Domáci automatizačný systém WiFi s extrémne nízkym výkonom: 6 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

V tomto projekte ukazujeme, ako môžete v niekoľkých krokoch vybudovať základný miestny systém domácej automatizácie. Budeme používať Raspberry Pi, ktoré bude fungovať ako centrálne zariadenie WiFi. Zatiaľ čo pre koncové uzly použijeme IOT Cricket na výrobu WiFi zariadení napájaných z batérie, napr. snímač teploty a pripojte ho k RPi bez napísania jedného riadka kódu.

Náš systém bude založený na komunikačnom protokole MQTT, ktorý je veľmi prijatý vo väčšine systémov pre domácu automatizáciu. Aby sme to nastavili, zvolíme brokera (server) Mosquitto MQTT a nainštalujeme ho na Raspberry Pi (náš centrálny rozbočovač).

IOT Cricket je dodávaný aj s podporou protokolov HTTP (S) a MQTT. Konfigurujeme ho tak, aby používal MQTT na priamu komunikáciu s naším maklérom RPi MQTT.

Tento projekt môžu realizovať tvorcovia na všetkých úrovniach znalostí. Môže to vyžadovať určité základné spájkovanie, nevyžaduje to však žiadne kódovanie ani programovanie. Na konci tohto projektu získate solídnu predstavu o tom, ako si môžete jednoducho vybudovať svoj vlastný systém a rýchlo ho rozšíriť pridaním vlastných koncových uzlov IOT do systému.

Zásoby:

• Raspberry Pi (na tento projekt sme použili ver. 3)
• IOT Cricket WiFi modul
• Držiak batérie 2xAAA
• 2xAAA batérie

Krok 1: Čo je MQTT?

Protokol MQTT poskytuje ľahký spôsob odosielania správ pomocou modelu publikovania/prihlásenia na odber. Vďaka tomu je vhodný pre zasielanie správ internetu vecí, ako sú senzory nízkeho výkonu alebo mobilné zariadenia, ako sú telefóny, vstavané počítače alebo mikrokontroléry. (zdroj: mosquitto.org)

Môžeme použiť toľko zariadení, koľko sa chceme prihlásiť na odber tém a počúvať doručovanie správ. Ak niektoré zariadenia zverejnia správu na túto tému, potom všetky zariadenia, ktoré sú k tejto téme prihlásené, túto správu dostanú okamžite. Témou môže byť ľubovoľný ľubovoľný reťazec obvykle spojený so znakmi /, aby bolo možné vytvárať hierarchické témy. Najtypickejším použitím MQTT je mať jeden centrálny server, na ktorý sa môžu zariadenia prihlásiť a publikovať správy. Uľahčuje všetku komunikáciu medzi zariadeniami pripojenými k tomuto serveru. V tomto projekte použijeme RPi ako nášho centrálneho makléra MQTT a všetky ostatné zariadenia budú odosielať správy prostredníctvom tohto makléra. Najlepší spôsob, ako sa o tom dozvedieť, je očividne to, že to urobíme sami. Na internete je na MQTT k dispozícii množstvo zdrojov. Pre tento projekt by vám však mal stačiť základný úvod, ktorý sme uviedli vyššie.

Krok 2: Inštalácia MQTT Broker na Raspberry Pi

Na tento projekt používame open source broker Mosquitto MQTT. Je ľahký a je vhodný na použitie na všetkých zariadeniach od nízkoenergetických jednodoskových počítačov po úplné servery.

Pred inštaláciou je vhodné najskôr aktualizovať systémové komponenty:

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

Nainštalujte si Mosquitto broker. Otvorte terminál a zadajte nasledujúci príkaz:

$ sudo apt -get install mosquitto -y

Konfigurujte brokera Mosquitto. Upraviť konfiguračný súbor:

$ sudo vi /etc/mosquitto/mosquitto.conf

a navrch pridajte nasledujúce riadky:

port 1883allow_anonymous pravda

Ak chcete použiť zmeny, reštartujte RPi:

$ sudo reštart

To je všetko! Náš broker MQTT je teraz v prevádzke!

POZNÁMKA: kvôli jednoduchosti tohto projektu nevytvárame účty. Ktokoľvek v našej miestnej sieti sa teda môže pripojiť k tomuto maklérovi MQTT bez poverení. Ak chcete pridať autentifikáciu používateľa a zvýšiť jej bezpečnosť, na internete je množstvo návodov, ako na to.

