Ultratenký domácí automatizační systém WiFi: 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

V tomto projektu ukazujeme, jak můžete v několika krocích vybudovat základní místní systém domácí automatizace. Použijeme Raspberry Pi, které bude fungovat jako centrální WiFi zařízení. Zatímco pro koncové uzly použijeme IOT Cricket k výrobě bateriových WiFi zařízení, např. teplotní čidlo a připojte jej k RPi bez psaní jediného řádku kódu.

Náš systém bude založen na komunikačním protokolu MQTT, který je široce používán ve většině systémů domácí automatizace. Chcete -li jej nastavit, zvolíme brokera Mosquitto MQTT (server) a nainstalujeme jej na Raspberry Pi (náš centrální rozbočovač).

IOT Cricket také přichází s podporou protokolů HTTP (S) a MQTT. Konfigurujeme jej tak, aby pomocí MQTT komunikoval přímo s naším brokerem RPi MQTT.

Tento projekt mohou realizovat tvůrci na všech úrovních dovedností. Může to vyžadovat nějaké základní pájení, ale nevyžaduje to žádné kódování ani programování. Na konci tohoto projektu získáte solidní představu o tom, jak můžete snadno vybudovat svůj vlastní systém a rychle jej rozšířit přidáním vlastních koncových uzlů IOT do systému.

Zásoby:

• Raspberry Pi (pro tento projekt jsme použili ver. 3)
• IOT Cricket WiFi modul
• Držák baterie 2xAAA
• 2xAAA baterie

Krok 1: Co je MQTT?

Protokol MQTT poskytuje lehký způsob provádění zpráv pomocí modelu publikování/odběru. Díky tomu je vhodný pro zasílání zpráv internetu věcí, jako jsou senzory s nízkou spotřebou energie nebo mobilní zařízení, jako jsou telefony, vestavěné počítače nebo mikrokontroléry. (zdroj: mosquitto.org)

Můžeme použít tolik zařízení, kolik chceme, abychom se přihlásili k odběru témat a poslouchali doručování zpráv. Pokud některá zařízení zveřejní zprávu na toto téma, pak všechna zařízení, která jsou k tomuto tématu přihlášena, tuto zprávu obdrží okamžitě. Tématem může být libovolný libovolný řetězec obvykle zřetězený se znaky /, aby bylo možné vytvářet hierarchická témata. Nejtypičtějším využitím MQTT je mít jeden centrální server, na který se mohou zařízení přihlásit k odběru a publikovat zprávy. Umožňuje veškerou komunikaci mezi zařízeními připojenými k tomuto serveru. V tomto projektu použijeme RPi jako našeho centrálního MQTT brokera a všechna ostatní zařízení budou posílat zprávy přes tohoto brokera. Nejlepší způsob, jak se o tom dozvědět, je očividně to, že to uděláme sami. Na MQTT je na internetu k dispozici spousta zdrojů. Pro tento projekt byste však měli být v pořádku se základním úvodem, který jsme poskytli výše.

Krok 2: Instalace MQTT Broker na Raspberry Pi

Pro tento projekt používáme open source brokera Mosquitto MQTT. Je lehký a je vhodný pro použití na všech zařízeních od nízkoenergetických jednodeskových počítačů po plné servery.

Než zahájíme instalaci, je vhodné nejprve aktualizovat součásti systému:

$ sudo apt-get update $ sudo apt-get upgrade

Nainstalujte si Mosquitto broker. Otevřete terminál a zadejte následující příkaz:

$ sudo apt -get install mosquitto -y

Konfigurujte brokera Mosquitto. Upravit konfigurační soubor:

$ sudo vi /etc/mosquitto/mosquitto.conf

a nahoře přidejte následující řádky:

port 1883allow_anonymous true

Chcete -li použít změny, restartujte RPi:

$ sudo restart

A je to! Náš broker MQTT je nyní v provozu!

POZNÁMKA: kvůli jednoduchosti tohoto projektu nevytváříme účty. K tomuto makléři MQTT se tedy může připojit kdokoli v naší místní síti bez pověření. Pokud chcete přidat ověřování uživatelů a zvýšit jeho bezpečnost, na internetu je spousta návodů, jak na to.

