المنزل الذكي: بعد جديد للراحة والسعي للتميز. الجزء الثاني

في الجزء الأول ، تحدثت عن الانتقال من أنظمة المراقبة فقط إلى المنزل الذكي نفسه. في تلك المرحلة ، جاء فهم الإمكانات الهائلة لتحسين الراحة ، وقدرات الإثارة التكنولوجية المكدسة متحمس الإثارة في تطوير ودمج مكونات جديدة.



تأمل جانب "الإثارة" بمزيد من التفصيل. بعد الخطوات المتخذة ، أصبح من الصعب إيقاف تطوير المنزل الذكي. بعد أجهزة USR IOT WiFi ، جاء دور وحدة التحكم الدقيقة ESP8266 ، المحبوبة بواسطة DIY-chic. لقد استخدمت ESP8266-12 يبني مع منافذ LoLin v3 NodeMCU و Wemos D1 mini USB. بدأ بتسليط الضوء على الصورة التي سبق ذكرها أعلاه. تم تطوير الرسومات التخطيطية لـ ESP8266 بشكل ملائم في Arduino IDE بعد توصيل المكون الإضافي المناسب. هناك يمكنك أن تجد العديد من الأمثلة التي تجعل التنمية بسيطة للغاية حتى بدون التحضير. لذلك ، بالمناسبة ، فإن إدراج السبريد لا معنى له.

في الصورة ، LoLin v3 NodeMCU مع ESP8266-12. موصل - USB الصغير.
من المهم فقط الاتفاق على بروتوكول للتفاعل مع openHAB. لم أستخدم MQTT ، لكنني قمت بالتكامل مباشرة ، لأن هذا أكثر اتساقًا مع نموذج الإدارة المركزية المحدد. على وحدة التحكم مع ESP8266 ، يرتفع أبسط خادم ، والذي يتلقى الطلب ، ويوزعه ، وينفذ الأمر المستخرج. يتم إرسال الطلب إلى openHAB (إما "يدويًا" أو كنتيجة للقاعدة) باستخدام الأداة المساعدة curl. يرسل جهاز التحكم تأكيد استلام الأمر ، وقيمة المعلمات المقاسة ، وحالة الأجهزة التنفيذية المتصلة عبر الشبكة المحلية إلى openHAB من خلال REST API. في المجموع ، في وقت كتابة هذا التقرير ، وفقًا لمخططات مماثلة في المنزل الذكي ، تم دمج 4 وحدات تحكم قائمة على ESP8266 وواحدة على Arduino مع وحدة إيثرنت متصلة. دعني أذكرك بأن كل هذا يتم ليس فقط حتى تتمكن من تشغيل شيء ما أو إيقاف تشغيله من هاتفك الذكي ، ولكن أولاً وقبل كل شيء ، حتى يتم تشغيل الأجهزة تلقائيًا عند حدوث الظروف لذلك.

في الصورة ، مفتاح Legrand التقليدي ، مؤتمت مع Wemos D1 Mini. تناسب جميع المكونات في صندوق قياسي للتثبيت في الهواء الطلق. في الوقت نفسه ، يقيس درجة الحرارة / الرطوبة (المستشعر أدناه) والإضاءة (للمستقبل).

على سبيل المثال ، يتم تشغيل إضاءة الصورة مرة واحدة فقط في اليوم عندما يتم نزع سلاح المنزل وعندما يكون مستوى الضوء أقل من مستوى معين وعندما يكون الوقت قريبًا من وقت الغروب. علاوة على ذلك ، بعض الأجهزة ، على سبيل المثال ، مصابيح الشوارع لا تحتوي على مفاتيح فعلية على الإطلاق وتستخدم بشكل أساسي في الوضع التلقائي.