Teraz stačí získať IP adresu, aby sme mohli odosielať správy nášmu brokerovi Mosquitto z iných zariadení v sieti:

Získať IP adresu:

$ hostname -I

vaša_RPi_IP_adresa (napr. 192.168.1.10)

Krok 3: Pripojte kriket IOT k RaspberryPi cez MQTT

V tomto projekte používame WiFi modul IOT Cricket pre jednoduchý senzor na hlásenie teploty každých 30 sekúnd do nášho systému. Funguje na batériu, takže ju môžeme držať kdekoľvek doma alebo na záhrade. Neskôr môžete kriket IOT použiť na stavbu rôznych batériou napájaných senzorov, alarmov, tlačidiel, prepínačov a tiež ich ihneď po vybalení pripojiť k nášmu brokerovi RPi MQTT.

V prvom kroku pripojte batérie k kriketu.

Kriket je dodávaný so vstavaným snímačom teploty. Stačí ho nakonfigurovať tak, aby odosielal hodnotu teploty nášmu brokerovi MQTT nastavením adresy IP RPi. Na tento účel otvorte konfiguračný panel Cricket (pozrite si kroky tu) a použite nasledujúce nastavenia (ako je znázornené na obrázku nižšie, prosím prispôsobiť IP adresu v poli „URL“vašim RPi)

Teraz môžeme opustiť konfiguračný režim. Zariadenie je pripravené! Kriket už odosiela údaje nášmu maklérovi MQTT každých 30 sekúnd.

Krok 4: Skontrolujte správy MQTT

Na zobrazenie / prijatie správ odoslaných nášmu maklérovi MQTT môžeme použiť rôzne nástroje.

Najľahší by mohol byť nástroj príkazového riadka mosquitto_sub. Môžeme ho nainštalovať buď na akýkoľvek počítač v našej sieti, alebo na náš RPi pomocou tohto príkazu:

$ sudo apt-get install mosquitto-clients -y

Teraz môžeme vykonať nasledujúci príkaz a počúvať VŠETKY témy a správy odoslané prostredníctvom nášho makléra MQTT:

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

… / 59A98F494C / názov_zariadenia 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 …

Vyššie uvedené je výstupným príkladom toho, čo IOT Cricket posiela nášmu maklérovi. Medzi ďalšími údajmi, ktoré vidíme, je teplota:

/59A98F494C/teplota 26,0

Krása MQTT je v tom, že nám umožňuje prihlásiť sa iba na témy, ktoré nás zaujímajú. Ak chceme dostávať iba teplotu, môžeme sa prihlásiť na odber témy /59A98F494C /temp pomocou nasledujúceho príkazu:

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

…26.126.527.227.6…

Krok 5: Zhrnutie

V tomto projekte sme ukázali základný hardvér a softvér na začatie výstavby nízkoenergetických, energeticky efektívnych systémov domácej automatizácie založených na WiFi. MQTT je základom, na ktorom je potrebné stavať pre sofistikovanejšie systémy.

Ekosystém softvéru a služieb, ktoré je možné integrovať s MQTT, je OBROVSKÝ! Existuje mnoho skvelých systémov, ako napríklad Home Assistant, Node RED, Grafana, atď., Ktoré vám umožnia dosiahnuť skvelý zážitok z vlastného systému. Nielenže dokážeme jednoducho vytlačiť teplotu, ale môžeme mať aj skvelé informačné panely, ktoré vizualizujú údaje a spravujú vaše zariadenia.

Teraz, keď máme k dispozícii túto základnú systémovú infraštruktúru, je obloha naším limitom v tom, aké ďalšie zariadenia WiFi môžeme postaviť pomocou modulov IOT Cricket a pridať do nášho systému automatizácie domácnosti.

Ďakujem, že ste sa dostali až sem. Dúfame, že sa vám tento návod páčil!

Tím Things On Edge

Krok 6: O nás

Things On Edge je spoločnosť so sídlom v Cambridge vo Veľkej Británii. Navrhujeme kriketový Wi-Fi modul napájaný extrémne nízkymi batériami, ktorý vám umožní pripojiť rôzne elektronické zariadenia k smartfónom alebo iným internetovým službám doslova za niekoľko minút. Nevyžaduje žiadne programovanie a kódovanie. Umožňuje vám integrovať vaše zariadenia do obrovských ekosystémových služieb IOT cez MQTT a HTTP apis.