Nyní potřebujeme získat IP adresu, abychom mohli posílat zprávy našemu brokerovi Mosquitto z jiných zařízení v síti:

Získat IP adresu:

$ hostname -I

vaše_RPi_IP_adresa (např. 192.168.1.10)

Krok 3: Připojte IOT Cricket k RaspberryPi přes MQTT

V tomto projektu používáme modul IOT Cricket WiFi pro jednoduché čidlo pro hlášení teploty každých 30 sekund do našeho systému. Bude fungovat na baterii, takže ji můžeme držet kdekoli doma nebo na zahradě. Později můžete pomocí IOT Cricket stavět různé senzory, alarmy, tlačítka, přepínače napájené z baterie a také je hned po vybalení připojit k našemu brokerovi RPi MQTT.

V prvním kroku připojte baterie ke kriketu.

Kriket je dodáván s vestavěným snímačem teploty. Stačí jej nakonfigurovat tak, aby odeslal hodnotu teploty našemu brokerovi MQTT nastavením IP adresy RPi. Chcete -li to provést, otevřete konfigurační panel Cricket (viz kroky zde) a použijte následující nastavení (jak je znázorněno na obrázku níže, prosím upravte IP adresu v poli „url“na RPi)

Nyní můžeme opustit konfigurační režim. Zařízení je připraveno! Kriket již odesílá data našemu makléři MQTT každých 30 sekund.

Krok 4: Zkontrolujte zprávy MQTT

K prohlížení / přijímání zpráv odeslaných našemu brokerovi MQTT můžeme použít různé nástroje.

Nejjednodušší by mohl být nástroj příkazového řádku mosquitto_sub. Můžeme jej nainstalovat buď na jakýkoli počítač v naší síti nebo na náš RPi pomocí tohoto příkazu:

$ sudo apt-get install mosquitto-clients -y

Nyní můžeme spustit následující příkaz a poslouchat VŠECHNA témata a zprávy odesílané prostřednictvím našeho brokera MQTT:

$ mosquitto_sub -v -h your_RPi_IP_address -p 1883 -t '#'

… / 59A98F494C / název_zařízení MyTemperatureDev / 59A98F494C / device_sn 59A98F494C / 59A98F494C / hwc_wake_up 3794 / 59A98F494C / hwc_wifi_enabled 3763 / 59A98F494C / hwc_message_sent 3664 / 59A98F494C / teplota 26,0 / 59A98F494C / io1_wake_up 0 / 59A98F494C / rtc_wake_up 1 …

Výše uvedené je výstupním příkladem toho, co IOT Cricket posílá našemu makléři. Mezi dalšími údaji, které vidíme, je teplota:

/59A98F494C/teplota 26.0

Krása MQTT spočívá v tom, že nám umožňuje přihlásit se k odběru pouze témat, která nás zajímají. Pokud chceme dostávat pouze teplotu, můžeme se přihlásit k odběru tématu /59A98F494C /temp pomocí následujícího příkazu:

$ mosquitto_sub -h your_RPi_IP_address -t '/59A98F494C/temp'

…26.126.527.227.6…

Krok 5: Shrnutí

V tomto projektu jsme ukázali nezbytný hardware a software pro zahájení výstavby nízkoenergetických, energeticky účinných systémů domácí automatizace založených na WiFi. MQTT je základem, na kterém je možné stavět pro sofistikovanější systémy.

Ekosystém softwaru a služeb, které lze integrovat s MQTT, je OBROVSKÝ! Existuje mnoho skvělých systémů, jako je Home Assistant, Node RED, Grafana atd., Které vám umožní vymyslet skvělé uživatelské prostředí vašeho vlastního systému. Nejen, že můžeme jednoduše vytisknout teplotu, ale můžeme mít skvělé řídicí panely, které vizualizují data a spravují vaše zařízení.

Nyní, když máme tuto základní systémovou infrastrukturu zavedenou, je obloha naším limitem toho, jaká další zařízení WiFi můžeme postavit pomocí modulů IOT Cricket a přidat do našeho systému domácí automatizace.

Děkujeme, že jste se dostali až sem. Doufáme, že se vám tento návod líbil!

Věci na hraně týmu

Krok 6: O nás

Things On Edge je společnost se sídlem v Cambridgi ve Velké Británii. Navrhujeme kriketový Wi-Fi modul napájený extrémně nízkými bateriemi, který vám umožní připojit různá elektronická zařízení k chytrým telefonům nebo jiným internetovým službám doslova během několika minut. Nevyžaduje žádné programování a kódování. Umožňuje vám integrovat vaše zařízení do obrovských ekosystémových služeb IOT přes MQTT a HTTP apis.