Bootstrap интерфейс умный дом. Концепт: Система управления «умным» домом с дополненной реальностью SmartShell. Все что мы сделали - фигня
Это система управления домом по сценариям. Она позволяет навешивать произвольную логику (сценарии) на различные события в доме (срабатывание датчиков, нажатия кнопок, события от внешних сервисов, например, получнеие email или сообщения в twitter). Система имеет модульную архитектуру, весь функционал находится в плагинах. Если нужно добавить новый тип события или новые команды «домашнего API», нужно просто добавить плагин для этого.
В феврале у нас был . Первая версия включала фреймворк для домашней автоматизации: систему плагинов и инфраструктуру для них (чтобы плагины могли описывать свой API и события, а также использовать API и подписываться на события друг друга). Сейчас близится релиз второй версии, основная фича которого - новый веб-интерфейс.
UI теперь - модульное одностраничное приложение . Плагины могут описывать свой UI в виде html/js/css файлов, расположенных в ресурсах DLL. Клиентская часть UI основана на backbone.js и marionette.js , модули загружаются через require.js . В целом получилось довольно удобно для авторов плагинов - даже не имея глубоких знаний java script, можно, смотря в примеры, описать полноценный UI, который будет автоматически подключен в интерфейс управления домом.
Интерфейс управления домом состоит из «разделов», каждый плагин может содержать несколько разделов (а может содержать только один или может вообще не иметь интерфейса). Разделы поделены на 2 группы: системные (различные настройки, например, раздел домашних сценариев) и пользовательские (разделы, с которыми пользователи работают в повседневной жизни, например, «прогноз погоды» и «будильники»).
Также есть специальная страничка - «рабочий стол» (он же «стартовая страничка»). Там находятся «элементы стартовой страницы» - небольшие панели, которые отображают полезную информацию, а при клике на них открывается какая-нибудь страница или выполняется какое-либо действие.
стартовая страничка
раздел с будильниками (в нужное время проиграет музыку или запускает выполнение сценария)
раздел с прогнозом погоды (загружается из интернета)
редактор сценариев (на скриншоте сценарий, который фотографирует посетителей, нажавших кнопку дверного звонка)
страничка подписки на события: первый выпадающий список - события в системе (они описаны в плагинах), второй список - сценарии
Интерфейс адаптируется под маленькие экраны мобильных устройств.
стартовая страничка на маленьком экране
страничка с погодой на маленьком экране
Сейчас, как я уже писал, система быстро приближается к релизу 2-й версии, исходный код лежит на github . Пока еще есть возможность что-то поменять. Очень хотелось бы получить конструктивную критику и предложения по улучшению (а если кто-то пришлет pull request, я буду просто счастлив).
Если кто-то захочет попробовать вживую, как все работает, напишите мне личное сообщение - соберу для вас свежий дистрибутив.
PS.
Кстати, я пробовал работать над этим проектом и это дало удивительные результаты. Сейчас идет 8-ая неделя работы в таком режиме (Longest streak 49 days). За это время проект продвинулся вперед больше, чем за предыдущие пол года. Я очень доволен результатом и планирую продолжать работать в таком режиме, сколько это будет возможно.
Сервер умного дома – это «мозг» системы управления. Он реализует и поддерживает работу всей сети. Генерирует и посылает необходимые сигналы на контроллеры, которые отвечают за управление датчиками, сигнализацией, климат-контролем, прочими функциями и режимами, заложенными в программное обеспечение.
Виды сервера
Управление умного дома осуществляется с сервера. Он может быть централизованным (стационарным) и децентрализованным (может работать удаленно).
Основные требования к серверу:
- Стабильная работа.
- Обязательное резервирования данных.
- Контроль версий ПО.
- Возможность обновления и доработки функционала.
- Быстрая наладка в случае сбоя.
