auto/burrow-auto

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