Haussteuerung - Planung & Aufbau

Bevor mit dem Zusammenbau und der Programmierung deiner Haussteuerung begonnen wird, zeig ich dir zuerst, was dich voraussichtlich erwartet und wie alles aufgebaut sein wird.

Was soll gesteuert werden?

Zu den Geräten, die mit dieser Haussteuerung bedient und ausgelesen werden können zählen Funksteckdosen, Lichtschalter, Thermometer, Luftfeuchtigkeitsmesser, Bewegungsmelder, Heizkörperthermostate und viele mehr. Damit ist es dann bereits möglich, Lichter und Heizung in einem Raum zu steuern und Sensorwerte wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit abzufragen. Die Funktionen und Möglichkeiten des Systems werden im weiteren Verlauf jedoch noch erweitert.

Aufbau der Haussteuerung

Hier siehst du eine Grafik mit dem grundlegenden Aufbau des Smarthome-Systems.

1. Raspberry Pi - Das Kernstück des Systems (arbeitet eigenständig bzw. auf Befehl z.B. per App)
2. 433 Mhz Funkmodul - Steuert Funksteckdosen
3. Z-Wave Funkmodul - Spricht Z-Wave Komponenten an
4. Z-Wave Geräte (z.b. Multisensor oder Heizthermostat) - Zum Steuern und Auslesen von verschiedenen Geräten (Heizung, Sensoren, usw.)
5. Funksteckdosen (433 Mhz) - zum Schalten von einfachen elektrischen Geräten
6. Steuergeräte (z.B. Handys, Tablets, Smartwatches & Computer) - senden Befehle an Server oder fragen Werte ab

Software der Haussteuerung

Auf dem Server des Haussteuerungs-Systems befindet sich die Software, die den Ablauf regelt, Befehle verarbeitet, Daten verwaltet und vieles mehr. Diese Software setzt sich aus vielen Skripts und Bibliotheken zusammen. Im Folgenden werden die einzelnen Software-Bausteine kurz beschrieben.

433 Mhz-Funksender Software

Mit dem 433 Mhz-Sender lassen sich z.b. Funksteckdosen schnell und einfach schalten. Die Software besteht aus der WiringPi-Bibliothek, aus der Raspberry Remote-Bilbiothek und aus einem PHP-Skript, das die Befehle verarbeitet und an die Funk-Bibliotheken weitergeben.

Z-Wave Software

Die Z-Wave Software verwaltet alle verbundenen Z-Wave Geräte und kann diese steuern und auslesen. Über eine API können auch Befehle an sie gesendet werden. Diese Software kann auch als eigene Smarthome-Software genutzt werden, wird mit eigenen Skripten jedoch um einige Funktionen erweitert.

Datenbank

In der Datenbank werden die Daten der Nutzer (z.b. Name, IP-Adresse, eingestellte Weckzeit, usw.) aber auch die Sensorwerte (z.b. Temperatur und Luftfeuchtigkeit) abgespeichert. Diese Werte können dann abgefragt oder für bedingte Anweisungen genutzt werden (z.B. Warnmeldung "Bitte Lüften", wenn Luftfeuchtigkeit in einem Raum zu hoch ist).

PHP-Skripte zur Befehlsverarbeitung

Getätigte Befehle werden über HTTP an den Server übertragen. Die Art des Befehls (z.b. Steckdose schalten, Heiztemperatur ändern) und die jeweiligen Werte (z.b. an/aus, Temperaturwert) werden über PHP-Parameter an das jeweilige Skript übergeben. Dieses Skript führt dann den entsprechenden Befehl aus oder gibt den angefragten Wert zurück.

Verschiedene andere Skripte

Auf dem Server laufen auch einige Skripte, die entweder beim Serverstart oder zu bestimmten Uhrzeiten ausgeführt werden. Zu diesen Skripten zählen unter anderem die Anwesenheitsprüfung anhand der IP-Adresse, das Abspeichern der Sensorwerte in der Datenbank und einige mehr.

Sprachsteuerung

Die Sprachsteuerung stellt eine komfortable Möglichkeit der Bedienung dar. Anstatt per Klick, kann per Sprachbefehl eine Aktion ausgelöst oder ein Wert abgefragt werden. Die Sprachbefehle werden zentral auf dem Server und nicht auf dem jeweiligen Client (z.b. Smartphone oder Tablet) verarbeitet, da die zentrale Verarbeitung dafür sorgt, das die Sprachsteuerung nur einmalig implementiert werden muss und nicht für jede Anwendung (z.b. Android, iOS, Windows) erneut. Stattdessen ist nur das Einbinden einer Spacherkennungsbibliothek (z.b. die Google Speech API) und das Senden des erkannten Textes an den Server nötig.