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Iobroker: Heimautomatisierung mit dem Raspberry Pi: Dirigent


Raspberry Pi Geek - epaper ⋅ Ausgabe 10/2020 vom 06.08.2020

Individuell steuerbare Geräte der Heimautomation sparen im Haushalt viel Geld. Um Systeme unterschiedlicher Hersteller unter einen Hut zu bringen, brauchen Sie nur einen Raspberry Pi und freie Software.


Artikelbild für den Artikel "Iobroker: Heimautomatisierung mit dem Raspberry Pi: Dirigent" aus der Ausgabe 10/2020 von Raspberry Pi Geek. Dieses epaper sofort kaufen oder online lesen mit der Zeitschriften-Flatrate United Kiosk NEWS.

Bildquelle: Raspberry Pi Geek, Ausgabe 10/2020

© belchonock, 123RF

Das Smart Home mit möglichst vielen computergesteuerten Geräten liegt im Trend, immer mehr Hersteller springen auf den Zug auf. So sind längst nicht mehr nur „intelligente“ Glühlampen und individuell steuerbare Steckdosen erhältlich: Auch Klimageräte, Waschmaschinen, Backöfen, Multimedia- oder Alarmanlagen lassen sich heutzutage per Smart- Home-App nutzen.

Doch Smart Home ist nicht ...

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... gleich Smart Home: Durch verschiedene Spezifikationen, allen voran den Zigbee- und den Z-Wave-Standard, sind viele Komponenten der unterschiedlichen Hersteller nicht miteinander kompatibel, sodass Sie für einzelne Endgeräte auch passende Steuergeräte und die dazugehörigen Apps benötigen.

Dieses Durcheinander muss jedoch nicht sein: Mit einem Raspberry Pi und freier Software nutzen Sie nicht nur Komponenten verschiedener Hersteller intelligent, sondern bündeln auch die unterschiedlichsten Standards bis hin zum herkömmlichen WLAN in einem Gerät. Dadurch benötigen Sie zur Steuerung der einzelnen Komponenten nicht mehr mehrere unterschiedliche Apps auf dem Smartphone, und es muss auch kein herkömmlicher PC mit hohem Energiebedarf ständig im Einsatz sein, um die Geräte zu steuern.

Iobroker für das Smart Home

Das in Javascript geschriebene Programm Iobroker gilt als Urgestein unter den freien Software-Lösungen für die Heimautomation. Es wird bereits seit mehr als sechs Jahren kontinuierlich weiterentwickelt und war damit schon zu einer Zeit verfügbar, als das Internet of Things (IoT) noch mit recht zögerlichen Schritten auch in privaten Haushalten seinen Siegeszug antrat.

Die plattformübergreifend erhältliche Software ist modular aufgebaut, wobei die virtuellen Adapter jeweils mit den Komponenten kommunizieren. Inzwischen gibt es Adapter für über 300 Komponenten und Dienste. Iobroker gestattet dabei die Integration neuer Adapter im laufenden Betrieb. Zudem darf man mehrere Server zu einem sogenannten Multihost zusammenfassen. Diese Option dürfte vor allem in großen Umgebungen wie Unternehmen von Interesse sein.

Für den Raspberry Pi gibt es mehrere ZIP-Archive, die das Spektrum vom Raspberry Pi 2 bis zum aktuellen Gerät der vierten Generation abdecken. Dabei basieren einige der Archive auf älteren Versionen von Raspbian. Neben den Images bieten die Entwickler auch ein Repository, das die Integration der Software in ein vorhandenes Raspberry Pi OS ermöglicht. Zu dessen Installation findet sich auf der Webseite des Projekts eine kurze Dokumentation.

Die ZIP-Archive enthalten dabei in der Regel eine Minimalinstallation von Raspbian, die ohne grafische Oberfläche auskommt. Sie melden sich am Prompt mit dem Nutzernamen pi und dem Passwort raspberry an. Beachten Sie dabei, dass direkt nach der Installation noch die US-Tastaturbelegung eingestellt ist und Sie deshalb die Taste [Z] als letzten Buchstaben bei der Passworteingabe drücken müssen.

Konfiguration der Software

Die Administration von Iobroker erfolgt komplett über einen Webbrowser, wozu die Client-Server-Applikation einen Webserver integriert. Sie erreichen die Verwaltungsschnittstelle unter der URL http://RasPI‑IP:8081 von einer Arbeitsstation in Ihrem Heimnetz aus. Zunächst erscheint eine Lizenzvereinbarung, bei der Sie dem Sammeln anonymer statistischer Daten zustimmen müssen, um das Dashboard zu erreichen. Diese Einstellung lässt sich später jederzeit wieder ändern 1.

Anschließend leitet Sie das System in das grundlegende Einstellungsmenü, wo Sie zunächst einige Systemoptionen modifizieren. Sie sichern die Einstellungen nach Fertigstellung mit einem Klick auf den Button Speichern unten im Browserfenster. Voreingestellt sind lediglich der Admin-, der Discovery- und der Info-Adapter in Iobroker aktiv. Eine Liste der installierten Adapter mit einigen adapterspezifischen Status- und Verwaltungsinformationen erhalten Sie, indem Sie links im Browser in der vertikalen Optionsleiste den Eintrag Instanzen anklicken.

Um anschließend bereits vorhandene Smart-Home-Geräte ausfindig zu machen und die entsprechenden Adapter installieren zu lassen, klicken Sie in der Instanzenansicht auf den Eintrag discovery.0. Daraufhin öffnet sich rechts im Fenster ein Bereich mit einer Liste unterschiedlicher Methoden zur Adaptererkennung. Die einzelnen Optionen (de-)aktivieren Sie durch Setzen oder Entfernen des vorangestellten Häkchens.

