Никогда не «не делай» того, о чем пожалеешь или умный дом с CCU.IO

На хабре последнее время появляется много статей об автоматизации дома. Какие-то статьи с пространными размышлениями на тему умного дома, не несущие полезной нагрузки. Какие-то с конкретной реализацией на конкретном проприетарном железе, но им не хватает чего то для того, что бы быть установленными или запущенными в другом доме.

Хочу представить программную платформу автоматизации для дома на базе Node.js, которую можно скачать со всеми исходниками и установить прямо сейчас практически одним кликом (Windows) или одной командой (Linux/Debian).



У некоторых возникнет, вполне уместный вопрос: зачем мне (нам) рассказывать о своей системе?

Я вижу с какими «половинчатыми» решениями живут энтузиасты автоматизации домов и хочу предложить законченное решение для комплексного программного обеспечения автоматизации дома. От драйверов — до скриптов и визуализации. Все компоненты системы имеют лицензию либо MIT либо CC NC BY. Что значит, для не коммерческого использования абсолютно бесплатно, хотя система включает в себя 3 человека-«хобби»-лет разработки. Я сам инвестировал в систему 1 год разработки по 2 часа в день (каждый день, включая выходные).

Для понимания контекста можно прочитать первые три абзаца предыдущей статьи. Данная статья является продолжением.

Вступление

Представленная система — это уже третья итерация системы автоматизации в моем жилище.

Первая была: X10 + HTTP Requests,
вторая: HomeMatic + PHP/MySQL (про них можно почитать в предыдущем моём посте)
и вот третья: HomeMatic + NodeJS / JavaScript.

Разработка этой системы началась в январе 2013, хотя активный рост начался в мае 2013 и сейчас над системой регулярно (каждый день) работают 3 разработчика и рук на всё уже не хватает.

Лирическое отступление

Можно не читать

Когда я созрел для следующего шага в написании веб интерфейса для умного дома, я уже знал, что будущая система должна уметь в любом случае:

— она должна быть легко изменяемой и дополняемой;
— желательно было не привлекать для проектирования дополнительный софт, а все проделать в браузере.

После написания виджетов для основных датчиков и исполнительных устройств нужно было оживить их реальными данными. Поискав в форумах и гугле подходящие платформы, наткнулся на 3 стоящие системы заточенные под мою актуальную систему автоматизации:

1. Jarvis

www.nextex-medienagentur.de/jarvis-v2 — (может упасть из-за нагрузки).

2. HCS — Home Control Suite (http://hcs.xenorate.com/)


3. Dash UI


Jarvis выглядит очень презентабельно. Человек, написавший этот интерфейс профессионально работает веб дизайнером. Но при более детальном изучении выяснилось, что это PHP+Apache+SQL, а главное, что положение+конфигурация всех объектов задана статически в HTML файле. А это мы уже проходили: при добавлении нового датчика нужно править HTML файл и потом муторно подгонять позиции и свойства объекта, через CSS или свойство style, т.к. визуальных средств проектирования для этой системы нет.

Home Control Suite написал тот же человек, что и основы моего прошлого интерфейса (http://habrahabr.ru/post/149716/). Он, видимо, тоже пришел к таким же заключениям, как и я, и уже год как работал над новой системой. Протестировав систему я понял, что это то что нужно, хотя настройки виджетов вызывали нарекания. Ничего, решил я: JS + PHP + SQL мы уже проходили и можно будет переписать или улучшить интерфейс до необходимого мне уровня.

Dash UI я протестировал тоже, но она была непрезентабельной и была на неизвестной мне платформе Node.js. На тот момент она разрабатывалась только 2 месяца, что тоже не внушало уверенности.

Попутно я выяснил, что разработчик HCS живет в моем городе. Какая удача, решил я: вот тут то мы сработаемся, тем более можно без труда встретиться и обсудить все offline. Хотя разработчик DashUI жил в соседнем городе, всё равно это было расстояние в 80 км и после работы уже просто так не встретишься.

