자동 수영장 급수 및 모니터링 시스템

이 프로젝트는 고장 난 수영장 시스템을 완전히 자동화된 센서 구동 솔루션으로 교체한 DIY 엔지니어의 여정을 설명합니다. 라즈베리파이, 저전력 아두이노, 오픈소스 소프트웨어를 사용해 수위, 온도, pH, ORP, 필터 압력, 전기 사용량, 펌프 작동을 지속적으로 모니터링하고 필요할 때만 수영장에 물을 채웁니다.

스토리

2015년 여름, 아들과 저는 가정용 수영장의 연쇄적인 문제들(고장 난 급수관, 새는 밸브, 불량 필터, 무능한 수영장 업체)을 해결했습니다. 전체 시스템을 재구축하는 것이 임무가 되었습니다: 수영장 청소, 새 구성 요소 설치, 그리고 가장 중요하게 지능형 자동화 부여.

아이디어

핵심 목표는 기존 기계식 설정을 센서 네트워크와 제어 허브로 대체해 수영장을 자율적으로 운영하는 것이었습니다. 염수 전환과 기본 화학 약품 투여에는 Autopilot 관리 시스템을 선택했고, 나머지 자동화는 커스텀 하드웨어로 처리했습니다.

시작하기

필터, 펌프, 밸브 업그레이드 후 라즈베리파이 기반 시스템을 도입해 센서 데이터를 읽고 급수 밸브를 구동했습니다. 파이는 배터리 구동 마이크로컨트롤러들과 통신하며 수위, 온도, 압력 측정을 담당합니다.

자동화 – 시작

수위 감지와 급수 밸브 트리거 방법이 필요했습니다. 처음에는 Milone 액체 테이프 저항 센서를 선택했지만 물 유입 고장으로 저비용 플로트 스위치 솔루션으로 전환했습니다. 저전력 Moteino-R5가 플로트 상태를 읽고 RFM69 트랜시버로 파이에 데이터를 전송합니다.

수영장 급수

기존 관개 시스템으로 물을 공급합니다. 24V AC 스프링클러 밸브를 240V→24V 트랜스포머와 광학적으로 절연된 솔리드 스테이트 릴레이로 제어하며, 수영장이 목표 수위 미만이고 스프링클러가 유휴 상태일 때만 활성화됩니다. Rachio API를 매 분마다 쿼리해 잔디 구역이 물을 사용 중인지 확인합니다.

전력 관리

펌프 작동은 Brultech GEM 전기 모니터로 감시합니다. 펌프가 5kW 이상 소모하면 역압 손실 방지를 위해 급수를 중단합니다. MightyHat UPS가 파이에 2시간 백업 전원을 제공하고, 수동 "Stop Fill" 버튼으로 필요 시 트랜스포머를 차단합니다.

모니터링 센서 제품군

• 수위 (플로트 스위치)
• 수영장 온도 (RTD 프로브)
• 필터 압력 (100 PSI 센서)
• pH 및 ORP (Atlas Scientific 센서, 플로우 셀 장착)
• 전기 부하 (GEM, 최대 5kW)
• 스프링클러 상태 (Rachio API)
• 산 탱크 수위 (DFRobot 액체 레벨 센서)

수위 센서 – 새로운 방식

플로트 스위치 설정은 방수 인클로저 내부에 두 개의 1/4″ 플로트 스위치를 장착합니다. 상부와 하부 플로트가 열림/닫힘 상태를 보고하며, 시스템은 조합을 낮음, 중간, 가득 참으로 해석합니다. 센서 노드가 매 분마다 파이에 0, 1, 2를 전송합니다.

온도 센서 – 부유 인클로저

온도 프로브를 수영장 표면에 떠 있는 염소 플로터에 배치해 신뢰할 수 있는 읽기를 보장하고 센서를 우발적 손상으로부터 보호합니다.

산 수위 모니터링

산 탱크의 DFRobot 액체 레벨 센서가 탱크 부족 시 알림을 보내 Autopilot이 산을 투여하기 전에 수동 보충이 가능하게 합니다.

웹 인터페이스

Flask 기반 대시보드가 실시간 게이지, 시스템 상태 LED, 배터리 건강, 수동 급수, 펌프 프로그램, 알림 설정 제어를 표시합니다. 인터페이스는 Flask-Ask를 통한 알렉사 스킬도 호스팅해 사용자가 음성으로 수영장 상태 조회나 급수 시작/중지가 가능합니다.

히스토리 그래프

센서 데이터는 MySQL 데이터베이스에 기록되고 InfluxDB로 전달되며, Grafana가 온도, pH, ORP, 물 사용량 추세를 시각화합니다. 대시보드는 이상 징후 발견과 수영장 화학 최적화에 도움을 줍니다.

알림

시스템은 로그 파일, 콘솔 디버그, Pushbullet, 이메일, Twilio SMS를 지원합니다. 사용자는 웹 패널에서 어떤 이벤트가 어떤 채널을 트리거할지 직접 커스터마이징할 수 있습니다.

알렉사 통합

Flask-Ask로 구축된 커스텀 알렉사 스킬이 온도, pH, 펌프 상태 음성 업데이트를 제공하고 시스템에 급수 시작/중지 명령을 내릴 수 있습니다.

결론

코드베이스 버전 3.5.0은 로직을 재사용 가능한 파이썬 함수로 모듈화해 유지보수성과 신뢰성을 향상시켰습니다. 이 프로젝트는 주택 소유자가 기존 수영장 시스템을 저비용, 오픈소스, 고신뢰성 자동화 스택으로 교체해 실시간 통찰력과 핸즈프리 제어를 달성할 수 있음을 보여줍니다.

출처: Pool Fill Control