auto/burrow-auto

   1 #!/usr/bin/python3
   2
   3 from collections import deque
   4 import getopt
   5 import paho.mqtt.client as mqtt
   6 import sys
   7 import time
   8
   9 debug_mode = False
  10 indent = 0
  11
  12 def debug(msg):
  13     if debug_mode:
  14         print(("\t" * indent) + msg)
  15
  16 def diff(x, y):
  17     if x is None or y is None:
  18         return None
  19     else:
  20         return x - y
  21
  22 class State:
  23     def __init__(self):
  24         self.attrs = {}
  25         self.hyst_state = {}
  26         self.running_averages = {}
  27
  28     def update(self):
  29         self.now = time.time()
  30         tm = time.localtime(self.now)
  31         self.year = tm.tm_year
  32         self.month = tm.tm_mon
  33         self.day = tm.tm_mday
  34         self.hour = tm.tm_hour
  35         self.min = tm.tm_min
  36         self.wday = tm.tm_wday
  37         debug("[{}-{:02d}-{:02d} {:02d}:{:02d}:{:02d} wday={}]".format(
  38             self.year, self.month, self.day,
  39             self.hour, self.min, tm.tm_sec,
  40             self.wday
  41             ))
  42
  43     def get_sensor(self, key):
  44         topic = "burrow/" + key
  45         if topic in self.attrs:
  46             s = self.attrs[topic].split(" ")
  47             if len(s) >= 2 and int(s[1]) < self.now - 120:
  48                 debug("< {} EXPIRED".format(key))
  49                 return None
  50             else:
  51                 debug("< {} = {}".format(key, s[0]))
  52                 return float(s[0])
  53         else:
  54             debug("< {} UNDEFINED".format(key))
  55             return None
  56
  57     def set(self, key, val):
  58         global mq
  59         topic = "burrow/" + key
  60         debug("> {} = {}".format(topic, val))
  61         mq.publish(topic, val, qos=1, retain=True)
  62
  63     def auto_enabled(self, key):
  64         topic = "burrow/auto/" + key
  65         if topic in self.attrs:
  66             return self.attrs[topic] != '0'
  67         else:
  68             return True
  69
  70     def hysteresis(self, key, value, low, high):
  71         old_state = self.hyst_state.get(key, 0)
  72         if value is None:
  73             new_state = 0
  74         elif old_state <= 0:
  75             if value >= high:
  76                 new_state = 1
  77             else:
  78                 new_state = -1
  79         else:
  80             if value <= low:
  81                 new_state = -1
  82             else:
  83                 new_state = 1
  84         self.hyst_state[key] = new_state
  85         return new_state
  86
  87     def update_average(self, key, window_seconds):
  88         if key not in self.running_averages:
  89             self.running_averages[key] = (deque(), 0, 0, None)
  90         (history, sum, count, avg) = self.running_averages[key]
  91
  92         while len(history) > 0 and history[0][0] <= self.now - window_seconds:
  93             if history[0][1] is not None:
  94                 sum -= history[0][1]
  95                 count -= 1
  96             history.popleft()
  97
  98         curr = self.get_sensor(key)
  99         history.append((self.now, curr))
 100         if curr is not None:
 101             sum += curr
 102             count += 1
 103
 104         if count > len(history) // 2:
 105             avg = sum / count
 106         else:
 107             avg = None
 108
 109         self.running_averages[key] = (history, sum, count, avg)
 110         if avg is None:
 111             debug("= avg NONE ({} samples, {} non-null)".format(len(history), count))
 112         else:
 113             debug("= avg {:.6} ({} samples, {} non-null)".format(avg, len(history), count))
 114             self.set("avg/" + key, "{:.6} {}".format(avg, int(self.now)))
 115
 116     def get_sensor_avg(self, key):
 117         val = self.running_averages[key][3]
 118         if val is None:
 119             debug("< {} = avg NONE".format(key))
 120         else:
 121             debug("< {} = avg {:.6}".format(key, val))
