auto/burrow-auto

   1 #!/usr/bin/python3
   2
   3 from collections import deque
   4 import getopt
   5 import os
   6 import paho.mqtt.client as mqtt
   7 import sys
   8 import time
   9
  10 debug_mode = False
  11 log_name = '/run/burrow-auto'
  12 log_file = None
  13 indent = 0
  14
  15 def debug(msg):
  16     if debug_mode:
  17         print(("\t" * indent) + msg, file=sys.stderr)
  18     elif log_file is not None:
  19         print(("\t" * indent) + msg, file=log_file)
  20
  21 def debug_open():
  22     if not debug_mode:
  23         global log_file
  24         log_file = open(log_name + '.new', 'w')
  25
  26 def debug_close():
  27     if debug_mode:
  28         debug("=" * 80)
  29     else:
  30         global log_file
  31         log_file.close()
  32         log_file = None
  33         os.rename(log_name + '.new', log_name)
  34
  35 def diff(x, y):
  36     if x is None or y is None:
  37         return None
  38     else:
  39         return x - y
  40
  41 class State:
  42     def __init__(self):
  43         self.attrs = {}
  44         self.hyst_state = {}
  45         self.running_averages = {}
  46
  47     def update(self):
  48         self.now = time.time()
  49         tm = time.localtime(self.now)
  50         self.year = tm.tm_year
  51         self.month = tm.tm_mon
  52         self.day = tm.tm_mday
  53         self.hour = tm.tm_hour
  54         self.min = tm.tm_min
  55         self.wday = tm.tm_wday
  56         debug("[{}-{:02d}-{:02d} {:02d}:{:02d}:{:02d} wday={}]".format(
  57             self.year, self.month, self.day,
  58             self.hour, self.min, tm.tm_sec,
  59             self.wday
  60             ))
  61
  62     def get_sensor(self, key):
  63         topic = "burrow/" + key
  64         if topic in self.attrs:
  65             s = self.attrs[topic].split(" ")
  66             if len(s) >= 2 and int(s[1]) < self.now - 120:
  67                 debug("< {} EXPIRED".format(key))
  68                 return None
  69             else:
  70                 debug("< {} = {}".format(key, s[0]))
  71                 return float(s[0])
  72         else:
  73             debug("< {} UNDEFINED".format(key))
  74             return None
  75
  76     def set(self, key, val):
  77         global mq
  78         topic = "burrow/" + key
  79         debug("> {} = {}".format(topic, val))
  80         mq.publish(topic, val, qos=1, retain=True)
  81
  82     def send(self, key, val):
  83         global mq
  84         topic = "burrow/" + key
  85         debug("> {} := {}".format(topic, val))
  86         mq.publish(topic, val, qos=1, retain=False)
  87
  88     def auto_enabled(self, key):
  89         topic = "burrow/auto/" + key
  90         if topic in self.attrs:
  91             return self.attrs[topic] != '0'
  92         else:
  93             return True
  94
  95     def hysteresis(self, key, value, low, high):
  96         old_state = self.hyst_state.get(key, 0)
  97         if value is None:
  98             new_state = 0
  99         elif old_state <= 0:
 100             if value >= high:
 101                 new_state = 1
 102             else:
 103                 new_state = -1
 104         else:
 105             if value <= low:
 106                 new_state = -1
 107             else:
 108                 new_state = 1
 109         self.hyst_state[key] = new_state
 110         return new_state
 111
 112     def update_average(self, key, window_seconds):
 113         if key not in self.running_averages:
 114             self.running_averages[key] = (deque(), 0, 0, None)
 115         (history, sum, count, avg) = self.running_averages[key]
 116
 117         while len(history) > 0 and history[0][0] <= self.now - window_seconds:
 118             if history[0][1] is not None:
 119                 sum -= history[0][1]
 120                 count -= 1
 121             history.popleft()
 122
 123         curr = self.get_sensor(key)
 124         history.append((self.now, curr))
 125         if curr is not None:
 126             sum += curr
 127             count += 1
 128
 129         if count > len(history) // 2:
 130             avg = sum / count
 131         else:
 132             avg = None
 133
 134         self.running_averages[key] = (history, sum, count, avg)
 135         if avg is None:
 136             debug("= avg NONE ({} samples, {} non-null)".format(len(history), count))
 137         else:
 138             debug("= avg {:.6} ({} samples, {} non-null)".format(avg, len(history), count))
 139             self.set("avg/" + key, "{:.6} {}".format(avg, int(self.now)))
 140
 141     def get_sensor_avg(self, key):
 142         val = self.running_averages[key][3]
 143         if val is None:
 144             debug("< {} = avg NONE".format(key))
 145         else:
 146             debug("< {} = avg {:.6}".format(key, val))
 147         return val
 148
 149 st = State()
 150
 151
 152 def auto_loft_fan():
 153     global st
 154     lt = st.get_sensor_avg("temp/loft")
 155     out = st.get_sensor_avg('air/outside-intake')
 156
 157     if st.hour in range(21, 24) or st.hour in range(6, 10):
 158         fs = 0
 159     elif lt is None or out is None:
 160         fs = 0
 161     elif st.hysteresis('lf_out_cold', out, 5, 6) < 0:
 162         fs = 0
 163     elif st.hysteresis('lf_out_cool', out, 14, 15) < 0:
 164         if st.min in range(10, 15):
 165             fs = 2
 166         else:
 167             fs = 0
 168     elif ac_is_on() > 0:
 169         fs = 3
 170     elif st.hysteresis('lf_loft_hot', lt, 25, 26) > 0:
 171         if st.hysteresis('lf_loft_hotter_than_out', lt, out - 1, out + 1) > 0:
 172             fs = 3
 173         else:
 174             fs = 1
 175     else:
 176         if st.min in range(10, 15):
 177             fs = 2
 178         else:
 179             fs = 0
 180
 181     st.set("loft/fan", fs)
 182
 183
 184 def auto_circ():
 185     global st
 186     if st.hour in range(7, 24):
 187         c = 1
 188     else:
 189         c = 0;
 190     st.set("loft/circulation", c)
 191
 192
 193 def ac_is_on():
 194     # Heuristics to tell if AC is currently on
 195
 196     tie = st.get_sensor_avg('air/inside-exhaust')
 197     tmix = st.get_sensor_avg('air/mixed')
 198     if tie is None or tmix is None:
 199         return 0
 200
 201     # Mixed air is significantly colder than inside exhaust
 202     ac_on = -st.hysteresis('ac_off', tmix, tie - 5, tie - 4)
 203
 204     # FIXME: It might also mean that the loft is cold
 205
 206     return ac_on
 207
 208
 209 def auto_air():
 210     global st
 211     tii = st.get_sensor_avg('air/inside-intake')
 212     tie = st.get_sensor_avg('air/inside-exhaust')
 213     toi = st.get_sensor_avg('air/outside-intake')
 214     tmix = st.get_sensor_avg('air/mixed')
 215     house_warm = st.hysteresis('house_warm', tii, 23.5, 24.5)
 216     house_hot = st.hysteresis('house_hot', tii, 24.5, 25)
 217     ac_on = ac_is_on()
 218
 219     # XXX: Temporarily disabled
 220     #house_warm = -1
 221     #house_hot = -1
 222     #ac_on = -1
 223
 224     # Do we want to bypass the heat exchanger?
 225     outside_warmer = st.hysteresis('outside_warmer', diff(toi, tii), -0.5, 0.5)
 226     if (house_warm > 0) and (outside_warmer > 0) or \
 227        (house_warm < 0) and (outside_warmer < 0):
 228         st.set('air/bypass', 0)
 229     else:
 230         st.set('air/bypass', 1)
 231
 232     # Is mixed air colder than air from the inside?