يجب أن يكون كل من ذهب إلى Ob أو Leroy Merlin قد شاهد مجموعات من المنافذ التي يتم التحكم فيها عن بُعد أو حتى مجموعات البدء التي تحمل الاسم الكبير "المنزل الذكي". يجمع معظمها اتصال 433 ميجاهرتز وهذا الاتصال أحادي الاتجاه. على سبيل المثال إرسال أمر من المستحيل معرفة ما إذا تم تلقيه من قبل المشغل أم لا. يعوض عن هذا العيب منخفضة التكلفة. على سبيل المثال ، يمكنك شراء مقابس يتم التحكم فيها ومفتاح بطارية مسطح لها مقابل 1300 و 1400 روبل. هذه المخططات ملائمة للاستخدام في الإضاءة بسلك منفصل ، للتحرك أو الظهور مع تطور فكرة التصميم. أصبحت شمعداناتي مثل هذه العناصر ، مجددة من شمعدان قديم ومصباح أرضي صغير. سواء في غرفة النوم. والمفتاح موجود بشكل مريح على طاولة السرير. لماذا مثل هذه المقدمة الطويلة؟ لا معنى للتخلي عن الأجهزة التي تجعل الحياة أكثر راحة واكتمالًا ، لمجرد أنها غير مدعومة من قبل نظام المنزل الذكي المثبت. من السهل الدخول في هذا الموقف من خلال الرهان على مورد واحد أو تقنية واحدة.

في الصورة ، مجموعة من المقابس التي يتم التحكم فيها ومفتاح برينين. 433 ميجا هرتز.

ولكن لدينا منزل ذكي لا يعرف التكنولوجيا! لذلك ، نحن نبحث بجرأة عن جهاز موزع لجميع مكونات 433 MHz. مثل هذه المحاور ، Broadlink ، على سبيل المثال. ومع ذلك ، فإن عيبهم الكبير هو التحكم غير المباشر ، ويجب توصيل المحور بالسحابة. كما تتذكر من المقالة السابقة ، أعتقد أن هذا النهج خاطئ ، على الرغم من أنه بسيط ومريح. ونتيجة لذلك ، ينتهي البحث بقرار إنشاء مركز مبسط على Arduino. كملحق ، نقوم بتوصيل جهاز استقبال وجهاز إرسال 433 ميجا هرتز بـ Arduino. بعد ذلك ، باستخدام رسم خاص ، نستمع إلى الرمز الذي أرسله جهاز الإرسال في مفتاح Brenin ونتعلم إرساله بأنفسنا. تستند جميع الرسومات إلى أمثلة على المكتبات ولا تسبب صعوبات. علاوة على ذلك ، يمكن تمثيل رمز إشارة التحكم على أنه ثابت في openHAB ، وإذا لزم الأمر ، قم بتوسيع عدد المحركات.

محور محلي الصنع لأجهزة 433MHz. مع مرور الوقت ، تمت إضافة كشف الحركة والتحكم في الضوء في غرفة المرجل إليها. والتحكم في تكييف الهواء (IR-LED على الغلاف). بالإضافة إلى ذلك ، لزيادة الاستقرار ، تم نقل تبادل البيانات مع openHAB من nRF24L01 + إلى لوحة إيثرنت ENC82J60 ، يمكن رؤية سلك LAN.

ماذا حدث؟ اتضح الإضاءة التي تسيطر عليها مجموعة لاسلكية في الغرفة. بالإضافة إلى ذلك ، أصبح من الممكن التحكم في هذه الإضاءة من المنزل الذكي. كما تتذكر ، فإن المشكلة مع هذه الأنظمة هي عدم وجود ردود فعل. يتم حلها جزئيًا في هذه الحالة نظرًا لحقيقة أن الأوامر المرسلة إلى قاطع الدائرة 433 ميجاهرتز يمكن اعتراضها من قبل المحور المطور وإرسالها إلى openHAB حيث تعمل القاعدة وتغير حالة قاطع الدائرة في الواجهة. على سبيل المثال وكانت النتيجة نظام تغذية مرتدة زائف. هذا أفضل من لا شيء. وبالطبع ، من الواضح أن هذا النهج غير مناسب لإدارة الأجهزة المهمة. أنها ليست موثوقة وغير آمنة من حيث الاعتراض.


