Собираем умный дом на Raspberry Pi собственноручно

0
8997

Сложно игнорировать технологичные новинки, которые уже давно стали частью повседневной жизни. Среди таких привычных вещей, как интернет или смартфоны, особенно выделяется умный дом, помогающий объединить используемые гаджеты и бытовую технику в единую сеть для более комфортного и простого управления. Умный дом легко настроить под собственные потребности, вводы в состав сети новые модули и программируя их на выполнение заданных сценариев. Сенсоры, используемые в процессе управления домом, срабатывают:

  • На звук;
  • На движение;
  • На тепловую энергию.

Простые сенсоры представлены даже в ТРЦ, где они следят за автоматическим открытием дверей и выполняют другие задачи. В то, что умный дом может стать неотъемлемым элементом жизни человека может и сложно поверить, но это действительно так. Чтобы снизить свои трудозатраты и обучить приборы выполнять простые функции самостоятельно, потребуется лишь реализовать проект умный дом, способствующий всему этому.

Принцип работы умного дома

Для автоматизированной техники используется ПО, позволяющее выполнять различные задачи с ее помощью. Программы применяются и в умном доме, расширяя функционал его возможностей. Чтобы запрограммировать работу прибора, следует обладать определенными навыками. Поэтому для начинающих владельцев лучшим выбором станет использование приложений, уже адаптированных под требования обычных пользователей.

Разрабатывая умный дом, можно выбрать один из нескольких вариантов. В первом случае будет использоваться готовое решение, которое останется установить на объекте. Такой вариант требует минимум усилий, но его стоимость значительная. Позволить реализовать такой проект может не каждый. Другим решением остается понимание самой концепции, что позволит в дальнейшем создать и собрать умный дом собственноручно.

Процесс работы зависит от правильности расчётов, выполненных владельцем, что приводит к снижению расходов. Самостоятельно собрать умный дом не сложно, если подойти к делу со всей осторожностью и пониманием. В итоге это сэкономит средства, и позволит получить некоторые навыки обращения с модулями.

Процесс автоматизации умного дома

Заставить приборы, используемыми повседневно, работать по заданному сценарию легко, если использовать для этого соответствующий блок управления. Компанией Raspberry Pi был разработан миникомпьютер, который подходит для решения поставленной задачи. Устройство отличается компактностью и производительностью, а также делает автоматизацию проекта простым и понятным делом. Raspberry отличается невысокой стоимостью, особенно при сравнении с другими производителями, представившими свою продукцию на рынке. Но это не помешало компании предложить действительно качественное оснащение, ставшее популярным. Первоначально компанией разрабатывалось две вариации миникомпьютера:

  • модель А;
  • модель В.

Визуальное оформление и комплектация

Данные устройства находятся под управлением чипсета ARM11 с производительностью в 700 МГц. Различия между вариациями заключаются в объеме памяти на борту. Так изделие B оснащается планкой ОЗУ на 512 Мб, что двукратно превосходит показатели модели А с 256 Мб. В итоге компания пришла к решению выпускать обе вариации одновременно, тем более, что миникомпьютер А имел дополнительные достоинства. Он оснащался портом Ethernet, позволяющим подключиться к сети. Компания продолжила работу над модернизацией своих продуктов, переосмыслив вторую версию компьютера. Это привело к появлению улучшенного варианта В, ставшего еще более компактным, а также получившего стильный дизайн. Из конструктивных наработок стоит отметить наличие 4 разъемов USB, что в 2 раза превышает число портов данного типа для предыдущей версии.

Читайте также:  Как подготовить дом к умным устройствам

Устройство хорошо зарекомендовало себя в сфере создания умных домов. Небольшая цена делает Raspberry отличным выбором для построения всего проекта, а многофункциональность миникомпьютера справляется со сложными задачами. Автоматизация приборов на базе подобного агрегата становится лучшим среди доступных решений.

