Главная › Тарифы › Сервер на raspberry pi домашней автоматизации. Управление домашними электроприборами («умный дом») через чат бот на Raspberry Pi. Плюсы и минусы системы «умный дом» от фирмы Raspberry Pi

Сервер на raspberry pi домашней автоматизации. Управление домашними электроприборами («умный дом») через чат бот на Raspberry Pi. Плюсы и минусы системы «умный дом» от фирмы Raspberry Pi

Контроллеры заготовлены, датчики развешаны, провода затянуты. Дело за малым - выбрать «мозг» умного дома. Устройство, которое сможет решать ряд задач по управлению всеми умными функциями. Конечно, есть Arduino Tian или . Но есть и монстры микрокомпьютерного мира вроде чрезвычайно популярного Raspberry Pi, который способен на все, что требуется от современного интеллектуального жилища.

В чем отличия Raspberry Pi от Arduino

Прежде всего, стоит оговориться, что Arduino - это не компьютер, а Raspberry Pi - не микроконтроллер. С этими двумя терминами постоянно возникает путаница.

Это плата с электрической «обвязкой» и контроллером ATmega. Она позволяет работать с цифровыми и аналоговыми входами/выходами на очень низком уровне, не имеет операционной системы как таковой и выполняет загруженный в нее код непрерывно. Arduino потребляет смешное количество электроэнергии и может месяцами работать от блока пальчиковых батареек при условии отсутствия значительной нагрузки. Но реальной вычислительной мощности у Arduino крайне мало, а реализовывать многие функции и протоколы приходится с нуля.

Raspberry Pi - это уже целый компьютер на одной плате, имеющий на борту вместо микроконтроллера SoC (Систему на кристалле) на базе архитектуры ARM, прямо как в современных мобильных устройствах. «Малина» может работать под управлением различных дистрибутивов ОС Linux или Windows 10 IoT. Она имеет множество распаянных пинов GPIO (ввода/вывода), обращаться к которым можно при помощи готовых библиотек. И, в отличие от Arduino, программы здесь запускаются внутри ОС и работают с пинами уже через программную прослойку. В большинстве случаев это абсолютно не мешает создавать простые схемы, но иногда может оказаться критичным. Важно отметить, что у Raspberry Pi нет аналоговых пинов, зато цифровых - хоть отбавляй.

Новая облачная «Малина»
Старая «Малина»

Что умеет Raspberry Pi

Существует несколько версий компьютера: первого, второго и третьего поколения, а также мини-версия Zero. К нам на обзор попала старшая модель Raspberry Pi 3 Model B в составе набора «Малина» от наших друзей из «Амперки».

Технические характеристики модели третьего поколения:

4-ядерный 64-битный процессор Broadcom BCM2837 1,2 ГГц;
1ГБ ОЗУ;
Wi-Fi и BT LE модуль BCM43438;
4 USB порта стандарта 2.0.

Это позволяет не только установить на одноплатный компьютер полноценную ОС с графическим интерфейсом, но и подключить его к FullHD монитору и использовать в качестве рабочего ПК, а также запускать на нем, например, Quake III.

Набор «Малина» от «Амперки»

Для успешной работы Raspberry Pi потребуются несколько комплектующих:

сама плата;
блок питания 5В micro-USB;
HDMI-кабель для подключения монитора;
microSD карта памяти, на которую будет установлена ОС.

Наборы от « » уже содержат все необходимое, и не только. Более старые имели индексы Y, Z в зависимости от комплектации, а в коробке можно было найти макетку, пучок кабелей, кнопки, светодиоды, резисторы и т. д. Новый набор « », который и оказался у нас на обзоре, вместо электронных компонентов включает готовую плату с множеством распаянных элементов. В отличие от предшественника, уклон здесь сделан не на работу с элементарными деталями, а в сторону интернета вещей с множеством интересных примеров.

В комплекте имеется красочное 88-страничное руководство, дающее базовое представление о самом компьютере, штатной ОС Raspbian, основах работы с командной строкой и файловой системой Linux, а также написании кода на Python. Python - относительно простой объектно-ориентированный язык программирования, который снискал немалую популярность на платформе Raspberry Pi. Руководство из набора научит основам синтаксиса и работе в IDE Thonny.

Плата с расширением для экспериментов

« » - это прокачанная версия набора « ». Если в «Матрешке» с Arduino было много очень простых экспериментов с базовыми электрическими элементами вроде конденсаторов и светодиодов, то в «Малине» главенство отдано интеграции с интернет-сервисами. Предлагаемые «Амперкой» эксперименты помогут поднять свой веб-сервер и написать небольшой сайт для управления пинами платы. Комплектная текстолитовая плата в форме облачка с кнопками и светодиодами в этом обязательно поможет.

А дальше начинается самое интересное. Вторая половина книжки подскажет, как создать бота в «ВКонтакте» и подключить его к Raspberry Pi, чтобы плате можно было отдавать команды прямо из соц. сети. А затем предлагается настроить на Raspberry торрент-качалку и написать к ней веб-интерфейс для управления, например, с телефона, подключенного к домашнему Wi-Fi.

В итоге получается умное устройство, которое может взаимодействовать с Интернетом и выполнять команды. И, что самое главное, все необходимое уже есть в комплекте.

Raspberry Pi для умного дома

Умельцы уже приспособили Raspberry Pi для множества задач помимо использования в качестве рабочей машины. Из него можно сделать Wi-Fi роутер или даже собственную цифровую АТС. Правда, и в том, и в другом он будет уступать специализированным аналогам, но сильная сторона «Малины» - в возможности создавать что-то свое. И нам интересно прежде всего, как его можно использовать для создания умного дома.

Основными можно назвать два сценария: использование платы в качестве единственного устройства, управляющего всеми датчиками, или в качестве шлюза, собирающего данные и раздающего указания более простым устройствам.

Как обычно, руководства у «Амперки» на высоте

В первом случае вся работа ложится на собственные пины Raspberry Pi. Отсутствие аналоговых пинов компенсируется наличием недорогих цифровых датчиков вроде ds18b20 или использованием специальных ADC плат расширения. Среди стандартных пинов (см. схему ниже) можно найти контакты с ШИМ, I²C, SPI и UART. Таким образом, к плате можно подключить большинство современных датчиков, а также управлять цепями через силовые ключи или блоки реле. Создавать решения для умного дома на Raspberry Pi довольно просто, тем более что в плату уже встроено множество полезных инструментов, например WiFi модуль.