Стационарный сервер, который поставляется в комплекте для умного дома, стабилен и имеет широкий функционал, но также имеет некоторые недостатки. Это и стоимость, и необходимость установки дублирующего устройства, на случай выхода из строя основного прибора. Главным недостатком можно считать невозможность управления системой на расстоянии.
Сервер и web-сервер умного дома среднего объекта
С появлением планшетных ПК и смартфонов, стало возможным управление различными приборами дистанционно, что значительно упрощает жизнь. Если установить управление умным домом на базе сервера с удаленным доступом, то взаимодействие с системой станет на порядок более эффективным.
Платформа Raspberry Pi 2 для построения веб-сервера умного дома
Web сервер для умного дома — это микро, планшетный компьютер или смартфон. Платформой для него может быть любое устройство с большим объёмом оперативной памяти (Raspberry Pi 2 или Raspberry Pi 3, AC500-eco, Arduino), мощным процессором и возможностью выхода в сеть Интернет. Web сервер в составе системы умный дом обеспечивает визуализацию управления через браузер.
Веб сервер для умного дома работает по простому принципу. Мобильное устройство выступает в качестве основного ядра, дистанционно отправляющего командные сигналы. Программное обеспечение, которое можно купить или прописать самостоятельно, превращает Android, Linux или Windows устройства в диспетчерскую станцию, взаимодействующую с контроллерами по wifi. Преимущества блока web умный дом в том, что можно не только управлять системами в доме, но и производить любые операции извне. Также возможна настройка на расстоянии и хранение данных на облаке.
Интерфейс управления умным домом
Функционирование системы невозможно без интерфейса (универсального средства управления). Принцип его работы базируется на возможности выхода в интернет, то есть это программная платформа, позволяющая комплексно управлять всеми домашними автоматизированными системами. Также интерфейс умного дома обеспечивает информационное взаимодействие и поддержку рабочего состояния. Такая система совместима с любым ПК или смартфоном с различными платформами.
Интерфейс умного дома создается для каждого пользователя индивидуально
В современной системе умный дом web интерфейс делают модульной архитектуры, построен на PHP, CSS и JavaScript. ПО прописано в плагинах UI как html или css, расположенных в ресурсах DLL. Их можно добавлять или менять по своему усмотрению. Примерная структура интерфейса выглядит так:
- Стартовая страница на рабочем столе. На ней в виде значков отображаются все элементы управления.
- Плагины содержат разделы, подразделяющиеся на системные (для работы с настройками) и пользовательские (для непосредственного управления функциями).
Самостоятельное создание веб интерфейса для управления умным домом осуществляется с помощью специальных онлайн конструкторов с готовым пакетом данных.
Как сделать сервер для умного дома
Самостоятельно сделать сервер достаточно просто. В корпус неиспользуемого компьютера (желательно брать модель от 2006 года выпуска) монтируется в порядке очередности:
- блок электропитания;
- кулер с пониженным производством шума;
- материнская плата с современным процессором;
- оперативная память, соответствующая требованиям процессора;
- несколько жестких дисков (желательно NAS-систему) и контроллер sata;
- сетевая карта с поддержкой host режима;
- модуль wifi.
Комплектация может видоизменяться в зависимости от требований. Далее следует настройка сервера с использованием полнофункциональных сервисов (подойдет система Linux) и установка программного обеспечения.
Самостоятельная сборка сервера для умного дома под названием AVRobot
Для того, чтобы сделать веб сервер для умного дома, достаточно установить в ПК или смартфон соответствующее программное обеспечение, взаимодействующее с управляемыми системами (датчиками, отвечающими за работу климат контроля, включения света и т. д.).
Мы смогли научить нашу систему «умный дом» распознавать сказанное нами и синтезировать голосовые ответы при помощи Google.
Сегодня я хочу рассказать, как организовать доступ к нашей системе через веб-интерфейс.