عنصر تصميم ظهر بمرور الوقت ، شمعدان. يسيطر عليه منفذ ومفتاح برينين

المزيد. كنت أرغب في عمل مفاتيح جميلة في الطابق الثاني. وبطبيعة الحال ، التحكم عن بعد. وقع الاختيار على مفاتيح لمس Livolo . وهي أيضًا بتردد 433 ميجاهرتز ، والأهم من ذلك أنها يمكنها الاتصال "بدون صفر". هذا صحيح إذا لم يتم توصيل الصفر الكامل والمرحلة بالمقبس ، وكان المفتاح في الدائرة المفتوحة لمصدر طاقة الثريا. على الرغم من أن هذه ليست حالتي ، فإن شروط الإدخال هذه تستحق النظر. ونتيجة لذلك ، ظهرت مفاتيح جميلة في المنزل ، متصلة بالمنزل الذكي باستخدام مركز تم تطويره مسبقًا.


مجموعة من مفاتيح تعمل باللمس وجهاز تحكم عن بعد Livolo.

ومع ذلك ، هناك نوعان من "الاستثناءات". الأول. قواطع الدائرة Livolo خالية حقًا من التغذية المرتدة ؛ فهي لا تنقل شيئًا. على سبيل المثال إذا قمت بتشغيلها بالطريقة القديمة بإصبعك ، فلن يرى المنزل الذكي تغير الحالة. هذا ، بالطبع ، ليس عقبة أمام القيام بذلك بنفسك ، لكنني قررت عدم تسييج الحديقة من مستشعرات إدراج إضافية ، وعدم دمج المزيد من أجهزة Livolo المماثلة. الثاني. لم يكن من الممكن فك رموز إشارات التحكم من جهاز التحكم عن بعد Livolo ، التي تم شراؤها كاملة بالمفاتيح ، مع مكتبة قياسية ؛ كان علي البحث عن مكتبات تم تطويرها من قبل المتحمسين خصيصًا لمفاتيح Livolo.

أريد إنهاء المحادثة حول دمج المكونات الجديدة بالضبط من حيث بدأنا في المقالة السابقة: مع Z-Wave. بغض النظر عن مدى تكلفة أجهزة Z-Wave ، فإن نطاقها يتوسع تدريجيًا وهناك مشغلات لا معنى لها من تلقاء نفسها أو لسبب ما ليس لديها تقنيات منافسة. وأبرز مثال على ذلك هو رؤوس ثرموستاتي للرقابة مشعات التدفئة. لاسلكي مثال آخر هو المرحلات المدمجة والمخفتات في صناديق المقابس لتحويل المفاتيح الحالية إلى مفاتيح ذكية دون تغيير التصميم. علاوة على ذلك ، مع التعليقات ، أي مع التحكم الميكانيكي المحفوظ ، سيكون المنزل الذكي قادرًا على رؤية حالة المفاتيح.
في الصورة Z-Wave ثرموستاتي رئيس Grundfos على المبرد في الرواق.

