Heimautomation mit ioBroker

Aller Anfang ist schwer. Für die Heimautomation gilt das in besonderem Mass. Das Gebiet ist noch relativ neu, es gibt verschiedene, teils kompatible, teils inkompatible Systeme, und die Pioniere haben sich bereits einen Jargon angewöhnt, der dazu führt, dass der Einsteiger meist nur Bahnhof versteht – selbst dann, wenn die alten Hasen aufrichtig der Meinung sind, ganz anfängergerecht zu erzählen.

Viele Interessenten haben in den letzten Jahren schon da und dort fernsteuerbare Lichter und Steckdosen etc. eingekauft und sehen sich beim Sprung auf eine integrierte Heimautomation mit verschiedenen, auf den ersten Blick inkompatiblen Systemen konfrontiert.

An dieser Stelle kommt ioBroker ins Spiel. Eine OpenSource-Software, die Steuersignale der verschiedenen Gerätetypen analysieren, übersetzen und senden kann. Dadurch können Systeme unterschiedlicher Hersteller miteinander vernetzt werden, sofern für alle beteiligten Geräte ein Adapter für ioBroker existiert - und das sind täglich mehr.

Hier möchte ich einen einfachen Pfad von null zu einer einfachen Basis-Heimautomation zeigen und hoffe, dass dies eine Grundlage wird, um mit eigenen Experimenten und Erweiterungen voran zu kommen.

Um die Dinge einfach zu halten, versuche ich dabei gar nicht erst, die Vielfalt der Systeme näher zu betrachten und für und wider abzuwägen, sondern ich baue genau ein System auf – das, welches heute in unserem Haus läuft. Es besteht aus einer Steuerungseinheit auf Basis des Raspberry Pi und diversen Lampen und anderen steuerbaren Objekten.

Zielpublikum

Diese kleine Serie ist für Leute, die neu in Heimautomation einsteigen. Es werden hier nur relativ simple Fragen behandelt, wie sie sich Einsteigern eben stellen. Es ist aber für solche Einsteiger, die nicht fixfertige Lösungen bevorzugen, sondern die Logik gerne selber zusammenbasteln. Zu diesem Zweck ist es sinnvoll, wenn Sie schon ein wenig Programmiererfahrung, am besten in JavaScript, haben. 

Diese Texte sind nichts für Sie, wenn Sie fixfertige Heimautomationssysteme bevorzugen, oder wenn Sie Schaltlogik lieber aus Bausteinen zusammensetzen, anstatt sie "von Hand" zu programmieren.

Inhalt

• Dieser Teil liefert einige Grundlageninformationen zu Heimautomatisierungssystemen.
• Teil 2 erläutert das Aufsetzen eines Raspberry Pi Minicomputers mit ioBroker.
• in Teil 3 werden wir ioBroker einrichten und eine erste Lampe damit schalten.
• Teil 4 ist dem Einstieg ins Scripting gewidmet, welches mit einigen einfachen Beispielen in Teil 5 ergänzt wird. 
• In Teil 6 programmieren wir eine Anwendung, die das Aufladen eines Elektroautos in Abhängigkeit von der Sonnenenergie regelt.
• Teil 7 steigt ein wenig tiefer in das Konzept von Schedules und Triggern ein.
• In Teil 8 schliesslich kehren wir zum Visualisierungwerkzeug vis zurück, und gehen etwas mehr in die Tiefe, als in Teil 3.
• Endlich, in Teil 9 geht es ums Backup all dieser Arbeit, danach noch einige weitere Visualisierungsideen.

Voraussetzungen

Bevor Sie anfangen können, brauchen Sie Folgendes:

• Ein funktionierendes Heim-Netzwerk mit WLAN und Internet-Zugang, Zugangsdaten für Router bekannt.
• Ein Osram Lightify Starterset bestehend aus einer WLAN-Bridge und mindestens einer der gewünschten Lampen (und/oder eines der anderen unten genannten Licht- und Schaltsysteme)
• Einen Raspberry Pi 3 Minicomputer. Bildschirm mit HDMI-Anschluss, Tastatur und Maus mit USB-Anschluss, um den Raspberry einzurichten. (Man kann den Raspberry Pi auch ohne Bildschirm und Tastatur via SSH aufsetzen und einrichten, aber das sprengt den Rahmen dieses Artikels)
• Eine mindestens 8GB grosse MicroSD Karte

Einige Grundlagen

Ein klassisches steuerbares Element besteht aus einem Kommandoteil und einem ausführenden Teil. Die Kommunikation zwischen den beiden Teilen läuft üblicherweise über Funk, selten auch drahtgebunden. Für den Funk haben sich in dne letzten Jahren einige Standards herausgebildet, etwa Z-Wave, ZigBee, EnOcean, KNX usw. Dabei muss man beachten, dass Geräte verschiedener Hersteller auch dann nicht unbedingt miteinander kommunizieren können, wenn sie gleichnamige Standards verwenden - es gibt oft Unterschiede im Detail.

Wer verschiedene Systeme hatte, fand sich dann nicht selten inmitten einer ganzen Anzahl von Ferbedienungen, von denen die jeweils passende dann stets verschwunden zu sein pflegte. Eine bessere Lösung liegt -aber erst seit Neuerem- auf der Hand: Man müsste die Geräte über das heute meist ohnehin verwedete heimische WLAN steuern.

Dazu ist ein Vermittler nötig, eine sogenannte Bridge. Wegen der obengenannten Unterschiede ist es im Allgemeinen notwendig, die Bridge des jeweiligen Herstellers zu verwenden. Es kann also sein, dass Sie mehrere solche Geräte benötigen. Immerhin müssen diese Bridges nicht wie vorher die Fernbedienungen auf dem Tisch liegen, sondern können diskret irgendwo in der Ecke stehen oder hängen. Ist so eine Bridge einmal installiert, muss man alle zu steuernden Geräte einmal damit bekanntmachen oder "anlernen", dann kann man sie meist über Smartphone-Apps des Herstellers und eben auch über ioBroker steuern. Die Fernbedienungen sind dann nicht mehr notwendig.

Von Lampen und Leuchtmitteln gibt es verschiedene Typen. Sie unterscheiden sich einerseits in der Leuchtkraft, andererseits in der Fähigkeit, in verschiedenen Weisstemperaturen (warm White, Cool white), oder gar in verschiedenen Farben zu Leuchten (RGB lights). Es gibt inzwischen eine grosse Auswahl von Lampen und auch von Glühbirnen, die in bestehende Lampen als Ersatz eingesetzt werden können. Achten Sie beim Kauf aber darauf, dass die Leuchtmittel mit Ihrer Bridge kompatibel sind. Selbst wenn beide mit einem Protokoll desselben Namens gesteuert werden, können sie nicht unbedingt  miteinander kommunizieren.

Osram Lightify einrichten

Osram bietet mit lightify ein System vernetzter Lampen, Sensoren und Schalter an, die sich über eine WLAN Bridge mit Apps - und ioBroker - fernbedienen lassen. Dabei können mehrere Elemente zu Szenen zusammengefasst werden.

Die Einrichtung ist vergleichsweise trivial und hier erklärt. Bei mir gab es nur einen Knackpunkt: Das Einrichten gelang nicht mit der Android-App, sondern nur mit der iOS-App. Die Bedienung dagegen geht problemlos mit beidem.

Philips Living Colors einrichten

Philips Hue ist schon etwas länger auf dem Markt, als Lightify und dementsprechend auch ein wenig ausgefeilter, allerdings auch teurer. Und für einige Osram-Produkte gibt es bei Philips nichts Vergleichbares, zum Beispiel Aussenbeleuchtung oder RGB Decken- und Wandleuchten.

Ein älteres System von Philips waren die recht erfolgreichen Living Colors Leuchten, die allerdings nicht per App, sondern nur mit ihrer eigenen Fernbedienung gesteugert werden konnten.

Wir haben von früher noch einige der älteren Living Colors Lampen. Mit ein wenig Recherche fand sich ein Weg, wie man diese Leuchten an eine aktuelle Philips Hue Bridge anbinden und damit via ioBroker (oder natürlich auch über die Hue-App) steuern lassen. Die Anleitung stammt vom PC-Tipp, wobei bei mir folgendes vereinfachtes Vorgehen genügte:

• Hue Bridge (die neue, rechteckige) An Netzwerk und Strom anschliessen und mit der Hue-App einrichten.
• Auf den Knopf der Bridge drücken, dann die LivingColors-Fernbedienung ganz nah daneben halten, und den "I" und "Szene 1" (der einzelne Punkt) Knopf gleichzeitig halten, bis eine Tonfolge erklingt.
• Dann geduldig warten, denn die Bridge startet nun neu. Erst weiter machen, wenn wieder alle drei Kontrolleuchten an sind.
• Dann erneut den Link-Knopf auf der Bridge drücken, die Fernbedienung unmittelbar daneben halten, und eine Weile den "I" Knopf halten. Es wird ein hektisches Geblinke an beiden Geräten losgehen, und irgendweann kommt wieder eine Tonfolge. Dann ist die Programmierung beendet.
• Die Hue-App auf den Handy oder iPad starten und "neue Lampen suchen". Irgendwann werden die LivingColors Leuchten auftauchen. Vielleicht muss man sie ein paarmal mit der Fernbedienung ein und ausschalten.
• Ab sofort kann man die LivingColors-Leuchten mit der Hue-App, und mit allen Anwendungen, die die Hue-Bridge steuern können, bedienen.

myStrom Lampen, Schalter und Steckdosen

Die Produkte von mystrom.ch sind insofern etwas Spezielles, als sie keine Bridge und auch nicht unbedingt ein Konto beim Hersteller benötigen. Jedes ist unter einer eigenen IP im Netz erreichbar, und das REST-Interface ist brauchbar dokumentiert, so dass man sie mit beliebigen eigenen Anwendungen steuern kann.

Zum zweiten Teil