Raspberry способен контролировать устройства Z-Wave, облегчающие управление домашней техникой. Установка платы RaZberry в миниПК делает блок управления производительным и надежным. Z-Wave представляет современный стандарт для умного дома, выполненного с помощью беспроводного технологического процесса. В результате владелец имеет возможность отказаться от использования дополнительных элементов и расходных материалов, снижая общие затраты. Управлять Z-Wave легко. Поэтому реализовать умный дом способен человек, не имеющий практического опыта в работе над подобными проектами.

Дополнительным преимуществом является возможность модернизировать существующую плату. Так если наблюдается снижение производительности, которой уже недостаточно для работы модулей, то Z-Wave можно модернизировать, используя вспомогательные элементы, как в случае с улучшением стандартного ПК. Выполнение апгрейда исключает необходимость полностью менять устройство.

Контроллер от компании Z-Wave

Если у пользователя недостаточно опыта или свободного времени для выполнения монтажа, то в Z-Wave могут предложить услуги по настройке или установке оборудования в любом регионе РФ. Любые вопросы можно решить с помощью обширной базы данных, находящейся в свободном доступе, либо используя техническую поддержку. Raspberry зарекомендовала себя с лучшей стороны и в сфере видеонаблюдения. Используя плату и стандартную веб-камеру пользователь получает систему, которая способна транслировать изображение в сеть, вне зависимости от расположения устройства слежения. Следить за объектом становится еще проще, так как нет нужды постоянно мониторить ситуацию. Достаточно отследить основные события в конце работы, чтобы узнать о любых происшествий, зафиксированных видеокамерой.

Современный умный дом представляет собой многогранную систему, которая отвечает за выполнение предустановленных задач, а также открывает доступ к действиям, которые основаны на заложенных алгоритмах. Это делает проект более автономным и независимым от команд человека. Умный дом самостоятельно ищет решения в сложных ситуациях, отталкиваясь от полученного ранее опыта.

Разработать такой дом не сложно, особенно при тщательном подходе. В итоге владелец становится получателем огромной пользы благодаря своим нововведениям. Определившись в особенностях автоматизации, можно значительно сократить расход времени, а также экономить энергоресурсы и увеличить безопасность для жителей дома. Удобство определяется выбранными компонентами, на которых базируется проект, поэтому Raspberry станет надежным помощником в деле создания умного дома.

Умный дом на Raspberry Pi

Как известно, многие функции, выполняемые бытовой техникой, можно без больших усилий автоматизировать, а управлять работой оборудования в удаленном режиме становится еще проще. Далее читатель может ознакомиться с тем, как именно разработать свой проект, отталкиваясь от возможностей миникомпьютера Raspberry. Главным вопросом будет разработка контроллера, способного продуктивно отслеживать освещение в каждом отдельном помещении, а также корректировать текущие температурные показатели и другие параметры жизнеобеспечения в доме. Под управлением Raspberry Pi будет находиться и мультимедийное оборудование, а также элементы безопасности дома.

Состав блока управления

Чтобы собрать свой умный дом, для начала потребуется приобрести все компоненты, входящие в минимальную конфигурацию:

  • NodeMCU ESP-12E;
  • Объемный сенсор;
  • Сенсоры температуры;
  • Сенсоры влажности
  • модуль реле;
  • карта памяти;
  • RaspberryPi 3.

Сам процессор, а в данной конфигурации это третья модель, выбирается произвольно, поэтому другая версия будет не менее работоспособной и подойдет для умного дома. Выбор в пользу Raspberry Pi 3 вызван тем, что агрегат комплектуется модулями беспроводной связи. Заменить NodeMCU можно Arduino Nano, либо использовать вспомогательный модуль для вай-фай.

Читайте также:  Как правильно выбрать систему умный дом

Компоненты, составляющие блок управления, следует соединить и отрегулировать. Чтобы сократить расход времени и усилий будет выгодно приобрести именно готовое решение, вроде NodeMCU. Силовое элементы выбираются в количестве, задействованном в проекте. Для представленной конфигурации потребуется 3 элемента. Конфигурация сенсоров определяется индивидуально. При желании можно отказаться от объемного сенсора, если его применение не будет иметь логической потребности.

