Умный дом

Начнём с того, что это беспроводной (WiFi) датчик открытия\закрытия окна или двери.

Подключается, управляется и интегрируется с Алисой Яндексовной у меня через приложение Smart Life в андроиде, но, вроде бы, такое же есть и под айфоны, судя по картинке на коробке.

Вот примерная комплектация

Простите, что без классической распаковки, часть пластмассок я уже привинтил к двери.

Сразу хочу отметить проблемы и минусы

На пластмассовых корпусах датчика и магнитика есть отверстия для крепления саморезами. Сами саморезы в комплект не входили, и тут кроется первая ловушка.

Дело в том, что у датчика есть сдвигающаяся задняя крышка, которая защёлкивается внутри корпуса двумя "Т"-образными выпрессовками. Надо ли говорить, что крепить эдакое устройство на два тоненьких пластмассовых язычка - плохая идея, особенно когда снять его можно лёгким движением руки, а стоять он будет в, в общем-то, общедоступном месте. Конечно же я решил прикрутить датчик на саморезы, и тут меня поджидала вторая ловушка. Всё это хрупко и ненадёжно!

Во-первых, при очередном снятии датчика с крышки у меня отломался один из пластиковых Т-образных выступов. Во-вторых, немного выступающая шляпка самореза закоротила очень близко расположенные контакты батарейки и мгновенно высадила пару алкалиновых элементов.

Лучше не пытаться крутить датчик саморезами, а приклеить его на неплохой 3М дусторонний скотч из комплекта. Наверно я сам себе злой буратино, но инженерам дизлайк за дырочку для самореза вблизи контактов.

Плюсы и бочка мёда

Работает датчик на удивление четко. В приложение каждый раз при открытии и закрытии двери приходит пуш-уведомление, виден журнал, события можно использовать как триггеры для автоматизации.

На момент публикации статьи этот датчик на али продается по цене 776.78 ₽, однако, я его умудрился купить за примерно 300 ₽ долго-долго пролистывая вот этот раздел с промо-акциями.

I'll be back

Про автоматизацию и причиненную датчиком пользу напишу в следующем посте. Пока не готово.
Ещё расскажу про дешевый способ сделать управляемый через Алису свет во всех комнатах так, чтобы "Умный дом" не слишком превращался в тыкву без интернета, а ещё чтобы всё это работало даже с проходными выключателями, даже без нуля в подрозетниках.

У него на борту всего 512 МБ оперативной памяти. И что-то тяжелое он однозначно не потянет. В комментариях писали, что устройств с 1 гб ОЗУ для всего хватает, но почитав тематические форумы понял, что нужно минимум 2 гб, даже если не применять большое количество плагинов.
И напомню, что я еще в процессе работ и не сделал даже половины из намеченного. Возможно в будущем обзаведусь каким-нибудь мини-сервером, желание есть.

Так же были комментарии, что готовые решения вышли бы дешевле. Возможно это так, но у готовых решений ограничен функционал и удовлетворить все хотелки врятли бы вышло.

Теперь обо всем по порядку

Остановились мы на том, что объединили устройства в одну сеть и подключили к MQTT брокеру. Теперь начнем с управления с телефона. Для этого подойдет любое приложение, которое может получать и отправлять MQTT сообщения. У всех них есть плюсы и минусы, можно выбрать любое, которое понравится фукционалом и визуально. Я остановился на IoT MQTT Panel.
После настройки в нем подключения к брокеру, необходимо добавить нужные вам кнопки, графики, индикаторы состояния и т.д.

Первым делом я добавил одно реле, которое будет управлять насосом и уже прошил в Tasmota.
Контроллеры ESP имеют так называемые GPIO, порты ввода/вывода, к которым подключаются датчики, кнопки, реле. Здесь так же не буду углубляться, скажу только что в готовых устройствах само реле привязывается к одному из GPIO и в настройках Tasmota нужно настроить режим его работы как Relay.

Теперь можно управлять этим реле по MQTT по беспроводной связи. Напомню: для общения по MQTT используются топики (Topic - условно тема сообщения) и само сообщение. Для управления реле нам нужно отправить на него MQTT сообщение которое выглядит следующим образом:
cmnd/relay1/POWER ON, где

relay1 это название устройства в настройках Tasmota
POWER это выход устройства relay1. Если на этом устройстве несколько реле можно управлять ими отдельно используя POWER1, POWER2 и т.д.
ON - наше сообщение для включения реле, может быть OFF для отключения или TOGGLE для переключения.

