Raspberry pi z wave

Пару недель назад в нашем чате появилось вот такое сообщение:

А еще чуть позже — вот такое:

Автор сообщений — Женя, программист, руководитель отдела обучения и электронщик. В 5 лет он заметил, что если вырвать из магнитофона моторчик, подключить к нему лампочку и начать его крутить, то лампочка будет гореть. В шесть — что если у моторчика поменять полярность подключения, он будет крутиться в другую сторону. В 18 поступил на Измерительные инновационные технологии в Политех. А в 24 пришел работать в «Сибирикс».

Это к тому, что цель всей затеи — не Умный дом и метеостанция как таковые. Цель — почесать руки (потому что чешутся) и не дать им окислиться (потому что из золотого сплава). Так что все, кто недоумевает, зачем тратить время, когда можно просто купить такие девайсы — идите лесом-DNCом. А тем, кому интересна тема DIY-электроники (или DIY-электронщиков, что тоже не зазорно), можно скроллить дальше.

Мне кажется, что у любого человека должно быть какое-то хобби, помимо работы. Что-то делать своими руками. Это хорошая эмоциональная разгрузка (главное, чтобы не превращалось в рутину — на работе, пусть даже такой разнообразной и интересной, как программирование — рутина практически неизбежна, а в хобби — вполне себе да). Самое интересное — симбиоз, когда твоё хобби становится полезным и востребованным для дела.

— Владимир Завертайлов, руководитель Студии «Сибирикс»

Arduino

Первую версию Умного дома Женя сделал два с половиной года назад на arduino.

Arduino — небольшая плата с микроконтроллером, памятью и контактами, к которым можно подключать лампочки, моторы, датчики и вообще все, что работает от электричества. Пишешь программу на C++, загружаешь ее в память микроконтроллера arduino — и она управляет всеми подключенными устройствами. Так создаются классные гаджеты — система полива дачного участка, например, или робот, который приносит вам тапочки.

Первая тема, которую Женя сделал на arduino — это игрушка. Два сенсора, два участника. Каждый держит руку над своим сенсором. Когда игрушка пикнет, нужно резко убрать руку. Игрушка измеряет время реакции до 100-х секунд и говорит, кто тут чемпион. Рубились с женой. Удобно — кто проиграл, тот моет посуду).

Когда с arduino все стало понятно, Женя решил, конечно, делать Умный дом (электронщик же). Подключил к arduino охранную систему (датчик движения и датчик открытия двери) и термометр (датчик температуры и влажности DHT11) и остался недоволен. Связь между всеми устройствами была по радиоканалу на 433 МГц и оказалась нестабильной. Женя боролся с радиосигналами месяца 2, а потом решил не бороться, а переделать сервер умного дома на Raspberry Pi.

Raspberry Pi

Raspberry Pi — это уже полноценный компьютер. Да, одноплатный. Да, размером с кредитную карту. Да, сильно уступает по мощностям современным большим компьютерам. Но на нем может быть запущена операционная система Linux. Это значит, можно перейти с С++ на более высокие языки — java script, php. А это уже родные для Жени языки. Но главное — Raspberry Pi позволяет уйти от 433 радиосигнала и перейти ко всем известному и горячо любимому wi-fi, который работает стабильно.

Дизайн

Обычно ты или электронщик, или дизайнер. Женя, как мы помним, определился с этим еще в 5 лет, поэтому с дизайном были траблы. Но недолго. Потому что скоро он подошел к гендиректору «Сибирикс» и попросил помочь. Через месяц у него уже был отрисован интерфейс Умного дома нашим дизайнером.

Система

Систему Женя написал за 4 месяца. Работал примерно по 2,5 часа в день. Полтора часа до работы (специально вставал пораньше, потому что вечером — сын, домашние дела, игра в «Цивилизацию» с женой) и час во время обеда на работе.

