Dal Cavo Seriale Bruciato al Copilota IA: Nascita ed Evoluzione del Nostro HEMS Bi-Inverter

Se qualcuno qualche anno fa mi avesse detto che un giorno avrei gestito 25.05 kWp di fotovoltaico e 36 kWh di batterie LiFePO4 con un modello di Intelligenza Artificiale su Proxmox che dialoga in tempo reale con due inverter di marche totalmente diverse, probabilmente mi sarei messo a ridere.

La realtà dei progetti ingegneristici avanzati “fatti in casa” è che non si parte mai da un’architettura pulita e rifinita: si parte dal ferro, dalla polvere del quadro elettrico, da componenti chiusi che non vogliono parlarsi, da cavi seriali che si bruciano per correnti di massa e da chiavette Wi-Fi cinesi bloccate sul cloud che abbiamo dovuto aprire, dissaldare e riprogrammare al banco.

Questa è la storia completa di tutto quello che abbiamo affrontato e costruito: la nascita, i fallimenti, le sfide fisiche e il funzionamento completo del nostro HEMS (Home Energy Management System).

1. L’Architettura Fisica: Due Mondi agli Antipodi

La nostra centrale energetica è una creatura ibrida, nata per unire il massimo rendimento economico alla sicurezza assoluta di non restare mai al buio:

                                  ┌─────────────────────────────┐
                                  │   PV TETTO: 14.0 kWp        │
                                  │   (Sud-Est 8.2kW + SO 5.8kW)│
                                  └──────────────┬──────────────┘
                                                 │ DC
                                                 ▼
┌──────────────────────┐  Modbus-TCP     ┌─────────────────────────────┐   AC    ┌──────────────────────┐
│  BATTERIA HV LUNA    │◄───────────────►│  HUAWEI SUN2000-10KTL-M1    │────────►│  RETE ENEL          │
│  20 kWh (Buffer 95%) │                 │  Trifase Grid-Tied On-Grid  │         │  (Smart Meter DTSU)  │
└──────────────────────┘                 └──────────────┬──────────────┘         └──────────────────────┘
                                                        │ AC-IN Pass-Through
                                                        ▼
                                         ┌─────────────────────────────┐
                                         │  DATOUBOSS DT4811B (11 kW)  │◄────────┐
                                         │  Monofase Off-Grid ad Isola │         │ DC
                                         └──────────────┬──────────────┘         │
                                                        │ AC-OUT           ┌─────┴────────────────┐
                                                        ▼                  │ PV PERGOLA: 11.05kWp │
                                         ┌─────────────────────────────┐   │ (2x Stringhe 320V)   │
                                         │  🏠 CARICHI DI CASA         │   └──────────────────────┘
                                         │  (Clima, PDC, Auto, Carichi)│
                                         └──────────────┬──────────────┘
                                                        ▲
                                         ┌──────────────┴──────────────┐
                                         │  BATTERIA HUMSIENK 48V LV   │
                                         │  16 kWh LiFePO4 (UPS Isola) │
                                         └─────────────────────────────┘

Sezione Grid-Tied (Tetto & LUNA2000):
- Inverter Huawei SUN2000-10KTL-M1 (Trifase): Gestisce i 14 kWp del tetto e la batteria ad alto voltaggio LUNA2000 (20 kWh). È connesso alla rete ENEL con lo Smart Meter trifase DTSU666-H. È il nostro “motore ad altissima efficienza” (95% di rendimento diretto).
Sezione Off-Grid / Isola UPS (Pergola & HumsiENK):
- Inverter Datouboss DT4811B (11 kW) (Monofase): Gestisce gli 11.05 kWp della Pergola bifacciale e il banco batterie a 48V HumsiENK 16S LiFePO4 (16 kWh).
- L’ingresso AC-IN del Datouboss è collegato all’uscita di Huawei; l’uscita AC-OUT alimenta l’intero quadro elettrico della casa. È la nostra “scialuppa di salvataggio UPS” che garantisce elettricità continua anche in caso di blackout di rete.

2. Le Origini: Il Cavo Seriale Bruciato e l’Hacking del Dongle Cloud-Only

Per creare un cervello intelligente, la prima regola è avere una comunicazione locale in tempo reale, affidabile e senza intermediari. Ed è qui che sono iniziati i dolori.

Il giorno del “Pop”: il cavo seriale fritto

Per dialogare con l’inverter Datouboss (che usa il protocollo Voltronic PI30 a 2400 baud), all’inizio usavamo un convertitore USB-RS232 standard. A causa delle forti correnti di commutazione ad alta frequenza e di un ground loop tra la terra di rete e il polo negativo delle batterie a 48V, c’è stato un lampo seguito dall’odore di bachelite bruciata: il cavo seriale e la porta USB del convertitore si erano letteralmente vaporizzati. Risolto introducendo un circuito optoisolato galvanico industriale.

La chiavetta ufficiale: una trappola “Solo Cloud”

Assieme all’inverter c’era la chiavetta Wi-Fi ufficiale:

Era un sistema totalmente blindato e chiuso sul cloud estero.
Inviava pacchetti telemetrici ogni 5 minuti con ritardi inaccettabili e zero garanzie di privacy.
Non permetteva di inviare comandi locali: era impossibile cambiare al volo la priorità di alimentazione (POP00/POP01) o la corrente di ricarica.