Технологии
Как вы помните, ПО для управления нашим «умным домом» мы пишем на языке perl . Современная информационная система практически немыслима без БД. Мы тоже не останемся в стороне и для хранения наших данных будем использовать СУБД MySQL . Для реализации веб-сервера я решил воспользоваться не сторонним софтом, а модулем для perl - HTTP::Server::Simple , в частности - HTTP::Server::Simple::CGI . Для чего я это сделал? В большой части, ради интереса;) Но в теории, можно получить доступ к низкоуровневой обработке HTTP-запросов/ответов без нагромождения комплекса Apache/mod_perl. В целом, ничего не мешает перевести проект на рельсы Apache, если у вас будет желание и достаточно времени.База данных
Первым делом установим СУБД MySQL и создадим базу с таблицами из db.sql. Вот листинг:CREATE DATABASE ion; USE ion; # # Table structure for table "calendar" # DROP TABLE IF EXISTS calendar; CREATE TABLE `calendar` (`id` int(15) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `date` datetime NOT NULL, `message` text, `nexttimeplay` datetime NOT NULL, `expired` datetime NOT NULL, `type` int(1) DEFAULT NULL, PRIMARY KEY (`id`)) ENGINE=MyISAM DEFAULT CHARSET=latin1; # # Table structure for table "commandslog" # DROP TABLE IF EXISTS commandslog; CREATE TABLE `commandslog` (`id` int(15) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `date` datetime NOT NULL, `cmd` varchar(255) NOT NULL, PRIMARY KEY (`id`)) ENGINE=MyISAM AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=latin1; # # Table structure for table "log" # DROP TABLE IF EXISTS log; CREATE TABLE `log` (`id` int(15) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `date` datetime NOT NULL, `message` varchar(255) NOT NULL, `level` int(1) DEFAULT NULL, PRIMARY KEY (`id`)) ENGINE=MyISAM AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=latin1;
Выполним необходимые действия:
Nix@nix-boss:~$ sudo apt-get install mysql-server
nix@nix-boss:~$ mysql -uroot -ppassword < db.sql
Модифицируем код
Теперь нам необходимо создать папки lib , html и config (рядом с папкой data ). В папку lib мы положим модуль, отвечающий за реализацию веб-сервера и обработку наших HTTP-запросов.Нам нужно немного подправить скрипт srv.pl . Добавим к блоку инциализации:
Our %cfg = readCfg("common.cfg");
our $dbh = dbConnect($cfg{"dbName"}, $cfg{"dbUser"}, $cfg{"dbPass"});
Добавим строки, отвечающие за запуск HTTP-сервера ниже блока инициализации:
## Запуск HTTP-сервера
################################
my $pid = lib::HTTP->new($cfg{"httpPort"})->background();
print "HTTP PID: $pid\n";
logSystem("Сервис HTTP - PID: $pid, порт: $cfg{"httpPort"}, хост: $cfg{"httpHost"}", 0);
################################
А теперь добавим недостающие функции в конец файла:
Sub readCfg
{
my $file = shift;
my %cfg;
open(CFG, "
Как можно понять по названиям функций, dbConnect() - отвечает за соединение с нашей СУБД, logSystem() - за логгирование, readCfg() - за загрузку конфигурации. Остановимся на ней подробнее. Конфигурация представляет собой простой текстовый файл в директории config. В нашем случае, он называется common.cfg . Выглядит примерно так:
## Настройки daemonMode = "undef"; logSystem = "1"; logUser = "1"; dbName = "ion"; dbUser = "root"; dbPass = "password"; camNumber = "4"; camMotionDetect = "1"; httpPort = "16100"; httpHost = "localhost"; telnetPort = "16000"; telnetHost = "localhost"; micThreads = "5";
Некоторые строки в нем будут использованы позже. Нас же пока интересуют только строки, начинающиеся с префикса db . Как мы видим - это настройки для соединения с нашей БД.