كيف يعمل التكامل؟ يحتوي OpenHAB على ربط مقابل لتوصيل عصا USB Z-Wave. بالإضافة إلى ذلك ، يأتي openHAB مع تطبيق HABmin خاص لتكوين شبكة أجهزة Z-Wave. لذا ، قم بتوصيل USB stick Z-Wave.Me ، اضبط Z-Wave ملزم ، قم بتشغيل HABmin ، أضف أجهزة إلى الشبكة. بعد ذلك ، نقوم بتكوين العناصر المقابلة وفقًا لوثائق التجليد ، وكتابة قواعد المفاتيح ، والرؤوس الحرارية ، وأجهزة الاستشعار المتعددة وفويلا. يبدو أن كل شيء بسيط. ومع ذلك ، حدث هذا جزئيا فقط. المشكلة هي أن HABmin يعمل فقط مع الأجهزة المسجلة في قاعدة بيانات مفتوحة . إذا اشتريت جهازًا جديدًا أو تعديل جهاز قديم غير موجود في قاعدة البيانات ، فلن تتمكن من تكوين مثل هذا الجهاز. يمكنك تقديم طلب سحب لقاعدة البيانات هذه ، ومع ذلك ، فقد اعتبرت أن هذا النهج خاطئ بشكل أساسي ، لأن أجهزة Z-Wave لها وظيفة اكتشاف ذاتي. هذا هو أحد أسباب التوافق العالي للأجهزة ووحدات التحكم من الشركات المصنعة المختلفة لـ Z-Wave. ونتيجة لذلك ، اضطررت إلى شراء ترخيص لوحدة تحكم برنامج Z-Wave ، خادم Z-Way ، الذي قمت بتثبيته على نفس الخادم / nettop مثل openHAB. يتم استخدامه فقط عندما تحتاج إلى إضافة / إزالة جهاز إلى شبكة Z-Wave و / أو تكوينه. بقية الوقت ، يتم إيقاف تشغيل وحدة تحكم البرنامج.

في الصورة - مفاتيح ليجراند العادية. مؤتمتة باستخدام وحدات دقيقة Z-Wave في الوريدات. أصبح الجزء السفلي باهتة.

ونتيجة لذلك ، حصلت على رؤوس حرارية على مشعات ، وخافتة ومفاتيح في المقبس ، ومآخذ متحكم بها تقيس الجهد والقوة ، وحتى مستشعر متعدد (الحركة ، درجة الحرارة ، الإضاءة). وتجدر الإشارة إلى أنني لم أقم بإنشاء ارتباطات على مستوى Z-Wave ، حيث لا يزال لدي نموذج تحكم مركزي. هذا ، على الرغم من إمكانية التحكم المباشر في الجهاز ، يتم التحكم فيها جميعًا مركزيًا من openHAB باستخدام القواعد. حسنًا ، أو ميكانيكيًا أيضًا ، كما هو الحال مع المفاتيح في المقبس.

ما حدث من المنزل الذكي:

1. التحكم الآلي في الضوء.
2. يسيطر عليها الدرج في الطابق الثاني. اعتمادًا على حالة الحماية ، يتم تشغيل مجموعة من القواعد المقلقة ، أو يضيء الضوء الموجود في الطابق الأرضي بحيث يسهل نزول الدرج ليلاً. نظرًا لاستخدام جهاز استشعار متعدد ، يتم أيضًا قياس درجة حرارة الهواء.
3. التحكم الآلي في العديد من مشعات التدفئة. عند التسليح ، يتحولون إلى درجة الحرارة المنخفضة المحددة في الإعدادات لتوفير الطاقة بسبب التوزيع الأكثر عقلانية للحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، تم التحكم في درجة حرارة الليل في غرفة النوم - تنخفض تلقائيًا بمقدار درجة واحدة للحصول على نوم مريح. وبالطبع ، يمكن ضبط درجة الحرارة من المنزل الذكي.
4. التحكم الآلي في السكك الحديدية منشفة منشفة. الآن لا تحتاج إلى تشغيل / إيقاف يدوي. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تشغيله عن بعد ، قبل الوصول.

