Z wave своими руками

Системы «умный дом» — это уже не новость. Современное поколение стремится максимально автоматизировать все процессы, включая не только работу, но и свой дом. Согласитесь, гораздо комфортней жить в доме, который практически все делает сам, а управлять системой вы можете даже на расстоянии. Купить такую систему далеко не всем по карману — «умный дом» (даже с минимумом возможностей) стоит очень дорого. И если раньше, чтобы собрать такое оборудование, нужно было обладать навыками программиста, то сейчас сделать это вполне вероятно своими руками.

Главное — подобрать тот тип системы, который будет максимально простым, но в то же время не уступит по техническим характеристикам дорогим аналогам.

Z Wave — контроллер умного дома

В основе каждой такой «умной» системы для дома лежит специальный протокол. Одним из самых простых и функциональных принято считать протокол Z Wave Fibaro. Система на его базе предназначена для работы на площадях до 500 квадратных метров и высотой не больше 5 этажей. Таким образом, системы Z Wave Fibaro можно использовать не только в частном доме, но и офисном помещении. Следует отметить и то, что при разработке протокола Z Wave Fibaro разработчики ориентировались на людей, малознакомых с программированием, которые будут делать это своими руками.

Техническая сторона системы

Z Wave Smart Home Fibaro наиболее эффективно использовать в квартирах и частных домах. Контроллер этого устройства обладает следующими техническими характеристиками:

  • встроенным набором простых команд;
  • эргономичностью;
  • установленной сетевой технологией;
  • скоростью передачи данных — 100 кб/с;
  • автоматической маршрутизацией устройства;
  • подтвержденным типом доставки, с которым работает протокол;
  • возможностью некоторых контроллеров работать от аккумулятора.

Сенсоры и триггеры умного дома Z Wave

Однако нужно отметить и то, что в разных странах устройство работает на разной частотности. Поэтому иногда возникает несовместимость. На это нужно обратить внимание при покупке контроллера и его переустановке.

Системы «Умный дом» от Zwave Fibaro включает в себя такие компоненты:

  • контроллеры;
  • управляющие устройства (диммеры, выключатели);
  • датчики для управления окнами, дверьми, воротами;
  • термостат;
  • Z Wave реле;
  • передатчики для сопряжения с другими устройствами.

Большинство компонентов в этой системе представлены в виде небольших съемных устройств, которые легко монтировать. В некоторых случаях модули могут быть в виде розеток или выключателей. Все зависит от того, какую модель оборудования вы предполагаете устанавливать.

Также следует отметить, что при помощи дополнительных датчиков и Z Wave реле Fibaro можно существенно расширить возможности системы. К примеру: установить расширение для теплого пола, отключить автоматически воду при неполадках и т. д. В принципе, круг возможностей неограничен.

Датчики управления оконными занавесками

Безопасность протокола

Вопрос безопасности таких систем стоит на первом месте. Сегодня возможность взлома «умного дома» Fibaro сведена к минимуму. Чтобы попытаться взломать систему, нужно иметь специальное оборудование, которое позволит на расстоянии отключить контроллер, отвечающий за сигнализацию. Сделать это, мягко говоря, проблематично. Кроме этого, в системе предусмотрено специальное шифрование. Когда оборудование умного дома Fibaro запускается, контроллеры и диммеры обмениваются ключами, что делает всю дальнейшую работу оборудования дома зашифрованной.

Если такой вариант защиты системы дома вас не устроит, можно приобрести контроллер, который всегда работает с шифровкой, даже в режиме сна. Однако такой вариант работы контроллера будет стоить значительно дороже.

Построение сети

При наличии всех необходимых компонентов сделать своими руками такую систему в доме несложно. Главное — знать основы электричества и правильно соединить все диммеры и датчики между собой. В крайнем случае можно воспользоваться книгами и специализированными блогами. Для создания рабочей сети нужно использовать специальный контроллер. Чаще всего он используется только в штатном режиме работы. Но для обмена информацией между диммерами и оборудованием в доме он не особенно нужен.

