树莓派项目：调节室温，改善睡眠

Raspberry Pi project to regulate room temperature and sleep better

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树莓派基金会。CC BY-SA 4.0

睡眠是人类生活中必不可少的一部分，父母很快就会意识到，缺乏高质量的睡眠（无论是对自己还是对孩子）都可能导致一系列其他问题（行为、情绪、身体等方面）。但这与 Pi Day 或开源有什么关系呢？

作为两个孩子的忧心忡忡的父亲，我希望确保我的孩子们拥有良好的睡眠环境——包括适当的湿度、温度、衣物、寝具等等。我们孩子的卧室位于房子的北侧，白天几乎没有阳光照射，而且更重要的是，两间卧室都远离中央供暖管道，这意味着暖空气到达他们房间时不够暖和。这让我很困扰，因为美国国立卫生研究院告诉我们，在寒冷天气中，婴儿猝死综合征 (SIDS) 和其他健康问题的风险更高

“父母和看护人应该给婴儿穿轻便的衣服睡觉，并将房间温度保持在成人感到舒适的温度。[...] 婴儿对极端温度很敏感，并且不能很好地调节体温。”

我们自己也能感觉到——前面的卧室比房子的其他地方要冷一些。但是到底冷多少？他们的房间在可能对孩子睡眠产生负面影响的较低温度下度过了多少时间？最后，我可以用我桌子上堆积如山的树莓派做些什么有趣的事情呢？

戴上我的开发者帽子，我决定在家里构建一个基于树莓派的温度监控网络，获取不同地点温度趋势的硬数据，然后使用这些数据来确定我们尝试的解决方案是否有帮助。科学！

树莓派温度监控网络

第一步是构建一个树莓派温度监控应用程序，它可以用来聚合来自远程传感器的数据（无论是树莓派还是完全不同的东西，比如 Arduino，我最初尝试过 Arduino）。

许多人推荐使用 DS18B20 1-Wire 温度计进行精确且廉价的温度测量，所以我购买了一捆这些传感器，并在树莓派（通过 GPIO）和 Arduino UNO（通过数字 PWM 引脚）上进行了测试。我购买了防水传感器（如这种）和晶体管大小的传感器（如这种），发现防水传感器稍微更准确，更容易定位和校准。

这些传感器完全受内置的 w1-gpio 库支持，该库允许通过 /sys/bus/w1/devices 轻松读取 1-Wire 设备。我将 DS18B20 连接到几个树莓派 A+，并将它们放置在房子的所有主要部分。然后我还集成了来自我的 Nest Thermostat API 的数据，以及来自 Weather Underground 的本地室外温度数据，这样我就可以更精确地将温度与周围环境关联起来。这是一张树莓派放在其中一个孩子房间的书架上的照片

在构建了监控应用程序的快速 alpha 版本（使用 Node.js 和 Express 构建一个非常简单的 API 和仪表板页面）之后，我将我的所有代码和说明放在 GitHub 上，在我的 temperature-monitor 仓库中。几个星期以来，我一直在一个滚动的 24 小时图表上监控温度，并且在每个寒冷的夜晚都注意到相同的趋势

整个晚上，前面的卧室温度会持续下降到接近 65°F，而房子的其他地方则更接近我们的 Nest 恒温器报告的温度。

我们尝试了很多不同的方法来改善这种情况，但都徒劳无功

晚上，我们关闭了房子主要房间里的一些暖气通风口，这些房间远离我们的卧室。这有一点帮助，但是很烦人，也不是一个很好的长期解决方案。
我们尝试用更厚的窗帘来限制冷空气通过（稍微漏风的）窗户进入，但这也只是非常轻微的改善（我们的房子有砖饰面，因此寒冷的砖砌朝北墙壁使整个前墙有点冷）。
整夜连续运行 HVAC 风扇，试图平衡冷房间和其他温暖房间之间的温差。但这也没有像我希望的那样有帮助。

我们考虑在孩子的房间里放置一个红外线空间加热器，因为我们知道这将解决问题，但是在我们自己的房间里测试了两种不同的型号，并使用了我们能找到的所有安全功能后，我们非常担心将产生如此多热量的东西放在孩子房间的地面上。

我们最终发现了一种整洁、不显眼的壁挂式空间加热器（更像是一块石头，里面有热线），并决定购买一个，将其安装在房间里，并配有温控插座（以便加热器仅在特定温度下开启），并测量结果。第一次打开加热器后，看起来它在温暖房间方面做得不错，而且不会太热（如下面的 Seek 热成像仪测量所示），我们将其安装在梳妆台上方的墙壁上，高度足够高，我们的孩子无法触及。