286, 5000]],
    "ig2": [12, [7, 30, 63, 634, 296, 5000]],
    "ig4": [12, [11, 27, 65, 620, 289, 5000]]
  }
}

Пояснение примера:

AC (ac_2): контроллер Haier, управляется через Modbus (скорость 9600, опрос каждые 10 сек)
Зоны (zal, bedr21, bedr22): каждая имеет PID [490, 100, 9879, 40] — агрессивные коэффициенты для точного контроля
1-Wire датчики: подключены четыре датчика температуры
Задвижки: управляются через цифровые выходы (og1-og3) с припасовкой через item [12, ...]
Входы: чтение датчиков через item [12, ...] для каждой зоны

7. Протокол управления через MQTT

7.1 Отправка значений на контроллер

Установка команды для зоны

Публикуй в: home/bedroom/cmd
Сообщение: 1 (CMD_ON)

Установка процента вентилятора

Публикуй в: home/bedroom/fan
Сообщение: 128

Установка требуемой температуры

Публикуй в: home/bedroom/setpoint
Сообщение: 22.5

Установка текущей температуры (от датчика)

Публикуй в: home/bedroom/temp
Сообщение: 21.8

7.2 Получение значений от контроллера

Выходной сигнал задвижки

Подпишись на: home/bedroom/out
Значение: 0—255 (0=закрыто, 255=открыто)

Режим работы центральной установки

Подпишись на: home/ac/mode
Значения: 0=OFF, 1=ON, 2=HEAT, 3=COOL, 4=FAN, ...

8. Алгоритм балансировки воздушного потока

8.1 Принцип работы

Модуль обеспечивает пропорциональное распределение воздуха между зонами в зависимости от их требований.

8.2 Пример расчёта

Исходные данные:

Зона 1: V=40 м³/ч, fan=100%, po=200 → требуемый поток = 40×100% = 40
Зона 2: V=80 м³/ч, fan=80%, po=180 → требуемый поток = 80×80% = 64
Макс требуемый поток: 64 (зона 2)

Расчёт выходов:

Зона 1: out_1 = \frac{40 \times 255 \times 80}{40 \times 80} = 255
Зона 2: out_2 = \frac{64 \times 255 \times 80}{80 \times 80} = 204

Результат:

Зона 1: открыта на 255 (100%)
Зона 2: открыта на 204 (80%)

9. Специальные параметры и флаги

9.1 Служебные поля

"@lastCmd": -1,      // Последняя отправленная AC команда
"roomtemp": 0.0,     // Дополнительный датчик комнаты
"po": -2.0,          // Выход PID (внутренне)

9.2 Таймаут неактивности

Если текущая температура от AC не обновлялась 60 секунд, модуль очищает её.

10. Интеграция с внешними системами

10.1 Подключение задвижек

"zone_name": {
  "out": {
    "emit": "building/room1/damper_position"
  }
}

Затем в другом item'е (например, цифровой выход):

"damper": [
  3,
  ["GPIO_PIN_5", {"emit": "building/room1/damper_position"}]
]

10.2 Подключение датчиков температуры

"zone_name": {
  "val": {
    "emit": "sensors/room1/temperature"
  }
}

10.3 Управление центральным AC через Modbus

"": {
  "val": {
    "emit": "ac_unit/room_temp"
  },
  "mode": {
    "emit": "ac_unit/operation_mode"
  }
}

11. Рекомендации по эксплуатации

11.1 Настройка PID-контроллеров

Начальные значения: Kp=1.0, Ki=0.05, Kd=0.02, dT=5сек
Тестирование: постепенно увеличивайте Kp до появления колебаний
Стабилизация: добавляйте Ki для устранения постоянного смещения
Демпфирование: добавляйте Kd для снижения колебаний

11.2 Распределение объёмов (V)

Убедитесь, что сумма V соответствует производительности центральной установки
Для равномерного распределения: V ≈ площадь помещения
Для приоритизации: увеличьте V критичным зонам

11.3 Мониторинг системы

Отслеживайте balance в логах (должен быть близко к нулю в установившемся режиме)
Проверяйте out для каждой зоны (не должны быть постоянно на 0 или 255)
Контролируйте переходы режимов (HEAT↔COOL) — не должны быть частыми

11.4 Диагностика проблем

Проблема	Причина	Решение
Задвижки не реагируют	`out` зоны = 0	Повысить fan или cmd
Колебания температуры	PID слишком агрессивен	Снизить Kp
Не достигается setpoint	PID недостаточен	Увеличить Ki
AC часто переключается	balance скачет	Увеличить dT в PID

12. Ограничения и известные особенности

⚠️ Важно:

Синхронизм PID: все PID работают с одинаковым dT
Порядок обработки: сначала зоны, потом центральная установка
Гистерезис режимов: автоматическое переключение AC может быть медленным (до 60 сек при отсутствии данных)
Отсутствие истории: модуль не сохраняет историю команд между перезагрузками

13. Заключение

Модуль out_Multivent предоставляет промышленную-grade решение для управления многозональными системами климатизации.

Ключевые преимущества:

✅ Интеллектуальная балансировка воздушного потока
✅ Независимое PID-регулирование для каждой зоны
✅ Автоматическая агрегация команд
✅ Каскадное управление внешними системами

Версия документа: 1.0
Дата: 2026-01-21
Статус: Утверждено

27 KiB Raw Permalink Blame History Unescape Escape