Написав человеку с HCS о желании встретиться и о том, что не мог бы он выложить исходники куда нибудь на SVN, я получил ответ, что звонить не стОит, т.к. можно все обсудить по почте, а уж встречаться тем более смысла нет. Также он дал мне знать, что исходники я могу выложить сам, но он не обещает, что будет этим пользоваться. Хм…

Я написал человеку с DashUI и тут же получил письмо с ответом, что лучше всё обговорить по телефону, т.к. тема эта не простая. Мы прообсуждали час, потом у меня сел аккумулятор.

Плюсом также было то, что все исходники изначально лежали на гите и можно было следить с какой регулярностью происходят изменения.

Хорошо, решил я, думая про HCS: не хочешь, не надо.

И взялся за Dash UI.

Прошёл год.

CCU.IO + Dash UI активно разрабатывает команда из 3х человек с уже 200-300 пользователями. HCS разрабатывает по прежнему один и имеет от силы 10 пользователей (Должен признаться я сам потом переманил 3-х на Dash UI).

При поездке на конференцию по автоматизации, разработчик Dash UI вызвался подбросить меня и разработчика HCS до места проведения конференции. Благо мы все на неё собирались. По дороге туда и на конференции (мы, кстати, делали там доклад) и по дороге обратно человек, отказавший мне в кооперации, был вынужден слушать наши обсуждения, планы, проблемы, задачки пользователей — постоянно. После того как мы приехали с конференции обратно, он сказал: «Ах как бы я хотел участвовать в проекте, как ваш. Жалко, что я тогда не позвонил...»

Описание системы

Цитата из документации:

CCU.IO это программа, написанная на Node.js и служащая для автоматизации различного домашнего (и не очень) оборудования.
При помощи встроенного веб-сервера CCU.IO выступает платформой для визуализации и позволяет отображать события с использованием Socket.IO библиотеки. Нет постоянных запросов к серверу (no-polling), а сервер сам говорит, когда нужно обновить графический элемент. Ресурсоёмкий процесс постоянных запросов отпадает и таким образом уменьшается время реакции на события. Дополнительно CCU.IO выступает, как прокси между визуализацией и приборами. Не важно, сколько запущено копий визуализации, нагрузка на приборы всегда одинаково низкая.

Можно подключать новое оборудование через, так называемые, драйверы. На данный момент существуют драйвера для Philips Hue, Sonos, IRTrans, подключение к базе данных MySQL, а также различных веб-сервисов (Погода, валюта, почта, pushover). Некоторые новые драйвера находятся в разработке или запланированы на ближайшее будущее.

Интегрированный в CCU.IO механизм скриптов позволяет автоматизировать системы при помощи языка JavaScript. Все возможности среды Node.JS можно использовать и в скриптах (например доступ к дисковой системе, сетевые функции и т.д.) Также можно использовать огромное количество готовых библиотек через npm.

CCU.IO это открытое программное обеспечение.

Взаимодействие компонентов можно представить таким образом:


Компоненты системы:

CCU.IO

1.CCU.IO — это ядро системы. Название CCU (Central Control Unit) пришло из HomeMatic, где CCU это центральный контроллер и gateway для связи по ethernet.
В данный момент ядро переписывается, что бы уйти от архитектуры HomeMatic и т. к. уже в сегодняшнем виде система поддерживает и другие системы автоматизации, то новая будет называться ioBroker.
Ядро написано на NodeJS/JavaScript и может быть запущено на почти любой платформе, для которой есть NodeJS бинарники. В настоящий момент высокая степень интеграции создана для Raspberry PI. Известно точно, что пользователи запустили систему на Windows, OSX, QNAP (ARM/Intell) Synology, Cubietrack, BananaPI, Odroid, Ubuntu (x86) und Debian.
CCU.IO является только связующим звеном между компонентами. Из него же происходит запуск драйверов (adapters) с указанными параметрами.