Работать с сетью Интернет на Arduino куда сложнее, а вычислительные возможности микроконтроллера и вовсе скудны. Но вот парадокс: в большинстве простых задач, вроде управления светом или обогревом, применение Raspberry Pi зачастую сродни забиванию гвоздей если не микроскопом, то уж вольтметром точно. Плата Arduino потребляет меньше электроэнергии, код в ней выполняется постоянно на самом низком уровне с прямым доступом к пинам, да и стоит она в несколько раз дешевле. А сообщество энтузиастов и разработчиков ничуть не меньше.

Другое дело - сложные решения. Например, если у вас большой дом, где требуется развесить сразу ворох датчиков, а управлять хочется с планшета (или планшетов) и обогревом, и освещением, и теплыми полами, и воротами в гараже, да еще и чтобы задвижки на трубах с водой в подвале перекрывались сами, когда вы уезжаете всей семьей на выходные. Ну мало ли что. Здесь уже речь пойдет о нескольких платах, которые требуется объединить в сеть с мозговым центром. Вот тут-то Raspberry Pi и покажет себя во всей красе. Микрокомпьютер может выступать в качестве головного устройства, аккумулируя информацию с различных датчиков по всему дому и управляя всеми устройствами. Собирать и отображать информацию можно при помощи веб-сервера, а данные - хранить на SD-карте.

В таком проекте возникает вопрос синхронизации устройств. И здесь может пригодиться протокол RS-485, позволяющий по двум проводам (в идеале, с «землей») передавать сигнал на длинные расстояния, или обычная локальная сеть, благо Arduino умеет работать с простыми http-запросами, чего вполне достаточно для реализации домашней сети умного дома.

Заключение

Не стоит забывать, что Raspberry Pi - устройство для энтузиастов. И именно в этом его сильная сторона. Задавшись целью разобраться, с помощью этого микрокомпьютера можно собрать множество интересных решений, и не только для умного дома. А встроенные сетевой интерфейс и WiFi модуль позволяют легко подключить плату к локальной сети или Интернету. Удобно, что наборы вроде « » от «Амперки» уже включают все необходимое, в том числе грамотное руководство, позволяющее легко познакомиться с основами работы с Raspberry Pi.

В сложных схемах на помощь могут прийти платы-аналоги Arduino, например семейства ESP: 8266 или 32. Компактные, быстрые, со встроенным WiFi. О них мы обязательно расскажем в одном из следующих материалов.

А вы уже начали делать свой умный дом? Или только собираетесь? Поделитесь своими проектами в комментариях.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

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: Датчик протечки воды своими руками

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: В скором времени Siri сможет адаптировать свои ответы к человеку

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.

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» }

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:

—

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 │

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.

Умный дом, построенный на базе Raspberry Pi 3 - многофункциональный комплекс, позволяющий контролировать и управлять всеми элементами вашего песта проживания, будь то квартира, дача или частный дом. Под его «руководством» работают многие элементы, начиная от лампочек в помещениях, заканчивая системой отопления и запуском систем, распознающих присутствие человека.

Особенность системы заключается в слаженной работе всех компонентов, надежности и сравнительной легкости настройки.

Каков принцип работы умного дома? Какие характеристики и возможности актуальны? Что учесть при настройке и подготовке к работе? Как собрать систему умный дом на базе Raspberry Pi 3? Эти и другие вопросы рассмотрим ниже.

Принцип работы

Умный дом на базе Raspberry Pi 3 популярен, благодаря легкости сборки, в том числе для людей без специального опыта. Основой всей системы является небольшая материнская плата, в которую производитель заложил огромный потенциал.

Первоначально компания продавала две комплектации прибора - модели А и В. Первая отличалась объем памяти размером в 256 МБ, а вторая в два раза большим ее размером.

Модель А какое-то время была в продаже, благодаря наличию доступа к глобальной сети, но после обновления до версии «В» в первом варианте отпала необходимость. Новая версия отличалась компактностью и наличием четырех портов USB.

Построение умного дома на основе Raspberry Pi 3 зависит от предпочтений владельца. Вне зависимости от этого, принцип работы остается неизменным:

При желании система умный дом может быть собрана на платформе «открытого» типа, к примеру, Fhem, openHAB, SHC. Не менее востребованный вариант - применение платформы wiBulter.

Где применяется Raspberry Pi 3 Model B

Сфера применения умного дома на базе Raspberry Pi ограничивается только познаниями установщика и пожеланиями владельца дома. Здесь возможны следующие варианты:

Возможности умного дома на Raspberry Pi позволяют использовать конструкцию в качестве приставки, домашней метеостанции, охранной системы или планшета. Возможности применения почти не ограничены.

Особенности и характеристики Raspberry Pi 3 Model B

Устройство представляет собой компактный компьютер, имеющий размеры пластиковой карты банка. На чипе установлено необходимое оборудование для работы - CPU, «оперативка», HDMI-разъем, USB и композитный выход. Также имеется Ethernet-разъем, беспроводная связь и блютуз.

В блоке Raspberry Pi 3 Model B предусмотрено четыре десятка вводных и выводных контактов базового назначения. Они предназначены для подключения периферийных устройств, нуждающихся во взаимодействии с остальными элементами внешнего мира. Речь идет о коммутации с сенсорами и исполнительными изделиями, работающими от сети.

Базовая ОС для умного дома на Raspberry Pi 3 - Linux. Операционная система инсталлируется на карту памяти типа microSD, которая устанавливаемся в специальном разъеме платы.

Многие ранее работали только с Windows и бояться Linux. В этой ОС нет ничего необычного. Она проста в пользовании и отличается высоким уровнем безопасности. Если при установке допущены ошибки в настройке, их легко исправить путем восстановления образа.

Версия Raspberry Pi 3 Model - более продвинутый вариант второй модели. Новая плата отличается полной совместимостью с прошлой версией, но отличается большей производительностью и дополнительными средствами для подключения:

Появилась беспроводная связь Wi-Fi серии 802.11n и блютуз 4.1.
Предусмотрен процессор с четырьмя ядрами (тип - ARM Cortex-A53). Частота работы составляет 1,2 гигагерца. В основе лежит однокристальный чип типа Broadcom BCM

В CPU предусмотрена архитектура ARM v53. Это позволяет использовать любую операционную систему, к примеру, Ubuntu или Windows 10.

Применение 4-ядервного чипа гарантирует рост мощности изделия на 50-60 процентов (если сравнивать со второй модель) и на 1000 процентов в сравнении с первым Raspberry Pi.

Благодаря этой особенности, мини ПК открывает еще больше возможностей по созданию сложных проектов умного дома, что на фоне доступа к Сети открывает почти безграничные перспективы.

Новая модель Raspberry Pi 3 наделена «оперативкой» на 1 ГБ. Часть этой памяти применяется графической подсистемой. Что касается графической части, здесь установлен 2-ядерный CPU VideoCore IV.