Идея была, чтобы система неограниченно масштабировалась. Это сейчас он парень простой и ему в умном доме нужен только базовый функционал (метеостанция, охранная система, видеонаблюдение). Но если завтра ему надоест нажимать на кнопочки и выключатели и он захочет, чтобы освещение само следовало за ним, плита включалась по хлопку, а автоматические жалюзи на окнах закрывались при солнце, у него должна быть возможность прикрутить весь этот функционал.

Поэтому система организована таким образом: создаешь папку в Умном доме с модулем, описываешь его работу и она легко интегрируется в систему. Сейчас там 9 модулей. Есть модули физические (те, которые имеют физическое устройство), а есть логические (те, которые нужны для работы системы).

Функционал

Метеостанция

Для метеостанции Женя взял 4 главных параметра, которые позволяют понять, умрешь ты или нет (температура, влажность, атмосферное давление, концентрация углекислого газа в воздухе). Создание метеостанции проспонсировал гендиректор студии на том условии, что Женя сделает еще одну такую в студию (уже сделал). У нас она по wi-fi подключается не к Умному дому, а к заббиксу, системе мониторинга серверов, которая мониторит разные параметры, от температуры жестких дисков до нагрузки на сеть, и выводит это все в виде красивых графиков. Теперь там есть еще и график температуры в офисе.

Датчик CO2 мы планировали подключить к нашему Zabbix, вывести на плазму и мониторить атмосферу. Первые же эксперименты показали, что приточку горе-винтеляционщики нам смонтировали так себе. Воспользовавшись электронным эндоскопом, мы выяснили, что приток шел через маленькую щелку в сайдинге здания (оно относительно новое). Ругаясь матерными словами, мы подогнали вышку и перемонтировали все по-человечески. Теперь утром датчик показывает CO2 в районе 500, к обеду поднимается до 800, что, в общем-то, нормально.

— Владимир Завертайлов, руководитель Студии «Сибирикс»

Видеонаблюдение

Когда на Женин дом установили камеры видеонаблюдения, которые можно отслеживать через приложение для телефона, оказалось, что они сделаны на очень популярном сервисе — макроскоп, и у них есть api-доступ. Женя подключил камеры видеонаблюдения в свой Умный дом. Забавно, что в Умном доме они работает лучше, чем в приложении. Приложение тупит дико. А в Умном доме камеры открываются влет.

Охрана

Тот, кто последним уходит из дома, нажимает на кнопочку, и система встает на охрану. Когда кто-то приходит, датчик движения это понимает система начинает пикать, типа деактивируйте охрану или я сейчас заору. Чтобы деактивировать охрану, нужно приложить свой электронный ключ, система распознает его и успокоится.

События

Здесь отображаются все события, которые зарегистрировала система.

Система

Здесь можно посмотреть параметры системы: график температур процессора, IP aдрес, нагрузку на процессор, батарейку.

Сценарии

Здесь содержатся реакции системы на какое-либо событие. Реакции задаются с компа.

Корпус

Корпус — это та вещь, которая разрабатывалась 5 часов, а печаталась 28 часов. Печаталась на стареньком домашнем 3d-принтере. Для справки — если печать длится порядка 4 часов, это уже считается долго. А тут — 28. На нижнюю часть корпуса ушло 16 часов. На верхнюю — 6. Это вечеринка на целый день — запускаешь 3d-принтер и он печатает, прерывать нельзя. Если свет, допустим, отключится на 98% печати, значит, ты 15 часов пластика просто выкидываешь. Такого, к счастью, не случилось. Случилось другое: из-за недочета в проектировании (слишком тонкие стенки в фигурном отверстии под динамик) крышку пришлось перепечатать. То есть, суммарно печать заняла примерно 28 часов. Ушла почти вся катушка пластика.

