Как мы автоматизировали насос с Shelly за один день

Помидоры пересыхали, а насос нельзя было оставить без присмотра

До автоматизации всё зависело от приезда хозяина. Он проверял уровень воды в баке, включал насос, ждал окончания полива и возвращался, чтобы его выключить. Если поездку приходилось отложить, земля на грядках пересыхала. Если насос забывали выключить, появлялся другой риск — он мог продолжить работу после того, как вода опустилась ниже точки забора.

Удалённая кнопка в телефоне избавила бы только от поездки к выключателю. Она не ответила бы на главный вопрос — есть ли в баке вода прямо сейчас. Расписание тоже не помогло бы само по себе. Оно исправно включало бы насос утром и вечером, даже когда качать уже нечего.

Поэтому у системы появилось три обязательных условия. Она должна была запускать полив без участия человека, запрещать пуск при пустом баке и останавливать насос, если вода закончилась во время работы. Уже по ходу проекта к ним добавились удалённый контроль и учёт ресурсов, но они оставались дополнениями к безопасной локальной логике.

Одного расписания оказалось мало

Самым очевидным решением был таймер. Однако чем точнее мы представляли его работу, тем яснее становился недостаток. Таймер знает время, но ничего не знает о воде. Если бак опустел ночью, утренний запуск только повторит опасную ситуацию автоматически.

Значит, перед каждой командой нужно было получать разрешение от датчика уровня. Для этого в баке предусмотрели два поплавка. Нижний сообщает, что воды для полива уже недостаточно, и именно он запрещает работу. Верхний показывает заполнение бака. Его сигнал полезен для уведомления или отдельной системы наполнения, но сам по себе насос не защищает.

Мы добавили ещё один признак — активную мощность. Когда насос перестаёт нормально перекачивать воду, его потребление может измениться. В официальном примере Shelly реле отслеживает это значение и отключает насос после заданной выдержки. Порог нельзя переносить из чужой установки. Его подбирают по показаниям конкретного насоса во время нормальной работы.

Так сложился основной принцип. Нижний поплавок не разрешает опасный запуск, а контроль мощности помогает заметить ненормальную работу уже включённого насоса. Оба механизма дополняют штатную защиту двигателя, но не заменяют реле давления, защиту от перегрузки, контроль фаз и другие аппараты, если их требует производитель насоса.

Из этой логики получился состав системы

Когда роли стали понятны, мы разделили силовую часть и сигналы датчиков. Одно устройство включает насос и измеряет его потребление. Второе принимает сигналы двух поплавков и импульсы водосчётчика. Такое разделение оказалось проще, чем пытаться подключить всё к одному реле.

Таблицу можно прокрутить по горизонтали.

В первоначальном варианте фигурировал Shelly Plus 1PM. Для нового щитового решения мы выбрали Pro 1PM, потому что он ставится на DIN-рейку, подключается к локальной сети по кабелю (LAN) и выполняет скрипт на самом устройстве. Plus Uni взял на себя низковольтные сигналы двух поплавков и отдельный импульсный вход.

Оставался вопрос силовой части. Надпись «16 А» на реле не означает, что к нему можно подключить любой насос с подходящей мощностью на шильдике. При запуске двигатель кратковременно потребляет повышенный ток. Поэтому мы сопоставили номинальный и пусковой ток насоса с допустимыми значениями реле. Если требуется контактор, Pro 1PM в цепи его катушки учтёт только энергию катушки. Для расхода самого двигателя тогда нужен отдельный измеритель на силовой линии. Подробно этот выбор разобран в статье о реактивной нагрузке и пусковом токе.

Сначала мы запретили опасный запуск

Настройку начали не с расписания, а с нижнего поплавка. Сначала по паспортам сопоставили тип его контакта с параметрами входа Plus Uni. Затем вручную перевели поплавок в оба положения и проследили за состоянием входа в интерфейсе. При движении нижнего датчика должен меняться только подписанный для него вход. Если значения «воды достаточно» и «бак пуст» отображаются наоборот, нужно инвертировать логику входа, а не менять смысл подписей.

После этого на Pro 1PM запустили локальный скрипт. Получив команду на полив, он сначала запрашивает состояние нижнего уровня через Plus Uni. Если воды недостаточно или модуль не отвечает, реле остаётся выключенным. Отсутствие данных мы трактуем как запрет, потому что неизвестный уровень не должен превращаться в разрешение на запуск.

Во время полива скрипт продолжает следить за нижним поплавком. Когда тот сообщает о нехватке воды, насос останавливается. Одновременно Pro 1PM наблюдает за мощностью. Если она выходит из настроенного рабочего диапазона и остаётся такой дольше заданной выдержки, реле отключается, а автоматический повторный запуск блокируется.