Построение сети датчиков Z Wave Fibaro

Одна система Z Wave Plus может включать в себя до 232 устройств. Если есть необходимость, все подключенные диммеры можно связывать между собой посредством локальной сети (через кабель или при помощи беспроводной передачи данных).

Наиболее часто те, кто хотят установить систему своими руками, используют уже готовый комплект — контроллер, кабель для передачи данных и ПК с необходимым софтом. Такую систему очень просто настроить даже тому, кто весьма далек от электроники и программирования. Но следует понимать и то, что в таком случае набор функций будет ограничен производителем.

Основная задача при создании сети — установить контроллер и подсоединить к нему все диммеры. При начальной настройке, если не используются ретрансляторы, все устройства нужно размещать не более чем в 30 метрах от главного контроллера.

Обратите внимание на следующее:

  • при исключении какого-либо устройства из сети конфигурация автоматически сбрасывается;
  • в большинстве случаев во время установки новых устройств конфигурация устанавливается автоматически, и драйвера не требуются;
  • контроллер может использоваться в качестве модуля для соединения с интернетом, если нет концентратора.

Необходимые устройства

Комплект поставки Z Wave Fibaro

Насколько ваш дом будет «умным», зависит от вас. При помощи дополнительных диммеров и датчиков можно установить практически любое расширение. Но есть устройства, которые чаще всего входят в стандартный набор:

  • датчик открытия/закрытия двери;
  • диммер движения;
  • встраиваемый диммер для контроля движения;
  • реле;
  • контроллер на базе микрокомпьютера.

Датчик двери следит за положением конструкционного элемента. При желании можно поставить дополнительное расширение для измерения температуры.

Что касается диммера движения, то подобные модули очень часто используются в системах безопасности. Также подобное оборудование имеет дополнительное расширение для контроля уровня освещенности в помещении и температуры. Все эти параметры можно настроить при помощи контроллера Z Wave Plus. Сам датчик работает от аккумулятора.

Диммер для контроля света

Диммер нужен для управления уровнем освещенности. Как и в других компонентах системы, чувствительность параметров можно настраивать. Следует отметить и то, что это устройство может использовать для контроля энергопотребления. Например, когда вас нет дома, но нужно создать такую видимость, можно установить интенсивность освещенности и период работы.

Читайте также:  Msi geforce gtx 650 n650 1gd5 ocv1

Новинка от Fibaro — Dimmer 2

Отдельно нужно выделить концентратор. Это устройство используется для передачи команд через модуль беспроводного доступа. В некоторых случаях, вместо концентратора, можно использовать сам контроллер.

Как правило, производитель предоставляет все необходимые инструкции для каждого компонента. Если по какой-то причине их не оказалось, можно скачать их в Сети. Там же можно найти дополнительные коды для расширения функционала протокола. Вмонтировать все устройства самостоятельно не составить сложности для тех, кто знает основы электричества.

Сегодня работа «умного дома» по протоколу Z Wave Plus — это наиболее простое решение для тех, кто хочет сэкономить свои средства, но при этом получить максимум функционала. Практически все компоненты умного дома в Z Wave Plus могут работать от аккумулятора. Также нужно отметить, что работать система Fibaro может не только на ПК, но и на микросистемах. Если подобная установка вам непонятна даже с инструкцией, можно воспользоваться дополнительной литературой — книги, форумы и тематические блоги дают исчерпывающую информацию по основам разработки таких систем.

Автор, специалист в сфере IT и новых технологий.

Получил высшее образование по специальности Фундаментальная информатика и информационные технологии в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова. После этого стал экспертом в известном интернет-издании. Спустя время, решил попробовать писать статьи самостоятельно. Ведет популярный блог на Ютубе и делится интересной информацией из мира технологий.

О Z-Wave

Vera своими руками

Вступление

В продолжение обзора "Управление своим домом с помощью Vera", настоящая статья познакомит читателей с общими принципами создания собственного контроллера Vera путем прошивки роутера AsusWL-500gPremiumV2. На нашей видеоинструкции можно будет увидеть весь процесс прошивки роутера "от и до".