Голос

Система умеет говорить и понимает, что ты ей говоришь. Нажимаешь кнопочку, говоришь фразу, и она конвертирует ее в текст. Преобразование голоса в текст — дико сложная задача. Гугл умеет это делать, но за деньги. А первое правило DIY-проекта — никаких абонентских плат. Как оказалось, в последних версиях хрома есть встроенный инструмент «Распознавание голоса». Единственный нюанс в том, что соединение должно быть либо https, либо localhost. Умный дом — как раз такая система: клиент и сервер находятся на одной машине, так что удалось подключиться по localhost.

Реакция на команды

Второй сервис называется dialogflow. Фишка в том, что ты задаешь шаблон фразы, например: «Какая погода завтра?» и указываешь, что слово «завтра» — это переменная типа date. И теперь уже ты можешь задать любой вопрос: «Какая погода 20 сентября?», «Какая погода послезавтра?», «Какая погода через 3 дня?» и система понимает, что это тип данных — date, конвертирует его в программную дату и реагирует на нее. Вся эта тема — на нейросетях, и она обучаема. Если ты сказал «Какая будет погодка сегодня?» и система не поняла, она говорит «Я не поняла», и ты заходишь на сервер и прям руками обучаешь ее, что вот эта фраза означает «Какая погода?», и она запоминает. Обучение нейросети происходит по доступу: при регистрации на сервисе выдаются ключи доступа к api, доступ к личному кабинету агента, можно этого агента обучать и можно дать право кому-то на его использование.

В dialogflow есть еще одна классная тема — микродиалоги. Задаешь вопрос, например, «Как твои дела?» и задаешь паттерны ответов на него: «Пока не родила», «Все в шоколаде, даже дисплей», «У нас делишки, а дела у прокурора», «Ой, всё» — и система каждый раз будет рандомно выбирать из этих вариантов ответ на этот вопрос.

Получается, сервис передает в Умный дом сам триггер, который должен быть выполнен и возможную фразу для ответа, Дом ловит эту фразу и дальше задача наоборот: tts, то есть text to speech.

Это хорошо умеет делать Яндекс. Там можно выбрать не только голос (нескольких вариантов женских и мужских голосов), но и настроение (веселый, грустный, злой, нейтральный). У Яндекса очень простое и условно бесплатное api (с лимитом что-то около 10 тыс преобразований в день).

Таким образом получился цикл: произносишь фразу, система ее понимает, произносит что-то в ответ и совершает какое-то действие. Так, например, работает установка будильника голосом. Говоришь: «Поставь будильник на вторник на 7 часов». И во вторник в 7 тебя разбудит Умный дом.

СМС

Неплохо, если Умный дом может оповестить вас о пожаре или вскрытии двери, когда вас нет дома, правда? Есть такой модуль — называется sim800L. Это gps модем, который является полноценным телефоном. Он умеет звонить, отвечать на звонки, отправлять/получать смски, выходить в интернет с помощью gprs, определять местоположение с помощью сотовых вышек и т. д. Идея была такая: заказать этот модуль, вставить сим-карту в Умный дом, настроить какой-нибудь тариф, чтобы не было абонентской платы вообще, закинуть туда 500 руб и, пока они не истратятся (по 1 руб. за смс), а это, как минимум на год, забыть про все это.

Но оказалось, что в пике эта платка в момент поиска сетей потребляет 2 Ампера тока. У Умного дома есть модуль питания, туда заходит шнур, там аккумулятор и от аккумулятора выходит питание в систему. Батарейка может обеспечить максимум 3 Ампера выхода. То есть 3 Ампера постоянного потребления всей системой — край. И, если добавить этот gsm модуль к raspberry, она вырубится. Ей не хватит тока, и она просто потухнет. Единственное решение проблемы — это модуль отправки смсок делать отдельной коробочкой. Тогда туда можно обеспечить бесперебойное питание на 2 Ампера. И просто по Wi-Fi связать с Умным домом. То есть Умный дом говорит модулю: «Отправь вот такую смску», и модуль отправляет. Сейчас Жене нужно докупить пару железяк, и модуль будет готов.