Система поддерживает разные стандарты типа OpenGL ES 2.0, VC-1, OpenVG, MPEG-2. Дополнительные возможности - способность кодировать, раскодировать и выводить полноэкранное видео формата HD на экран. Параметры видео - 1080p, 60 FPS, H.264.

Периферия

Неизменный плюс системы заключается в возможности подключения ТВ или дисплея с помощью HDMI-выхода. Разрешение можно менять в диапазоне от 640*350 до 1920*1200. Выход композитного типа имеет два режима работы - NTSC и PAL. Для коммутации колонок и наушников предусмотрено 3,5-миллиметровое гнездо.

Дополнительные плюсы умного дома на базе Raspberry Pi 3 - порты USB, соединенные внутренним хабом. При необходимости можно подключить мышь и клавиатуру.

На устройстве предусмотрена возможность экономии ресурсов ЦП. Для этого на Raspberry Pi 3 модели имеются 15-пнинковые разъемы. Среди них - CSI-2, используемый для подключения камеры, и DSI для коммутации экрана.

Имеется ряд интерфейсов низкого уровня, а именно питающие пины (3 и 5 Вольт, а также «земля), 40 портов для общего ввода и вывода, SPI с возможностью выбора, серийный UART и I 2 C/TWI.

Для подключения к умному дому на базе Raspberry Pi 3 модели B предусмотрен блютуз 4.1, Wi-Fi 802.1 n и Ethernet (10/100 Мбит). В последнем случае выход обустроен на обычном разъеме типа RJ-45.

Питающая часть и размеры

На изделие подается напряжение 5 В, поступающее от специального адаптера через питающие пины или microUSB-разъем. Для надежности лучше применять источник, имеющий I от 2-х ампер и более. В этом случае появляется возможность для подключения к портам USB более мощных изделий.

Аппаратного выключателя, обеспечивающего подачу напряжения, на плате нет. Активация мини ПК происходит посредством включения шнура в розетку, а для отключения используются базовые функции ОС.

Размеры платы всего 8,5*5,4 см. В ней помещаются необходимые порты, часть из которых слегка выступает за общие габариты (на несколько миллиметров).

ПО

В умном доме на базе Raspberry Pi 3 Model B отсутствует привычный жесткий диск, поэтому «операционка» устанавливается на выносном носителе (карте памяти). Ее необходимо заранее подготовить и поставить.

При наличии нескольких карт памяти можно использовать разные образы для системы умного дома. Стоит учесть, что карта памяти в комплектацию не идет, поэтому ее придется докупать самостоятельно. Желательно брать microSD с емкостью от 4 ГБ и более.

Базовые параметры:

CPU: 64 бита 4 ядра. Тип - ARM Cortex-A53. Частота - 1,2 ГГц. Чип однокристаллический BCM2837;
Оперативка - один гигабайт LPDDR2 SDRAM;
цифровой HDMI-выход на видео;
аудио-выход на 3,5 мм (4 pin);
порты USB типа 2.0×4;
сетевое обеспечение - Wi-Fi11n, 10/100 мегабайт RJ45 Ethernet;
для подключения дисплея - Display Serial Interface (DSI);
блютуз - Bluetooth 4.1, Low Energy;
для подключения видеокамеры - MIPI Camera Serial Interface (CSI-2);
слот для MicroUSD;
40 портов ввода-вывода;
размеры - 8,6*5,6*1,7 см.

Преимущества Raspberry Pi 3 Model B

Умный дом на базе Raspberry Pi 3 Model B имеет ряд неоспоримых плюсов:

Наличие большого выбора интерфейсов, позволяющих максимально расширить возможности системы. Здесь предусмотрен блютуз, имеется Wi-Fi, порты HDMI и USB.
Возможность подключения модема GSM для выхода на связь с оператором, предоставляющим услуги глобальной сети.
Наличие мощного процессора с четырьмя ядрами на 1,2 ГГц, способного решать серьезные задачи.
Полная совместимость новой и предыдущей версии.
Компактность. Устройство имеет небольшие размеры, а весит всего 45 грамм.
Доступность разгона. При желании доступно увеличение производительности системы.
Легкость применения. Программирование Raspberry Pi 3 Model B можно осуществлять на разных языках.

Также стоит выделить ряд преимуществ умного дома, построенного на базе Raspberry Pi 3 Model B:

Возможность обезопасить здание путем защиты от потопа, установки видеонаблюдения, создания противопожарной и охранной систем.
Установка систем, повышающих комфорт. Речь идет об электрических приборах, а также специальных устройствах, управляющих шторками.
Возможность инсталляции системы, обеспечивающей дополнительную экономию. Применяются сенсорные смесители, датчики движения, а также датчики, фиксирующие перемещение человека или животных.
Доступность инсталляции развлекательных специальных систем. К примеру, к умному дому на Raspberry Pi 3 Model B можно подключить мультирум или домашний кинотеатр.

Для полноты картины стоит учитывать и ряд минусов, характерных для умного дома на Raspberry Pi 3 Model B:

Монтаж таких устройств подойдет для крупных особняков, расположенных вне черты города и имеющих большую площадь.
Для установки нужно знать особенности и правила применения каждого из элементов. В крайнем случае, под рукой желательно иметь квалифицированного специалиста, готового в любой момент помочь в интересующем вопросе.
Со временем умный дом, построенный на Raspberry Pi 3 Model B, устареет. По этой причине возможны трудности с поиском необходимых компонентов (в случае поломки).

В целом, устройство имеет больше положительных качеств, поэтому заслуживает внимание людей, желающих обустроить комфортный и удобный в эксплуатации дом.

Модули, которые можно использовать

Для расширения функциональности умного дома на Raspberry Pi 3 Model B можно использовать дополнительные модули. Их применение расширяет число доступных опций и позволяет создать уникальную систему, обеспечивающую максимальное удобство:

ВИДЕОКАМЕРА . Подключение этого модуля позволяет дополнить умный дом системой видеонаблюдения. Камера совмещается с операционной системой небольшого ПК Raspberry Pi 3 Model B. После установки устройства можно фиксировать видео в разрешении Full HD и делать фотографии с разрешением в 5 МП.
ДАТЧИКИ ДЫМА И ВОДЫ . Установка этих модулей позволяет защитить имущество от пожара и протечки соответственно. Для владельцев больших домов это полезная опция, позволяющая избежать неприятностей. В случае задымления или потопа система оперативно информирует владельца о наличии проблем.
ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА . С помощью таких модулей можно превратить умный дом на базе Raspberry Pi 3 Model B в метеостанцию с подробными сведениями о ситуации за окном и внутри помещения.
ДАТЧИК ДВИЖЕНИЯ . Подключение устройства позволяет автоматически включать и отключать свет в помещениях. Датчик движения полезен на улице, в гараже, в коридоре и других нежилых помещениях.
МОДУЛЬ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ . Для объединения внешних устройств и контроллера можно использовать приемник и передатчик, работающие на частоте 433 Гц. При наличии средств можно купить более прогрессивный вариант устройства - Z-Wave Fibaro Home Center

Применение указанных датчиков расширяет возможности умного дома и повышает уровень его защиты.