Теперь расскажу о том, как побороть многократное выполнение команды. Подредактируем функцию checkcmd() :
Sub checkcmd
{
my $text = shift;
chomp $text;
$text =~ s/ $//g;
print "+OK - Got command \"$text\" (Length: ".length($text).")\n";
if($text =~ /система/)
{
#################################################
my $sth = $dbh->prepare("SELECT cmd FROM commandslog WHERE DATE_SUB(NOW(),INTERVAL 4 SECOND) <= date LIMIT 0, 1");
$sth->execute();
my $result = $sth->fetchrow_hashref();
if($result->{cmd} ne "") { return; }
$dbh->do("INSERT INTO commandslog (date, cmd) VALUES (NOW(), "$text")");
#################################################
if($text =~ /провер/) { my $up = `uptime`; $up =~ /up (.*?),/; sayText("Время работы сервера - $1. Номер главного процесса - $parent."); }
if($text =~ /врем/) { my $up = `uptime`; $up =~ /(.*?) up/; sayText("Сейчас $1"); }
if($text =~ /законч/ || $text =~ /заверш/) { sayText("Завершаю работу. Всего доброго!"); system("killall motion"); system("rm ./data/*.flac && rm ./data/*.wav"); system("killall perl"); exit(0); }
if($text =~ /погод/)
{
my ($addit, $mod);
my %wh = lib::HTTP::checkWeather();
$wh{"condition"} = Encode::decode_utf8($wh{"condition"}, $Encode::FB_DEFAULT);
$wh{"hum"} = Encode::decode_utf8($wh{"hum"}, $Encode::FB_DEFAULT);
$wh{"wind"} = Encode::decode_utf8($wh{"wind"}, $Encode::FB_DEFAULT);
if($wh{"temp"} < 0) { $mod = "ниже нуля"; }
if($wh{"temp"} > 0) { $mod = "выше нуля"; }
$wh{"wind"} =~ s/: В,/восточный/; $wh{"wind"} =~ s/: З,/западный/; $wh{"wind"} =~ s/: Ю,/южный/; $wh{"wind"} =~ s/: С,/северный/;
$wh{"wind"} =~ s/: СВ,/северо-восточный/; $wh{"wind"} =~ s/: СЗ,/северо-западный/; $wh{"wind"} =~ s/: ЮВ,/юго-восточный/; $wh{"wind"} =~ s/: ЮЗ,/юго-западный/;
sayText("Сейчас $wh{"condition"}, $wh{"temp"} градусов $mod. $wh{"hum"}. $wh{"wind"}");
if ($wh{"temp"} <= 18) { $addit = sayText("Одевайтесь теплее, на улице холодно!"); }
if ($wh{"temp"} >= 28) { $addit = sayText("Переносной кондиционер не помешает!"); }
}
}
#sayText("Ваша команда - $text");
return;
}
Мы выбираем последнюю выполненную команду в интервале четырех секунд и если она совпадает с текущей - выходим из функции. Как вы можете заметить, я добавил некоторые команды, по сравнению с описанной функцией в прошлой статье. Наиболее интересная - это погода. Реализация получения данных для нее - чуть ниже.
