Sistema d’automatització domèstica WiFi d’energia ultra baixa: 6 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

En aquest projecte us mostrem com podeu construir un sistema domòtic local bàsic en uns quants passos. Utilitzarem un Raspberry Pi que actuarà com un dispositiu WiFi central. Mentre que per als nodes finals utilitzarem IOT Cricket per fabricar dispositius WiFi alimentats per bateria, per exemple. sensor de temperatura i connecteu-lo al RPi sense escriure una sola línia de codi.

El nostre sistema es basarà en el protocol de comunicació MQTT, que s’adopta enormement a la majoria de sistemes domòtics. Per configurar-lo, escollim el corredor (servidor) Mosquitto MQTT i l’instal·lem a Raspberry Pi (el nostre centre central).

IOT Cricket també inclou protocols HTTP (S) i MQTT. El configurem perquè utilitzi MQTT per comunicar-se directament amb el nostre agent RPi MQTT.

Aquest projecte el poden realitzar els fabricants de tots els nivells d’habilitat. Pot requerir una mica de soldadura bàsica, però no requereix cap programació o codificació. Al final d'aquest projecte tindreu una idea sòlida de com podeu construir fàcilment el vostre propi sistema i ampliar-lo ràpidament afegint els vostres propis nodes finals IOT al sistema.

Subministraments:

• Raspberry Pi (hem utilitzat la versió 3 per a aquest projecte)
• Mòdul WiFi IOT Cricket
• Porta bateries 2xAAA
• 2 bateries AAA

Pas 1: Què és MQTT?

El protocol MQTT proporciona un mètode lleuger per dur a terme missatges mitjançant un model de publicació / subscripció. Això el fa adequat per a missatgeries d'Internet de les coses, com ara sensors de baixa potència o dispositius mòbils com ara telèfons, ordinadors incrustats o microcontroladors. (font: mosquitto.org)

Podem utilitzar tants dispositius com vulguem per subscriure-us a temes i escoltar els missatges. Si alguns dispositius publiquen un missatge sobre aquest tema, tots els dispositius subscrits al tema rebran aquest missatge instantàniament. El tema pot ser qualsevol cadena arbitrària generalment concatenada amb / caràcters per permetre construir temes jeràrquics. L'ús més típic de MQTT és tenir un servidor central al qual els dispositius es poden subscriure i publicar missatges. Facilita tota comunicació entre els dispositius connectats a aquest servidor. En aquest projecte utilitzarem RPi per actuar com el nostre broker central MQTT i tots els altres dispositius enviaran missatges a través d’aquest broker. La millor manera d’aprendre-ho és, òbviament, fent-ho nosaltres mateixos. Hi ha molts recursos disponibles a Internet a MQTT. Tot i això, per a aquest projecte hauríeu d’estar bé amb una introducció bàsica que us proporcionem més amunt.

Pas 2: Instal·leu MQTT Broker a Raspberry Pi

Per a aquest projecte utilitzem un broker Mosquitto MQTT de codi obert. És lleuger i és adequat per a ús en tots els dispositius, des d’ordinadors de placa única de poca potència fins a servidors complets.

Abans de començar a instal·lar, és una bona pràctica actualitzar primer els components del sistema:

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

Instal·leu el corredor Mosquitto. Obriu un terminal i escriviu l'ordre següent:

$ sudo apt-get install mosquitto -y

Configureu el broker Mosquitto. Edita el fitxer de configuració:

$ sudo vi /etc/mosquitto/mosquitto.conf

i afegiu les línies següents a la part superior:

port 1883allow_anonymous veritable

Reinicieu RPi per aplicar els canvis:

$ sudo reiniciar

Això és! El nostre corredor MQTT ja està en funcionament.

NOTA: per simplificar aquest projecte, no estem creant comptes. De manera que qualsevol persona de la nostra xarxa local es pot connectar a aquest corredor MQTT sense credencials. Si voleu afegir l'autenticació d'usuari i fer-la més segura, hi ha molts tutorials a Internet sobre com fer-ho.

