SmartHome
Einführung¶
openHAB (open Home Automation Bus) ist eine in Java entwickelte Softwarelösung, die Komponenten zur Gebäudeautomatisierung, Hersteller- und Protokollneutral in einer Plattform miteinander verbindet. Dadurch läuft openHAB Betriebssystemunabhängig und ist durch Hinzufügen weiterer Bindings um zusätzliche Technologien/Protokolle erweiterbar.
Entwickelt wird openHAB unter der Eclipse Public License und ist Open Source. Als Userinterfaces werden Webbrowser, Android- oder Apple iOS-Systeme unterstützt.
OpenHAB 2 stellt einen parallelen Entwicklungszweig dar, der vorwiegend den Fokus auf den Benutzerkomfort der openHAB-Konfiguration richtet. Ein weiterer Aspekt ist die Optimierung von openHAB auf Embedded Systems.
Weitere Merkmale
- Sitemap - openHAB hat ein generisch konfigurierbares User Interface (UI), die sogenannte Sitemap. Die Sitemap ist eine Baumstruktur von Widgets, die die verschiedenen Seiten und den Inhalt des UI definieren. Widgets können Items sein, die den aktuellen Status darstellen oder auch Schalter oder Grafiken.
- Persistence - Der Persistence Service ermöglicht das Speichern von Status der einzelnen Items. Somit können Verläufe visualisiert, historische Daten abgefragt oder bei einem Systemneustart der Status wiederhergestellt werden.
- Regeln - Zum Erstellen von Automatisierungslogiken kommen Regeln zum Einsatz.
- Bindings - Vorbereitete Schnittstellen zu IoT Geräten u.a. auch der IoTKit SMD Shield.
Installation¶
Lädt eine vorbereitete Version des openHAB2 Runtimes von http://images.workshoptage.ch/images/ws4/ herunter und entpackt es auf Eurem PC. Alternativ kann die Entwicklungsumgebung von openHAB2 inkl. Eclipse wie hier beschrieben, installiert werden.
Zusätzlich ist das Addon (Eclipse Plug-In - ch.iotkit.smarthome.binding.mbedRPC*), ebenfalls von http://images.workshoptage.ch/images/ws4/ downzuladen und ins Verzeichnis addons zu kopieren.
Danach kann das openHAB2 Runtime mittels des start Datei gestartet werden und das UI mittels http://localhost:8080 aufrufen werden.
Der Sourcecode zum Eclipse Plug-In befindet sich https://github.com/mc-b/IoTKit/tree/master/smarthome/org.openhab.binding.iotkit
Programme¶
Import programRPCHTTPServerSmartHome
mbed RPC Server - Eclipse SmartHome Variante
Last commit 28 Aug 2015 by 
smd.iotkit2.ch
Implementierungsdetails mbed¶
Definition der Geräte in main
...
// LED's
RPC::construct<RpcPwmOut, PinName, const char*>(D10, "led1");
RPC::construct<RpcPwmOut, PinName, const char*>(D11, "led2");
RPC::construct<RpcPwmOut, PinName, const char*>(D12, "led3");
RPC::construct<RpcPwmOut, PinName, const char*>(D13, "led4");
RPC::construct<RpcLEDStrip, PinName, PinName, PinName, const char*>( D5, D6, D7, "ledstrip");
// Sensoren
RPC::construct<RpcAnalogIn, PinName, const char*>(A0, "poti");
RPC::construct<RpcAnalogIn, PinName, const char*>(A1, "light");
RPC::construct<RpcAnalogIn, PinName, const char*>(A2, "hall");
RPC::construct<RpcTMP75, PinName, PinName, const char*>(D14, D15, "temp");
// Aktoren
RPC::construct<RpcMotor, PinName, PinName, PinName, const char*>( D3, D2, D4, "motor1" );
RPC::construct<RpcStepper, const char*>( "stepper1" );
RPC::construct<RpcServo, PinName, const char*>( D9, "servo1" ); // muss als letzer Eintrag kommen, ansonsten wird Signal gestoert
...
