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Internet der Dinge und das Smarthome

07.06.2015

LED-Leuchte

In den letzten Monaten scheinen immer mehr Firmen auf den Hype des "Internet der Dinge" aufzuspringen. Heimautomation gibt es zwar schon einige Jahre, aber durch fehlende Standards und fehlende integrierte Konzepte ist die Alltagstauglichkeit der Heimautomation noch problematisch. Es fehlt nach wie vor ein offener, erweiterbarer und stromsparender Standard für die Funkschnittstelle wie es ihn bei USB für Kabelverbindungen schon längst gibt. Zumindest bieten die Hersteller in letzter Zeit zunehmend "Bridges" also Verbindungsbrücken an, die die unterschiedlichen Funkstandards wie zum Beispiel Z-Wave und ZigBee mit dem standardisierten WLAN/TCP/IP beziehungsweise UDP/IP verbinden.

Begriffe

Das "Internet der Dinge" bildet "Dinge" im virtuellen Raum ab und verknüpft sie über ein Netzwerk. Diese abstrakte Formulierung bedeutet konkret am Beispiel, dass der Zustand von Lampen (ein/aus) in einem Computer gespeichert, gesteuert und per Netzwerk verfügbar gemacht werden kann. Ursprünglich kommt die Idee des "Internet der Dinge" aus der Industrie und hat in den letzten Jahren zunehmend bei der Heimautomation Anwendung gefunden.

Heimautomation ist die automatische Steuerung von Geräten in privaten Wohnhäusern. Dazu zählen zum Beispiel Leuchten, Bewegungsmelder, Fenster- und Türsensoren, Temperatursensoren, Klima- bzw. Heizungssteuerung, Thermostatventile, elektronische Türschlösser und so weiter.

Den Begriff Smarthome von Heimautomation abzugrenzen ist ein Stück weit Erbsenzählerei. Die zusätzliche Komponente des Smarthome gegenüber der Heimautomation ist die "Intelligenz" der Steuerung. Die Steuerung soll also weg von zeitgesteuerten oder manuellen Eingriffen der Benutzerin / des Benutzers hin zu einer automatischen Erkennung der Nutzerwünsche gehen. Ein Beispiel ist das automatische Einschalten der Heizung, wenn das Smartphone von der Arbeit zur Wohnung bewegt wird.

Meine Smarthome Projekte

Hier sind einige meiner Smarthome-Projekte. Bei den Projekten versuche ich Smarthome Geräte mit Anbindung an die Cloud zu vermeiden. Eine Cloud ist ein unnötiges Datenrisiko, eine zusätzliche Abhängigkeit von Herstellern und auch sonst völlig unnötig.

Leuchten

In letzter Zeit (2015) haben die fernsteuerbaren LED-Leuchten Hue von Philips verstärkt Aufmerksamkeit erzeugt. Allerdings sind die Preise von 60 Euro pro 9 Watt LED aus meiner Sicht zu hoch. Eine Alternative zur Hue sind Osram Lightify oder Milight. Das Starterset der Philips Hue kostet 190 Euro für 3 LED-Lampen und die WLAN-Bridge. Das Starterset von Milight mit 3 LED Leuchten kostet nur 88 Euro - also weniger als halb soviel wie die Philips Hue (Stand: Juni 2015). In den folgenden beiden Bildern stelle ich die verwendeten Funkschnittstellen von Hue und Milight dar.

Philips Hue Funkschnittstellen

Philips Hue

Philips Hue Funkschnittstellen

Sowohl Philips Hue als auch Osram Lightify benutzen zwischen der Bridge und den LED-Leuchten den ZigBee-Standard (Zigbee Light Link). ZigBee definiert im Standard optionale Funktionen zur Datensicherheit bei der Funkübertragung.

Milight Funkschnittstellen

Milight Funkschnittstellen

Milight Funkschnittstellen

Milight benutzt WLAN mit UDP/IP. Das Protokoll zwischen WiFi-Bridge und Milight-LED ist nicht öffentlich vom Hersteller dokumentiert. Henryk Plötz hat das Milight-Protokoll reverse engineered. Es sieht so aus, als ob im Milight-Protokoll keine Sicherheitsfunktionen eingebaut sind. Theoretisch könnte damit der Nachbar das Licht ausschalten. Wie problematisch und wie realistisch dieses Szenario sein könnte, muss jede/r für sich selbst einschätzen. Nach der Recherche von Henryk Plötz werden die folgenden 3 Frequenzen für die Funkübertragung benutzt: 2411 MHz, 2442 MHz und 2473 MHz.

Der Mi-Light WiFi-Controller läßt sich über UDP-Befehle vom Computer aus steuern. Unter Linux geht das zum Beispiel mit Netcat (nc):

# change to your IP address:
WIFI_IP_ADDRESS=192.168.178.30

# set LED 2 color to white
printf "\xc7\x00\x55" | nc -w 0 -u $WIFI_IP_ADDRESS 8899

# turn LED 2 off
printf "\xc8\x00\x55" | nc -w 0 -u $WIFI_IP_ADDRESS 8899

# set LED brightness to high
printf "\x4e\x19\x55" | nc -w 0 -u $WIFI_IP_ADDRESS 8899

# set LED brightness to low
printf "\x4e\x02\x55" | nc -w 0 -u $WIFI_IP_ADDRESS 8899


# Sonnenaufgang
for index in $(seq 2 25); do
  hexnumber=$(printf "%02x\n" $index);
  printf "\x4e\x$hexnumber\x55" | nc -w 0 -u $WIFI_IP_ADDRESS 8899;
  sleep 0.5;
done

# all colors are beautiful
for index in $(seq 0 255); do
  hexnumber=$(printf "%02x\n" $index);
  printf "\x40\x$hexnumber\x55" | nc -w 0 -u $WIFI_IP_ADDRESS 8899;
  sleep 0.1;
done

Mit dem Chip "nRF24L01+" an einem "Arduino" oder einem "Raspberry Pi" und der Programmier-Bibliothek RF24 sollten sich die Mi-Light LEDs auch ohne den WiFi-Controller ansteuern lassen. Eine Anleitung zu Openmilight auf dem "Raspberry Pi 2" ist hier.

Milight mit batterielosem Schalter

Milight mit batterielosem Schalter und Raspberry Pi

Milight mit batterielosem Schalter von EnOcean und Raspberry Pi

Der Hersteller EnOcean bietet batterlielose Lichtschalter an, die Funksignale an einen USB-Stick senden können. Dieser USB-Stick kann an einen Raspberry Pi angeschlossen werden und somit die zu steuernde LED-Leuchte ein- oder ausschalten. Sieht kompliziert aus ? Ist es auch.

Linkliste

Informationen

Die Zeitschrift c't hat sich ebenfalls mit dem Thema Smart Home beschäftigt:

Produkte

Um Fragen zu vermeiden: ich werde nicht von den Firmen bezahlt, die ich hier verlinke. Die Links und Preise sind vom 07. Juni 2015 und können sich mittlerweile geändert haben.

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