В ответ на эти сообщения Tasmota отправляет брокеру состояние данного выхода в топик stat/relay1/POWER с сообщением ON или OFF

В приложении, в поле Topic пишем cmnd/relay1/POWER
Payload ON - ON
Payload OFF - OFF
Subscribe Topic, это топик, подписываясь на который мы будем получать актуальное состояние нашего реле. В нашем случае stat/relay1/POWER

Ну и дальше на ваше усмотрение можно выбрать разные иконки, цвета. Можно включить запрос перед отправкой сообщения, который защитит от случайных нажатий. В конечном счете у нас появится первая кнопка.

Не знаю, нужно ли так подробно расписывать, но когда делал все это сам, очень долго собирал информацию, потому что совсем не было опыта и информации одновременно много в целом, но мало по конкретным темам. Надеюсь кому-то это пригодится.

Теперь мы можем включать устройства с телефона в домашней сети. Двигаемся дальше.
В процессе поиска системы для автоматизации всего что у меня будет, наткнулся на Node-red. Дальше речь пойдет о нем. Ни разу не пожалел о своем выборе, так как система может построить практически все сценарии, которые могут придти в голову. Оправка и получение данных по MQTT, работа с Telegram ботами, скачивание и отправка в интернет любой информации, интеграция с Алисой, Zigbee, SmartTV (по крайней мере с моим LG на WebOS), работа с почтой, ModBus, SNMP и многое дрегое. А строится все управление путем создания так называемых Нод и их соединения. К тому же абсолютно бесплатна и не требовательна к ресурсам.

И так я начал решать свою первую задачу с насосом. Напомню, что вода в скважине, после непродолжительной работы насоса заканчивается и нужно было сделать периодическое включение/отключение насоса. Но это время всегда разное. В какие-то дни можно качать по 10 минут, а в какие-то вода заканчивалась через 2-3 минуты. То есть нужно оставить возможность регулировки интервалов включения.

Сначала надо настроить приложение чтобы оно отправляло сообщения с разными цифровыми значениями на нужный топик. Для этого в приложении есть виджет Slider (ползунок).

Нужно задать топик для отправки. Его будет считывать Node-red, поэтому мы можем написать все что угодно. Например control/relay1. Payload min и payload max это крайние состояния ползунка. Для себя я сделал от 0 до 10 это мои минуты для управления. Slider step это шаг значений. Factor это наш множитель, который будет применяться к нашему числу для отправки. Unit просто обозначение наших единиц на виджете.

Теперь с помощью приложения мы отправим брокеру сообщение с топиком control/relay1 и значением от 0 до 10. Нужно обработать его в Node-red и отправить на реле. Переходим в Node-red. Его установка подробно описана на сайте, ее описывать не буду. После установки переходим на страницу его настройки по ip-адресу. Web-интерфейс выглядит так

Слева доступные ноды. Они выставляются на рабочую область и соединяются линиями. Есть ноды со входом, есть ноды с выходом, есть ноды у которых есть вход/выход. Немного про ноды

• Switch позволяет разделять пути для сообщения, что-то вроде условия IF в языках программирования.

• Delay добавляет задержку сообщениям или служить как фильтр выдавая сообщения определенный промежуток времени.

• Trigger позволяет отправлять сообщение через определенный промежуток времени если не было "Стоп" сообщения.

• Inject запускает внесенное сообщение вручную, служит для отладки. Но так же может отправлять сообщения по расписанию или с определенным интервалом.

• Function для обработки сообщений с помощью ЯП JavaScript

Debug выводит сообщение в окно Debug, в правом краю окна. Служит для отладки.

и многие другие, с разными функциями.

Для получения сообщений MQTT используется нода mqtt in, для отправки mqtt out. После добавления ноды mqtt in в ее свойствах указываем параметры брокера. Добавляем нужные ноды и нажимаем Развернуть. Если ноды mqtt настроены правильно, то под ними появится надпись connected или подключен.

Теперь если сменить положение ползунка в приложении на нужное количество минут, насос будет включатся на заданное время и останавливаться на 4 минуты. Этого времени достаточно чтобы вода набралась и можно было включать снова. На самом деле эта функция реле очень облегчила жизнь. И не думаю что готовые решения могли бы предоставить мне такие возможности по такому же бюждету.

