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Pool Controller 3.3
Zustandsspeicherung und Systemüberwachung

Zustandsspeicherung und Systemüberwachung

Zustandsspeicherung und Systemüberwachung

Übersicht

Der Pool Controller verfügt über eine umfassende Zustandsspeicherung und Systemzustandsüberwachung für zuverlässigen 24/7-Betrieb.

Zustandsspeicherung

Was gespeichert wird

Alle Controller-Zustände werden automatisch im nichtflüchtigen Speicher (NVS) gespeichert und nach Neustarts oder Stromausfällen wiederhergestellt:

Betriebseinstellungen

  • Betriebsmodus: auto, manual, boost, timer
  • Pool-Maximaltemperatur: Ziel-Pooltemperatur
  • Solar-Minimaltemperatur: Minimale Solartemperatur für Aktivierung
  • Temperatur-Hysterese: Temperaturdifferenz für die Regelung
  • Timer-Einstellungen: Start- und Endzeiten für den Timer-Modus

Relaiszustände

  • Pool-Pumpe: Ein/Aus-Zustand
  • Solar-Pumpe: Ein/Aus-Zustand

Funktionsweise

Verwendet die Preferences-Bibliothek für dauerhaften Speicher in NVS (Non-Volatile Storage). Jeder Wert wird mit einem typspezifischen Schlüssel gespeichert.

Relaiszustände werden einzeln pro Relais über einen eigenen Namespace in NVS gespeichert und speichern den Ein/Aus-Zustand unter dem Schlüssel "switch".

Automatische Wiederherstellung

Beim Neustart des Controllers:

  1. State Manager lädt alle gespeicherten Werte
  2. Konfigurationseinstellungen aus der LittleFS config.json können den gespeicherten Zustand überschreiben
  3. Letzter bekannter Zustand wird verwendet, wenn keine Konfigurationsüberschreibung existiert

Dadurch wird sichergestellt:

  • Nach einem Stromausfall kehren die Pumpen in ihren vorherigen Zustand zurück
  • Benutzerkonfigurierte Temperaturen und Timer bleiben erhalten
  • Der Betriebsmodus bleibt über Neustarts hinweg erhalten

Beispielszenario 

Benutzer stellt ein:
  - Betriebsmodus: auto
  - Pool max. Temp.: 28,5°C
  - Timer: 10:30 - 17:30

Stromausfall um 14:00

Controller startet neu:
  - Lädt gespeicherten Zustand
  - Stellt Betriebsmodus auto wieder her
  - Stellt Temperaturen und Timer wieder her
  - Setzt Betrieb nahtlos fort

Systemzustandsüberwachung

Speicherüberwachung

Das System überwacht kontinuierlich den freien Heap-Speicher, um Abstürze durch Speichererschöpfung zu verhindern.

Schwellwerte

ESP32:

  • Speicherwarnung (niedrig): < 16 KB (16.384 Bytes)
  • Kritischer Speicher: < 8 KB (8.192 Bytes) → Automatischer Neustart

Verhalten

  1. Alle 10 Sekunden: Speicherprüfung wird durchgeführt
  2. Niedriger Speicher: Warnung wird an Seriell und MQTT protokolliert
  3. Kritischer Speicher: Controller startet automatisch neu
  4. Minimum-Tracking: Zeichnet den niedrigsten Speicherstand seit Boot auf

Watchdog-Timer

Verhindert Systemhänger und stellt die Wiederherstellung nach Softwarefehlern sicher.

ESP32

  • Hardware-Watchdog: 30-Sekunden-Timeout
  • Automatischer Panic: Neustart, wenn Watchdog nicht gefüttert wird
  • Wird in der Hauptschleife gefüttert: Jeder Zyklus

Health-Status-API

SystemMonitor bietet Methoden zur Überprüfung des Systemzustands:

// Aktuellen freien Heap abrufen
uint32_t heap = SystemMonitor::getFreeHeap();

// Minimalen Heap seit Boot abrufen
uint32_t minHeap = SystemMonitor::getMinFreeHeap();

// Prüfen, ob das System gesund ist
bool healthy = SystemMonitor::isHealthy();

// Betriebszeit in Sekunden abrufen
uint32_t uptime = SystemMonitor::getUptimeSeconds();

uint8_t fragmentation = SystemMonitor::getHeapFragmentation();

Konfiguration

Funktionen aktivieren

Zustandsspeicherung und Systemüberwachung sind automatisch aktiviert. Keine Konfiguration erforderlich.