Первые настройки и подготовка к работе

Для начала стоит ознакомиться с инструкцией и рекомендацией производителя относительно применения устройства. Стоит убедиться в наличии необходимых датчиков и спланировать их подключение. Плата установлена в специальной коробке, защищающей изделие от механических воздействий. Устройство не люфтит и выглядит весьма солидно.

После снятия верхней крышки можно получить доступ к плате. Единственная трудность заключается в подключении бокового разъема. Для удобства рекомендуется покупать угловой шлейф.

Дополнительно покупается два радиатора, предназначенные для охлаждения контроллера Ethernet и основного чипа.

Есть и другие решения.

Для первого пуска потребуется карта памяти, с установленной на нее операционной системой. Минимальный размер флешки должен быть от 4 Гб и более. Образ ОС доступен в Интернете (ссылка на скачивание ниже). Также потребуется программа Win32 Disc Imager.

После скачивания образа на ноутбук его необходимо распаковать из архива, после чего вставить карту памяти в кардридер. Далее запускается уже установленная программа Win32 Disc Imager.

Как только работа завершена, с помощью программы выбирается образ и записывается на флеш-накопитель.

Сборка системы умный дом

Во избежание проблем приведем подробную инструкцию по сборке системы и подготовки ее к работе. Алгоритм действий имеет следующий вид:

Вход на официальный сайт устройства Raspberry Pi 3 Model B и скачивание требуемой версии ОС.
Покупка и форматирование карты памяти Micro SD. Загрузка на ее образа ОС.
Установка карты в разъем материнской платы для установки ОС.

На этом настройка Raspberry Pi 3 Model B завершена.

Инсталляция Node JS. Прохождение этого этапа потребуется для полноценной работы NodeMCU ESP-12E.
Установка Homebridge и настройка автоматического пуска с Root-правами (устройство должно запускаться после включения Raspberry Pi 3 Model B).
Подключение внешних модулей по специальной схеме.

После завершения указанных работ необходимо зайти в мобильный телефон и открыть приложение Home. После этого стоит добавить платформу Raspberry Pi.

Владелец управляет освещением, знает точную информацию о влажности и температуре, получает сведения о наличии протечки или задымлении (при появлении таких проблем).

Это лишь часть возможностей умного дома на Raspberry Pi 3 Model B, которые получает владелец.

Перейдя посылке можно ознакомиться с полной .

Что может получиться смотрите на видео.

Итоги

Умный дом на базе Raspberry Pi 3 Model B - удобная альтернатива уже существующих и более дорогостоящих устройств. Особенность платформы заключается в компактности, возможности расширения функционала и небольшой цене. К ней можно подключить разные внешние модули, не переживая о проблемах с совместимостью.

Несмотря на временные затраты, результатом труда является мощная и удобная система, обеспечивающая полную автоматизацию дома. В дальнейшем к ней можно подключить мультимедийные и иные устройства.

5 / 5 ( 1 голос )

Здравствуйте друзья

После того, как я испытал возможности системы управления умным домом Domoticz на своем настольном компьютере и убедился в том, что она отлично дополняет, а где и заменяет Mi Home - штатную систему Xiaomi - я решил приобрести для нее отдельный одноплатный компьютер - Raspberry Pi. И в этом обзоре я расскажу про свой опыт.

Вступление

Для тех кто не читал мой первый обзор про Domoticz - . Буквально после первых удачных экспериментов, я загорелся идеей отдельной аппаратной базы для нее, в качестве рабочей платформы настольный ПК не подходит. Выбор свой я остановил, после штудирования пабликов - на Raspberry Pi Model 3 B - компактный но мощный одноплатный компьютер на базе Soc процессора BCM2837 с 4 ядрами Cortex-A53, работающим на частоте 1.2GHz, 1GB ОЗУ и беспроводными модулями Wi-Fi и Bluetoth 4.1.

Комплект

В свой заказ я включил 4 позиции -

Что интересно в магазине имеется две модификации - китайская и английская. На момент покупки китайская стоила на 7 долларов дешевле, ее я и взял. Чего там китайского - честно говоря для меня загадка.

Медные радиаторы для Raspberry Pi - страница товара

Еще для полного комплекта вам понадобится microSD карта - не менее 4 GB и HDMI кабель. У меня в загашнике был и кабель и карта на 32 ГБ, потому покупать не стал.

Что в посылке

Через положенный срок - чуть более двух недель, курьер принес посылку с моим заказом.

Рассмотрим подробнее. Блок питания с вилкой Тип С и разъемом micro-USB.

Заявленный максимальный ток - 2А при напряжении 5 В.

Тестовое включение с нагрузкой в 2А - показывает некоторое проседание напряжения, но в пределах допустимого, блок питания - более-менее честный.

Комплект из трех медных радиаторов в пакетике, для пассивного охлаждения.

Все радиаторы имеют квадтарную форму, два радиатора с штырями и длиной стороны около 12 мм и один плоский со стороной около 15 мм.

Корпус из темного пластика с выдавленным изображением ягоды малины на крышке

Размеры корпуса - примерно 90 на 65 мм

Корпус разбирается на 5 частей - держится все защелках, никаких винтов.

С аксессуарами покончено - пора переходить к самому главному

RASPBERRY PI 3 MODEL B

Raspberry Pi 3 Model B является прямым наследником Raspberry Pi 2 Model B. Плата полностью совместима с предшественником, но наделена большей производительностью и новыми средствами коммуникации:
64-х битным четырёхядерным процессором ARM Cortex-A53 с тактовой частотой 1,2 ГГц на однокристальном чипе Broadcom BCM2837; встроенными Wi-Fi 802.11n и Bluetooth 4.1.
Кроме того, процессор имеет архитектуру ARMv53, а значит вы сможете использовать любимую операционную систему: Debian Wheezy, Ubuntu Mate, Fedora Remix и даже MS Windows 10.

Технические характеристики подробнее

CPU - Broadcom BCM2837, ARM Cortex-A53 Quad Core, 1.2 GHz
Количество ядер процессора - 4
GPU - VideoCore IV 3D
RAM - 1 GB
Хранилище - microSD
Сетевые возможности
Ethernet 10/100
WiFi 2.4G 150 mb/s
Видео вывод - HDMI
USB порты - 4
Беспроводные возможности - Bluetooth
Аудио вывод - 3,5 Jack
85,6 х 53,98 х 17мм, 45 грамм

В коробке имеется документация и буклет по быстрой установке - кстати на английском языке, а так же пакет из плотной коричневой бумаги с компьютером.

На одной из длинных сторон компьютера размещены порты micro USB для питания, полноразмерный порт HDMI, CSI-2 Camera port - для подключения камеры по интерфейсу MIPI, 3,5 мм аудиоразъем. Так же на верхней стороне находится модуль процессора и Ethernet/USB Hub lan9514-jzx

На торцевой стороне скомпонованы 4 USB порта и порт Ethernet

На другой стороне материнской платы находится 40 контактов ввода/вывода общего назначения (GPIO)

На второй торцевой стороны - находится DSI Display Port для подключения штатного дисплея

На нижней стороне платы находится модуль памяти LPDDR2 SDRAM - EDB8132B4PB-8D-F

И micro-SD разъем для карты памяти

Медные радиаторы ставятся на USB/Ethernet Hub и процессор с одной стороны

И на чип памяти с другой. Этот радиатор плоский - не мешает установке платы компьютера в корпус

В корпус все устанавливается отлично, винтовых соединений нет - садится на пластиковые выступы.

Все вырезы на корпусе в точности совпадает с разъемами компьютера

Для запуска нам потребуется внешний монитор (телевизор) с HDMI входом, USB клавиатура, будет удобнее если так же будет и мышка и питания. Монитор, клавиатура и мышка - понадобятся только на момент установки, дальше достаточно будет только блока питания.

Установка операционной системы

Для установки операционной системы, первым делом необходимо загрузить архив с дистрибутивами - отсюда . Пока скачивается почти полутора гигабайтный архив, загружаем утилиту для форматирования SD карты - SD Card Formatter - отсюда . Этот дистрибутив гораздо компактнее - всего 6 МБ, поэтому не теряя времени, устанвливаем программу

и, после установки, вставляем карту памяти в картридер (у вас же есть картридер не правда ли) и запускаем SD Card Formatter. В меню Options необходимо установить “FORMAT SIZE ADJUSTMENT” в “ON”

Дождавшись завершения загрузки большого дистрибутива, открываем полученных архив и распаковываем его содержимое на свежеотформатированную флешку.

Следующий шаг - первый запуск Raspberry Pi (флешку с записанным дистрибутивом, конечно устанавливаем в него). Извините за качество нескольких следующих фото - с экрана телевизора:(

При первом запуске стартует меню выбора операционной системы - что ставить, причем в списке имеется даже версия WIndows 10 для Raspberry Pi. На этом этапе можно выбрать язык (внизу экрана) - русский есть и подключится к Wi-Fi сети - кнопка Wi-Fi networks

Нужная мне опарационка - Raspbian базирующаяся на Linux Debian - представлена в двух вариантах, lite И полном, с графическим интерфейсом. Я выбрал полную версию

После этого можем спокойно идти пить чай с баранками, установка займет довльно длительное время.

Периодически измеряя температуру во время установки, максимально что я видел - 38 градусов.

После завершения установки и перезагрузки компьютера, загружается рабочий стол Raspbian

Единственное что я сделал здесь - это в настройках включил SSH - для того чтобы управлять системой с настольного ПК, все остальное я уже делал через терминал.

Для управления Raspberry с настольного ПК, нам понадобится любая программа терминал, я использую старый добрый Putty

Имя пользователя и пароль по умолчанию - pi и raspberry . Для смены пароля воспользуйтесь командой passwd .

eth0 - это Ethernet

lo - это локальный интерфейс 127.0.0.1

wlan0 - это wi-fi интерфейс

а для того что бы отредактировать файл с настройками - вводим команду

sudo nano /etc/dhcpcd.conf

и в открывшемся файле, пролистав в конец добавляем нужные настройки в зависимости от того какой интерфейс мы будем использовать.

Например мы хотим использовать адрес 192.168.0.222, маска 255.255.255.0, адрес шлюза и DNS - 192.168.0.1

Для Ethernet вставляем

static ip_address=192.168.0.222/24
static routers=192.168.0.1

interface wlan0
static ip_address=192.168.0.222/24
static routers=192.168.0.1
static domain_name_servers=192.168.0.1

Для выходя из редактора нажимаем ctrl+x
Для сохранения изменений - нажимаем “Y” и затем enter

Установка Domoticz

Большая часть работы по настройке уже закончена, теперь нам нужно установить систему Domoticz. Делается это одной командой -

sudo curl -L install.domoticz.com | sudo bash

Которая инициализирует процесс загурзки и установки системы

В процессе установки, инсталлятор задаст вопросы по поводу места установки и т.п. - все эти моменты я оставил по умолчанию.

После успешной установки, инсталлятор напишет адреса и порты веб интерфейса системы Domoticz

Но, для работы с шлюзом Xiaomi - нам нужна beta версия системы. Обновление до крайней версии беты производится командами

cd ~/domoticz
sudo ./updatebeta

После этого, мы можем приступать к добавлению устройств в систему Domoticz - про это я уже рассказывал в своем предыдущем обзоре про нее.

На данный момент я уже перенес все свои рабочие сценарии с Windows версии на Raspberry - кстати стоит добавить что обе системы мирно сосуществуют одновременно. Для обеспечения бесперебойного питания миникомпьютера достаточно использовать PowerBank, который позволяет одновременно питать устройство и получать питание от внешнего источника.

Видеоверсия обзора:

Все мои обзоры устройств Xiaomi в хронологическом порядке - Список

Надеюсь обзор был полезен и интересен, спасибо за внимание.

Введение

Данный проект берет свое начало в 2014 году, когда передо мной встала задача обеспечить удаленное управления обогревательными приборами в своем загородном доме. Дело в том, что практически каждые выходные мы с семьей проводим на даче. И если летом мы, задержавшись по тем или иным причинам в городе, приехав в дом могли сразу лечь спать, то зимой, когда температура опускается до -30 градусов, мне приходилось тратить по 3-4 часа на протопку дома. Я видел следующие пути решения данной проблемы:

"Неумное решение" - можно оставлять включенными обогреватели со встроенными термостатами на минимальной температуре поддержания тепла. Собственно ничего "умного" в этом решении нет, но 24/7 работающие обогревательные приборы в деревянном загородном доме не внушают доверия. Хотелось хотя бы минимального контроля над их состоянием, автоматизации и какой-нибудь обратной связи;

GSM-розетки - данным решением пользуются мои соседи по дачному участку. Если кто-то не знаком с ними, то это просто управляемый посредством SMS команд переходник, который включается в розетку, а сам обогреватель включается в него. Не самое бюджетное решение, если нужно обеспечить обогрев целого дома - ссылка на маркет . Я вижу его как самое простое и менее трудозатратное в реализации, но имеющее минусы в процессе эксплуатации, такие как: целый ворох сим карт и работы по поддержанию их положительного баланса, так как для каждой комнаты нужен минимум один обогреватель, ограниченность и неудобства их контроля по средствам SMS;

"Умный дом" - собственно решения, построенные на реализации "умного дома".

Как наиболее перспективное решение мною был выбран третий вариант и следующим вопросом на повестке дня стал - "Какую платформу для реализации выбрать?".

Уже не помню сколько я потратил время на поиски подходящих вариантов, но в итоге из бюджетных и доступных в магазинах решений я нашел системы: NooLite и CoCo (сейчас уже переименовали в Trust). При их сравнении решающую роль для меня сыграло то, что у NooLite есть открытое и задокументированное API для управления любыми его блоками. На тот момент необходимости в нем не было, но я сразу отметил, какую гибкость в дальнейшем это может дать. Да и цена у NooLite была существенно ниже. В итоге я остановил свой выбор именно на NooLite.

Реализация 1 - автоматизация NooLite

Система NooLite состоит из силовых модулей (под разные типы нагрузок), датчиков (температура, влажность, движение) и управляющего ими оборудования: радио пульты, настенные выключателей, USB-адаптеров для компьютера или Ethernet-шлюза PR1132. Все это можно использовать в различных комбинациях, соединять их между собой напрямую или управлять через usb-адаптеры или шлюз, подробнее об этом можете почитать на официальном сайте производителя.

Для моей задачи центральным элементом умного дома я выбрал Ethernet-шлюза PR1132, который будет управлять силовыми блоками и получать информацию с датчиков. Для работы Ethernet-шлюза необходимо подключить его к сети кабелем, поддержки Wi-Fi в нем нет. На тот момент у меня в доме уже была организована сеть, состоящая из WiFi-маршрутизатора Asus rt-n16 и USB--модема для доступа к интернету. Поэтому весь монтаж NooLite для меня заключался лишь в том, чтобы подключить шлюз кабелем к маршрутизатору, расположить в доме радиодатчики температуры и смонтировать силовые блоки в центральном электрощитке.

У NooLite есть ряд силовых блоков для разной подключаемой нагрузки. Самый "мощный" блок может управлять нагрузкой до 5000 Вт. Если требуется управление большей нагрузкой, как в моем случае, то можно сделать подключение нагрузки через управляемое реле, которым, в свою очередь, будет управлять силовой блок NooLite.

Схема подключения

Ethernet-шлюза PR1132 и маршрутизатор Asus rt-n16

Беспроводной датчик температуры и влажности PT111

Электрощиток и силовой блок для наружного монтажа SR211 - в дальнейшем вместо этого блока я использовал блок для внутреннего монтажа и поместил его прямо в электрощитке

Ethernet-шлюз PR1132 имеет web-интерфейс через которой осуществляется привязка/отвязка силовых блоков, датчиков и управление ими. Сам интерфейс выполнен в довольно "топорном" минималистическом стиле, но этого вполне достаточно для доступа ко всему необходимому функционалу системы:

Настройки

Управление

Страница одной группы выключателей

Подробно о привязке и настройке всего этого - опять же на официальном сайте.

На тот момент я мог:

управлять обогревателями, находясь в локальной сети загородного дома, что было не очень-то и полезно, исходя из первоначальной задачи;
создавать таймеры включения/отключения по времени и дню недели.

Как раз таймеры автоматизации на какое-то время решили мою первоначальную задачу. В пятницу утром-днем обогреватели включались, и уже к вечеру мы приезжали в теплый дом. На случай, если наши планы изменятся, был поставлен второй таймер, который ближе к ночи отключал батареи.

Реализация 2 - удаленный доступ к умному дому

Первая реализация позволила частично решить мою задачу, но все-таки хотелось онлайн управления домом и наличие обратной связи. Я начал искать варианты организации доступа к дачной сети из вне.

Как я упомянул в предыдущем разделе - дачная сеть имеет доступ к интернету через usb модем одного из мобильных операторов. По умолчанию мобильные модемы имеют серый ip адрес и без дополнительных ежемесячных трат белого фиксированного ip не получить. При таком сером IP не помогут и различные no-ip сервисы.

Единственный вариант, который мне удалось на тот момент придумать - VPN. На городском маршрутизаторе у меня был настроен VPN-сервер, которым я время от времени пользовался. Мне было необходимо настроить на дачном роутере VPN-клиент и прописать статические маршруты до дачной сети.

Схема подключения

В результате дачный роутер постоянно держал VPN соединение с городским роутером и для доступа к шлюзу NooLite мне нужно было с клиентского устройства (ноутбук, телефон) подключится по VPN к городскому маршрутизатору.

На этом этапе я мог:

получить доступ к умному дому из любого места;

В целом это практически на 100% покрывало первоначальную задачу. Однако я понимал, что данная реализация далека от оптимальной и удобной в использовании, так как каждый раз я должен был выполнять ряд дополнительных действий по подключению к VPN. Для меня это не было особой проблемой, однако для остальных членов семьи это было не очень удобно. Так же в этой реализации было очень много посредников, что сказывалось на отказоустойчивости всей системы в целом. Однако на некоторое время я остановился именно на этом варианте.

Реализация 3 - Telegram bot

С появлением ботов в Telegram я взял на заметку, что это смогло бы стать довольно удобным интерфейсом для управления умным домом и, как только у меня появилось достаточно свободного времени, я приступил к разработке на Python 3.

Бот должен был где-то находится и, как самое энергоэффективное решение, я выбрал Raspberry Pi. Хоть это и был мой первый опыт работы с ним, особых сложностей в его настройке не возникло. Образ на карту памяти, ethernet кабель в порт и по ssh - полноценный Linux.

