Teil 2
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9403ac5bff
commit
b3a40a8c5a
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@ -3,7 +3,8 @@ MQTT-Wetterstation mit Datenauswertung und -Darstellung in Node-Red sowie Aufzei
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Dieses Projekt besteht aus mehreren Teilen:
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## [Grundlagen: VEML 6070 Sensor, UV-Index Berechnung](VEML_6070/README.md)
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## 1. [Grundlagen: VEML 6070 Sensor, UV-Index Berechnung](VEML_6070/README.md)
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## 2. [Bresser Wetterstation MQTT-Anbindung mit RTL-433](rtl_433_Bresser/README.md)
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## [Zusatzinfos: verwendete Berechnungsformeln](Berechnungsfunktionen.md)
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@ -0,0 +1,133 @@
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# Bresser Wetterstation MQTT
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Viele Wetterstationen können mit Hilfe der Software rtl_433 emfangen werden.
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rtl_433 wird hierbei als Brücke zwischen dem Signal der Wetterstation (868MHz) und dem MQTT-Server verwendet.
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Ich verwende eine `Bresser 5-in-1 Wetter Center`-Station ([Link](https://www.bresser.de/Wetter-Zeit/BRESSER-5-in-1-Wetter-Center-schwarz.html)). rtl_433 ist aber ebenfalls mit vielen anderen Wettersationen kompatibel. Dazu einfach einen Blick in die Dokumentation werfen.
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Der Empfang erfolgt mit Hilfe eines SDR-USB Sticks (auch ein DVBT-Stick mit RTL2832-Chipsatz ist möglich).
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# Installation von rtl_433
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Link zur Software: https://github.com/merbanan/rtl_433
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Die Software kann z.B. auf einem Raspberry Pi oder innerhalb einer Virtuellen Maschine (VM, Ubuntu 20.04 server) erfolgen.
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rtl_433 kann als Linux-Paket installiert werden (unter Debian mit `apt-get install rtl-433`). In meinem Fall konnte mit dieser Version jedoch keine erfolgreiche Decodierung erreicht werden. Deshalb der Weg über die manuelle Compillierung, welche bei mir die Wetterstation auf Anhieb erfolgreich empfangen konnte.
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Zur Verwendung des SDR-Sticks zunächst folgende Vorkehrungen treffen:
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In die Datei
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```
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sudo nano /etc/modprobe.d/blacklist.conf
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```
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folgende Einträge ergänzen:
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```
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# Blacklist DVBT-SDR Stick (disable the Stick for DVBT)
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blacklist dvb_usb_rtl28xxu
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blacklist rtl2832
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blacklist rtl2830
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```
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Nun kann der SDR-Stick eingesteckt und mit der eigentlichen Installation begonnen werden. Die hier angegeben Paketversionen müssen nicht zwangsläufig verwendet werden funktionierten in meinem Fall jedoch auf Anhieb.
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```
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sudo apt-get install git libtool=2.4.6-14 libusb-1.0-0-dev=2:1.0.23-2build1 librtlsdr-dev=0.6.0-3 rtl-sdr=0.6.0-3 build-essential cmake pkg-config
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git clone https://github.com/merbanan/rtl_433.git
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cd rtl_433/
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mkdir build
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cd build
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cmake ..
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make
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sudo make install
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```
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Die Funtkion des SDR-Sticks kann mit Hilfe des Befehls `rtl_test -t` geprüft werden.
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# Testen des Empfangs
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Als Antenne kann bei geringer Entfernung zur Wetterstation die dem DVBT-Stick mitgelieferte Antenne verwendet werden.
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Anderenfalls empfiehlt es sich eine `868MHz` Groundplane-Antenne zu bauen (Quelle: https://www.darc.de/fileadmin/filemounts/distrikte/o/ortsverbaende/38/Downloads/Bericht_868MHz_Antennen_V2.0.pdf):
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[<img src="pictures/Groundplane.png" height="200px">](pictures/Groundplane.png)
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([Bildquelle](http://sites.prenninger.com/elektronik/dvb-t-antennen/groundplane))
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Für die Frequenz `868MHz` beträgt die Länge eines einzelnen Drahtes `lambda/4 = 1/4 * 300/868MHz * 0.96 = 8,29cm`.