GitHub: https://github.com/hobbyquaker/ccu.io/blob/master/doc/README-ru.md

Драйвера

2. Драйвер или адаптер — это JavaScript файл, запускающийся в отдельном NodeJS процессе и обслуживающий одно устройство или службу. На данный момент созданы следующие драйвера:

email	для отправки сообщений по электронной почте
pushover	для отправки сообщений на мобильные клиенты (http://pushover.net)
mysql	запись событий в базу данных
graphite	пересылка событий в graphite (http://graphite.wikidot.com/screen-shots). Группировка данных в мыслимых и немыслимых формах и их отображение в виде графиков.
ical	Google и Apple iCloud календари
geofency	поддержка Apple системы геолокации geofency
growl	сообщения на Apple Growl App
currency	курсы валют с европейского центрального банка. (Есть EUR-RUB и USD-RUB)
telnet	управление приборами по telnet протоколу
ping	пингует IP устройства в сети
lirc	для управления приборами и принятия команд по инфракрасному порту (требуется дополнительное железо)
irtrans	поддержка IRTrans инфракрасной системы (http://www.irtrans.de/en/)
hue	управление PhilipsHUE лампами
lgtv	управление LG телевизорами по сети
denon	управление DENON ресиверами
onkyo	управление ONKYO ресиверами
yamaha	управление YAMAHA ресиверами
sonos	управление SONOS системой звука
dream	управление DreamBOX спутниковыми ресиверами (http://ru.wikipedia.org/wiki/Dreambox)
owfs	One Wire File System (http://owfs.org/) — сбор данных с датчиков Dallas/Maxim по 1-Wire
B-control Energy Manager	мониториг расхода электроэнергии www.b-control.com/energiemanagement.html (нет описания на английском)
all3418v2 — ALLNET ALL3418v2 / IP Thermometer LAN / WLAN	беспроводной термометр — www.allnet.de/en/allnet-brand/pr… r-lanwlan/
homepilot	управление системой автоматизации Rademacher.
homematic	управление системой автоматизации HomeMatic (встроено в CCU.IO).
rego	мониторинг котлов Junkers TM75, IVT Rego 634
megaD	поддержка MegaD-328.
rpi	мониторинг основных параметров (CPU, Mem, Temperature) RaspberryPI. Поддержка 1-Wire интерфейса и PiFace.
cubie	мониторинг основных параметров (CPU, Mem, Temperature, Battery) Cubietruck.
sayit	голосовые сообщения (text2speech или wav) на системе(Linux, Windows, OsX) или android планшете (через Home24 Mediaplayer — play.google.com/store/apps/deta… ayer&hl=ru).
textCommands	интерфейс для команд, заданных обычным текстом (Пример: Какая температура дома?)
owm	OpenWeatherMap (http://openweathermap.org/) — погода по всему миру
yr	погода с норвежского сервера www.yr.no
dwd	официальные предупреждения о штормах в Германии
fritzBox	отображение списка звонивших для fritzBox
speedport	отображение списка звонивших для speedport
sun_and_time	время захода и восхода солнца, а также праздничные дни для Германии
muell_stuttgart	время вывоза мусора в Штутгарте

Создать собственный драйвер со знаниями системы, для которой создается адаптер, не составляет труда. Конечно, знания JavaScript на много облегчат задачу.
Есть демо драйвер с большим количеством объяснений из которого можно понять: как писать собственный драйвер.

Script Engine

3. Сценарии реакций на события (Собственно — автоматизация)
Script Engine тоже запускается в своем процессе, как драйвер и служит для выполнения пользовательских скриптов на JavaScript. Все скрипты лежащие в папке ccu.io/scripts будут запущены. Управление происходит следующим образом:

// Простые события
var swicthID = 79111; // Адрес кнопки
var actorID  = 80187; // Адрес силового реле

// подписываемся на нажатие кнопки
on(swicthID, function (obj) {
        // передаем состояние на реле
   setState(actorID, obj.newState.value);
});

// Можно так. Значение из адреса 79111 при изменении запишется в устройство или переменную по адресу 80187
on(79111, 80187);

Вот пример посложнее:

var postboxTimer = null;
var postboxSensorID = 61555; // ID датчика на почтовом ящике
subscribe(postboxSensorID, function (obj) {

   // Если таймер ещё не запущен
    if (!postboxTimer) {

      // Стартуем таймер на 30 секунд, что бы отбросить быстрые открытия/закрытия
        postboxTimer = setTimeout(function () {
            postboxTimer = null;
        }, 30000);

      // Увеличиваем счетчик
        setState(postboxStateID, 1 + getState(postboxStateID ));
    }
});

// При старте создаем собственную переменную в CCU.IO
setObject(postboxStateID , {
    Name: "Postbox.State",
    TypeName: "VARDP"
}, function () {
    setState(postboxStateID , 0);
});

Описание функций можно взять на git.

Для SctiprEngine написана визуальная система создания скриптов ScriptGUI, где всё программирование происходит визуально.

www.youtube.com/watch?v=xeBXTDaidbU&list=PLsNM5ZcvEidhmzZt_mp8cDlAVPXPychU7 — Внимание, видео на немецком.



В данный момент перевод идет полным ходом. Это снимок с незавершенным переводом, но кое что уже переведено.

Dash UI

4. Дополнение Dash UI (Читается Дэш-ЮАЙ) это система визуализации для умного дома.
Вот примеры интерфейсов созданных с помощью DashUI:












По адресу DashUI.ccu.io их можно потыкать и посмотреть на скорость. Хочу заметить, что отображение графиков и таблиц не работает в оффлайн режиме, так что не удивляйтесь, если некоторые страницы окажутся пустыми.

Есть даже такие реализации(в стиле Star Trek):





Есть видео создания простенького интерфейса с чистого листа:

Вот ещё несколько видео:

www.youtube.com/watch?v=viE5y8YmZo0&list=PLsNM5ZcvEidgGDCFnm23bub3Mj-ZU4Cp4 — Примеры
www.youtube.com/watch?v=gS-O5OKjQhk — Голосовые сообщения на немецком

Открыть дверь по NFC тэгу:

Недостатки дополнения в том, что интерфейс не масштабируется автоматически под экран. Но с другой стороны можно нарисовать 2 интерфейса: для таблета / десктопа и для телефона. Как многие и делают.

GitHub: github.com/hobbyquaker/DashUI

MobileUI

5. Дополнение MobileUI в данный момент называется Yet another home user interface — yahui. Но мне название режет ухо и мы скоро переименуем его в MobileUI.

Этот интерфейс выглядит в виде списка устройств. Можно назначить каждому устройству или комнате собственные картинки или переименовать. На этом конфигурация системы закончена.





Это дополнение (Add-on) использует jQuery Mobile и автоматически изменяется, в зависимости от устройства, где вызвана страница.

SlimUI

6. Интерфейс SlimUI — система веб визуализации на «Vanilla» Javasript для очень старых браузеров и слабых устройств. Никакие библиотеки (jQuery или подобные) не используются. Данные опрашиваются по таймеру (polling), а команды отдаются через RestAPI (SimpleAPI).

GitHub: github.com/hobbyquaker/SlimUI

SimpleAPI

7. SimpleAPI — Интерфейс основанный на HTTP-GET запросах вида:

http://ccu-io-host:ccu.io-port/api/get/950

где 950 — это индекс переменной из CCU.IO.

Ответ отдается в JSON формате или просто значение, как текст.
Управление выглядит вот так:

http://ccu-io-host:ccu.io-port/api/set/950/?value=1
http://ccu-io-host:ccu.io-port/api/set/Свет-кухня/LEVEL/?value=0.7

Используется для коммуникации CCU.IO с внешними программами, такими как Trigger или Tasker. Я, например, использую интерфейс для открытия замка двери по NFC тэгу, через Trigger.
Описание интерфейса можно взять на git.

CCU.IO-Highcharts

8. Дополнение CCU.IO-Highcharts.
Рисование графиков используя исторические данные, сохраненные CCU.IO.


GitHub: github.com/hobbyquaker/CCU-IO-Highcharts

Дополнение CCU.IO-Eventlist

9. Дополнение CCU.IO-Eventlist.
Используется для отображения событий записанных CCU.IO

Graphite

10. Адаптер Graphite.
Мощный инструмент визуализации данных, созданный другой командой. Может складывать графики и производить манипуляции с данными. Например, посчитать: сколько времени за последний месяц горели лампы в зале.



Но я сам его не использую, т.к. для нормальной работы требуется что-то по-мощнее RaspberryPi, а еще из-за жуткой нехватки времени.

