Instalarea și configurarea platformei OpenHab pe un sistem Microsoft Windows

Platforma OpenHab este un produs open-source de tip Home Automation, dezvoltat în Java, compatibil cu majoritatea sistemelor de operare actuale: Microsoft Windows, Linux, OS X. OpenHab permite monitorizarea și controlul centralizat ale tuturor echipamentelor inteligente din locuință (senzori, echipamente anti-efracție, sisteme de acționare, sisteme multimedia, sisteme de climatizare) fiind independent de un standard proprietar de comunicație sau de un anume tip de dispozitiv.

http://www.openhab.org/

În cadrul proiectului de față vom exemplifica conectarea cu o rețea de elemente MySensors.

Interfața utilizator a platformei este disponibilă în format web dar și sub forma de aplicații native Android și iOs.

Instalarea sub platforma Microsoft Windows necesită instalarea prealabilă a mediului de execuție Java:

http://java.com

după care se copiază ultima versiune (stabilă de preferat) a OpenHab Runtime Core:

http://www.openhab.org/getting-started/downloads.html

se dezarhivează în rădăcina unuia dintre drive-urile sistemului de calcul (de exemplu C:\) sub directorul openhab (de exemplu C:\openhab). Instalarea este gata, urmează partea de configurare. Este posibilă copierea unui set de configurații demo (Demo setup – conține un set complet de configurații ca exemplu) dar este recomandată configurarea treptată de la zero.

Acești pași de instalare și configurare au fost testați pe un sistem desktop Microsoft Windows 10 x64 având instalat pachetul Oracle Java 8 Update 101 și utilizând versiunea OpenHab 1.8.3.

Primul pas de configurare presupune ca în subdirectorul configurations se redenumește fișierul openhab_default.cfg în openhab.cfg . Acest fișier conține toate setările serviciului OpenHab. Pentru a funcționa în conjuncție cu o rețea MySensors se adaugă la sfârșitul fișierului o secțiune nouă:

################### MySensors ######################

mysensors:port=COMXX

pentru funcționarea în conjuncție cu un gateway serial (unde COMXX este portul pe care este conectat gateway-ul serial) sau:

################### MySensors ######################

mysensors:type=ethernet

mysensors:host=192.168.100.7

mysensors:port=5003

pentru un gateway ethernet (unde host este adresa IP a sistemului gateway).

Comunicația între platforma OpenHab și protocolul serial specific rețelei MySensors este asigurată de o componentă software de legătură (binding add-on) ce trebuie copiată în subdirectorul addons al instalării de la adresa:

http://bkl.linux.dk/org.openhab.binding.mysensors-1.8.0-SNAPSHOT.jar

Există o colecție implicită de astfel de componente software ce fac legătura cu diverse alte sisteme. Ea se copiază de la aceiași adresă ca și Runtime Core – componenta Addons. Nu este recomandată copierea tuturor componentelor în subdirectorul instalării efectuate anterior deoarece o colecție mare de componente încărcate la pornirea platformei OpenHab îngreunează funcționarea. Pentru început vom copia doar org.openhab.binding.ntp-1.8.3.jar – componentă ce ne va permite afișarea orei și datei preluate de un server NTP.

Următorul pas este realizarea fișierului de configurație al ”centrului de comandă” pe care dorim să îl creăm. În subdirectorul configurations\sitemaps creăm un fișier casamea.sitemap (unde casamea poate fi înlocuit cu ce denumire dorim). Cu ajutorul unui editor text decent (se recomandă Notepad++) se editează acest fișier și se completează:

sitemap casamea label=”Meniu Principal” {

    Frame label=”Senzori de temperatura”  {

            Text item=Temperature0 icon=”temperature”

             Text item=Temperature1 icon=”temperature”

    }

    Frame label=”Data calendaristica” {

             Text item=Date icon=”calendar”

     }

}

Interfața creată în cadrul acestui fișier de configurare va avea două secțiuni: Senzori de temperatura (în care vom afișa datele primite de la cei doi senzori ai sistemului construit în lecția anterioară) și Data calendaristica (în care vom afișa data). Pentru a putea afișa aceste informații trebuie să creăm un fișier casamea.items în subdirectorul configurations\items ce va conține următoarele definiții:

Number  Temperature0    „Temperatura interioara [%s °C]”     

{mysensors=”10;0;V_TEMP”}

Number  Temperature1     „Temperatura exterioara [%s °C]”     

{mysensors=”10;1;V_TEMP”}

DateTime    Date              „Date [%1$tA, %1$td.%1$tm.%1$tY]”                                                    {ntp=”Europe/Bucharest:ro_RO”}

În acest moment sistemul este gata de utilizare. Se pornește platforma utilizând fișierul start.bat din directorul de instalare. Se va deschide o fereastră de forma:

Pentru ca platforma OpenHab să pornească automat la pornirea sistemului trebuie copiat un shortcut al fișierului start.bat în directorul startup al utilizatorului dorit sau se poate defini un scheduled task.