Затраты

• Raspberry Pi — 1500 руб.
• Дисплей — 2500 руб.
• Детали метеостанции — 1500 руб. (самая дорогая деталь — датчик CO2, 1100 руб.)
• Всякая мелочь, вроде микрофончика, колонок компьютерных, маленьких, настольных, самые дешевых, чтобы усилок оттуда достать — пусть будет 500 руб.
• Плата резервного питания — 1500 руб.
• Печать корпуса весом грамм 300 (2 руб. за грамм с учетом расхода пластика и электроэнергии) — 600 руб. Если печатать на заказ, выйдет дороже, возможно, около 1500 руб.

Итого: 8100 руб.

Немного лирики напоследок

Электронщики — это люди, которые зачарованно смотрят на трехзначное число на дисплее и говорят:
— Смотри, как круто!
Ты смотришь на то же самое число и неуверенно говоришь:
— Круто, да…
— А что ты видишь? — испытывают они тебя.
Ты делаешь попытку:
— 328?
И, конечно, не попадаешь. Потому что это не просто 328. Это офигенно работающая динамическая индикация.

• Что представляют собой проекты Raspberry pi 3 для дома и зачем они нужны
• Как система функционирует
• Модули, которые можно выбрать для выстраиваемой своими руками системы «умный дом&raquo
• Преимущества Raspberry Pi 3 по сравнению с ранее выпущенными версиями
• Плюсы и минусы системы «умный дом» от фирмы Raspberry Pi

Перечень достижений человека постоянно пополняется новыми разработками. Выдающейся можно назвать разработанную человеком популярную сегодня опцию «Умный дом» на мини-компьютере Raspberry Pi.

Упоминаемая система после своего выхода на рынок практически сразу влюбила в себя многих владельцев домов. Именно поэтому спрос на систему «умный дом» на Raspberry pi стал активно возрастать с каждым годом. Хотите выяснить, чем так уникален Raspberry pi 3 умный дом и почему именно эту систему сегодня во многих домах устанавливают? Изучите нижеизложенный материал.

Что представляют собой проекты Raspberry pi 3 для дома и зачем они нужны?

Система «умный дом», которую изобрела компания Raspberry Pi, позволяет контролировать абсолютно все в доме: начиная от включения света и отопительной системы и заканчивая активацией систем, которые имитируют присутствие в доме человека.

Слаженная работа всех звеньев системы базируется на датчиках и спецконтроллерах, которые реагируют на движения, шум, а также энергию.

Система умный дом от известной многим компании «Raspberry Pi» столь востребована сегодня благодаря тому, что она может легко собираться, как простой конструктор. Функционировать он может при этом на разных ядрах. Одной из наиболее покупаемых сегодня является система, функционирующая на базе мини-компьютера Raspberry.

Изначально компания предложила две комплектации мини-компьютеров – модель А и модель В. Модель А располагала объемом памяти в 256 Мб, а модель В могла сохранять в два раза больше информации. Но модель с небольшим объемом памяти не сняли с производства потому, что она позволяла пользователю выходить в Интернет. Позже была обновлена модель В. Новый её вариант отличался более компактным дизайном и располагал 4 USB-портами.

Как система функционирует?

Структура системы может быть разной. Но обычно построение её происходит по такому принципу: главным является центральное вычислительное устройство (его еще называют сервером). В качестве центрального системного сервера выступает Raspberry Pi, на который устанавливается WEB-интерфейс. Последний может легко связываться с ноутбуком, планшетом либо же смартфоном.

Сервер связывается с периферийными спецмодулями посредством RS485 – интерфейса. Чтобы система слаженно работала, в каждом ключевом помещении домовладения всегда устанавливают спецконтроллер, задача которого – интерпретировать поступающие сигналы и отправлять их на устройства бытовой техники, которые в этой связи являются устройствами-исполнителями.