Эта система довольно объёмна и на мой взгляд требует отдельной статьи на хабре. Странно, что Graphite ещё ни кто не описал здесь.

graphite.wikidot.com/screen-shots
github.com/graphite-project/graphite-web

Реальное применение

Конечно, CCU.IO установлена у меня дома.
Даже дважды: рабочая система на Odroid/Linux (она редко изменяется и обновляется) и тестовая система на RaspberryPi (перезагружается и изменяется по несколько раз за вечер)

Системы работают параллельно не мешая друг другу и обеспечивают высокую доступность (redundancy) сервиса.

Лично мной используются следующие дополнения и драйвера:
— Dash UI для визуализации на планшете и удаленного управления с телефона;
— Highchart для представления графиков температур и влажности в визуализации;
— Eventlist для отображения истории событий по одному датчику, например открытие/закрытие входной двери;
— Script-Engine для генерирования текстовых сообщений для pushover, и вообще для связывания событий с действиями на эти события;
— HomeListener App для управления голосом с таблета или телефона

— ping для определения присутствия жены членов семьи дома. По IP адресу мобильного телефона можно определить — дома человек или нет;
— pushover для текстовых сообщений на телефон: «Звонок в дверь», «Стирка закончена» или «Входная дверь открыта уже 10 минут. Надо проверить.»;
— ccu для управления светом, рольставнями и отоплением. Информация о температуре и влажности, в каждой комнате и на улице, тоже поступает через этот драйвер;
— ical для отображения запланированных событий и дней рождений на экране планшета;
— sonos в основном, для индикации состояния проигрывателя, т.к. с родного приложения управлять удобнее;
— fritzbox для получения списка звонков на домашний номер;
— yahooWeather для информации о погоде;
— lgtv для выключения телевизора при уходе из квартиры;
— sayit для голосовых сообщений на планшете;
— rpi для контролирования свободного места на RaspberryPi.
— textCommands как точка подключения HomeListener App

Но это далеко не полный список сервисов, которые можно было-бы задействовать. Из-за огромного количества времени, уходящего на поддержку и разработку CCU.IO, нет возможности поиграться и реализовать систему на полную.
Как говориться: сапожник без сапог :)

Вообще я управляю системой редко. Она просто тихо мониторит все события и отдает по-тихому команды на исполнение: отопление, свет по датчику движения, информирует сообщениями о происходящем дома.

Итог

При помощи CCU.IO можно соединить воедино все компоненты умного дома и управлять ими. Можно создать различные визуальные графические интерфейсы или управлять системой через HTTP вызовы.
Есть даже интеграция голосового интерфейса, правда google тогда будет знать о чем говорят дома. (Ведётся проверка возможности использования оффлайн распознавания)

Ссылки

• ccu.io — http://ccu.io/ru (Ещё не до конца переверден)
• ccu.io форум — http://forum.iobroker.com

P.S.
Всегда завидовал аллизарам и компании, строчащим по 2 поста в день.
Написание 80-ти процентов этой статьи заняло 3 дня. Плюс 3 недели на доработку, дополнение и перевод документации.

При написании статьи были обнаружены следующие похожие проекты (некоторые были известны и до этого):
— Node-RED — установленный локально IFTT (if than than that) Node.js проект. Недостатки: нет визуализации, хотя очень продуманный проект от инженеров IBM.
— SmartVISU — красивая визуализация. Недостатки: заточен только под KNX устройства и компоновка/конфигурация виджетов только через конфигурационный текстовый файл.
— MajorDoMo — визуализация и автоматизация. PHP и polling событий.
— OpenHAB — сервер автоматизации на Java. Недостатки: рудиментарная визуализация
— OpenRemote — ещё один сервер автоматизации на Java.
— Freedomotic — новое open source программное обеспечение для автоматизации дома, распространяемое под лицензией GPL2, написанное на Java (что позволяет запускать его на Linux, Mac или Windows). Основная задача ПО — предоставить энтузиастам возможность самостоятельно создать систему умного дома, объединив самодельное оборудование или используя для этого готовые решения популярных архитектур. Также Freedomotic позволяет интегрировать умный дом с социальными сетями, интернет-сервисами и сторонними приложениями посредством развитого API.
— Agocontrol — GNU GPL автоматизация на питоне
— Ninja Blocks — автоматизация в облаке
— Domoticz — автоматизация на C#
— The Thing System — Отлично подходит для автоматизации, но нет визуализации.
и десятки других проектов.