Beispielhafte Implementierung eines RPC Templates anhand Motor in RpcClassesExt.h
class RpcMotor : public RPC
{
public:
RpcMotor(PinName a0, PinName a1, PinName a2, const char *name=NULL) : RPC(name), o(a0, a1, a2) {}
void up () { o.speed( 0.5f ); }
void down() { o.speed( -0.5f ); }
void stop() { o.speed( 0.0f ); }
virtual const struct rpc_method *get_rpc_methods()
{
static const rpc_method rpc_methods[] =
{
{"up", rpc_method_caller<RpcMotor, &RpcMotor::up>},
{"down", rpc_method_caller<RpcMotor, &RpcMotor::down>},
{"stop", rpc_method_caller<RpcMotor, &RpcMotor::stop>},
RPC_METHOD_SUPER(RPC)
};
return rpc_methods;
}
static struct rpc_class *get_rpc_class()
{
static const rpc_function funcs[] =
{
{"new", rpc_function_caller<const char*, PinName, PinName, PinName, const char*, &RPC::construct<RpcMotor, PinName, PinName, PinName, const char*> >},
RPC_METHOD_END
};
static rpc_class c = {"RpcMotor", funcs, NULL};
return &c;
}
private:
Motor o;
};
Implementierungdetails SmartHome (Bindings)¶
Bridge - Verbindungsdetails mit IP-Adresse für alle Geräte auf dem IotKit SMD Shield aus ESH-INF/bridge.xml
<bridge-type id="bridge"> <label>IoTKit SMD Shield Ethernet gateway</label> <description>This bridge represents the IoTKit SMD Shield Ethernet gateway. </description> <config-description> <parameter name="address" type="text" required="true"> <label>IP address</label> <description>IP address IoTKit SMD Shield </description> </parameter> </config-description> </bridge-type>
Definition von Geräten, sogenannten Channels aus ESH-INF/thing-types.xml
<thing-type id="actors">
<supported-bridge-type-refs>
<bridge-type-ref id="bridge" />
</supported-bridge-type-refs>
<label>IoTKit SMD Shield Actors</label>
<description>Actors on IoTKit Shield</description>
<channels>
<channel id="motor1" typeId="motor" />
<channel id="servo1" typeId="servo" />
<channel id="stepper1" typeId="stepper" />
</channels>
</thing-type>
<channel-type id="motor">
<item-type>Rollershutter</item-type>
<label>Motor</label>
<description>Motor Speed</description>
<category>Blinds</category>
<state readOnly="false" pattern="%.2f">
</state>
</channel-type>
Implementierung Handler (in Java) aus IoTKitActorsHandler
public void handleCommand(ChannelUID channelUID, Command command)
{
// Up / Down Button
if ( command instanceof UpDownType )
getIoTKitBridge().func( channelUID.getId(), command.toString().toLowerCase() );
// Stop Button (bei Up/Down)
else if ( command instanceof StopMoveType )
getIoTKitBridge().func( channelUID.getId(), command.toString().toLowerCase() );
else
logger.debug( "Command {} is not supported for channel: {}", command, channelUID.getId() );
}
Die eigentlichen HTTP Aufruf, werden an die Bridge (IoTKitBridgeHandler.java) weitergeleitet:
public void func( String thing, String func )
{
String urlString = "http://" + addr + "/rpc/" + thing + "/" + func;
try
{
URL url = new URL( urlString );
URLConnection connection = url.openConnection();
// braucht explizit das lesen des RC Wertes, connect alleine genuegt nicht!
IOUtils.toString( connection.getInputStream() );
}
catch (MalformedURLException e)
{
logger.debug( "Constructed url '{}' is not valid: {}", urlString, e.getMessage() );
}
catch (IOException e)
{
logger.error( "Error accessing url '{}' : {} ", urlString, e.getMessage() );
}
}
Übungen¶
Installiert den Eclipse SmartHome auf Eurem Notebook mit dem IoTKit SMD Shield Binding.
Importiert das RPCHTTPServerSmartHome Programm und lädt es auf Eurer Board.
Konfiguriert Eclipse SmartHome das es mit dem IoTKit SMD Shield zusammen funktioniert. Dabei ist folgende Vorgehensweise von Vorteil:
- Konfiguriert die Ethernet Bridge mit der IP Adresse des IoTKit SMD Shield
- Fügt die Sensoren, Aktoren, LED's etc. vom IoTKit SMD Shield hinzu, aufbauend auf der Bridge.
Zusammenfassung¶
Smart Home dient als Oberbegriff für technische Verfahren und Systeme in Wohnräumen und -häusern, in deren Mittelpunkt eine Erhöhung von Wohn- und Lebensqualität, Sicherheit und effizienter Energienutzung auf Basis vernetzter und fernsteuerbarer Geräte und Installationen sowie automatisierbarer Abläufe steht.
Von einem Smart Home spricht man insbesondere, wenn sämtliche im Haus verwendeten Leuchten, Taster und Geräte untereinander vernetzt sind, Geräte Daten speichern und eine eigene Logik abbilden können. Geräte sind teilweise auch getagged, was bedeutet, dass zu den Geräten im Smart Home Informationen zum Beispiel über Hersteller, Produktnamen und Leistung hinterlegt sind. Dabei besitzt das Smart Home eine eigene Programmierschnittstelle, die (auch) via Internet angesprochen und über erweiterbare Apps gesteuert werden kann.
Mit FHEM und openHAB2 stehen zwei Open Source Lösungen zur Auswahl, die diese Anforderungen erfüllen.