Обычно модуль Raspberry Pi связывается с контроллерами через порт UART. К последнему следует подключать такое согласующее устройство, как спецпереходник на интерфейс RS485 (следует подчеркнуть, что последние модели устройства уже располагают этим интерфейсом, так как его подразумевает базовая комплектация).

«Операционкой» является Raspberry, спутником которой может быть расширение, например, Pimatic. Совсем несложно собрать спецсистему «умный дом» на «открытой платформе», к примеру, openHAB, Fhem, SHC. Также популярной продолжает оставаться платформа wiButler.

Модули, которые можно выбрать для выстраиваемой своими руками системы «умный дом»

Чтобы выстроить спецсистему и сделать ее максимально функциональной, потребуются особые модули. Для тех, кто любит мастерить и хочет создать Raspberry pi 3 умный дом своими руками, предлагаются сегодня такие модули, как:

• Модуль камеры. Подключив его, систему можно рассматривать, как удобный инструмент для видеонаблюдения. Данная камера совместима с «операционкой» мини-компьютера Raspberry. Она позволит записывать видеофрагменты в разрешении Full HD и делать отличные 5-мегапиксельные фото.
• Датчик, измеряющий влажность, а также температуру воздуха. При установке этого модуля, система будет обрабатывать метеоданные.

• Датчики дыма, а также датчики, сигнализирующие о протечке воды. Данный установленный и подключенный модуль поможет своевременно реагировать на появление дыма в доме и выявлять протечку воды. Многие владельцы больших коттеджей выбирают эту опцию для того, чтобы максимально обезопасить свой дом от неприятных сюрпризов.
• Датчик движения, совместимый с Raspberry Pi. Данный модуль возможно использовать для того, чтоб лампы домашние включались при малейших замеченных движениях в любой зоне домовладения.

Управление электроприборами через Raspberry Pi

Преимущества Raspberry Pi 3 по сравнению с ранее выпущенными версиями

Преимуществ у последней прогрессивной версии Raspberry Pi 3 много:

• Устройство имеет много интерфейсов. Последняя версия располагает Bluetooth 4.1, Wi-Fi 802.11n, Lan, 4 USB, а также HDMI. Также имеется возможность подключить GSM-модем для выхода на связь с официальным мобильным оператором, который занимается предоставлением услуг интернет-доступа.
• Raspberry Pi 3 имеет мощный четырехъядерный 1,2 ГГц процессор.
• Последняя версия совместима с предыдущими.

Плюсы и минусы системы «умный дом» от фирмы Raspberry Pi

Для человека, который желает сделать свою жизнь комфортнее и безопаснее, система «умный дом» Raspberry Pi 3 является разумным решением. Подводя итог всему вышесказанному, можно выделить четыре важных преимуществ «умного дома».

Это:

• Возможность максимально обезопасить свой дом за счет контроля протечек, установленного видеонаблюдения, охранной, а также противопожарной системы.
• Возможность установки системы, помогающей экономить (речь идет о датчиках движения, смесителях сенсорного типа, датчиках, фиксирующих движение).
• Возможность установки систем, повышающих уровень комфорта (спецсистемы управления шторами, электроприборами).
• Возможность установки интеллектуальных развлекательных спецсистем (речь идет о системе мультирум, спецсистеме «домашний кинотеатр»).

Наряду с плюсами, есть у системы «умный дом» и несколько незначительных минусов:

1. Систему целесообразно покупать только для большого загородного дома.
2. Важно разбираться в каждом элементе системы (или иметь всегда под боком разбирающегося в этом вопросе человека), так как из-за своей сложности система в любой момент может выйти из строя.
3. Так как прогресс галопирующими темпами продвигается вперед, через пять-семь лет и эта прогрессивная система устареет, поэтому есть риск того, что с продажи могут исчезнуть важные ее компоненты.

Как видим, плюсы уверенно перекрывают минусы. Поэтому если есть желание купить систему «умный дом» для загородного коттеджа, не стоит отказываться от этой идеи.