Вполне очевидно, что для отечественных инсталляторов и пользователей Z-Wave, фирменное решение от Micasaverde не всегда целесообразно не только с экономической точки зрения. Мы уже получили ряд пожеланий по доработке контроллера Vera и надеемся, что силами энтузиастов прошивка (которая, к счастью, общедоступна) будет локализовываться и развиваться. К примеру, первое, что желает большинство пользователей – это национальный интерфейс, т.е. попросту русификация. Также, есть достаточная аудитория пользователей (преимущественно владельцы загородных домов), которым хотелось бы минимизировать интернет трафик, т.к. за городом с интернетом не все гладко, и зачастую приходится прибегать к различным решениям по выходу в интернет по сотовым сетям (GSM, SkyLink). Более того, есть ряд пользователей, которым доступ Vera в сеть вообще оказался не нужен, а фирменная Vera без интернета малопригодна, т.к. даже время синхронизирует через интернет. Перечисленные пожелания можно воплотить в жизнь путем модификации прошивки, которую любезно предоставил всем желающим производитель, за что ему огромное спасибо.

Рассматриваемое решение базируется на роутере AsusWL-500gPV2, который в связи со своей популярностью до сих пор доступен в магазинах (по цене 70-100$). На данном семействе роутеров от Asus крутится не один мини-сайт в сети, умельцы подключают к роутерам флешки, жесткие диски, GSM/CDMA модемы, качают торренты и т.д. Стоит обратить внимание на различные версии роутеров от Asus (см. таблицу).

MiniPCI 802.11g (BCM4306+BCM2050)

MiniPCI 802.11b (BCM4301+BCM2051)

MiniPCI 802.11b RaLink

WL-500g Deluxe (WL-500gx)

802.11g (BCM4306 + BCM2050)

WL-520g (WL-500g-X, WL-500g-C)

802.11g (SoC + BCM2050)

802.11g (SoC + BCM2050)

802.11g (SoC + BCM2050)

802.11g (SoC + BCM2050)

WL-500g Premium (WL-500gp)

MiniPCI 802.11g (BCM4318E)

MiniPCI 802.11n (BCM4321L+BCM2055)

WL-500g Premium V2 (WL-500gpv2)

2 x 2.0 (SoC + USB2520)

Т.к. у нас нет информации по работе прошивки Vera на схожих роутерах, то мы не советуем отклоняться от рекомендуемой модели, если вы не уверены в работоспособности прошивки с конкретной моделью роутера. Также, было бы интересно опробовать прошивку на роутере D-link DIR-320 (который по сути является аналогом роутера Asus WL-500gP V2 c уменьшенной с 8 Мб до 4 Мб флэш памятью и без второго порта USB и, соответственно, дешевле), но это в перспективе.

Начинаем эксперимент

Для минимальной инсталляции необходимо запастись:

  • Роутером Asus WL-500gP V2;
  • Z-Wave USB стиком, например от AeonLabs;
  • ну и, каким-нибудь исполнительным устройством, чтобы эксперимент имел практическое воплощение.

Для вашего удобства, весь необходимый программный инструментарий мы разместили в нашем файловом архиве , т.к. ПО по прошивке с wiki у нас не обнаруживало роутер, и поэтому пришлось прибегнуть к утилите, которая идет в комплекте с роутером.

При прошивке рекомендуется отключить фаервол (если имеется) и брандмауэр Windows. Мы будем рассматривать процесс прошивки из Windows 7. В других операционных системах действия аналогичны.

Роутер может быть прошит разными способами, однако процесс прошивки с помощью утилиты Firmware Restoration можно назвать оптимальным как по времени, так и с точки зрения удобства. Единственное требование данного метода – назначение IP адреса компьютеру 192.168.1.2.

Весь процесс должен занять не более 15 минут, что и в какой последовательности нужно делать мы отобразили на видео (желательно просматривать ролик на весь экран).