Как я уже говорил - у NooLite есть задокументированное API, которое и пригодилось мне на данном этапе. Для начала я написал простенькую обертку для более удобного взаимодействия с API:

noolite_api.py

""" NooLite API wrapper """ import requests from requests.auth import HTTPBasicAuth from requests.exceptions import ConnectTimeout, ConnectionError import xml.etree.ElementTree as ET class NooLiteSens: """Класс хранения и обработки информации, полученной с датчиков Пока как таковой обработки нет """ def __init__(self, temperature, humidity, state): self.temperature = float(temperature.replace(",", ".")) if temperature != "-" else None self.humidity = int(humidity) if humidity != "-" else None self.state = state class NooLiteApi: """Базовый враппер для общения с NooLite""" def __init__(self, login, password, base_api_url, request_timeout=10): self.login = login self.password = password self.base_api_url = base_api_url self.request_timeout = request_timeout def get_sens_data(self): """Получение и прасинг xml данных с датчиков:return: список NooLiteSens объектов для каждого датчика:rtype: list """ response = self._send_request("{}/sens.xml".format(self.base_api_url)) sens_states = { 0: "Датчик привязан, ожидается обновление информации", 1: "Датчик не привязан", 2: "Нет сигнала с датчика", 3: "Необходимо заменить элемент питания в датчике" } response_xml_root = ET.fromstring(response.text) sens_list = for sens_number in range(4): sens_list.append(NooLiteSens(response_xml_root.find("snst{}".format(sens_number)).text, response_xml_root.find("snsh{}".format(sens_number)).text, sens_states.get(int(response_xml_root.find("snt{}".format(sens_number)).text)))) return sens_list def send_command_to_channel(self, data): """Отправка запроса к NooLite Отправляем запрос к NooLite с url параметрами из data:param data: url параметры:type data: dict:return: response """ return self._send_request("{}/api.htm".format(self.base_api_url), params=data) def _send_request(self, url, **kwargs): """Отправка запроса к NooLite и обработка возвращаемого ответа Отправка запроса к url с параметрами из kwargs:param url: url для запроса:type url: str:return: response от NooLite или исключение """ try: response = requests.get(url, auth=HTTPBasicAuth(self.login, self.password), timeout=self.request_timeout, **kwargs) except ConnectTimeout as e: print(e) raise NooLiteConnectionTimeout("Connection timeout: {}".format(self.request_timeout)) except ConnectionError as e: print(e) raise NooLiteConnectionError("Connection timeout: {}".format(self.request_timeout)) if response.status_code != 200: raise NooLiteBadResponse("Bad response: {}".format(response)) else: return response # Кастомные исключения NooLiteConnectionTimeout = type("NooLiteConnectionTimeout", (Exception,), {}) NooLiteConnectionError = type("NooLiteConnectionError", (Exception,), {}) NooLiteBadResponse = type("NooLiteBadResponse", (Exception,), {}) NooLiteBadRequestMethod = type("NooLiteBadRequestMethod", (Exception,), {})

telegram_bot.py

import os import logging import functools import yaml import requests import telnetlib from requests.exceptions import ConnectionError from telegram import ReplyKeyboardMarkup, ParseMode from telegram.ext import Updater, CommandHandler, Filters, MessageHandler, Job from noolite_api import NooLiteApi, NooLiteConnectionTimeout,\ NooLiteConnectionError, NooLiteBadResponse # Получаем конфигурационные данные из файла config = yaml.load(open("conf.yaml")) # Базовые настройка логирования logger = logging.getLogger() logger.setLevel(logging.INFO) formatter = logging.Formatter("%(asctime)s - %(filename)s:%(lineno)s - %(levelname)s - %(message)s") stream_handler = logging.StreamHandler() stream_handler.setFormatter(formatter) logger.addHandler(stream_handler) # Подключаемся к боту и NooLite updater = Updater(config["telegtam"]["token"]) noolite_api = NooLiteApi(config["noolite"]["login"], config["noolite"]["password"], config["noolite"]["api_url"]) job_queue = updater.job_queue def auth_required(func): """Декоратор аутентификации""" @functools.wraps(func) def wrapped(bot, update): if update.message.chat_id not in config["telegtam"]["authenticated_users"]: bot.sendMessage(chat_id=update.message.chat_id, text="Вы неавторизованы.\nДля авторизации отправьте /auth password.") else: return func(bot, update) return wrapped def log(func): """Декоратор логирования""" @functools.wraps(func) def wrapped(bot, update): logger.info("Received message: {}".format(update.message.text if update.message else update.callback_query.data)) func(bot, update) logger.info("Response was sent") return wrapped def start(bot, update): """Команда начала взаимодействия с ботом""" bot.sendMessage(chat_id=update.message.chat_id, text="Для начала работы нужно авторизоваться.\n" "Для авторизации отправьте /auth password.") def auth(bot, update): """Аутентификация Если пароль указан верно, то в ответ приходит клавиатура управления умным домом """ if config["telegtam"]["password"] in update.message.text: if update.message.chat_id not in config["telegtam"]["authenticated_users"]: config["telegtam"]["authenticated_users"].append(update.message.chat_id) custom_keyboard = [ ["/Включить_обогреватели", "/Выключить_обогреватели"], ["/Включить_прожектор", "/Выключить_прожектор"], ["/Температура"] ] reply_markup = ReplyKeyboardMarkup(custom_keyboard) bot.sendMessage(chat_id=update.message.chat_id, text="Вы авторизованы.", reply_markup=reply_markup) else: bot.sendMessage(chat_id=update.message.chat_id, text="Неправильный пароль.") def send_command_to_noolite(command): """Обработка запросов в NooLite. Отправляем запрос. Если возращается ошибка, то посылаем пользователю ответ об этом. """ try: logger.info("Send command to noolite: {}".format(command)) response = noolite_api.send_command_to_channel(command) except NooLiteConnectionTimeout as e: logger.info(e) return None, "*Дача недоступна!*\n`{}`".format(e) except NooLiteConnectionError as e: logger.info(e) return None, "*Ошибка!*\n`{}`".format(e) except NooLiteBadResponse as e: logger.info(e) return None, "*Не удалось сделать запрос!*\n`{}`".format(e) return response.text, None # ========================== Commands ================================ @log @auth_required def outdoor_light_on(bot, update): """Включения уличного прожектора""" response, error = send_command_to_noolite({"ch": 2, "cmd": 2}) logger.info("Send message: {}".format(response or error)) bot.sendMessage(chat_id=update.message.chat_id, text="{}".format(response or error)) @log @auth_required def outdoor_light_off(bot, update): """Выключения уличного прожектора""" response, error = send_command_to_noolite({"ch": 2, "cmd": 0}) logger.info("Send message: {}".format(response or error)) bot.sendMessage(chat_id=update.message.chat_id, text="{}".format(response or error)) @log @auth_required def heaters_on(bot, update): """Включения обогревателей""" response, error = send_command_to_noolite({"ch": 0, "cmd": 2}) logger.info("Send message: {}".format(response or error)) bot.sendMessage(chat_id=update.message.chat_id, text="{}".format(response or error)) @log @auth_required def heaters_off(bot, update): """Выключения обогревателей""" response, error = send_command_to_noolite({"ch": 0, "cmd": 0}) logger.info("Send message: {}".format(response or error)) bot.sendMessage(chat_id=update.message.chat_id, text="{}".format(response or error)) @log @auth_required def send_temperature(bot, update): """Получаем информацию с датчиков""" try: sens_list = noolite_api.get_sens_data() except NooLiteConnectionTimeout as e: logger.info(e) bot.sendMessage(chat_id=update.message.chat_id, text="*Дача недоступна!*\n`{}`".format(e), parse_mode=ParseMode.MARKDOWN) return except NooLiteBadResponse as e: logger.info(e) bot.sendMessage(chat_id=update.message.chat_id, text="*Не удалось получить данные!*\n`{}`".format(e), parse_mode=ParseMode.MARKDOWN) return except NooLiteConnectionError as e: logger.info(e) bot.sendMessage(chat_id=update.message.chat_id, text="*Ошибка подключения к noolite!*\n`{}`".format(e), parse_mode=ParseMode.MARKDOWN) return if sens_list.temperature and sens_list.humidity: message = "Температура: *{}C*\nВлажность: *{}%*".format(sens_list.temperature, sens_list.humidity) else: message = "Не удалось получить данные: {}".format(sens_list.state) logger.info("Send message: {}".format(message)) bot.sendMessage(chat_id=update.message.chat_id, text=message, parse_mode=ParseMode.MARKDOWN) @log @auth_required def send_log(bot, update): """Получение лога для отладки""" bot.sendDocument(chat_id=update.message.chat_id, document=open("/var/log/telegram_bot/err.log", "rb")) @log def unknown(bot, update): """Неизвестная команда""" bot.sendMessage(chat_id=update.message.chat_id, text="Я не знаю такой команды") def power_restore(bot, job): """Выполняется один раз при запуске бота""" for user_chat in config["telegtam"]["authenticated_users"]: bot.sendMessage(user_chat, "Включение после перезагрузки") def check_temperature(bot, job): """Периодическая проверка температуры с датчиков Eсли температура ниже, чем установленный минимум - посылаем уведомление зарегистрированным пользователям """ try: sens_list = noolite_api.get_sens_data() except NooLiteConnectionTimeout as e: print(e) return except NooLiteConnectionError as e: print(e) return except NooLiteBadResponse as e: print(e) return if sens_list.temperature and \ sens_list.temperature < config["noolite"]["temperature_alert"]: for user_chat in config["telegtam"]["authenticated_users"]: bot.sendMessage(chat_id=user_chat, parse_mode=ParseMode.MARKDOWN, text="*Температура ниже {} градусов: {}!*".format(config["noolite"]["temperature_alert"], sens_list.temperature)) def check_internet_connection(bot, job): """Периодическая проверка доступа в интернет Если доступа в интрнет нет и попытки его проверки исчерпаны - то посылаем по telnet команду роутеру для его перезапуска. Если доступ в интернет после этого не появился - перезагружаем Raspberry Pi """ try: requests.get("http://ya.ru") config["noolite"]["internet_connection_counter"] = 0 except ConnectionError: if config["noolite"]["internet_connection_counter"] == 2: tn = telnetlib.Telnet(config["router"]["ip"]) tn.read_until(b"login: ") tn.write(config["router"]["login"].encode("ascii") + b"\n") tn.read_until(b"Password: ") tn.write(config["router"]["password"].encode("ascii") + b"\n") tn.write(b"reboot\n") elif config["noolite"]["internet_connection_counter"] == 4: os.system("sudo reboot") else: config["noolite"]["internet_connection_counter"] += 1 dispatcher = updater.dispatcher dispatcher.add_handler(CommandHandler("start", start)) dispatcher.add_handler(CommandHandler("auth", auth)) dispatcher.add_handler(CommandHandler("Температура", send_temperature)) dispatcher.add_handler(CommandHandler("Включить_обогреватели", heaters_on)) dispatcher.add_handler(CommandHandler("Выключить_обогреватели", heaters_off)) dispatcher.add_handler(CommandHandler("Включить_прожектор", outdoor_light_on)) dispatcher.add_handler(CommandHandler("Выключить_прожектор", outdoor_light_off)) dispatcher.add_handler(CommandHandler("log", send_log)) dispatcher.add_handler(MessageHandler(, unknown)) job_queue.put(Job(check_internet_connection, 60*5), next_t=60*5) job_queue.put(Job(check_temperature, 60*30), next_t=60*6) job_queue.put(Job(power_restore, 60, repeat=False)) updater.start_polling(bootstrap_retries=-1)

