Дефиниција на проблемот

Јавните градски чешми во парковите и плоштадите често остануваат заборавени со недели откако ќе се оштети рачката или вентилот, трошејќи илјадници кубни метри чиста вода за пиење без никој навреме да реагира. Дополнително, при првите зимски мразови, заостанатата вода во инсталацијата замрзнува, ги пука цевките и прави скапи штети. Комерцијалните системи за мониторинг се скапи, бараат скап приклучок на електричната мрежа и работат со затворен софтвер. Овој никулец претставува отворена хардверска надградба што претвора обична чешма во паметен, автономен соларен јазол за штедење и надзор.

Отворена спецификација на материјали (BOM Hints)

  • Контролер и радио: ESP32-C3 мини модул (со длабок сон од $15\mu\text{A}$) спарен со Semtech SX1262 LoRa трансивер на 868 MHz.
  • Енергетски потсистем: 10W монокристален фотоволтаичен панел интегриран во настрешницата; единечна 3.2V 6000mAh LiFePO4 ќелија (формат 32700) со TP5000 / CN3791 соларен полнач и нископотрошен buck-boost претворач (TPS63020).
  • Вентил и активација: 1/2" месингсен бистабилен (latching) соленоиден вентил што бара само краток струен импулс (50–100 ms) за отворање и затворање, трошејќи нула струја во меѓувреме; дигитален инфрацрвен ToF (Time-of-Flight) или капацитивен сензор за бесконтактно пуштање вода.
  • Мерење и заштита: Месингсен мерач на проток со Hall-ефект (YF-B1, 1–25 L/min, 450 пулса по литар); дигитална температурна сонда DS18B20 прицврстена директно на влезната цевка; секундарен мал електромагнетен дренажен вентил на најниската точка.

Шеми и белешки од експериментите

  1. Импулсен погон на вентилот: Бистабилниот соленоид се контролира преку минијатурен H-мост (DRV8837). За отворање на вентилот се пушта позитивен импулс од 12V во траење од 60 ms; за затворање се пушта обратен импулс. Со ова просечната потрошувачка на електрониката останува под 0.8 mW.
  2. Алгоритам за заштита од истекување: Контролерот го брои протокот во милилитри. Доколку чешмата тече непрекинато подолго од 90 секунди (што укажува на заглавено копче или вандализам), протокот автоматски се затвора и се генерира LoRa аларм.
  3. Автоматска заштита од замрзнување (Winter Drain): Кога сондата DS18B20 ќе измери температура на цевката под +2°C, контролерот го исклучува главниот довод и го отвора дренажниот вентил за гравитациски да ја испразни инсталацијата, елиминирајќи го ризикот од пукање на цевките без потреба од грејни кабли.
  4. Хигиенски стандард: Системот се поврзува исклучиво на постоечки градски водовод со питка вода. Дождовницата останува строго за суб-површинско наводнување на околните дрвја.
  5. LoRa телеметриски пакет: На секои 60 минути (или инстантно при аларм) се испраќа 12-бајтен CBOR пакет со: вкупен изминат волумен (m³), моментален проток (L/min), температура на цевката (°C) и напон на батеријата (V).

Покана за придонес (Како да се вклучите)

  • Фирмвер програмери: Помогнете ни да ја оптимизираме ESPHome / Zephyr RTOS конфигурацијата за уште помал режим на длабок сон.
  • Механички дизајнери: Потребни ни се робусни, вандал-отпорни CAD куќишта за 3Д-печатење од PETG/ASA или алуминиумско лиење за монтажа врз стандардни парковски чешми.
  • Теренски тестери: Ако сакате да поставиме пилот-чешма во вашето училиште, парк или планински дом, пишете ни на контакт е-поштата или отворете тема во заедницата.