Hogar inteligente: una nueva dimensión de confort y la búsqueda de la excelencia. Parte dos

En la primera parte, hablé sobre la transición de solo sistemas de monitoreo a un hogar inteligente. En esa etapa, llegó la comprensión del enorme potencial para mejorar la comodidad, y las capacidades de la tecnología seleccionada acumularon entusiasmo en el desarrollo e integración de nuevos componentes.



Considere el aspecto de la "emoción" con más detalle. Después de los pasos dados, el hogar inteligente se ha vuelto difícil de detener en el desarrollo. Después de los dispositivos WiFi USR IOT, llegó el turno del microcontrolador ESP8266, querido por DIY-chic. Utilicé las compilaciones ESP8266-12 con los puertos mini USB LoLin v3 NodeMCU y Wemos D1. Comenzó destacando la imagen que ya se mencionó anteriormente. Los bocetos para ESP8266 se desarrollan convenientemente en Arduino IDE después de conectar el complemento apropiado. Allí puede encontrar muchos ejemplos que hacen que el desarrollo sea muy simple, incluso sin preparación. Por lo tanto, por cierto, enumerar spreads no tiene mucho sentido.

En la foto está LoLin v3 NodeMCU con ESP8266-12. Conector - micro USB.
Solo es importante acordar un protocolo para interactuar con openHAB. No utilicé MQTT, pero hice la integración directamente, ya que esto es más consistente con el modelo de gestión centralizada seleccionado. En el controlador con ESP8266, se eleva el servidor más simple, que recibe la solicitud, la analiza y ejecuta el comando extraído. La solicitud se envía a openHAB (ya sea "manualmente" o como resultado de la regla) utilizando la utilidad curl. El controlador envía la confirmación de la recepción del comando, el valor de los parámetros medidos, el estado de los dispositivos ejecutivos conectados a través de la red local de nuevo a openHAB a través de su API REST. En total, al momento de escribir, de acuerdo con esquemas similares en un hogar inteligente, se integran 4 controladores basados ​​en ESP8266 y uno en Arduino con un módulo Ethernet conectado. Permítame recordarle que todo esto se hace no solo para poder encender o apagar algo desde su teléfono inteligente, sino, en primer lugar, para que los dispositivos se enciendan automáticamente cuando ocurran las condiciones para esto.

La imagen es un interruptor Legrand convencional, automatizado con el Wemos D1 Mini. Todos los componentes caben en una caja estándar para instalación en exteriores. Al mismo tiempo, mide la temperatura / humedad (sensor a continuación) y la iluminación (para el futuro).

Por ejemplo, la iluminación de una imagen se enciende solo una vez al día cuando la casa está desarmada y cuando el nivel de luz está por debajo de cierto nivel y cuando la hora está cerca del atardecer. Además, algunos dispositivos, por ejemplo, las farolas no tienen interruptores físicos y se usan principalmente en modo automático.

Todos los que han estado en el Ob o Leroy Merlin deben haber visto juegos de puntos de venta controlados a distancia o incluso juegos de inicio con el gran nombre de "hogar inteligente". La mayoría de ellos combinan comunicación de 433 MHz y esta comunicación es unidireccional. Es decir enviando un comando es imposible saber si es recibido por el actuador o no. Compensa este inconveniente de bajo costo. Por ejemplo, puede comprar enchufes controlados y un interruptor de batería descargada por 1300 y 1400 rublos. Tales esquemas son convenientes de usar para la iluminación con un cable separado, para moverse o aparecer a medida que se desarrolla la idea de diseño. Mis apliques se convirtieron en tales elementos, reconstruidos a partir de un candelabro antiguo y una pequeña lámpara de pie. Ambos en el dormitorio. Y el interruptor está convenientemente ubicado en la mesita de noche. ¿Por qué una presentación tan larga? No tiene sentido abandonar los dispositivos que hacen la vida más cómoda y completa, simplemente porque no son compatibles con el sistema de hogar inteligente instalado. Es fácil entrar en esta situación apostando por un único proveedor o una sola tecnología.

En la foto, un conjunto de enchufes controlados y un interruptor Brenin. 433MHz.