هناك شيء آخر. حتى الآن ، تحدثنا عن دمج المكونات المادية مع المنزل الذكي. ومع ذلك ، يسمح openHAB بالتكامل مع أنظمة البرمجيات. على سبيل المثال ، مع برامج DVR أو كاميرات IP. لا يتعلق الأمر فقط بعرض الصور في واجهة openHAB ، والتي تم إجراؤها بالطبع ، ولكن أيضًا حول رد الفعل على الأحداث. على سبيل المثال ، إذا تم تكوين المُسجل أو الكاميرا لاكتشاف الحركة ، فيمكن إرسال هذا الحدث إلى openHAB واستخدامها في الإدارة. في القاعدة أعلاه لتشغيل الضوء ليلاً عند نزول الدرج ، تستخدم الكاميرا كشف الحركة في الطابق الأول (حتى لا تضيء عندما أتسلق السلالم). مثال آخر: في وضع الأمان ، يمكنك التقاط صور للدخيل وإرسال الصورة عن طريق البريد ، ويمكن الكشف عن الانتهاك باستخدام مستشعر حركة PIR التقليدي ، وهو أكثر فاعلية بكثير من كشف الحركة باستخدام كاميرا أو DVR. علاوة على ذلك ، يمكن توصيل مستشعر PIR بمنزل ذكي باستخدام تقنية عشوائية.


تم أيضًا التكامل مع المركز الإعلامي Kodi ، لهذا هناك ارتباط خاص. عند بدء تشغيل الفيديو ، ينطفئ الضوء في غرفة المعيشة ، وعندما يتوقف ، يتم تشغيله. أيضا ، في حالة ، السيطرة من المنزل الذكي من قبل Kodi نفسه. يعد استخدامه أقل ملاءمة من جهاز التحكم عن بعد العادي Kore ، ولكن من الممكن إطلاق Kodi من واجهة المنزل الذكية ، والتي لا تعرف Kore كيفية القيام بها.


صفحة واجهة مع تحكم Kodi وزر البدء. يظهر أعلاه حالة المشغل واسم الأغنية والوقت المتبقي والمدة.

عند توقع الأسئلة حول استخدام بروتوكول MQTT ، أتذكر أنه باستخدام نموذج إدارة مركزي ، يمكن إنشاء روابط وسيطة بين الخادم والأجهزة ، ولكن ، بالطبع ، تقلل من الموثوقية. لذلك ، حتى الآن ، كانت جميع روابط التكامل مباشرة ، دون وسطاء. ومع ذلك ، إذا تحدثنا عن انتقال مستقبلي محتمل أو انتقال جزئي إلى الإدارة اللامركزية ، باعتبارها من المحتمل أن تكون أكثر توسعًا وأكثر تحملاً للأخطاء ، فإن اختيار MQTT هو المعيار. هذه وسيلة نقل شائعة للأقران في شبكة محلية.

جهاز تحكم متعدد الوظائف يعتمد على Raspberry Pi 3B. يمكن رؤية مستشعر درجة الحرارة والرطوبة ، ومستشعر الحركة ، وكاميرا ، ومخرج متحكم فيه ، ومفتاح أصبح مستشعرًا.

OpenHAB ، بالطبع ، لديه ملزم لـ MQTT. يتم اختيار البعوض نفسه كخادم MQTT نفسه. لكن ما يجب تثبيته عليه هو سؤال. إذا كنت تسعى صراحةً أو صراحةً إلى تحقيق هدف اللامركزية في الإدارة ، فإن وضع Mosquitto على شبكة ، والذي أصبح بالفعل نقطة فشل واحدة ، أمر خاطئ. وهنا عمل المنطق التالي. الغرفة الوحيدة غير المؤتمتة هي مرآب. هناك شيء يجب القيام به هناك: للكشف عن الحركة ، وتشغيل الضوء داخل المنزل وخارجه ، وفتح ومراقبة حالة أبواب المرآب ، وإجراء المراقبة بالفيديو ، والتحكم في منفذ معدات الحدائق. وحتى شيء آخر لا يمكن القيام به إلا على نظام تشغيل كامل يتعلق بأمن المعلومات. نتيجة لذلك ، يقع الاختيار على Raspberry Pi. لديها دبابيس لتوصيل ملحقات DIY القياسية و Linux الكامل مع عدد كبير من التطبيقات المنقولة. ويمكن توصيل كاميرا الفيديو به وبث الدفق إلى الشبكة. والأهم من ذلك ، تسمح لك موارد النظام ، على عكس Arduino ، ببناء منطق الأعمال بأي تعقيد معقول تقريبًا ، والتخلص من openHAB. وكل هذا يمكن برمجته بلغات برمجة مألوفة.