Модуль HTTP.pm
Вернемся к реализации встроенного HTTP-сервера. Создадим файл HTTP.pm в директории lib . Запишем туда следующий код:Package lib::HTTP;
use HTTP::Server::Simple::CGI;
use LWP::UserAgent;
use URI::Escape;
use base qw(HTTP::Server::Simple::CGI);
use Template;
#########################################
#########################################
our %dispatch = ("/" => \&goIndex,
"/index" => \&goIndex,
"/camers" => \&goCamers,);
our $tt = Template->new();
#########################################
#########################################
sub handle_request {
my $self = shift;
my $cgi = shift;
my $path = $cgi->path_info();
my $handler = $dispatch{$path};
if ($path =~ qr{^/(.*\.(?:png|gif|jpg|css|xml|swf))})
{
my $url = $1;
print "HTTP/1.0 200 OK\n";
print "Content-Type: text/css\r\n\n" if $url =~ /css/;
print "Content-Type: image/jpeg\r\n\n" if $url =~ /jpg/;
print "Content-Type: image/png\r\n\n" if $url =~ /png/;
print "Content-Type: image/gif\r\n\n" if $url =~ /gif/;
print "Content-Type: text/xml\r\n\n" if $url =~ /xml/;
print "Content-Type: application/x-shockwave-flash\r\n\n" if $url =~ /swf/;
open(DTA, "<$url") || die "ERROR: $! - $url";
binmode DTA if $url =~ /jpg|gif|png|swf/;
my @dtast = Разберем содержимое подробнее. В хэше %dispatch
мы определяем соответствие URL-адреса и вызываемой функции. Все прочие URL, не описанные в этом хэше, будут выдавать страницу 404
. Our $tt = Template->new();
If ($path =~ qr{^/(.*\.(?:png|gif|jpg|css|xml|swf))})
{
my $url = $1;
print "HTTP/1.0 200 OK\n";
print "Content-Type: text/css\r\n\n" if $url =~ /css/;
print "Content-Type: image/jpeg\r\n\n" if $url =~ /jpg/;
print "Content-Type: image/png\r\n\n" if $url =~ /png/;
print "Content-Type: image/gif\r\n\n" if $url =~ /gif/;
print "Content-Type: text/xml\r\n\n" if $url =~ /xml/;
print "Content-Type: application/x-shockwave-flash\r\n\n" if $url =~ /swf/;
open(DTA, "<$url") || die "ERROR: $! - $url";
binmode DTA if $url =~ /jpg|gif|png|swf/;
my @dtast = My %w = checkWeather();
Следующая функция goCamers()
выполняет те же функции, что и индекс, только вместо вывода информации по состоянию подсистем, показывает изображение с наших камер и имеется возможность написать какой-либо текст, который будет синтезирован и озвучен нашим «умным домом». Все странички строятся на основе шаблонов, лежащих в папке html
. Выкладывать листинг здесь будет не удобно, поэтому дам ссылку на архив - Текущие затраты - 170 тысяч рублей (по старому курсу евро). Начнем. Управляем отоплением и вентиляцией
Охрана сигнализация
Видеонаблюдение
Сам контактор с ручным управлением: Собран и смонтирован шкаф: Как я писал выше, выключатели выбрал без фиксаций с led индикаторами. Максимально 4 кнопки, возможно расключение этих кнопок на 8 групп (см. документацию на выключатель
Шаблонизатором у нас будет выступать мощная и гибкая библиотека Template Toolkit
. Её мы инициализируем строкой:
Перегружая функцию handle_request()
родительского класса, мы получаем управление обработкой запросов к HTTP-серверу. Для отдачи браузеру статического контента (png, gif, jpg, css, xml, swf) используется блок:
Так как MIME-типов у меня получилось немного, я записал их чуть по-индусски;)
Дальше начинаются функции, отвечающие за генерацию контента определенного URL. Пока их всего две - индекс и страница с камерами.