Защиту проверили без работы насоса всухую. Бак оставили заполненным, насос включили, а нижний поплавок вручную перевели в положение «пусто». Реле отключилось, и следующая команда не запустила насос. Чтобы снять блокировку, нужно восстановить уровень воды, открыть Plus Uni и дождаться состояния «воды достаточно» у нижнего входа.

Только после защиты появилось расписание

Когда насос научился отказываться от опасной команды, автоматический запуск перестал быть лотереей. Мы сохранили утренний и вечерний полив в расписании устройства. Для каждого запуска включили Auto off («Автоматическое выключение»), чтобы насос не работал дольше заданного времени, даже если команда на остановку не пришла.

Продолжительность нельзя бездумно копировать с другого участка. Она зависит от подачи насоса, площади полива и того, сколько воды нужно растениям. После первого запуска мы посмотрели рабочий ток и мощность в интерфейсе Pro 1PM. Они должны соответствовать расчётным значениям, а в журнале устройства не должно быть сообщений о перегреве или перегрузке.

Расписание опирается на встроенные часы устройства. Поэтому Pro 1PM должен периодически синхронизировать время по сети. После долгого отключения роутера или питания нужно открыть расписание и сверить время следующего запуска.

Только затем мы подключили Shelly Cloud. Теперь клиент может увидеть состояние насоса и выключить его через мобильный интернет. Команда на включение не обходит защиту — скрипт всё равно сначала проверяет нижний уровень. Для проверки мы отключили Wi-Fi на телефоне, открыли карточку насоса через мобильную сеть и отправили команду выключения. Home Assistant для этой системы не понадобился. Расписание, проверка уровня и останов по мощности уже работают на устройствах Shelly.

По ходу работы появился понятный учёт

До автоматизации клиент видел только сам факт работы насоса. После установки Pro 1PM в приложении появились текущая мощность и накопленная энергия. По графику можно сравнить дни и заметить, что насос стал работать дольше обычного. Эти данные помогают наблюдать за режимом, хотя не заменяют прибор коммерческого учёта.

Электричество ещё не отвечает на вопрос, сколько воды ушло на грядки. Для этого нужен совместимый водосчётчик с импульсным выходом. В Plus Uni мы указали, сколько литров соответствует одному импульсу. Значение взяли из паспорта счётчика, затем пропустили известный объём воды и сравнили прирост в интерфейсе. Результат должен совпасть с ожидаемым в пределах шага одного импульса.

Здесь важно не смешивать два разных сигнала. Датчик, который сообщает только «поток есть», подтверждает движение воды, но не считает литры. Импульсный водосчётчик измеряет уже прошедший объём, но не знает, сколько воды осталось в баке. Поэтому он дополняет нижний поплавок, а не заменяет его.

Затем мы разобрали систему по сбоям

Автоматизация была бы незаконченной, если бы работала только при исправном интернете и роутере. Поэтому для каждого отказа мы заранее определили безопасное поведение.

Если пропал интернет

Локальный скрипт Pro 1PM и обмен с Plus Uni продолжают работать внутри домашней сети. Полив по расписанию и защита сохраняются, но Shelly Cloud и уведомления становятся недоступны.

Если остановился роутер или Wi-Fi

Pro 1PM продолжает измерять мощность и может выполнить собственное отключение, пока получает питание и скрипт запущен. Однако состояние поплавков с Plus Uni уже не приходит. В такой ситуации система не разрешает новый запуск, потому что не может подтвердить наличие воды.

Если остановился скрипт

Остаются штатные электрические защиты реле и насоса, если они предусмотрены схемой. Программная проверка уровня и мощности больше не выполняется, поэтому автоматический режим нужно отключить до восстановления скрипта.

Если пропало и вернулось питание

Насос и оба модуля выключаются. Для выхода Pro 1PM мы выбрали состояние «после подачи питания — выключено». Эту настройку проверили один раз при вводе системы в работу — сняли питание, подали его снова и убедились, что насос не запустился сам. Возвращение электричества ещё не означает, что в баке достаточно воды.

В итоге полив перестал зависеть от поездок на дачу

Теперь утром и вечером система сама решает, можно ли начинать полив. Если бак пуст или состояние уровня неизвестно, насос остаётся выключенным. Клиент может проверить работу с телефона, а по отдельным данным об энергии и воде понимает, сколько ресурсов уходит на участок.

Клиент о результате. «Раньше я постоянно бегал к насосу — включал, выключал и боялся, что он останется без воды. Теперь полив идёт по расписанию, насос можно проверить с телефона, а расход электричества виден в приложении. Проблему, с которой я мучился годами, решили за один день».