Accesarea interfeței OpenHab se face dintr-un browser web accesând pagina:

http://192.168.100.2:8080/openhab.app?sitemap=casamea

unde 192.168.100.2 este adresa sistemului pe care s-a efectuat instalarea sau

http://localhost:8080/openhab.app?sitemap=casamea

dacă se accesează de pe același sistem. Captură de ecran cu fereastra de browser:

Alternativ interfața se poate accesa prin intermediul unei aplicații mobile Android sau iOs configurând adresa platformei OpenHab în aplicație. Capturi de ecran cu setarea aplicației Android și cu interfața ”Meniu Principal”:

Construirea și integrarea unui element de acționare

Explicațiile de până în acest moment au arătat cum se poate integra un element de achiziție format din doi senzori de temperatură cu platforma OpenHab. Vom continua cu construirea și integrarea unui element de acționare bazat pe un releu ce acționează un bec de 12V (o lampă de birou). Pentru acest lucru vom conecta la sistemul de bază (Arduino Uno  + SparkFun Transceiver Breakout – nRF24L01+) o placă releu SPDT 5VDC. Conexiunea între placa de dezvoltare și placa releu se va realiza prin intermediul pinului digital D3 al plăcii de dezvoltare conectat la pinul EN al plăcii releu.

https://www.robofun.ro/module/module-releu/releu-spdt-5V

Schema sistemului va arăta precum în diagrama următoare:

Atenție, placa releu nu este proiectată pentru tensiuni mari – utilizarea la tensiuni mai mari de 12V este extrem de periculoasă!

Programul va utiliza biblioteca MySensors 2.0.0:

#define MY_DEBUG

#define MY_RADIO_NRF24

#define MY_REPEATER_FEATURE

#define MY_NODE_ID 20

#define MY_BAUD_RATE  9600

 #include

#include

Exemplul este gândit pentru a funcționa cu un număr mai mare de relee (număr limitat doar de numărul de pini digitali ai plăcii de dezvoltare). Se pot conecta mai multe relee pe următori pini digitali D4, D5…, D8.

#define RELAY_1  3

#define NUMBER_OF_RELAYS 1

#define RELAY_ON 1

#define RELAY_OFF 0

Secțiunea before() este specifică bibliotecii MySensors 2.0.0 și se execută înainte inițializarea mecanismelor interne bibliotecii. În cadrul acestei secțiuni se vor inițializa pinii digitali ca ieșiri de comandă și se va restaura starea precedentă a pinilor – salvată în memoria EEPROM în secțiunea receive() – mecanism util în cazul unor reporniri neprogramate ale elementului de acționare.

void before() {

for (int sensor=0, pin=RELAY_1; sensor<NUMBER_OF_RELAYS; sensor++, pin++) {

pinMode(pin, OUTPUT);

digitalWrite(pin,

loadState(sensor)?RELAY_ON:RELAY_OFF); }

}

În cadrul secțiunii presentation() (specifică bibliotecii, se realizează prezentarea elementului de acționare către sistemul gateway) se va transmite numele, versiunea și funcționalitatea elementului de acționare.

void presentation()  {

sendSketchInfo(„Relay”, „1.0”);

for (int sensor=1, pin=RELAY_1;

sensor<=NUMBER_OF_RELAYS; sensor++, pin++) {

present(sensor, S_LIGHT);  }    }

Secțiunile setup() și loop(), tipice pentru program Arduino, nu conțin nici o instrucțiune. Întregul mecanism de control al releului se realizează în secțiunea receive() – secțiune apelată în mod automat de mecanismele interne ale bibliotecii MySensors la primirea unui mesaj radio.

void setup() {

}

void loop() {

}

void receive(const MyMessage &message) {

if (message.type==V_STATUS) {

digitalWrite(message.sensor+RELAY_1,

message.getBool()?RELAY_ON:RELAY_OFF);

saveState(message.sensor, message.getBool());

Serial.print(„Incoming change for sensor:”);

Serial.print(message.sensor);

Serial.print(„, New status: „);

Serial.println(message.getBool());

}

}

Integrarea noului sistem în cadrul platformei OpenHab presupune următoarele completări în fișierele de configurare:

• în fișierul items vom adăuga:

Switch   Relay    „Lampa”  {mysensors=”20;0;V_STATUS”}

• în fișierul sitemap vom adăuga:

Frame label=”Lumina”  {

Switch item=Relay icon=”switch”

}

În urma acestor modificări interfața de comandă a rețelei MySensors va arăta: