Différences

Ci-dessous, les différences entre deux révisions de la page.

--- domotique:retro-ingenierie_d_une_station_meteo [03/08/2019 18:42] – créée antoineve
+++ domotique:retro-ingenierie_d_une_station_meteo [20/10/2019 15:22] (Version actuelle) – Alecto antoineve
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-//TL;DR// : Le code est disponible sur GitHub : https://github.com/AntoineVe/Otio_WH510
+~~DISCUSSION~~
-====== Le signal radio ======
+{{ :domotique:station_meteo_header.jpg?nolink&400 |}}
+====== Rétro-ingénierie d'une station météo ======
+Cette station météo, "Otio WH5100" est également connue sous le nom "Alecto ACH-2010".
+//TL;DR// : Le code est disponible sur mon repo git : https://git.antoineve.me/Otio_WH5100/
+===== Le signal radio =====
 Pour recevoir les signaux de la station météo, j'utilise une radio définie par logiciel, ou //software defined radio//.
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 Voici un exemple des données reçues :
-<code bash-session>
+<code bash-session [highlight_lines_extra="25"]>
 $ rtl_433 -f 868292000 -q -A
  Found Rafael Micro R820T tuner
@@ Ligne 42: / Ligne 50: @@
  User cancel, exiting...
+</code>
+La ligne qui nous interresse ici est ''[00] {79} fe bc 64 74 bc 02 04 21 d4 f2''. Pour information, la station est à environ 20m du récepteur.
+===== Analyse =====
+Vient ensuite le moment d'analyser cette suite hexadécimale.
+Pour cela, j'ai laissé tourner l'enregistrement des données reçues (une redirection de la sortie de ''rtl_433'' vers un fichier).
+J'ai ainsi pu voir quelles parties de la chaîne se modifiaient dans la journée.
+Pour une mieux visualiser ces données, j'ai écrit un script python utilisant pylab et numpy.
+Ce script prend en argument le fichier écrit par rtl_433 et affiche un graphique.
+<file python meteo_graph.py>
+#!/bin/python3
+from sys import argv
+from pylab import *
+import numpy as np
+data_file = argv[1]
+def col2array(dico, col):
+    temp_liste = list()
+    for line in dico:
+        temp_liste.append(int(dico[line][col], 16))
+    return(np.array(temp_liste))
+with open(data_file, 'r') as data:
+    data = data.read().splitlines()
+data_dict = {}
+count = 0
+for line in data:
+    if "[00] {79}" in line:
+        data_dict.update({count: tuple(line.replace('[00] {79} ','').split())})
+        count += 1
+x = np.array(list(data_dict.keys()))
+y0 = col2array(data_dict, 0)
+y1 = col2array(data_dict, 1)
+y2 = col2array(data_dict, 2)
+y3 = col2array(data_dict, 3)
+y4 = col2array(data_dict, 4)
+y5 = col2array(data_dict, 5)
+y6 = col2array(data_dict, 6)
+y7 = col2array(data_dict, 7)
+y8 = col2array(data_dict, 8)
+y9 = col2array(data_dict, 9)
+figure(figsize=(21,10), dpi=100)
+# plot(x, y0, label="col 0")
+# plot(x, y1, label="col 1")
+plot(x, y2, label="col 2 (temp)")
+print('temp1 : ', y2)
+plot(x, y3, label="col 3 (temp)")
+print('temp2 : ', y3)
+plot(x, y4, label="col 4 (hum)")
+print('hum : ', y4)
+plot(x, y5, label="col 5 (vent ?)")
+plot(x, y6, label="col 6 (vent ?)")
+plot(x, y7, label="col 7 (pluie ?)")
+plot(x, y8, label="col 8 (?)")
+# plot(x, y9, label="col 9")
+legend(loc='best')
+# savefig("/tmp/meteo-graph.svg", dpi=100)
+show()
+close('all')
+</file>
+{{ :domotique:meteograph.png?nolink&720 |Graphique représentant les données reçues}}
+J'ai ensuite rapproché les relevés bruts avec les données affichées sur le terminal météo fourni.
+Après avoir un peu tâtonné, l'analyse tend vers une relation linéaire entre données reçues et données affichées.
+Pour cette analyse numérique, je vais faire de la [[https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9gression_lin%C3%A9aire | régression linéaire]].
+Avec python, c'est la fonction //linregress// du module //stats// de //scipy// qui va me servir.
+<code>
+linregress(x, y=None)
+    Calculate a linear least-squares regression for two sets of measurements.
+    Parameters
+    ----------
+    x, y : array_like
+        Two sets of measurements.  Both arrays should have the same length.
+        If only x is given (and y=None), then it must be a two-dimensional
+        array where one dimension has length 2.  The two sets of measurements
+        are then found by splitting the array along the length-2 dimension.
+    Returns
+    -------
+    slope : float
+        slope of the regression line
+    intercept : float
+        intercept of the regression line
+    rvalue : float
+       correlation coefficient
+    pvalue : float
+        two-sided p-value for a hypothesis test whose null hypothesis is
+        that the slope is zero.
+    stderr : float
+        Standard error of the estimated gradient.
+</code>
+==== Température ====
+Pour la température, j'ai pu déduire que c'était sur les octets 3 et 4 que l'information était codée
+(e.g. ''[00] {79} fe bc **64 74** bc 02 04 21 d4 f2'', ici //0x64// et //0x74//).
+L'information est donc codée sur 4 octets.
+Régression linéaire :
+<code pycon>
+>>> from scipy import stats
+>>> raw_data = [25776, 25780, 25790, 25794, 25796, 25798]
+>>> real_data = [20, 20.2, 20.7, 20.9, 21, 21.1]
+>>> a, b, r, p, std_err = stats.linregress(raw_data, real_data)
+>>> a,b
+(0.050000000000000031, -1268.8000000000006)
+>>> std_err
+.0
+>>>
+</code>
+On a donc : f(x) = 0,05 * x − 1268,8. Avec une erreur standard nulle, ce qui signifie que la formule « tombe juste »
+(Si on trace la courbe à partir de la formule, elle passe parfaitement par tous les points relevés).
+En python :
+<code pycon>
+>>> def temp(data):
+...  return round((0.05*data-1268.8), 1)
+...
+>>> temp(0x6474)
+.0
+</code>
+J'ai également remarqué que l'état des piles modifie l'offset de la formule, j'ai donc ajouté un dictionnaire
+permettant d'intervertir les valeurs quant c'est nécessaire.
+==== Humidité ====
+Pour l'humidité, j'ai identifié les changements sur le 5ème octet.
+On voit bien sur la courbe des relevés la relation qu'ont la température et l'humidité.
+L'analyse numérique donne a = 0,5 et b = 0, avec également une erreur standard nulle.
+La relation est donc très simple : y = 0.5 * x.
+C'est à dire que la valeur de l'humidité est la donnée (convertie en entier décimal) divisée par deux.
+En python :
+<code pycon>
+   >>> def hum(data):
+   ...  return int(round(data/2))
+   ...
+   >>> hum(0xbc)
+</code>
+==== Anémomètre ====
+La station météo renvoie deux paramètres pour le vent : une moyenne (ou médiane ?)
+et le maximum (ce qui correspond aux rafales).
+Ceux-ci sont portés sur les octets 6 et 7.
+L'analyse numérique :
+<code pycon>
+>>> from scipy import stats
+>>> raw = [0x00, 0x02, 0x04, 0x06, 0x08, 0x0a, 0x0c, 0x0e, 0x10, 0x12, 0x14, 0x16, 0x1c, 0x22, 0x24, 0x28, 0x2e, 0x50, 0x5a]
+>>> read = [0, 1.1, 2.5, 3.6, 5.0, 6.1, 7.2, 8.6, 9.7, 11.2, 12.2, 13.3, 17.3, 20.9, 22, 24.5, 28.1, 49, 55.1]
+>>> a, b, r, p, std_err = stats.linregress(raw, read)
+>>> a, b
+(0.61264343715451175, -0.018142655636458116)
+>>> std_err
+.0009343564466014815
+>>>
+</code>
+J'ai essayé avec les différentes configuration : km/h, mph, knots (nœuds), ...
+Jamais d'erreur standard nulle mais c'est avec les km/h qu'elle est le plus faible (0.00093).
+Certainement une erreur à cause d'arrondis.
+La fonction est donc :
+<code pycon>
+>>> def wind(data):
+...  return round((0.61264343715451175*data-0.018142655636458116),1)
+...
+>>> wind(0x5a)
+.1
+</code>
+==== Pluviomètre ====
+Pour le pluviomètre, il n'y a pas de formule. C'est un compteur : à chaque fois qu'il s'incrémente de 2 unités,
+il faut ajouter 0,3 mm de pluie. La donnée est codée sur 1 octet, le 8ème de la transmission, et donc //overflow// à //0xFF//.
+Il faut pouvoir gérer cette situation. Pour plus de facilité, je stocke la valeur dans un fichier temporaire.
+<code python>
+def rain(raw):
+     current = int(raw)
+     try:
+         with open("/tmp/old_rain", "r") as tmp:
+             old_rain = int(tmp.read())
+     except FileNotFoundError:
+         old_rain = None
+     except Exception as err:
+         logging.error("Error : " + str(err))
+         return int(0)
+     if old_rain is None:
+         with open("/tmp/old_rain", "w") as tmp:
+             tmp.write(str(current))
+         return int(0)
+     if current > old_rain:
+         res = round(float(current-old_rain)*0.3, 1)
+         with open("/tmp/old_rain", "w") as tmp:
+             tmp.write(str(current))
+     else:
+         if (current+255)-old_rain < 254:
+             res = round(float((current+255)-old_rain)*0.3, 1)
+             with open("/tmp/old_rain", "w") as tmp:
+                 tmp.write(str(current))
+         else:
+             res = 0
+     return float(res)
 </code>