Raspberry Pi &Z-Wave mit Razberry

Von Peter Eulberg für

28.06.2014

Peter EulbergKurzvorstellung

» Peter Eulberg – Freiberuflicher IT Berater in Mainz» Leistungsspektrum umfasst u.a.

» Digitalisierung von Geschäftsprozessen, bspw. Online-Marketing, -Interessentenmanagement, -Vertrieb

» Webtechnologien, Enterprise Applications,….» Anforderungsspezifikationen & Konzeption» IT Beratung generell, auch im Auftrag von Agenturen» ….

» Seit 2008 zertifizierter Project Management Professional®

» Mehr zu mir & Kontaktinfos auf http://eulberg.info

28.06.2014 Folie 2 von 22

Peter EulbergAgenda

28.06.2014

Hausautomatisation: Anforderungen und Basistechnologien

Hands on

Z-Wave: Vorteile, Einführung, Geräte

Razberry: Z-Wave Hard- & Software für den Raspberry Pi

Folie 3 von 22

HausautomatisationAnforderungen und Basistechnologien?

Credits: http://www.der-werftverein.de/images/jumo205/jumo205_getriebe_2.jpg

Peter EulbergHausautomatisation &Smart Home» Oder auch Intelligentes Wohnen, Intelligent Home, Internet of Things (IoT), …» Definition Wikipedia:

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.

» Generell sind meist folgende Elemente im Einsatz:» Sensoren: Wandeln Prozesszustände in Informationen um und sind dadurch

Informationsquellen. bspw. Licht, Temperatur, Reed, Bewegungsmelder, Taster, …» Aktoren: wandeln Informationen in Prozessenergie um bspw. Rolladen- und

Garagenmotor, Licht (inkl. Helligkeit und Farbe), Heizung, …» Schaltzentralen: Ist oft „Herr über die Geräte im Netz“; notwendig für Logik:

„Wenn - dann…“ bspw. Computer, Appliances, z.B. Gira Homeserver für EIB» Gateways: Verbindet Netze, bspw. Philips Hue Box: WLAN <-> ZigBee» Kabel- und Funkverbindungen» Stromquelle(n): ggf. mit unterbrechungsfreier Stromversorgung (USV/UPS).

28.06.2014 Folie 5 von 22

Peter EulbergBeispielhafte Ziele & Aspekte eines „klugen Hauses“» Komfort:

Einzelraumtemperaturregelung bspw. bei An- und AbwesenheitLichtszenen per Fernbedienung oder automatisch nachts auf dem Weg zur ToiletteJalousien- und Rollladensteuerung mit Fernbedienung und (teil-)automatischBewässerung des Gartens

» Sicherheit:Innenraumüberwachung auf Bewegung bei Abwesenheit, ggf. Benachrichtigung eines WachdienstesAufzeichnung von Video bei Bewegung im Garten

» Energie sparen:Einzelraumtemperaturmessung und -regelungHeizkörper schließen bei geöffnetem/gekipptem FensterHeizung bei Abwesenheit herunterfahren und vor erwarteter Anwesenheit wieder hochfahren

» Vernetzung von Haushaltsgeräten, bspw. Waschen mit preiswertem Strom» Vernetzung von Unterhaltungselektronik, nutzen gemeinsamer Quellen, …

28.06.2014 Folie 6 von 22

Peter EulbergRealität

» Teuer: Je smarter das Haus, desto teurer die Installation» Kompliziert: Es existieren verschiedenste, nicht kompatible Standards» Teuer und ahnungslos: Der Elektriker will Konstrukteur und Händler sein,

er ist kein Berater, der vielleicht nur eine Abnahme macht» Heizungsfachmänner sind noch weniger interessiert als Elektriker» Aktuelle Smart Meter und smarte Heizungssteuerungen schicken ihre

Informationen oft ins Internet auf ein Portal. Ein direkter Zugriff auf die Daten durch den Nutzer ist nicht vorgesehen. Es existiert kein API.

» Der Nutzer soll nur Nutzer sein, nicht selbst eingreifen können oder gar selbst etwas dazu installieren.

» Meines Wissens kein „Schlüssel System“ verfügbar.» Kein klarer Favorit für eine „Basistechnologie“.

28.06.2014 Folie 7 von 22

Peter EulbergBasistechnologienSubjektive Auswahl, nur die m.E. aktuell relevanten

» EIB/KNX» Wohl der Standard mit den meisten Mitgliedern und den meisten Geräten» Teuer, geschützter Markt, Bus soll vom Fachmann installiert und

parametrisiert werden» Mitglieder und Hersteller sind bspw.: Busch Jäger, Gira, ABB, Warema,

Somphy, …» EnOcean

» Ein „aufsteigender Stern“; Spin-Off von Siemens 2001; Batterielose Funksensorik

» Einsatz von kleinen Solarzellen und Piezotechnologie als Energiequelle um Datagramme zu senden

» Ähnlich teuer und geschützt wie EIB/KNX» ZigBee (Pro)

» ZigBee spezifiziert verschieden Layer. Die Standards sind verschieden alt und verschieden weit verbreitet. ZigBee Home Automation Standard ist relativ jung. Prominentestes Beispiel ist Philips Hue.

» Aktuell verfügbares Ökosystem ist klein und relativ teuer.