Ara només hem d’obtenir una adreça IP per poder enviar missatges al nostre agent Mosquitto des d’altres dispositius de la xarxa:

Obteniu l'adreça IP:

$ nom d'amfitrió -I

your_RPi_IP_address (per exemple, 192.168.1.10)

Pas 3: connecteu IOT Cricket a RaspberryPi mitjançant MQTT

En aquest projecte utilitzem el mòdul WiFi IOT Cricket per a un senzill sensor que informa una temperatura cada 30 segons al nostre sistema. Funcionarà amb una bateria perquè puguem enganxar-la a qualsevol lloc de casa o d’un jardí. Més endavant, podeu utilitzar IOT Cricket per crear diversos sensors, alarmes, botons, interruptors alimentats per bateria i connectar-los també al nostre corredor RPi MQTT.

Al primer pas, connecteu les bateries a Cricket.

Cricket ve amb un sensor de temperatura incorporat. Només hem de configurar-lo per enviar el valor de la temperatura al nostre intermediari MQTT configurant l’adreça IP de RPi. Per fer-ho, obriu el tauler de configuració de Cricket (vegeu els passos aquí) i apliqueu la configuració següent (tal com es mostra a la imatge següent, si us plau) ajusteu l'adreça IP del quadre "url" al vostre RPi)

Ara podem sortir del mode de configuració. El dispositiu està llest. Cricket ja envia dades al nostre agent MQTT cada 30 segons.

Pas 4: inspeccioneu els missatges MQTT

Per veure / rebre missatges enviats al nostre broker MQTT, podem utilitzar diverses eines.

La més fàcil podria ser una eina de línia d'ordres mosquitto_sub. El podem instal·lar en qualsevol ordinador de la nostra xarxa o al nostre RPi amb aquesta ordre:

$ sudo apt-get install mosquitto-clients -y

Ara podem executar l'ordre següent per escoltar TOTS els temes i missatges enviats mitjançant el nostre agent MQTT:

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

… / 59A98F494C / device_name MyTemperatureDev / 59A98F494C / device_sn 59A98F494C / 59A98F494C / hwc_wake_up 3794 / 59A98F494C / hwc_wifi_enabled 3763 / 59A98F494C / hwc_message_s / 59

L'anterior és un exemple de sortida del que IOT Cricket envia al nostre agent. Entre les altres dades que podem veure hi ha una temperatura:

/ 59A98F494C / temp 26.0

El més atractiu de MQTT és que ens permet subscriure's només a temes que ens interessin. Si volem rebre només una temperatura, ens podem subscriure al tema / 59A98F494C / temp mitjançant l'ordre següent:

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

…26.126.527.227.6…

Pas 5: resum

Hem mostrat en aquest projecte un maquinari i un programari essencials per començar a construir sistemes domòtics de baix consum, energèticament i basats en WiFi. MQTT és l’essència a partir de la qual es poden construir sistemes més sofisticats.

L’ecosistema de programari i serveis que es pot integrar amb MQTT és ENORME! Hi ha molts sistemes fantàstics com Home Assistant, Node RED, Grafana, etc. No només podem fer una impressió senzilla d’una temperatura, sinó que podem tenir uns taulers excel·lents que visualitzen les dades i gestionen els vostres dispositius.

Ara, ja que disposem d’aquesta infraestructura bàsica del sistema, el cel és el nostre límit de quins altres dispositius WiFi podem construir mitjançant mòduls IOT Cricket i afegir al nostre sistema domòtic.

Gràcies per arribar fins aquí. Esperem que us hagi agradat aquest tutorial!

Equip de Things On Edge

Pas 6: Sobre nosaltres

Things On Edge és una empresa amb seu a Cambridge, Regne Unit. Dissenyem un mòdul Cricket Wi-Fi alimentat amb bateries molt baixes que us permetrà connectar diversos dispositius electrònics a telèfons intel·ligents o altres serveis d'Internet literalment en qüestió de minuts. No requereix programació ni codificació. Us permet integrar els vostres dispositius a un enorme servei d’ecosistema IOT a través d’apis MQTT i