Wie man einen intelligenten Außengazebo-Klimacontroller baut

Entwickeln Sie eine innovative IoT-Lösung, die Außengazebos in klimatisierte Rückzugsorte verwandelt. Dieses Projekt kombiniert Sensoren, automatisierte Steuerungen und eine benutzerfreundliche mobile App, um Temperatur, Beleuchtung und Atmosphäre zu verwalten und so ganzjährigen Komfort und Energieeffizienz für Outdoor-Wohnbereiche zu gewährleisten.

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Einfache Zusammenfassung

Entwickeln Sie ein intelligentes Klimaregelungssystem für Außengazebos, das Temperatur, Beleuchtung und Atmosphäre automatisch an den optimalen Komfort und die Energieeffizienz anpasst.

Produktanforderungsdokument (PRD)

Ziele:

Entwicklung eines intelligenten Klimaregelsystems für Außengazebos
Erstellung einer benutzerfreundlichen mobilen App für Fernsteuerung und Überwachung
Implementierung einer energieeffizienten Automatisierung für Temperatur und Beleuchtung
Nahtlose Integration in bestehende Gazebostrukturen

Zielgruppe:

Hausbesitzer mit Outdoor-Wohnbereichen
Gastgewerbe (Hotels, Restaurants mit Außengastronomie)
Eventplaner und Standortmanager

Hauptfunktionen:

Temperaturregelung (Heizung und Kühlung)
Automatisches Beleuchtungssystem
Wetterabhängige Anpassungen
Überwachung und Optimierung des Energieverbrauchs
Mobile App für Fernsteuerung und Zeitplanung
Integration in Smart-Home-Ökosysteme (z.B. Google Home, Amazon Alexa)

Benutzeranforderungen:

Intuitive Mobile-App-Oberfläche
Echtzeit-Klimadaten und Energieverbrauchsstatistiken
Anpassbare Vorgaben für verschiedene Anlässe
Warnungen bei extremen Wetterbedingungen
Sprachsteuerungsfunktionen

Benutzerflüsse

Ersteinrichtung:
- Hardware-Komponenten im Gazebo installieren
- Mobile App herunterladen und Benutzerkonto erstellen
- App mit Gazebo-Steuersystem verbinden
- Anfangseinstellungen und Zeitpläne festlegen
Tägliche Nutzung:
- App öffnen, um aktuelle Gazebo-Bedingungen anzuzeigen
- Temperatur oder Beleuchtung bei Bedarf manuell anpassen
- Automatische Modi ein-/ausschalten
- Energieverbrauchsberichte ansehen
Vorbereitung für Sonderveranstaltungen:
- Neue Veranstaltungsvorgabe in der App erstellen
- Gewünschte Temperatur und Beleuchtung für die Veranstaltung einstellen
- Vorgabe für einen bestimmten Zeitpunkt planen
- Einstellungen während der Veranstaltung bei Bedarf überwachen und anpassen

Technische Spezifikationen

Hardware: Raspberry Pi 4 als zentrale Steuereinheit
Sensoren: DHT22 (Temperatur/Luftfeuchtigkeit), TSL2591 (Licht), BME280 (Druck)
Aktoren: Intelligente Thermostate, LED-Lichtcontroller, motorisierte Schattenbedienungen
Backend: Node.js mit Express.js-Framework
Datenbank: MongoDB für Benutzerdaten und Einstellungsspeicherung
Mobile App: React Native für plattformübergreifende Entwicklung
API: RESTful-API für Kommunikation zwischen App und Steuereinheit
Authentifizierung: JWT für sichere Benutzerauthentifizierung
IoT-Protokoll: MQTT für effiziente Gerätekommunikation
Cloud-Plattform: AWS IoT Core für skalierbare Geräteverwaltung

API-Endpunkte

POST /api/users/register
POST /api/users/login
GET /api/gazebo/status
POST /api/gazebo/control
GET /api/energy/usage
POST /api/presets
GET /api/weather