¡Pero tenemos un hogar inteligente independiente de la tecnología! Por lo tanto, estamos buscando audazmente un dispositivo concentrador para todos los componentes de 433 MHz. Tales centros son, Broadlink , por ejemplo. Sin embargo, su inconveniente importante es el control indirecto, el concentrador debe estar conectado a la nube. Como recordará del artículo anterior, creo que este enfoque es incorrecto, aunque simple y conveniente. Como resultado, la búsqueda termina con la decisión de crear un centro simplificado en Arduino. Como periférico, conectamos un receptor y transmisor de 433MHz al Arduino. Luego, usando un boceto especial, escuchamos el código enviado por el transmisor en el interruptor Brenin y aprendemos a transmitirlo nosotros mismos. Todos los bocetos se basan completamente en ejemplos de bibliotecas y no causan dificultades. Además, el código de la señal de control se puede representar como una constante en openHAB y, si se desea, ampliar el número de actuadores.

Hub casero para dispositivos de 433MHz. Con el tiempo, se le agregaron detección de movimiento y control de luz en la sala de calderas. Y control de aire acondicionado (IR-LED en la tapa). Además, para aumentar la estabilidad, el intercambio de datos con openHAB se transfirió desde nRF24L01 + a una placa Ethernet ENC82J60, se ve un cable LAN.

Que paso Resultó la iluminación controlada por el kit inalámbrico en la habitación. Además, se hizo posible controlar esta iluminación desde un hogar inteligente. Como recordarán, el problema con tales sistemas es la falta de retroalimentación. En este caso, se resuelve parcialmente debido al hecho de que los comandos transmitidos al disyuntor de 433MHz pueden ser interceptados por el concentrador desarrollado y enviados al openHAB de una manera resuelta, en la que se activa la regla y el estado del interruptor en la interfaz cambia. Es decir El resultado fue un sistema de pseudo-feedback. Esto es mejor que nada. Y, por supuesto, está claro que este enfoque no es adecuado para administrar dispositivos críticos. No es confiable e inseguro en términos de intercepción.


Un elemento de diseño que apareció con el tiempo, un aplique. Controlado por un tomacorriente Brenin e interruptor

Más más. Quería hacer hermosos interruptores en el segundo piso. Y, por supuesto, controlado de forma remota. La elección recayó en los interruptores táctiles Livolo . También están a 433 MHz y, lo que es más importante, pueden conectarse "sin cero". Esto es cierto si el cero completo y la fase no están conectados al zócalo, y el interruptor está en el circuito abierto de la fuente de alimentación de la lámpara. Aunque este no es mi caso, vale la pena considerar tales condiciones de entrada. Como resultado, aparecieron hermosos interruptores en la casa, conectados a la casa inteligente utilizando un centro previamente desarrollado.


Conjunto de dos interruptores táctiles y un control remoto Livolo.

Sin embargo, hay dos "peros". El primero Los interruptores automáticos Livolo están realmente desprovistos de retroalimentación; no transmiten nada. Es decir si los enciende a la antigua usanza con el dedo, la casa inteligente no verá el cambio de estado. Esto, por supuesto, no es un obstáculo para el aficionado al bricolaje, pero decidí no cercar el jardín con sensores de inclusión adicionales y no integrar dispositivos Livolo más similares. El segundo No fue posible descifrar las señales de control del control remoto Livolo, comprado completo con interruptores, con una biblioteca estándar; Tuve que buscar bibliotecas desarrolladas por entusiastas específicamente para interruptores Livolo.

Quiero finalizar la conversación sobre la integración de nuevos componentes exactamente desde donde comenzamos en el artículo anterior: con Z-Wave. No importa cuán caros sean los dispositivos Z-Wave, su rango se expande gradualmente y hay actuadores que no tienen sentido por sí mismos o que por alguna razón no tienen tecnologías competidoras. El ejemplo más llamativo son los cabezales termostáticos controlados para calentar radiadores. Inalámbrico Otro ejemplo son los relés y atenuadores compactos en cajas de enchufes para convertir los interruptores existentes en inteligentes sin cambiar el diseño. Además, con retroalimentación, es decir Con un control mecánico conservado, el hogar inteligente podrá ver el estado de los interruptores.
En la foto, la cabeza termostática Z-Wave Grundfos en el radiador en el pasillo.

