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, file=sys.stderr)
  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 send(self, key, val):
  64         global mq
  65         topic = "burrow/" + key
  66         debug("> {} := {}".format(topic, val))
  67         mq.publish(topic, val, qos=1, retain=False)
  68
  69     def auto_enabled(self, key):
  70         topic = "burrow/auto/" + key
  71         if topic in self.attrs:
  72             return self.attrs[topic] != '0'
  73         else:
  74             return True
  75
  76     def hysteresis(self, key, value, low, high):
  77         old_state = self.hyst_state.get(key, 0)
  78         if value is None:
  79             new_state = 0
  80         elif old_state <= 0:
  81             if value >= high:
  82                 new_state = 1
  83             else:
  84                 new_state = -1
  85         else:
  86             if value <= low:
  87                 new_state = -1
  88             else:
  89                 new_state = 1
  90         self.hyst_state[key] = new_state
  91         return new_state
  92
  93     def update_average(self, key, window_seconds):
  94         if key not in self.running_averages:
  95             self.running_averages[key] = (deque(), 0, 0, None)
  96         (history, sum, count, avg) = self.running_averages[key]
  97
  98         while len(history) > 0 and history[0][0] <= self.now - window_seconds:
  99             if history[0][1] is not None:
 100                 sum -= history[0][1]
 101                 count -= 1
 102             history.popleft()
 103
 104         curr = self.get_sensor(key)
 105         history.append((self.now, curr))
 106         if curr is not None:
 107             sum += curr
 108             count += 1
 109
 110         if count > len(history) // 2:
 111             avg = sum / count
 112         else:
 113             avg = None
 114
 115         self.running_averages[key] = (history, sum, count, avg)
 116         if avg is None:
 117             debug("= avg NONE ({} samples, {} non-null)".format(len(history), count))
 118         else:
 119             debug("= avg {:.6} ({} samples, {} non-null)".format(avg, len(history), count))
 120             self.set("avg/" + key, "{:.6} {}".format(avg, int(self.now)))
 121
 122     def get_sensor_avg(self, key):
 123         val = self.running_averages[key][3]
 124         if val is None:
 125             debug("< {} = avg NONE".format(key))
 126         else:
 127             debug("< {} = avg {:.6}".format(key, val))
 128         return val
 129
 130 st = State()
 131
 132
 133 def auto_loft_fan():
 134     global st
 135     lt = st.get_sensor_avg("temp/loft")
 136     out = st.get_sensor_avg('air/inside-intake')
 137
 138     if lt is None or out is None:
 139         fs = 0
 140     elif st.hysteresis('lf_out_cold', out, 5, 6) < 0:
 141         fs = 0
 142     elif st.hysteresis('lf_out_cool', out, 6, 15) < 0:
 143         if st.min in range(10, 15):
 144             fs = 2
 145         else:
 146             fs = 0
 147     elif ac_is_on() > 0:
 148         fs = 3
 149     elif st.hysteresis('lf_loft_hot', lt, out - 1, out + 1) > 0:
 150         fs = 3
 151     else:
 152         fs = 0
 153
 154     st.set("loft/fan", fs)
 155
 156
 157 def auto_circ():
 158     global st
 159     if st.hour in range(7, 24):
 160         c = 1
 161     else:
 162         c = 0;
 163     st.set("loft/circulation", c)
 164
 165
 166 def ac_is_on():
 167     # Heuristics to tell if AC is currently on
 168
 169     tie = st.get_sensor_avg('air/inside-exhaust')
 170     tmix = st.get_sensor_avg('air/mixed')
 171     if tie is None or tmix is None:
 172         return 0
 173
 174     # Mixed air is significantly colder than inside exhaust
 175     ac_on = -st.hysteresis('ac_off', tmix, tie - 5, tie - 4)
 176
 177     # FIXME: It might also mean that the loft is cold
 178
 179     return ac_on
 180
 181
 182 def auto_air():
 183     global st
 184     tii = st.get_sensor_avg('air/inside-intake')
 185     tie = st.get_sensor_avg('air/inside-exhaust')
 186     toi = st.get_sensor_avg('air/outside-intake')
 187     tmix = st.get_sensor_avg('air/mixed')
 188     house_warm = st.hysteresis('house_warm', tii, 23.5, 24.5)
 189     house_hot = st.hysteresis('house_hot', tii, 24.5, 25)
 190     ac_on = ac_is_on()
 191
 192     # XXX: Temporarily disabled
 193     #house_warm = -1
 194     #house_hot = -1
 195     #ac_on = -1
 196
 197     # Do we want to bypass the heat exchanger?