ونتيجة لذلك ، تم حل جميع المهام المذكورة أعلاه ، بالإضافة إلى ظهور خادم MQTT على الشبكة ، يتم من خلاله تنظيم التفاعل مع openHAB والذي سيتم استخدامه في المستقبل عندما تظهر أجهزة جديدة ذات تحكم لامركزي.


ماذا حدث في النهاية ، إذا وصفت بعبارات القالب خصائص النظام بأكمله في وقت كتابة هذا التقرير؟

ملخص:

• عدد أجهزة استشعار درجة الحرارة: 25.
• عدد نقاط التحكم في الضوء: 37 ، بما في ذلك المفاتيح الترادفية ، والتبديل الخافت ، والنقاط التي لا تحتوي على مفاتيح ميكانيكية.
• بالإضافة إلى الضوء ، يتم التحكم في مضخة الآبار ، ومضخة إعادة تدوير المياه الساخنة المحلية ، والصنابير على فروع التسخين ، والغلاية ، والغلاية ، والبوابات الأوتوماتيكية ، ومشعات التدفئة ، وما إلى ذلك. الرطوبة المقاسة والجهد والتيار والإضاءة وجودة الهواء ، إلخ.

التقنيات المستخدمة:

• البرنامج المركزي: openHAB مع الارتباطات ، Xeoma ، خادم Z-Way ، TTS ، خادم Mosquitto ، Kodi ، تطبيقات C / C ++ منفصلة. نظام التشغيل - أوبونتو.
• وحدات التحكم المحلية: Arduino + nRF24L01 + ، Arduino + ENC82J60 ، ESP8266-12 ، Raspberry Pi 3 B ، برنامج مكتوب بلغة C ++.
• الأجهزة الجاهزة للاستخدام: USR IOT وأجهزة Z-Wave WiFi (مرحلات ومآخذ وخافتة ومستشعر ورؤوس حرارية) من جهات تصنيع مختلفة ، 433 ميجاهرتز (مفاتيح مع جهاز تحكم عن بعد Livolo ومآخذ ومحول برينين) ، بوابة TCP-Modbus Schneider Electric ، مستشعرات الحركة ، الفتح وغيرهم

بدلا من الاستنتاج. لم نفكر بعد في العديد من الجوانب ، على سبيل المثال ، التحكم الصوتي ، تحويل النص إلى كلام ، التحكم بالأشعة تحت الحمراء في تكييف الهواء ، إلخ. كل هذا يتم ويعمل. كان الغرض من هذه المقالة هو إظهار قطار الفكر ومشاركة الخبرة في اختيار الحلول وإظهار مزايا المعايير والتقنيات المفتوحة من خلال وصف سهولة التكامل. كل شيء تم القيام به يمكن أن يتم بشكل مختلف أو أفضل أو أسوأ أو أكثر تكلفة أو أرخص أو أكثر وظيفية أو أكثر موثوقية. تعتاد على الأشياء الجيدة بسرعة وبعد مرور بعض الوقت ، اطرح أسئلة على أفراد العائلة مثل: "ألا يمكنك القيام بذلك من هاتفك الذكي؟" أو "لماذا يجب أن يتم ريّ فراش الزهرة هذا يدويًا؟" اضطر للمضي قدما ، إلى الكمال الذي لا يمكن تحقيقه.

وأنا أؤمن أيضًا بالإمكانيات غير المحدودة لإنترنت الأشياء. كل ما تم القيام به يندرج ضمن هذه الفئة ، ولكن هذا جزء صغير فقط. إذا زاد عدد عشاق إنترنت الأشياء قليلاً بعد قراءة هذا المقال ، فسأعتبر مهمتي مكتملة بالكامل.