В целом, всю процедуру можно разбить на следующие этапы:

  • Соединяем роутер и компьютер напрямую кабелем. Назначаем компьютеру IP 192.168.1.2;
  • Жмем кнопку Restore и одновременно подаем питание на роутер. Через несколько секунд отпускаем кнопку Restore (точнее, как индикатор питания начнет моргать);
  • Запускаем утилиту Asus Firmware Restoration, выбираем нашу прошивку и жмем кнопку «Загрузить». Нужно учесть, что запуск ПО (в Win7 и Vista) должен производится от имени администратора;
  • Если роутер софтом обнаружился, то просто засекаем минут 15;
  • После этого времени меняем сетевые настройки, т.к. после перепрошивки IP роутера стал 192.168.81.1;
  • Заходим по указанному адресу и попадаем в веб интерфейс Vera.
Читайте также:  Почему нагревается телефон при использовании интернета

Первые впечатления

Обновленный интерфейс (мы прошили версию 1.1.1062) оставляет весьма положительные впечатления. Он корректно отображается в разных браузерах, включая мобильные телефоны. Кстати, для iPhone/iPod Touch/iPad и Android написаны удобные приложения по управлению домом с Vera. Поуправлять Vera с iPhone/iPod Touch/iPad можно с помощью программ SQ Remote, iVera, а для Android написана удобная программка Home Buddy (к тому же бесплатная). В любом случае, указанные программы можно использовать только локально (т.е. из внутренней сети), т.к. доступ к Vera из интернет с помощью данных программ осуществляется через сервера сервиса findvera.com (это первое ограничение самодельной Vera). Наша Vera подключена к интернет через ADSL маршрутизатор и поэтому, мы обеспечили удаленный доступ к ней из интернет для тестирования и демонстрации, но это не самое лучшее решение с точки зрения безопасности. Данный доступ был организован исключительно в демонстрационных целях всем желающим. Чтобы полноценно использовать функцию удаленного доступа, необходимо прибегнуть к некоторым мероприятиям по безопасности.

Еще одно существенное ограничение – отсутствие возможности оповещения на e-mail или по SMS о происходящих событиях в доме (хотя возможно, для кого-то это непринципиально). Другими словами, если вы не планируете управлять домом через интернет, то функционала даже бесплатной Vera хватит вполне. При желании отсутствующие функции можно и «прикрутить» (потребуется некоторое знание Unix систем и php).

Демонстрацию шагов по захвату Z-Wave устройств мы не стали записывать, т.к. это наиболее простая операция, которая делается, как говорится, в "один клик". То же самое можно сказать и по самому интерфейсу Vera – он интуитивно понятен и достаточно эффектен. Например, в зависимости от времени суток, верхняя часть Web интерфейса сменяется с дневной картинки на ночную.

Первые шаги по модификации

Что касается локализации, то тут все гораздо проще, снова можно выразить благодарность Micasaverde за заботу о пользователях. Разработчики предоставили возможность пользователям править необходимые файлы по собственному желанию с помощью встроенного в Web интерфейс файлового менеджера, что предоставляет огромные возможности по модернизации системы. Если есть небольшие навыки программирования и html-верстки, то можно и перекомпоновать интерфейс по собственному вкусу, убрав, скажем не интересные нам функции (например, поддержку Insteon).

На видео ниже мы показываем, как элементарно русифицируется основной экран Vera. Другие экраны и меню русифицируются аналогично, просто необходимо открывать соответствующие папки и файлы, расположенные в директории www (это собственно основа Web интерфейса Vera).

В меню Vera есть пункт локализации, но мы не обнаружили в теле сайта расположение соответствующих языковых файлов (возможно, в бесплатной версии эта функция урезана, либо вообще еще не реализована), поэтому пока ограничимся приведенным методом корректировки.

Выводы

Как ни банально, но, наверное, на настоящий момент именно связка AsusWL-500gPremiumV2 + USB Z-Wave Stick является самым бюджетным решением по "продвинутому" управлению и визуализации вашей Z-Wave инсталляции. Стабильность работы роутера у нас не вызвала никаких нареканий, а возможность адаптации под заданные нужды путем корректировки прошивки открывает практически безграничные возможности.