На индексе мы сможем увидеть, работают ли такие подсистемы, как видео- и аудио-захват. Отдельной строкой идет:
Эта функция возвращает хэш с текущими данными о погоде в городе, которые будут отображаться на нашей странице. Такая мелкая приятная плюшка;)
Там же рядом мы будем выводить последнюю полученную и распознанную команду для «умного дома».Мой «Умный дом» на ПЛК и с веб-интерфейсом. Часть 1. Введение
Введение
На Хабре много статей про проекты умных домов, но почти все они были на самодельном оборудовании и китайских примочках. В своей статье я хотел рассказать о другом подходе, который показывает, насколько легче выполнять проекты, используя готовые решения мировых производителей (и выглядит солидней
), а так же демонстрирует возможность использования оборудования не только в промышленных объектах, но в частной сфере. Получился симбиоз технологий и направлений автоматики. С одной стороны, используя ПЛК, который в основном разработан для нужд промышленности, позволяющий выполнять задачи любой сложности без ограничений жестких алгоритмов готовых устройств умных домов (например, по технологии KNX) с увязкой веб-технологией html/javascript дает неограниченный полет фантазий для расширения проектов.Что я задумал
Управляем освещением и электроснабжением
- В основном управление будет производиться сигналом включить/выключить, диммирование не хочу и не надо;
- Хочу управление с разных мест, например, зашел в спальню - включил люстру, лег на кровать - нажал выключить люстру. Если забыл выключить свет в зале (или в туалете …) нажал кнопку «выключить свет везде». Удобно;
- При выходе из квартиры нажимаю одну кнопку – выключается во всей квартире свет и т.д.;
- Считывать показание с электросчетчика;
- Бесперебойное питание систем управления и безопасности квартиры;
- Без исключений, все группы освещения должны управляться с ПЛК. В случае пожара розеточные группы должны отключаться с ПЛК в автомате - отключать электроснабжения в квартире в экстренных случаях;
- Каждая группа освещения должна приходить в щит и проходить через ближайший выключатель для возможности переделки управления освещения в обычную схему (если продам квартиру, буду все забирать);
- В коридоре предусмотреть датчик движения человека для управления освещением + завязывается в охранную сигнализацию;
- Теплый пол на балконе, в туалете, ванной, в прихожей - с возможностью управления в зависимости от уличной температуры, по времени.
- Управление отоплением - на каждую батарею устанавливается клапан с приводом (для регулирования температуры покомнатно, для измерения температуры комнаты, необходимо предусмотреть датчики температуры);
- Предусмотреть управление кондиционерами по ИК каналу (текущие решение задачи пока не найдено, выводим витую пару на внутренний блок кондея дальше придумаю);
- Температурные датчики уличной температуры (солнечная и не солнечная сторона);
- В зимний период достаточно часто встречаются две проблемы – это холодно и нечем дышать. Решение установить приточную систему. Далее обеспечить управление приточной системой (температура в канале, уличный датчик температуры, три ступени нагрева, вентилятор);
- Управление вытяжными вентиляторами (сан узел, ванная).
Сигнализация состояния входной двери (архивация состояния двери – время открытие/ закрытие);
Постановка на охрану через Web интерфейс или через выключатель управления светом.
Запись с камеры входной двери, уличная место парковки;
Архивация записей на удаленном сервере.Оборудование
- Так как я привык уже к ПЛК от фирмы ABB, то в качестве мозгов для системы управления квартирой был выбран ПЛК модели AC500-eco (ЦПУ PM554-ETH с поддержкой Ethernet);
- Дальше я уже начал считать деньги и … нужно было выбрать среду отображения информации, с возможностью веб-отображения информации о доме. Существует много вариантов, но в основном все базируется на не кроссплатформенных решениях, что не подходит для меня. Все, что со словами SCADA и WEB, были с запредельным ценником. Пришлось немного попуглить, в результате решено использовать не SCADA систему, а framework с большим функционалом для HTML5. Пришел к CSWorks. Этот фримворк дает возможность бесплатно использовать с ограничением 999 переменных, 1 клиент. Что меня полностью устраивало.
- в качестве выключателей и розеток (орган управления светом) была выбрана фирма JUNG, Serie A . Из плюсов - они могут нести до 4-х кнопок на один кнопочный пост (выключатель без фиксации), так же в них присутствует светодиоды индикации с напряжением 24В (данное напряжение является стандартным промышленное напряжением питания систем автоматики). Данные функции не видел ни у одного из производителей электроустановок (не считая Китая);Начало работ
1. Способ проводки освещения. Каждая группа приходит напрямую в шкаф электроснабжения. В шкафу стоят контакторы и реле для управления. Катушки реле и контакторов управляются от сигналов ПЛК (DC24V). Для резервирования управления использую контакторы с ручным управлением. Питающий провод сделал проходящий через стаканчик выключателя, чтобы была возможность переделки проводку на обычную схему. 