 233     mixed_warmer = st.hysteresis('mixed_warmer', diff(tmix, tii), -1, 0)
 234
 235     # Do we want to boost heat exchanger fan?
 236     if ac_on > 0 or (house_hot > 0 and mixed_warmer < 0):
 237         st.set('air/exchanger-fan', 255)
 238     else:
 239         st.set('air/exchanger-fan', 0)
 240
 241     debug("Air: house_warm={} house_hot={} ac_on={} outside_warmer={} mixed_warmer={}".format(house_warm, house_hot, ac_on, outside_warmer, mixed_warmer))
 242
 243     if ac_on != 0:
 244         st.set("air/ac-on", "{} {}".format(1 if ac_on > 0 else 0, int(st.now)))
 245     else:
 246         st.set("air/ac-on", "")
 247
 248
 249 def auto_aircon():
 250     global st
 251     tii = st.get_sensor_avg('air/inside-intake')
 252     tie = st.get_sensor_avg('air/inside-exhaust')
 253     house_hot = st.hysteresis('ac_house_hot', tii, 23.5, 24)
 254     outside_hot = st.hysteresis('ac_outside_hot', tie, 24, 25)
 255     ac_on = ac_is_on()
 256
 257     if house_hot > 0 and outside_hot > 0:
 258         want_ac = 1
 259     else:
 260         want_ac = -1
 261
 262     if not hasattr(st, 'last_ac_change'):
 263         st.last_ac_change = st.now
 264     need_wait = st.last_ac_change + 300 - st.now    # FIXME: Increase
 265
 266     if need_wait > 0:
 267         action = f"wait({need_wait:.0f})"
 268     elif ac_on == 0:
 269         action = "need-data"
 270     elif ac_on != want_ac:
 271         action = "change"
 272         st.send('air/aircon-remote', 'p')
 273         st.last_ac_change = st.now
 274     else:
 275         action = "none"
 276
 277     debug("AC: house_hot={} outside_hot={} ac_on={} want_ac={} action={}".format(house_hot, outside_hot, ac_on, want_ac, action))
 278
 279
 280 def on_connect(mq, userdata, flags, rc):
 281     mq.subscribe("burrow/#")
 282
 283 def on_message(mq, userdata, msg):
 284     global st
 285     # debug("Message {}: {}".format(msg.topic, msg.payload))
 286     st.attrs[msg.topic] = msg.payload.decode('utf-8')
 287
 288 opts, args = getopt.gnu_getopt(sys.argv[1:], "", ["debug"])
 289 for opt in opts:
 290     o, arg = opt
 291     if o == "--debug":
 292         debug_mode = True
 293
 294 mq = mqtt.Client()
 295 mq.on_connect = on_connect
 296 mq.on_message = on_message
 297 mq.will_set("status/auto", "dead", retain=True)
 298 mq.connect("burrow-mqtt")
 299 mq.publish("status/auto", "ok", retain=True)
 300 mq.loop_start()
 301
 302 # Heuristic delay to get all attributes from MQTT
 303 time.sleep(3)
 304
 305 checks = [
 306     ('loft-fan', auto_loft_fan),
 307     ('circ', auto_circ),
 308     ('air', auto_air),
 309     ('aircon', auto_aircon),
 310 ]
 311
 312 while True:
 313     debug_open()
 314     st.update()
 315
 316     debug("averages")
 317     indent += 1
 318     st.update_average('air/outside-intake', 180)
 319     st.update_average('air/inside-intake', 180)
 320     st.update_average('air/inside-exhaust', 180)
 321     st.update_average('air/mixed', 180)
 322     st.update_average('temp/loft', 180)
 323     indent -= 1
 324
 325     for name, func in checks:
 326         if st.auto_enabled(name):
 327             debug(name)
 328             indent += 1
 329             func()
 330             indent -= 1
 331         else:
 332             debug("{} DISABLED".format(name))
 333
 334     debug_close()
 335     time.sleep(10)