Автор: Сергей Пушкин

Добрый день, уважаемый %habrausername%!

Судя по предыдущим постам, многие из вас интересуются hand-made автоматизацей своего жилища. Я долго собирался с мыслями и идеями по итогам построения первого «умного дома» и теперь хочу поделиться своими наработками с вами.

К чему приходим и почему

Итак, нужно отпределиться, от чего уходим и к чему приходим. Кому интересен «умный дом» v1 — можно ознакомиться в моем профиле, в постах. В целом и главном, уходим от протокола Х10 и приходим к Z-Wave, от Perl к Java, от веб-камер к более-менее нормальным IP-камерам.
Распишу по-порядку.

Z-Wave vs. X10

Что означают все эти страшные слова? Для самых маленьких и не знакомых с тематикой, немного покапитаню выдержками из википедии.
Поехали — X10:

X10 — это международный открытый индустриальный стандарт, применяемый для связи электронных устройств в системах домашней автоматизации. Стандарт X10 определяет методы и протокол передачи сигналов управления электронными модулями, к которым подключены бытовые приборы, с использованием обычной электропроводки или беспроводных каналов.

Отличается умом и сообра… В целом, нынче ничем не берет, кроме цены модулей и возможностью установки там, где есть проводка. И вот тут всплывают подводные камни, на некотороые из которых я напоролся только уже при монтаже и эксплуатации данного протокола:

  • Начнем с крайне низкой скорости передачи. Закодированные цифровые данные передаются c помощью радиочастотного импульса вспышки частотой 120 кГц, длительностью 1мс и синхронизированы с моментом перехода переменного тока через нулевое значение. За один переход через нуль передаётся один бит информации. Приёмник так же формирует окно ожидания вблизи перехода напряжения через 0. Размер окна — 200 мкс. Наличие импульса вспышки в окне — логическая «1», отсутствие — логический «0». В целом, это означает, что на подачу команды модулю уходит порядка 1-2 секунд.
  • Помехоустойчивость. Она крайне мала. К примеру, если сосед Василий включает, как обычно, свой электросварочный аппарат — ждите проблем
  • Отсутствие обратной связи. Ее нет. Совсем нет. Узнать состояние невозможно, хотя ходят слухи о мифических железках, но у меня есть серьёзные подозрения, что говорят о еще более редком звере — протоколе A10
  • Невозможность прохождения сигнала между фазами. Если у вас лампочки висят на одной фазе, а контроллер подключен в другую — готовьте бабло.
Читайте также:  Можно ли удалять разделы жесткого диска

Из плюсов, пожалуй, относительная дешевизна и некая свобода от проводов.

И тут на сцену выходит он, Z-Wave! Менее освещенный протокол, нежели X10 или 1-wire, но стремительно набирающий популярность и скидывающий цену на устройства изо дня в день.

Z-Wave является запатентованным беспроводным протоколом связи, разработанным для домашней автоматизации, в частности для контроля и управления на жилых и коммерческих объектах. Технология использует маломощные и миниатюрные радиочастотные модули, которые встраиваются в бытовую электронику и различные устройства, такие как освещение, отопление, контроль доступа, развлекательные системы и бытовую технику.

Первое и пожалуй самое главное отличие тут — это то, что Z-Wave — протокол беспроводной. То есть, теперь мы абсолютно не привязаны к чему-либо (кроме розеток для некоторых устройств, пожалуй). Почти все девайсы питаются от батареек и по заявлениям, живут на них годы. Некоторые микромодули питаются прямо от сети 220В.
Так же, несомненным плюсом является то, что это mesh-сеть, в которой каждый узел или устройство может принимать и передавать управляющие сигналы другим устройствам сети, используя промежуточные соседние узлы. Mesh — это самоорганизующаяся сеть с маршрутизацией, зависимой от внешних факторов — например, при возникновении преграды между двумя ближайшими узлами сети, сигнал пойдет через другие узлы сети, находящиеся в радиусе действия.
Цены на железо нынче уже не особо кусачие.