¿Cómo funciona la integración? OpenHAB tiene un enlace correspondiente para conectar un dispositivo USB Z-Wave. Además, openHAB viene con una aplicación especial HABmin para configurar la red de dispositivos Z-Wave. Por lo tanto, conecte la memoria USB Z-Wave.Me , configure el enlace Z-Wave, ejecute HABmin, agregue dispositivos a la red. A continuación, configuramos los elementos correspondientes de acuerdo con la documentación para el enlace, escribimos las reglas para interruptores, cabezales térmicos, sensores múltiples y listo. Parece que todo es simple. Sin embargo, esto sucedió solo parcialmente. El problema es que HABmin solo funciona con dispositivos registrados en una base de datos abierta . Si compró un dispositivo nuevo o una modificación de uno antiguo que no está en la base de datos, no podrá configurar dicho dispositivo. Puede realizar una solicitud de extracción a esta base de datos, sin embargo, considero que este enfoque es fundamentalmente incorrecto, ya que los dispositivos Z-Wave tienen una función de autodescubrimiento. Esta es una de las razones de la alta compatibilidad de dispositivos y controladores de diferentes fabricantes de Z-Wave. Como resultado, tuve que comprar una licencia para el controlador de software Z-Wave, el servidor Z-Way , que instalé en el mismo servidor / nettop que openHAB. Se usa solo cuando necesita agregar / eliminar un dispositivo a la red Z-Wave y / o configurarlo. El resto del tiempo, el controlador de software está apagado.

En la foto: interruptores Legrand ordinarios. Automatizado utilizando micromódulos Z-Wave en las rosetas. El inferior se volvió más tenue.

Como resultado, obtuve cabezales térmicos en los radiadores, un atenuador e interruptores en el zócalo, enchufes controlados que miden voltaje y potencia, e incluso un multisensor (movimiento, temperatura, iluminación). Cabe señalar que no configuré asociaciones en el nivel Z-Wave, ya que todavía tengo un modelo de control centralizado. Es decir, a pesar de la posibilidad de control directo de dispositivo-dispositivo, todos ellos se controlan centralmente desde openHAB mediante reglas. Bueno, o adicionalmente mecánicamente, como es el caso de los interruptores en el zócalo.

Lo que sucedió en términos de hogar inteligente:

1. Control de luz automatizado.
2. Controlado por las escaleras en el segundo piso. Dependiendo del estado de protección, se activa un conjunto de reglas alarmantes o se enciende la luz de la planta baja para que sea fácil bajar las escaleras por la noche. Como se usa un multisensor, también se mide la temperatura del aire.
3. Control automatizado de varios radiadores de calefacción. Al armar, cambian a la temperatura baja establecida en la configuración para ahorrar energía debido a una distribución más racional del calor. Además, se ha realizado el control de la temperatura nocturna en el dormitorio: disminuye automáticamente en 1 grado para un sueño confortable. Y, por supuesto, la temperatura se puede establecer desde un hogar inteligente.
4. Control automatizado de toalleros calentados. Ahora no necesita ser encendido / apagado manualmente. Además, se puede encender de forma remota, antes de la llegada.

Hay una cosa mas. Hasta ahora, hemos hablado sobre la integración de componentes físicos con un hogar inteligente. Sin embargo, openHAB permite la integración con sistemas de software. Por ejemplo, con software DVR o cámaras IP. No se trata solo de mostrar imágenes en la interfaz openHAB, que por supuesto se ha hecho, sino también de la reacción a los eventos. Por ejemplo, si la grabadora o la cámara están configuradas para detectar movimiento, este evento puede enviarse a openHAB y usarse en la administración. En la regla anterior de encender la luz por la noche al bajar las escaleras, la cámara usa detección de movimiento en el primer piso (para no iluminarse cuando subo las escaleras). Otro ejemplo: en el modo de seguridad, puede tomar fotos del intruso y enviar la foto por correo, y la violación se puede detectar con un sensor de movimiento PIR convencional, que es mucho más efectivo que la detección de movimiento con una cámara o DVR. Además, el sensor PIR se puede conectar a una casa inteligente utilizando tecnología arbitraria.


También se ha realizado la integración con el centro de medios de Kodi , para esto hay un enlace especial. Cuando comienzas el video, la luz se apaga en la sala de estar, cuando se detiene, se enciende. También hecho, por si acaso, el control desde una casa inteligente por el propio Kodi. Usarlo es menos conveniente que el control remoto normal de Kore, pero es posible iniciar Kodi desde la interfaz del hogar inteligente, que Kore no sabe cómo.


Página de interfaz con control Kodi y botón de inicio. Arriba muestra el estado del reproductor, el nombre de la canción, el tiempo restante y la duración.