L’Hacking Hardware al Banco

Abbiamo aperto la chiavetta, analizzato la piedinatura del microcontroller e l’abbiamo riprogrammata/sostituita per esporre un socket TCP raw trasparente in rete locale:

socket://192.168.10.132:8888 (2400 baud, 8N1, Raw TCP Socket)

Da quel momento, l’inverter viene interrogato in locale ogni 2 secondi, con latenza inferiore a 5 millisecondi, senza passare per il cloud.

3. Reverse Engineering dei Protocolli: PI30, Modbus-TCP e BMS

Protocollo Datouboss PI30 / PI17: Calcolo con algoritmo CRC16 proprietario a 2 byte, parsing di comandi QPIGS per telemetria e comandi POP00-POP03 per la commutazione di priorità.
Driver Huawei SUN2000 Modbus-TCP: Interrogazione concorrente thread-safe dei registri industriali su porta 502 (potenza attiva, stringhe, SoC LUNA2000 e Smart Meter DTSU666-H).
Driver BMS HumsiENK 16S: Monitoraggio celle LiFePO4 e algoritmo di Stima OCV (Open-Circuit Voltage) di emergenza se cade il cavo dati.

4. Architettura HEMS & Copilota IA su Proxmox

L’HEMS è un sistema operativo energetico autonomo:

HEMSEngine: Simula la traiettoria energetica sulle 24 ore incrociando ClearSky e previsioni Solcast.
HourlyOptimizer: Incrocia il meteo con i prezzi PUN orari del mercato elettrico GME e fasce ARERA F1/F2/F3.
HEMSActuator: Applica le strategie: Max Autoconsumo, Storm Defense (Anti-Blackout) con pre-riserva batterie, Arbitraggio Notturno e derating termico delle celle.
ControllableDeviceManager: Gestisce i carichi (clima, PDC, wallbox auto) con protezioni anti-cycling sul compressore (minimo 90s/180s) e rispetto degli override manuali dell’utente.
Livello di Sicurezza Deterministico (L0 Safety Clamp): Nessuna proposta dell’Intelligenza Artificiale viene applicata se viola i vincoli fisici di potenza, amperaggio o riserva delle batterie.

5. Il Fattore Umano: La Simbiosi Centauro

Uno dei messaggi fondamentali è che l’Intelligenza Artificiale, da sola, non avrebbe mai potuto creare né ottimizzare questo sistema.

Mancano infatti il colpo d’occhio fisico e il buon senso dell’impiantista:

È stato l’occhio umano a notare il sole splendente e a sbloccare il paradosso del deficit dell’MPPT chiedendosi “Perché non siamo ad isola?”.
È stato lo sguardo critico a smascherare i grafici di simulazione e pretendere la verità dei dati SQLite reali.
È stata l’esperienza dell’utente a spiegare all’algoritmo i ritmi circadiani di comfort della casa (preraffrescamento della zona giorno di giorno, silenzio e risparmio nelle camere di notte).

Questo è il vero modello del Centauro Tecnico: l’essere umano che fornisce la visione strategica, il contesto e il giudizio critico; l’IA e il codice deterministico che eseguono calcoli continui e manovre istantanee 24/7.

6. Il Salto Quantico: IASolar OS v2.0 & Layer 3 ML (Settembre 2026)

Con la crescita dell’impianto e l’aggiunta di carichi critici (pompa di calore, Wallbox Tuya a 32A, VMC e accumulo differenziato), abbiamo affrontato un refactoring radicale per trasformare il sistema in un’architettura enterprise di grado industriale:

Scomposizione in 3 Microservizi Systemd (solar-core, solar-planner, solar-web):
- Isolamento dei processi: se il pianificatore orario o l’interfaccia web si riavviano, il controllo hardware in tempo reale non subisce nemmeno un millisecondo di ritardo o jitter.
- Comunicazione ultra-rapida tramite broker MQTT Mosquitto locale (127.0.0.1:1883) e bus di eventi asincrono.
Baseload Learner (Closed-Loop Machine Learning):
- Sostituito il carico statico ipotizzato con un algoritmo che analizza le letture orarie SQLite degli ultimi 30 giorni, separando automaticamente i profili feriali (486W medi) da quelli festivi (539W medi) con mediana al 20% anti-outlier. Il solver MILP 48h pianifica ora su dati reali.
Gemello Digitale Involucro & Rendimenti:
- Modello termodinamico $1R-1C$ che sfrutta le ore di coasting passivo a split spenti per calcolare la costante inerziale della villa ($\tau \approx 51.0\text{ ore}$), monitorando costantemente l’efficienza di accumulo ($\eta_{\text{LUNA}} \approx 92%$, $\eta_{\text{Humsi}} \approx 88%$).
Motore Decisionale System 1 Jev-like (<1 ms):
- One-Pass Option Scorer a 128 dimensioni in esecuzione come osservatore silenzioso (Shadow Mode) ogni 30 secondi: calcola il ranking vettoriale probabilistico delle strategie di gestione in soli 0.24 millisecondi, senza costi di token né latenze di rete.
Audit di Produzione & Disaster Recovery:
- Risoluzione completa di 35 vulnerabilità e colli di bottiglia (P0-P3) con certificazione su 164/164 test unitari automatizzati continui.
- Backup a caldo SQLite con compressione del 94.8% (da 153 MB a 8 MB) e timer systemd notturno programmato per le 03:30.