Установка Raspbian

Чтобы справиться с установкой ОС, потребуется посетить официальную страницу компании, где можно всегда найти и загрузить самую свежую версию. Далее выполняется форматирования карты в FAT. По указанным предписаниям выполняем сборку образа под используемую ОС. Остается подключить карту к миникомпьютеру, а также присоединить клавиатуру и экран, в роли которого может выступать ТВ. Процесс загрузки обычно занимает немного времени, после чего можно приступать к настройкам.

Так можно задать собственный пароль и другие параметры. Не стоит менять текущую настройку загрузочного экрана, так как во время работы умного дома графическая часть использоваться не будет. Переходим к изменению хоста, расположенного в пункте Hostname, а также задаем SSH, что позволит с большим комфортом управлять устройством в будущем. Когда все настройки будут применены, останется только перезагрузить устройство, нажав Finish.

Корректировка WIFI

Когда устройство будет перезапущено, следует перейти к интерфейсам, где порядок действий следующий:

  • Прописываем команду sudo nano /etc/network/interfaces;
  • Находим часть iface wlan0 inet manual и заменяем эту строку на iface wlan0 inet static,
  • Не забываем указать собственный статичный айпи-адрес.

Пример проделанной работы выглядит следующим образом:

auto wlan0 allow-hotplug wlan0 iface wlan0 inet static address 192.168.1.150 netmask 255.255.255.0

gateway 192.168.1.1 wpa-conf /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf address, netmask, gateway —

но в вашем случае настройка должна проходить под собственный роутер.

Проделанные изменения нужно сохранить путем комбинации CTRL+X, Y и ENTER.

Следующим шагом будет переход к супликанту, где следует указать такую команду

sudo nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

Открывшееся окно позволяет ввести все необходимые настройки для беспроводной сети.

Пример настроек:

ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev

update_config=1     

network={      ssid=» ваш SSID »      psk=»ваш пароль» }

далее повторяем последовательность из CTRL+X, Y и ENTER. Возвращаемся к командной строке и указываем

sudo ifdown wlan0

Процесс будет выполнен, после чего остается указать

sudo ifup wlan0

ожидаем завершения перезагрузки, вызванной командой

sudo reboot

При условии, что все операции выполнены правильно, в итоге получаем полностью настроенную беспроводную сеть, к которой устройство коммутируется при запуске.

Обновление миникомпьютера

Перед началом дальнейшей корректировки следует справиться с апдгрейдом системы. Последовательность не сложная:

  • вводим sudo apt-get update sudo apt-get upgrade;
  • проверяем текущую версию командой g++-4.9 –v и сверяемся с актуальной;
  • если используемая версия устарела, то вводим sudo apt-get install g++.

Переходим к установке NODE.JS. Данная программа, начиная с четвертой версии, поддерживает ARM. Для того, чтобы поставить NODE.JS, потребуется задать последовательность команд:

  • curl -sL https://deb.nodesource.com/setup_6.x;
  • sudo -E bash — sudo apt-get install -y nodejs;
  • для проверки текущей версии вводим nodejs –v.

Устанавливаем HOMEBRIDGE

Первым шагом будет установка Avahi и другие компоненты, которые потребуются для работы MDNS. Переходим в командную строку и начинаем вводить такую последовательность

  • sudo apt-get install avahi-daemon avahi-discover libnss-mdns libavahi-compat-libdnssd-dev;
  • sudo npm install -g —unsafe-perm homebridge hap-nodejs node-gyp;
  • cd /usr/lib/node_modules/homebridge/;
  • sudo npm install —unsafe-perm bignum;
  • cd /usr/lib/node_modules/hap-nodejs/node_modules/mdns;
  • sudo node-gyp BUILDENGINE=Release rebuild.

В целях проверки выполняем пробный запуск командой homebridge, а в ответ следует ожидать примерно такую последовательность:

[2017-08-15 10:05:15] —

 [2017-08-15 10:05:15] config.json (/home/pi/.homebridge/config.json) not found.