Anticipándome a preguntas sobre el uso del protocolo MQTT, recuerdo que con un modelo de administración centralizado, los enlaces intermedios entre el servidor y los dispositivos son posibles, pero, por supuesto, reducen la confiabilidad. Por lo tanto, hasta ahora, todos los lazos de integración han sido directos, sin intermediarios. Sin embargo, si hablamos de una posible transición futura o transición parcial a una administración descentralizada, como potencialmente más extensible y más tolerante a fallas, entonces la elección de MQTT es estándar. Este es un transporte común para pares en una red local.

Controlador multifuncional basado en Raspberry Pi 3B. Un sensor de temperatura y humedad, un sensor de movimiento, una cámara, una salida controlada, un interruptor que se ha convertido en un sensor son visibles.

OpenHAB, por supuesto, tiene enlace para MQTT. Mosquitto se elige como el servidor MQTT. Pero en qué instalarlo es una pregunta. Si persigue explícita o explícitamente el objetivo de la descentralización de la gestión, entonces colocar a Mosquitto en una red, que ya se ha convertido en un único punto de falla, está mal. Y aquí funcionó la siguiente lógica. La única habitación no automatizada es un garaje. Hay algo que hacer allí: detectar el movimiento, encender la luz dentro y fuera de la casa, abrir y controlar el estado de las puertas del garaje, realizar video vigilancia, controlar la salida del equipo de jardín. E incluso algo más que solo se puede hacer en un sistema operativo completo y que se relaciona con la seguridad de la información. Como resultado, la elección recae en la Raspberry Pi. Tiene pines para conectar periféricos de bricolaje estándar y Linux completo con una gran cantidad de aplicaciones portadas. Y la videocámara se puede conectar a ella y transmitir la transmisión a la red. Y, lo que es más importante, los recursos del sistema, a diferencia de Arduino, le permiten construir una lógica de negocios de casi cualquier complejidad razonable, deshaciéndose de openHAB. Y todo esto se puede programar en lenguajes de programación familiares.

Como resultado, se han resuelto todas las tareas anteriores, además de que ha aparecido un servidor MQTT en la red, a través del cual se organiza la interacción con openHAB y que se utilizará en el futuro cuando aparezcan nuevos dispositivos con control descentralizado.


¿Qué sucedió al final, si usted describe en términos de plantilla las características de todo el sistema al momento de escribir?

Resumen:

• Número de sensores de temperatura: 25.
• Número de puntos de control de luz: 37, incluidos interruptores en tándem, interruptor de atenuación y puntos sin interruptores mecánicos.
• Además de la luz, se controlan una bomba de pozo, una bomba de recirculación de agua caliente sanitaria, grifos en las ramas de calefacción, una caldera, una caldera, puertas automáticas, radiadores de calefacción, etc. Medición de humedad, voltaje, corriente, iluminación, calidad del aire, etc.

Tecnologías utilizadas:

• Software central: openHAB con enlaces, Xeoma, servidor Z-Way, TTS, servidor Mosquitto, Kodi, aplicaciones C / C ++ separadas. SO: Ubuntu.
• Controladores locales: Arduino + nRF24L01 +, Arduino + ENC82J60, ESP8266-12, Raspberry Pi 3 B, software escrito en C ++.
• Dispositivos listos: USR IOT, dispositivos WiFi Z-Wave (relés, enchufes, atenuador, sensor, cabezales térmicos) de diferentes fabricantes, 433MHz (interruptores con control remoto Livolo, enchufes e interruptor Brenin), puerta de enlace eléctrica TCP-Modbus Schneider Electric, sensores de movimiento, apertura y otros

En lugar de una conclusión. Todavía no hemos considerado muchos aspectos, por ejemplo, control de voz, texto a voz, control IR de aire acondicionado, etc. Todo esto está hecho y funcionando. El propósito de este artículo era mostrar el tren de pensamiento, compartir experiencias en la elección de soluciones, mostrar las ventajas de los estándares y tecnologías abiertos a través de la descripción de la facilidad de integración. Todo lo que se hizo podría hacerse de manera diferente, mejor o peor, más caro o más barato, más funcional o más confiable. Te acostumbras a las cosas buenas rápidamente y después de un tiempo, haces preguntas a los miembros de la familia como: "¿No puedes hacer esto desde tu teléfono inteligente?" o "¿por qué esta cama de flores debe regarse manualmente?" obligado a seguir adelante, a la perfección inalcanzable.

Y también creo en las posibilidades ilimitadas de Internet de las cosas. Todo lo que se ha hecho cae en esta categoría, pero esto es solo una pequeña parte. Si, después de leer este artículo, el número de entusiastas de IoT crece un poco, consideraré que mi tarea se ha completado por completo.