 198     outside_warmer = st.hysteresis('outside_warmer', diff(toi, tii), -0.5, 0.5)
 199     if (house_warm > 0) and (outside_warmer > 0) or \
 200        (house_warm < 0) and (outside_warmer < 0):
 201         st.set('air/bypass', 0)
 202     else:
 203         st.set('air/bypass', 1)
 204
 205     # Is mixed air colder than air from the inside?
 206     mixed_warmer = st.hysteresis('mixed_warmer', diff(tmix, tii), -1, 0)
 207
 208     # Do we want to boost heat exchanger fan?
 209     if ac_on > 0 or (house_hot > 0 and mixed_warmer < 0):
 210         st.set('air/exchanger-fan', 255)
 211     else:
 212         st.set('air/exchanger-fan', 0)
 213
 214     debug("Air: house_warm={} house_hot={} ac_on={} outside_warmer={} mixed_warmer={}".format(house_warm, house_hot, ac_on, outside_warmer, mixed_warmer))
 215
 216
 217 def auto_aircon():
 218     global st
 219     tii = st.get_sensor_avg('air/inside-intake')
 220     tie = st.get_sensor_avg('air/inside-exhaust')
 221     house_hot = st.hysteresis('ac_house_hot', tii, 23.5, 24)
 222     outside_hot = st.hysteresis('ac_outside_hot', tie, 20, 21)
 223     ac_on = ac_is_on()
 224
 225     if house_hot > 0 and outside_hot > 0:
 226         want_ac = 1
 227     else:
 228         want_ac = -1
 229
 230     if not hasattr(st, 'last_ac_change'):
 231         st.last_ac_change = st.now
 232     need_wait = st.last_ac_change + 300 - st.now    # FIXME: Increase
 233
 234     if need_wait > 0:
 235         action = f"wait({need_wait:.0f})"
 236     elif ac_on == 0:
 237         action = "need-data"
 238     elif ac_on != want_ac:
 239         action = "change"
 240         st.send('air/aircon-remote', 'p')
 241         st.last_ac_change = st.now
 242     else:
 243         action = "none"
 244
 245     debug("AC: house_hot={} outside_hot={} ac_on={} want_ac={} action={}".format(house_hot, outside_hot, ac_on, want_ac, action))
 246
 247
 248 def on_connect(mq, userdata, flags, rc):
 249     mq.subscribe("burrow/#")
 250
 251 def on_message(mq, userdata, msg):
 252     global st
 253     # debug("Message {}: {}".format(msg.topic, msg.payload))
 254     st.attrs[msg.topic] = msg.payload.decode('utf-8')
 255
 256 opts, args = getopt.gnu_getopt(sys.argv[1:], "", ["debug"])
 257 for opt in opts:
 258     o, arg = opt
 259     if o == "--debug":
 260         debug_mode = True
 261
 262 mq = mqtt.Client()
 263 mq.on_connect = on_connect
 264 mq.on_message = on_message
 265 mq.will_set("status/auto", "dead", retain=True)
 266 mq.connect("burrow-mqtt")
 267 mq.publish("status/auto", "ok", retain=True)
 268 mq.loop_start()
 269
 270 # Heuristic delay to get all attributes from MQTT
 271 time.sleep(3)
 272
 273 checks = [
 274     ('loft-fan', auto_loft_fan),
 275     ('circ', auto_circ),
 276     ('air', auto_air),
 277     ('aircon', auto_aircon),
 278 ]
 279
 280 while True:
 281     st.update()
 282
 283     debug("averages")
 284     indent += 1
 285     st.update_average('air/outside-intake', 180)
 286     st.update_average('air/inside-intake', 180)
 287     st.update_average('air/inside-exhaust', 180)
 288     st.update_average('air/mixed', 180)
 289     st.update_average('temp/loft', 180)
 290     indent -= 1
 291
 292     for name, func in checks:
 293         if st.auto_enabled(name):
 294             debug(name)
 295             indent += 1
 296             func()
 297             indent -= 1
 298         else:
 299             debug("{} DISABLED".format(name))
 300     debug("=" * 80)
 301     time.sleep(10)