Schwellwerte anpassen

Zum Anpassen der Speicherschwellwerte src/SystemMonitor.hpp ändern:

// Speicherschwelle (niedrig) — nur Warnung
static constexpr uint32_t LOW_MEMORY_THRESHOLD = 8192;  // 8 KB

// Kritische Speicherschwelle (automatischer Neustart)
static constexpr uint32_t CRITICAL_MEMORY_THRESHOLD = 4096;  // 4 KB

Auto-Neustart deaktivieren

Wenn Sie niedrigen Speicher manuell behandeln möchten (nicht empfohlen für 24/7-Betrieb):

Den Auto-Neustart-Abschnitt in src/SystemMonitor.hpp auskommentieren:

// Kritischer Speicher - sofort neu starten
if (freeHeap < criticalThreshold) {
    Serial.printf("CRITICAL: Free heap %d bytes < %d bytes. Rebooting...\n",
                freeHeap, criticalThreshold);
    // Serial.flush();
    // delay(1000);
    // ESP.restart();  // Diese Zeile auskommentieren, um Auto-Neustart zu deaktivieren
}

Überwachung und Logs

Serielle Ausgabe

Normaler Betrieb:

✓ State loaded from persistent storage
State persistence and system monitoring initialized
Free heap: 28,456 bytes

Speicherwarnung (niedrig):

WARNING: Low memory detected. Free heap: 7,892 bytes (min: 7,456)

Kritischer Speicher (vor Neustart):

CRITICAL: Free heap 3,842 bytes < 4,096 bytes. Rebooting...

MQTT-Logs

Der Systemstatus wird über LoggerNode an das MQTT-Topic veröffentlicht:

pool-controller/log

Beispielnachrichten:

  • "State persistence and system monitoring initialized"
  • "WARNING: Low memory detected. Free heap: 7892 bytes (min: 7456)"

Vorteile für den 24/7-Betrieb

Zuverlässigkeit

  • ✅ Übersteht Stromausfälle
  • ✅ Erholt sich automatisch von Speicherproblemen
  • ✅ Erkennt und behebt Systemhänger
  • ✅ Kein manueller Eingriff erforderlich

Benutzererfahrung

  • ✅ Einstellungen bleiben über Neustarts erhalten
  • ✅ Keine Neukonfiguration nach Stromausfall
  • ✅ Nahtlose Betriebskontinuität
  • ✅ Vorhersagbares Verhalten

Wartung

  • ✅ Erkennung von Speicherlecks
  • ✅ Automatische Problembehebung
  • ✅ Health-Status-Überwachung
  • ✅ Diagnoseinformationen verfügbar

Fehlerbehebung

Zustände werden nicht gespeichert

  1. Serielle Ausgabe auf “State loaded from persistent storage” prüfen
  2. Prüfen, ob die NVS-Partition verfügbar ist
  3. Auf Preferences-Fehler in den Logs prüfen

Häufige Neustarts

Wenn der Controller häufig neu startet:

  1. Speichernutzung prüfen: Logs auf Speicherwarnungen durchsuchen

  2. Speicherleck identifizieren: Muster erkennen, wann Neustarts auftreten

  3. Speichernutzung reduzieren:

    • Messintervalle erhöhen
    • MQTT-Nachrichtenhäufigkeit reduzieren
    • Funktionen nach Möglichkeit deaktivieren

  4. Schwellwert senken: Kritischen Schwellwert vorübergehend senken, um Neustarts zu verhindern

    (der Controller startet dann trotzdem neu, aber die Betriebszeit kann während der Fehlersuche verlängert werden)

Watchdog-Timeouts

Wenn der Watchdog auslöst (ESP32):

  1. Lange blockierende Operationen: Auf Verzögerungen oder lange Operationen im Code prüfen
  2. Timeout erhöhen: Timeout in SystemMonitor::begin() anpassen
  3. Häufiger füttern: SystemMonitor::feedWatchdog() in langen Operationen einfügen

Technische Details

Speichernutzung

ESP32 NVS:

  • Betriebsmodus: ~10 Bytes
  • Gleitkommawerte (3): 12 Bytes
  • Integer-Werte (4): 16 Bytes
  • Gesamt: ~40 Bytes

Leistungsauswirkung

  • Zustand speichern: < 10ms (nur bei Änderungen)
  • Zustand laden: < 20ms (einmal beim Boot)
  • Speicherprüfung: < 1ms (alle 10 Sekunden)
  • Watchdog füttern: < 0,1ms (jeder Schleifendurchlauf)

Gesamtauswirkung: Vernachlässigbar (< 0,1 % CPU-Auslastung)

Zukünftige Erweiterungen

  • 🔜 Konfigurierbare Schwellwerte: MQTT-basierte Schwellwertkonfiguration
  • 🔜 Health-Dashboard: Web-UI für Zustandsüberwachung

Version: 3.3.0 Status: Produktionsbereit Plattform: ESP32

Zuletzt aktualisiert am
OTA-UpdatesNORVI AE01-R Konfiguration