28.06.2014 Folie 8 von 22

Peter EulbergBasistechnologien IISubjektive Auswahl, nur die m.E. aktuell relevanten

» WLAN & TCP/IP» Sehr offen, verbraucht viel Strom» Kein Standard oberhalb von TCP/IP für Hausautomatisation, vielleicht UPnP

für Multimedia» Es gibt einzelne Geräte, bspw. Steckdosen

» Bluetooth (LE)» Ein „aufsteigender Stern“, da besonders Bluetooth Low Energy Profile (LE) in

die Handys Einzug gehalten hat» Es gibt aber meines Wissens nach noch keine Bluetooth LE Steckdose o.ä. in

Europa» HomeMatic

» Proprietärer Standard von eQ-3 (Conrad und ELV)» Relativ preiswert, viele Geräte verfügbar» Alles graue Boxen von einem Hersteller

» Z-Wave» Etwas preiswerter als EIB/EnOcean, gerade ausreichend großes Ökosystem» Mein aktueller Favorit

28.06.2014 Folie 9 von 22

Peter Eulberg

Z-WaveVorteile, Einführung, Geräte

http://hdwallsource.com/wave-wallpaper-12053.html/wave-wallpaper-12053

Peter EulbergWarum Z-Wave

Warum ich mich für diesen Funk-basierten Standard entschieden habe:» Relativ preiswert (und immer noch nicht absolut preiswert),

bspw. ein Schalter 30-40 Euro» Chinesen produzieren auch Produkte – Preisdruck» Viele Module in Deutschland jetzt verfügbar» Relativ offen – Hackability ist ziemlich gut mit Razberry für

Raspberry Pi» Relativ gute Softwareunterstützung von zwave.me

28.06.2014 Folie 11 von 22

Peter EulbergÜber Z-Wave

» Entwickelt vom dänischen Start-Up Zen-Sys, 2008 von Sigma Designs übernommen» 9600 bit/s bis 100 kbit/s

» Frequenz in Europa 868,42 MHz, USA 908,42 MHz, Australien/Neuseeland 921,42 MHz» Ein Netzwerk kann bis zu 232 Nodes haben» Es gibt immer einen Controller, es können Sub-Controller & Gruppen existieren» Maximale Distanz zwischen 2 Nodes etwa 30 Meter im offenen Raum» Nodes mit permanenten Stromanschluss können Mesh-Routing betreiben» Sehr stromsparend

» Typischerweise schläft eine Node und wacht alle 15 Minuten auf und sendet ihren Status zum Controller

» Bei Events sendet die Node direkt» Um eine Node in ein Netzwerk einzubinden, muss der Controller im „Lern-Modus“

sein und an der Node ein Taster gedrückt werden (ähnlich DECT)» Das Netzwerk ist statisch und muss explizit in einen lernenden Routing-Modus

gebracht werden

28.06.2014 Folie 12 von 22

Peter EulbergZ-Wave Geräte – einige Beispiele

Controller» USB-Sticks bspw. f. Windows, Razberry, Vera 3, …Sensoren» Taster, Reedkontakte, Bewegungsmelder, …» Fernbedienungen» Temperatur, Feuchtigkeit, Rauchmelder …» TürschlösserAktoren» Stromschalter, Dimmer, …» LED Controller, Lampen, …» Thermostate» Türschlösser, Jalousiesteuerungen

28.06.2014 Folie 13 von 22

Peter EulbergMitgebrachte Geräte

Fibaro Tür/Fenster Sensor (Reedkontakt)» Feuert bei Statusänderung Event: offen/zu» Statusabfrage beim nächsten Aufwachen» Kann nach Einbau von DS18B20 Temperatur messen

Fibaro 2fach Schalter» 2x 1,5 kW Schalter – Aktor» 2x Schalter anschließbar – Sensor

Zipato RGBW LED Licht» E27 dimmbares LED Licht» RGB Farbe einstellbar

(aktuell nicht in Software implementiert)

28.06.2014 Folie 14 von 22

RazberryZ-Wave Hard- & Software für den RPi

http://images6.fanpop.com/image/photos/34600000/Red-Raspberries-3-colors-34611042-640-480.jpg

Peter EulbergRazberry

» http://razberry.z-wave.me/ http://forum.z-wave.me/

» razberry.z-wave.me/docs/razberry.pdf» Kostet bei http://store.zwaveeurope.com/product_info.php?

products_id=12362 etwa 60 Euro» Installation: wget -q -O – http://razberry.z-

wave.me/install|sudo bash» http://<rpi-ip-address>:8083

» Lässt sich komplett über Webinterface bedienen

» Hat Javascript & JSON API» Kann auch über Javascript an der Shell

programmiert werden» Hat Hooks an der Shell für beliebige

Programme

28.06.2014 Folie 16 von 22

Peter EulbergExterne Antenne

» Erhöhung der Reichweite durch den Anbau einer externen Antenne» Muss für 868 MHz geeignet sein» Bspw. PSKN3 mit entsprechendem Pigtail

28.06.2014 Folie 17 von 22

Signal Ground/Shield

Use at own risk !

Hands onRazberry Interfaces

http://monsignormonk.blogspot.de/2011/08/holiness-of-dirty-hands.html

Peter EulbergHands on / Demo

Web Interfaces» Flug über das Expert Interface» Switch & LED an/aus» Reed Kontakt Status Änderung / TemperaturAutomation / Interface» Licht an/aus bei Reedkontakt öffnenJavascript API» http://192.168.178.54:8083/JS/Run/

zway.devices[16].instances[1].commandClasses[0x26].Set(0)Remote Control Interface» http://192.168.178.54:8084Shell» Server z-way-server» Logfile

28.06.2014 Folie 19 von 22

Peter EulbergZ-Wave Mesh Netzwerk

28.06.2014

» Routing Tabelle eines Z-Wave Mesh Netzwerks

Folie 20 von 22

Peter EulbergZ-Way Device API Data Model

28.06.2014 Folie 21 von 22Von der Entwicklerdokumentation: razberry.z-wave.me/docs/zway.pdf

Peter Eulberg

Vielen Dank!

http://eulberg.infoeulberg@prodyco.com