 122         return val
 123
 124 st = State()
 125
 126 def on_connect(mq, userdata, flags, rc):
 127     mq.subscribe("burrow/#")
 128
 129 def on_message(mq, userdata, msg):
 130     global st
 131     # debug("Message {}: {}".format(msg.topic, msg.payload))
 132     st.attrs[msg.topic] = msg.payload.decode('utf-8')
 133
 134 def auto_loft_fan():
 135     global st
 136     lt = st.get_sensor("temp/loft")
 137     lt_high = st.hysteresis('lt_high', lt, 29, 30)
 138     lt_mid = st.hysteresis('lt_mid', lt, 24, 25)
 139     if lt_high > 0:
 140             fs = 3
 141     elif lt_mid > 0:
 142         if st.hour in range(10, 20):
 143                 fs = 3
 144         else:
 145             fs = 1
 146     else:
 147         if st.hour in range(8, 22):
 148             if st.min % 30 in range(0, 5):
 149                 fs = 3
 150             else:
 151                 fs = 0
 152         else:
 153             fs = 0
 154     # FIXME: Disabled for now
 155     fs = 0
 156     st.set("loft/fan", fs)
 157
 158 def auto_circ():
 159     global st
 160     if st.hour in range(7, 24):
 161         c = 1
 162     else:
 163         c = 0;
 164     st.set("loft/circulation", c)
 165
 166 def auto_air():
 167     global st
 168     tii = st.get_sensor_avg('air/inside-intake')
 169     tie = st.get_sensor_avg('air/inside-exhaust')
 170     toi = st.get_sensor_avg('air/outside-intake')
 171     tmix = st.get_sensor_avg('air/mixed')
 172     house_warm = st.hysteresis('house_warm', tii, 23.5, 24.5)
 173     house_hot = st.hysteresis('house_hot', tii, 24.5, 25)
 174
 175     # Is AC currently on (mixed air is significantly colder than inside exhaust)?
 176     if tie is None or tmix is None:
 177             ac_off = 1
 178     else:
 179         ac_off = st.hysteresis('ac_off', tmix, tie - 5, tie - 4)
 180
 181     # XXX: Temporarily disabled
 182     house_warm = -1
 183     house_hot = -1
 184     ac_off = 1
 185
 186     # Do we want to bypass the heat exchanger?
 187     outside_warmer = st.hysteresis('outside_warmer', diff(toi, tii), -0.5, 0.5)
 188     if (house_warm > 0) and (outside_warmer > 0) or \
 189        (house_warm < 0) and (outside_warmer < 0):
 190         st.set('air/bypass', 0)
 191     else:
 192         st.set('air/bypass', 1)
 193
 194     # Is mixed air colder than air from the inside?
 195     mixed_warmer = st.hysteresis('mixed_warmer', diff(tmix, tii), -1, 0)
 196
 197     # Do we want to boost heat exchanger fan?
 198     if ac_off < 0 or (house_hot > 0 and mixed_warmer < 0):
 199         st.set('air/exchanger-fan', 255)
 200     else:
 201         st.set('air/exchanger-fan', 0)
 202
 203     debug("Air: house_warm={} house_hot={} ac_off={} outside_warmer={} mixed_warmer={}".format(house_warm, house_hot, ac_off, outside_warmer, mixed_warmer))
 204
 205 opts, args = getopt.gnu_getopt(sys.argv[1:], "", ["debug"])
 206 for opt in opts:
 207     o, arg = opt
 208     if o == "--debug":
 209         debug_mode = True
 210
 211 mq = mqtt.Client()
 212 mq.on_connect = on_connect
 213 mq.on_message = on_message
 214 mq.will_set("status/auto", "dead", retain=True)
 215 mq.connect("burrow-mqtt")
 216 mq.publish("status/auto", "ok", retain=True)
 217 mq.loop_start()
 218
 219 # Heuristic delay to get all attributes from MQTT
 220 time.sleep(3)
 221
 222 checks = [
 223     ('loft-fan', auto_loft_fan),
 224     ('circ', auto_circ),
 225     ('air', auto_air)
 226 ]
 227
 228 while True:
 229     st.update()
 230
 231     debug("averages")
 232     indent += 1
 233     st.update_average('air/outside-intake', 60)
 234     st.update_average('air/inside-intake', 60)
 235     st.update_average('air/inside-exhaust', 60)
 236     st.update_average('air/mixed', 60)
 237     indent -= 1
 238
 239     for name, func in checks:
 240         if st.auto_enabled(name):
 241             debug(name)
 242             indent += 1
 243             func()
 244             indent -= 1
 245         else:
 246             debug("{} DISABLED".format(name))
 247     debug("=" * 80)
 248     time.sleep(10)