Теперь о минусах (куда же без них). Самый главный и злейший минус для меня, как для разработчика своей системы, является закрытый протокол. Желающим получить спецификацию придется отвалить 10 килобаксов. Но, как оказалось, все не так плохо. Народные умельцы отреверсили протокол по самое немогу и написали опенсорсную реализацию под названием open-zwave. На С++. Есть биндинги к питону.

В целом все неплохо. Едем дальше.

Perl vs. Java

Тут все просто — я начал учить Java, а так как писать скучные Hello World и классы про менеджеров и их salary, от которых я засыпаю на 10 строке кода, решил попробовать сделать что-то действительно серьёзное. Гугл, книги и собственные мозги в помощь. Конечно, изобретаю множество велосипедов, но куда ж без них, поэтому гуру прошу не бить ногами — я все знаю, я исправлюсь… Честно! 🙂 О софте — в конце поста.

Вебкамеры vs. IP-камеры

Тут тоже все в целом должно быть понятно. USB-камеры оказались ненадежны, перегревались, пропадало изображение. Длинна кабелей, гирлянды USB-хабов — все, слава богу, в прошлом. Теперь исключительно бепроводные IP-камеры. Кстати, у китайцев есть PTZ-камеры за чуть более 60$. Пока такой не имею, но планирую заказать.

Технологии

Итак, с протоколами, языками определились. Теперь едем дальше. От неттопа пришлось отказаться ввиду его слабой производительности. Теперь у меня за все отвечает обычный десктоп немного лохматых годов на все той же Ubuntu.

Хочу отметить, что моей целью было максимально уйти от прокладки проводов, т.к. квартира съемная и переезд может случиться в любой момент. То есть, система должна быть максимально мобильная.
Опишу имеющееся железо и как оно все подключено:

  • один десктоп
  • две IP беспроводные камеры
  • два активных микрофона ШОРОХ-7
  • три акустических системы (2+1 самые простые)
  • две звуковые карты (встроенная + PCI) (главный фактор — наличие линейного входа)

Заранее прошу прощения за качество фотографий — все сделано на мобильник.

Колонки подключены к звуковым картам, две системы к одной через разветвитель, оставшаяся — напрямую. Объединены средствами PulseAudio в один sink — расставляем, получаем звук во всей квартире.

С микрофонами ШОРОХ-7 все так просто не пройдет.

Начнем с того что они активные — то есть требующие подачи питания 12В. Взять его можно из нашего блока питания.

В качестве аудиошнура используем витую пару FTP, где одна пара уходит на сигнал и плюс, а все остальные скручиваются в экран.

Каждый микрофон подсоединяется к линейному(!) входу своей карты.

С камерами все просто — они живут сами по себе, серверная часть забирает поток MJPEG и WAV с каждой.

Устройства Z-Wave

Для теста я приобрел контроллер, микромодуль-диммер и датчик протечки.
Например, контроллер выглядит, как обычная флешка:

А датчик протечки самый массивный:

Подключается нехитро и по инструкции:

В сети есть видео про установку:

Весьма большим плюсом сей железки является то, что она не требует батареек для работы, нейтрального проводника и обязательного моностабильного выключателся. Прекрасно работает и с би-стабильным.

После первого включения каждое устройство нужно включить в нашу сеть — это делается при помощи контроллера, который переходит в специальный режим, и перевода самого устройства в режим включения в сеть. Как правило, все есть в документации и не вызыват проблем.

IRIS-X

Система управления публикуется под лицензией GPLv3. Cофт умеет на данный момент:

  • Просмотр в риалтайме видео с камер
  • Распознавание и синтез речи при помощи Гугла
  • Обнаружение сети Z-Wave, всех устройств и управление ими
  • Скопипащенный с examples twitter bootstrap’a интерфейс 🙂
  • Тонны фич в начальной стадии реализации

Пользуясь случаем, активно призываю присоединиться к разработке 🙂
Ссылка на GitHub’e: github.com/Neuronix2/IRIS-X

Пару скриншотов интерфейса (картинки кликабельны):