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Mit der passenden Antenne kann nun ein erster Empfangstest stattfinden:
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```
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rtl_433 -f 868M
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```
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Nach wenigen Sekunden/Minuten sollte ein erfolgreicher Empfang zustande gekommen sein. Die Ausgabe zeigt die Decodierten Messwerte:
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```
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time : 2021-12-30 10:05:47
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model : Bresser-6in1 id : 27384665
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channel : 0 Battery : 1 Temperature: 19.8 C
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Humidity : 53 Sensor type: 1 Wind Gust : 0.8 m/s
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Wind Speed: 0.8 m/s Direction : 144 Integrity : CRC
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```
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Es kann teilweise vorkommen, dass in einer Nachricht nicht alle Messwerte gesendet werden.
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Der Empfang kann mit `STRG-C` beendet werden.
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# Produktivbetrieb mit MQTT
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Die Einstellungen für den Betrieb werden in einer Konfigurationsdatei festgelegt. Dafür wird zunächst die Beispieldatei in das Programmverzeichnis kopiert und anschließend geöffnet.
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sudo mkdir /etc/rtl_433
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sudo cp conf/rtl_433.example.conf /etc/rtl_433/rtl_433.conf
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sudo nano /etc/rtl_433/rtl_433.conf
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```
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In dieser Datei folgende Zeilen auskommentieren und anpassen:
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```
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frequency 868M # Empfangsfrequenz der Wetterstation
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sample_rate 1000000
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report_meta time:iso # Fomat des Zeitstempels ISO
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output mqtt://---MQTT-SERVER-IP---:1883,user=USERNAME,pass=PASSWORD,retain=0,devices=rtl_433[/protocol] # Ausgabe mit MQTT
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Achtung: Bei dieser Art der Konfiguration kann es vorkommen, dass auch andere Wettersationen des gleichen Typs empfangen werden, sofern sie in Reichweite des Empfängers sind. Dies kann durch einen Abgleich der `id` der eigenen Station vermieden werden. Zu beachten ist dabei jedoch, dass sich die id nach jedem Reset bzw. Batteriewechsel ändert und damit jedes mal eine erneute Konfigurationsänderung nöitg ist.
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Damit nur die Eigene Wetterstation (bzw. nur Sationen des gleichen Typs wie die eigene) empfangen wird, können in der Datei alle Protokolle außer das benötigte auskommentiert (`#` vor jede Zeile) oder gelöscht werden. Die einzige benötigte Zeile für diese Wetterstation muss erhalten bleiben:
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```
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protocol 172 # Bresser Weather Center 6-in-1, 7-in-1 indoor, new 5-in-1, 3-in-1 wind gauge, Froggit WH6000, Ventus C8488A
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```
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Nun kann diese Datei gespeichert und geschlossen werden.
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Es wird zuletzt noch der automatische Start beim Hochfahren konfiguriert:
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sudo nano /etc/systemd/system/rtl_433-mqtt.service
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```
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In diese Datei wird der folgende Inhalt eingefügt und gespeichert:
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[Unit]
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Description=rtl_433 to MQTT publisher
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After=network.target
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[Service]
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ExecStart=/usr/local/bin/rtl_433
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Restart=always
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RestartSec=5
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[Install]
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WantedBy=multi-user.target
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Nun kann der Autostart aktiviert werden:
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sudo systemctl enable rtl_433-mqtt.service
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sudo systemctl start rtl_433-mqtt.service
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sudo systemctl status rtl_433-mqtt.service
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```
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(Eine Deaktivierung kann mit `sudo systemctl disable rtl_433-mqtt.service` erfolgen.)
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rtl_433 erzeugt nun für jeden Messwert eine MQTT-Nachricht. Der Name des MQTT-Topics entspricht dabei dem Messwertname, z.B. `rtl_433/172/wind_avg_m_s` oder `rtl_433/172/temperature_C`.
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# Datenverarbeitung mit Node-Red
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rtl_433 erzeugt bei jeder Nachricht für jeden Messwert eine MQTT-Nachricht, welche mit Node-Red weiterverarbeitet werden kann. Ich habe einen Node-Red-Flow erstellt, welcher die Messwerte im Node-Red-Dashboard darstellt sowie in eine Influx-DB Datenbank schreibt. Somit ist auch eine Visualisierung mit Grafana möglich. In Node-Red erfolgt ebenfalls die Berechnung von Taupunkt und Hitzeindex (gefühlte Temperatur) aus den Messwerten sowie eine Umrechung der Windgeschwindigkeit in km/h und eine entsprechende Windstärke (Beaufortskala).
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[Screenshot des Node-Red-Flows](pictures/node_red_flow.png)
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Der Flow (`wetter_bresser_node_red_flow.json`) kann aus der Github-Repository heruntergeladen und importiert werden. Es werden folgende Erweiterungs-Nodes benötigt: node-red-dashboard, node-red-contrib-influxdb und node-red-contrib-calculate.
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