В следующих постах расскажу как делал отключение насоса по поплавкам в баках, получал события от камер и планах на будущее.

Эти реле привязываются через приложение к облачному серверу и позволяют управлять через телефон включением и отключением нагрузки. Так же можно создавать сценарии на включение/отключение по времени. Я отложил их в дальний ящик и благополучно про них забыл, пока не наткнулся на просторах интернета на прошивки Tasmota для таких реле. Вкратце расскажу о начинке:
Наряду с известными всем микроконтроллерами Arduino есть такие контроллеры как ESP8266, ESP32 и им подобные.

Они недорогие, производительные и их легко купить. К ним можно подключать кнопки, датчики, реле и прочее. И эти же контроллеры устанавливают во многие умные устройства, включая реле которые я купил. Это я понял вскрыв корпус реле и осмотрев плату.

Теперь о программной части: на данные контроллеры устанавливаются разные прошивки. Можно установить microPython, можно программировать на них с помощью среды разработки для Arduino. А можно устанавливать готовые прошивки, которые сильно упрощают работу с устройством. В эти прошивки уже встроен Web интерфейс, работа с беспроводными сетями и многое другое. Одна из них это Tasmota и есть несколько довольно простых способов прошить ее на ESP. Готовые модули ESP уже имеют разъем MicroUSB, для голых плат придется приобрести программатор.

С готовыми устройствами типа реле чуть сложнее. Придется вскрывать устройство и искать контакты для подключения программатора, но для многих устройств уже уже инструкции в интернете с распиновкой и подсказками.

Следующие фото взял из интернета, но у меня было точно так же.

Так выглядит внутрянка реле:

Синяя перпендикулярная плата как раз та, на которой ESP8266.

Это она же с обратной стороны:

В правой нижней части видно контакты нашей целевой платы

К этим контактам нужно подпаять провода, которые в последствии подключатся в программатор

Питание 220В на плату подавать не нужно. Контроллер возьмет питание от программатора. Только будьте внимательны, сам контроллер ESP питается от 3,3В. А на программаторе может быть выход только 5В. Тогда нужно будет обеспечить 3,3В от другого источника. Подробно здесь этот вопрос описывать не буду.

После смены прошивки и подключения к Wi-Fi прошивальщик сам отправит нас по нужному ip-адресу и мы окажемся на главной странице нашего устройства

Таким образом мы ушли от облачных серверов, что с одной стороны не дает нам быстро и легко управлять устройством отовсюду где есть интернет. С другой стороны теперь наше устройство никуда не завязано и мы можем делать с ним все что захотим.

Управлять включением/отключением реле из WEB интерфейса и в домашней сети мы теперь можем. Передо мной встали несколько вопросов:

1. Как заставить устройства общаться между собой.

2. Управление устройством через приложение, получать от него обратную связь.

3. Сделать автоматизацию, управление по сценариям и событиям в целом.

4. Удаленное управление из интернета.

Побродив по интернету понял что нужно идти в сторону протокола MQTT. Это протокол передачи данных между устройствами с помощью коротких сообщений.

Если коротко, то каждое устройство может рассылать и получать определенные топики вида
/статус/устройство/№реле "состояние" или команда/устройство/№реле "действие".
Для того чтобы устройства могли общаться между собой им нужен сервер. Слать сообщения напрямую они не могут. Применимо к MQTT сервер называется Брокер

Но брокер сам по себе не управляет устройствами, а лишь является связующим звеном, хранит и передает сообщения. На что поставить брокер? Так как для него не требуется больших вычислительных способностей я решил установить его прямо на роутер. Так как роутер всегда включен и к нему же подключаются беспроводные устройства. Если есть какое-то устройство которое будет работать 24/7 и управлять умным домом, можно воспользоваться им.

У меня уже имелся простенький роутер с 4G модемом. ZBT1626

Прочитав инструкцию на 4pda установил на нее кастомную прошивку OpenWRT. И затем установил на него брокер Mosquitto. В настройках Tasmota вводим ip-адрес mqtt брокера и теперь наши устройства могут общаться меджу собой. В следующих постах расскажу подробнее о настройке MQTT, из чего делал сервер умного дома и какие устройства уже есть в работе