Scan this code with your HomeKit App on your iOS device to pair with Homebridge:

  │ 031-45-154 │

[2017-08-15 10:05:15] Homebridge is running on port 44278

Если нечто похожее удалось получить, предыдущие команды были выполнены и применены верно. Как можно видеть из примера, программе не удалось обнаружить config.json, что значит, что его созданием придется заниматься самостоятельно:

  • sudo -i;
  • mkdir /root/.homebridge;
  • touch /root/.homebridge/config.json.
Читайте также:  Оборудование для умного дома

первоначально будет достаточно задать минимальную конфигурацию, которая может выглядеть так:

{

«bridge»: {

«name»: «RaspberryPi»,

«username»: «08:61:6E:E3:2D:7A»,

«port»: 51826,

«pin»: «031-45-170»

} }

Но лучшим решением будет установка готовой версии, в которую уже включены плагины. Следующее действие, которое нужно проделать, заключается в том, чтобы включить автозагрузку homebridge. Начинаем с создания файла:

sudo nano /etc/init.d/homebridge

для удобства следует сказать подходящий скрипт и скопировать код в строку /etc/init.d/homebridge. Завершаем все операции сохранением и запускаем команду

chmod 755 /etc/init.d/homebridge

update-rc.d homebridge defaults

Задача решена. Теперь при каждом запуске устройство будет автоматически подключаться и иметь root-права.

Ставим плагины Homebridge

Чтобы обеспечить работоспособность выбранной версии, следует воспользоваться такими плагинами:

  • Для освещения — homebridge-cmd_light_control (команда — sudo npm install -g homebridge-cmdswitch2);
  • Для включения-выключения устройств — cmdswitch2 control (команда — sudo npm install -g homebridge-cmd_light_control);
  • Для получения сведений о температуре – HttpTemphum (команда — sudo npm install -g homebridge-httptemperaturehumidity);
  • Для работы объемного сенсора — homebridge-hc-sr501 (команда — sudo npm install -g homebridge-hc-sr501);
  • Для активации игровой приставки — ps4-waker (команда — sudo npm install -g ps4-waker).

Такой набор подходит для выбранного проекта, но при желании его можно расширить или изменить с помощью файла config.json.

Запуск устройств умный дом

Переходим к этапу подключения устройств. Стоит заметить, что этот этап особенно сложный ответственный, так как приходится работать с элементами под напряжением. Завершив монтажные работы, следует загрузить и установить скрипты по адресу /home/pi/. Уделите внимание тому, что у файлов должны быть права 0777. С этой целью можно использовать команду

chmod 0777 /home/pi/light_bathroom_off.py

последовательность используется для каждого загруженного файла, размещенного в папке /home/pi/

Установка PlayStation

В настройках RaspberryPi следует указать ps4-waker, после чего блок управления предложит запустить приставку с помощью смартфона на соответствующем приложении. Здесь потребуется указать пин-код. Завершив ввод, будет создана связь между блоком управления и мультимедийным оборудованием с сохранением сертификатов. Поэтому последующие запуски будут проходить легко.

Устанавливаем термометр с помощью ARDUINO

Выполняем подключение NodeMCU к ПК и переходим к скачиванию программатора с официального сайта. Также потребуется справиться с установкой драйвера. Для этого переходим в раздел Preferences и в графе Additional Boards Manager URLs вводим ссылку http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json.

Подтверждаем действие и отправляемся к настройкам Boards Manager. С помощью поиска нужно перейти на esp8266 by ESP8266 Community и выполнить установку. Для управления сенсором DHT потребуется установить соответствующий модуль. Также выполняем установку скетча для HTTP и передачи информации с температурных датчиков. При настройке скетча нужно задать IP-адрес.

Запуск конфигурации

Перед завершающим этапом потребуется очистить кеш устройства, для чего потребуется ввести

  • sudo –i;
  • rm -r /root/.homebridge/accessories;
  • /root/.homebridge/persist;
  • И завершить командой reboot.

Располагаем Arduino в выбранном месте и переходим с помощью любого гаджета в приложение Home. Здесь нужно добавить устройство, после чего смартфон отобразит элемент с названием RaspberryPi. Если именно такой результат и будет получен, то можно смело говорить о том, что настройка удалась на славу. Теперь под управлением умного дома находится освещение, температура и влажность, а также мультимедийное оборудование в доме.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here