Данный бот запускается на Raspberry Pi под Supervisor, который контролирует его состояние и запускает его при перезагрузке.

Схема работы бота

При запуске бот:

посылает зарегистрированным пользователям сообщение о том, что он включился и готов к работе;
мониторит подключение к интернету. В условии работы через мобильный интернет были случаи, когда он пропадал. Поэтому была добавлена периодическая проверка доступности подключения. Если заданное количество проверок заканчивается неудачей, то сначала скрипт перезагружает через telnet маршрутизатор, а потом, если это не помогло, и сам Raspberry Pi;
мониторит температуру внутри помещения и отправляет пользователю уведомление, если она опустилась ниже заданного порога;
выполняет команды от зарегистрированных пользователей.

Команды жестко прописаны в коде и включают в себя:

включение/выключение обогревателей;
включение/выключение уличного прожектора;
получение температуры с датчиков;
получение файла логов для дебага.

Пример общения с ботом:

В итоге я и все члены семьи получили довольно удобный интерфейс управления умным домом через Telegram. Все, что нужно сделать - установить телеграмм клиент на свое устройство и знать пароль для начала общения с ботом.

В итоге я могу:

управлять умным домом из любого места с любого устройства со своей учетной записью Telegram;
получать информацию с датчиков, расположенных в доме.

Данная реализация на все 100% решила первоначальную задачу, была удобной и интуитивно понятной в использовании.

Заключение

Бюджет (по текущим ценам):

NooLite Ethernet-шлюз - 6.000 рублей
NooLite силовой датчик для управления нагрузкой - 1.500 рублей
NooLite датчик температуры и влажности - 3.000 рублей (без влажности дешевле)
Raspberry Pi - 4.000 рублей

На выходе у меня получилось довольно гибкая бюджетная система, которую можно легко расширять по мере необходимости (NooLite шлюз поддерживает до 32 каналов). Я и члены семьи могут с легкостью пользоваться ей без необходимости выполнять какие-то дополнительные действия: зашел в телеграмм - проверил температуру - включил обогреватели.

На самом деле данная реализация не последняя. Буквально неделю назад я подключил всю эту систему к Apple HomeKit, что позволило добавить управление через приложение для iOS "Дом" и соответствующую интеграцию с Siri для голосового управления. Но процесс реализации тянет на отдельную статью. Если сообществу будет интересна данная тема, то готов в ближайшее время подготовить еще одну статью.