Datenbankschema

Benutzer:

id: ObjectId
email: String
password: String (gehashed)
name: String
gazeboId: ObjectId

Gazeboeinstellungen:

id: ObjectId
userId: ObjectId
aktuelleTemp: Number
zieltemp: Number
beleuchtungsstärke: Number
energieverbrauch: Number

Vorgaben:

id: ObjectId
userId: ObjectId
name: String
temperatur: Number
beleuchtung: Number
zeitplan: Date

Dateistruktur

/smart-gazebo-controller
  /hardware
    gazebo_controller.py
    sensor_manager.py
    actuator_manager.py
  /backend
    /src
      /routes
      /controllers
      /models
      /middleware
      app.js
    package.json
  /mobile-app
    /src
      /components
      /screens
      /services
      /utils
    App.js
  /docs
    API_SPEC.md
    SETUP_GUIDE.md
  README.md

Implementierungsplan

Hardware-Einrichtung (2 Wochen)
- Raspberry Pi zusammenbauen und konfigurieren
- Sensoren und Aktoren installieren und testen
- Grundlegende Steuerungsskripte entwickeln
Backend-Entwicklung (3 Wochen)
- Node.js-Umgebung einrichten
- API-Endpunkte implementieren
- Datenbankmodelle und -verbindungen erstellen
- Kernlogik für Klimaregelung entwickeln
Mobile-App-Entwicklung (4 Wochen)
- Benutzeroberfläche und Erlebnis gestalten
- Benutzerauthentifizierung implementieren
- Hauptbildschirme und Funktionalität entwickeln
- Integration mit Backend-API
IoT-Integration (2 Wochen)
- AWS IoT Core einrichten
- MQTT-Kommunikation implementieren
- Sichere Geräte-zu-Cloud-Konnektivität gewährleisten
Testen und Verfeinerung (2 Wochen)
- Umfassende Systemtests durchführen
- Sicherheitsaudits durchführen
- Leistung und Energieeffizienz optimieren
Dokumentation und Bereitstellung (1 Woche)
- Benutzer- und technische Dokumentation finalisieren
- Bereitstellungsskripte und -verfahren vorbereiten

Bereitstellungsstrategie

Hardware-Bereitstellung:
- Installationsanleitung für Gazebo-Hardware erstellen
- Kalibrierungsprozess für Sensoren entwickeln
Backend-Bereitstellung:
- Docker für Containerisierung verwenden
- Auf AWS Elastic Beanstalk für Skalierbarkeit bereitstellen
- MongoDB Atlas für Datenbankmanagement einrichten
Mobile-App-Bereitstellung:
- In den Apple App Store und Google Play Store einreichen
- CI/CD-Pipeline mit Fastlane implementieren
Überwachung und Wartung:
- AWS CloudWatch für Systemüberwachung einrichten
- Automatisierte Sicherungen und Failover-Verfahren implementieren
- Regelmäßigen Update- und Wartungsplan aufstellen

Designbegründung

Der intelligente Gazebo-Controller wurde mit Modularität und Skalierbarkeit im Sinn entworfen. Die Verwendung eines Raspberry Pi als zentrale Steuereinheit bietet einen ausgewogenen Mix aus Leistung und Flexibilität. Die Wahl von Node.js für das Backend ermöglicht eine effiziente Handhabung paralleler Verbindungen, was für IoT-Anwendungen von entscheidender Bedeutung ist. React Native wurde für die mobile App ausgewählt, um ein einheitliches Nutzererlebnis auf iOS- und Android-Plattformen zu gewährleisten. Das MQTT-Protokoll wird aufgrund seiner geringen Größe eingesetzt, was es ideal für die IoT-Gerätekommunikation macht. AWS IoT Core wurde wegen seiner robusten Sicherheitsmerkmale und nahtlosen Integration mit anderen AWS-Diensten ausgewählt, um eine solide Grundlage für den Ausbau des Smart-Home-Ökosystems zu schaffen.