Nach einem Klick auf den Suchen-Button lokalisiert die Software die über die Adapter ansprechbaren Geräte und Dienste im lokalen Netz. Beachten Sie bitte, dass es dabei lediglich Komponenten und Steuergeräte (sogenannte Gateways) im LAN und WLAN ausfindig macht, nicht jedoch über andere Protokolle angesprochene Endgeräte wie beispielsweise smarte Schalter oder Leuchtmittel mit intelligenter Steuerung.

1 Die Oberfläche von Iobroker bedarf keiner Einarbeitung.


2 Das Projekt Iobroker unterliegt einer regen Pflege und Weiterentwicklung.


3 Iobroker unterstützt mehr als 300 Adapter aus allen Bereichen.


Die gefundenen Gateways und Komponenten listet das System in einem neuen Fenster auf. Sie aktivieren nun die gewünschten Komponenten durch Setzen eines Häkchens vor den einzelnen Einträgen und einen anschließenden Klick auf die Schaltfläche Erzeuge Instanzen unten rechts im Fenster. Die Software lädt dann die benötigten Pakete aus dem Internet herunter und integriert sie in das System.

4 Iobroker begleitet die Konfiguration durch gerätespezifische Dialoge.


Update der Adapter

Nach der Erstinstallation der wichtigsten Adapter empfiehlt es sich, in der Gruppe Info links den Listenbereich Aktualisierungen zu betrachten. Gibt es Updates für installierte Adapter oder Komponenten, dann installieren Sie diese, indem Sie links vor dem Adapternamen auf das Kreisel-Symbol klicken. Iobroker bringt anschließend die betreffende Software auf den aktuellen Stand.

Rechts im Fenster zeigt der Infobereich in der Liste Neue Adapter neu in die Software implementierte Adapter an. Falls Sie bislang nicht unterstützte Smart-Home-Komponenten besitzen, sollten Sie hier nachsehen, ob inzwischen ein Adapter für dieses Gerät zur Verfügung steht 2.

Für das nachträgliche Einfügen von Adaptern nutzen Sie den Eintrag Adapter links in der vertikalen Optionsleiste. Iobroker listet nun rechts im Fenster alle verfügbaren Adapter auf, wobei die bereits installierten am Beginn stehen. Haben Sie für Ihre Smart-Home-Komponente das passende Modul gefunden, klicken Sie auf das kleine Hamburger-Menü, das sich rechts über dem Namen des Adapters in einem blauen Kreis findet. Sie erhalten nun eine kurze Beschreibung des jeweiligen Adapters und spielen diesen dann über das Plus-Symbol unten links im Adapterbereich ins System ein. Das Modul startet automatisch und erscheint in der Liste der verfügbaren Instanzen 3.

Gleichzeitig öffnet sich bei den meisten Adaptern noch ein Konfigurationsfenster, in dem Sie das Modul an die Hardware anpassen. Vor allem die Steuergeräte der einzelnen Hersteller müssen in den entsprechenden Dialogen nach der Installation des Adapters zunächst mit dem Raspberry Pi verbunden werden, damit Sie Zugriff auf die jeweils angeschlossenen Endgeräte erhalten. Dazu müssen Sie meist mindestens die IP-Adresse des Adapters angeben sowie die Portnummer, unter der er zu erreichen ist.

Die IP-Adresse des Geräts erfahren Sie entweder im Einstellungsmenü Ihres Routers oder mit Tools wie dem Angry IP Scanner . für Linux oder Fing . für Android, die die im lokalen Netzwerk aktiven Geräte anzeigen. Bei einigen Adaptern müssen Sie zusätzlich während der Konfiguration in Iobroker am Gateway selbst Einstellungen vornehmen. Falls dies der Fall ist, erscheint in der Regel ein entsprechendes Hinweisfenster 4.

Dabei erscheinen die Einstelloptionen kontextsensitiv, sodass für das Gerät nur spezifische Optionen angezeigt werden. Nach dem Fertigstellen der Konfiguration schließen Sie den Dialog und wechseln danach in die Kategorie Objekte.

Objekte und eigene Skripte

Der Dialog Objekte listet alle vorhandenen Adapter mit deren jeweiligen Konfigurationsoptionen auf. Diese sind in einer Baumstruktur unterhalb der jeweiligen Instanz zusammengefasst. Sie können in den einzelnen Ordnern zumeist durch Anpassen der vorgegebenen Werte die Konfiguration der Endgeräte modifizieren. Da die einzelnen Attribute der Geräte auch für das Anlegen entsprechender Steuerelemente in den Visualisierungsdialogen des VIS-Editors benötigt werden, sollten Sie den Objekt-Attributen aussagekräftige Namen geben und sie in den dazugehörigen Zeilen der Attributansicht eintragen. Dadurch entsteht später beim Anlegen der Steuerelemente in der VIS-Editoroberfläche eine bessere Übersicht der einzelnen Funktionen 5.

5 Die Objekte bündeln alle gerätespezifischen Attribute.


Da die aktuelle Konfiguration einer Komponente noch keine automatisierte Steuerung zulässt, bietet Iobroker die Option, selbst Skripte dafür zu schreiben. Der Adapter JS Script Engine installiert dazu eine komfortable Oberfläche. Darin wählen Sie, ob Sie das Skript in Javascript, in Blockly oder in Typescript anlegen möchten. Mit Blockly integriert Iobroker ein Baukastensystem, das die Programmierung der Komponenten über das darunterliegende Javascript-Backend mithilfe grafischer Puzzleteile erlaubt.

Sobald Sie die Skript-Engine in das System integriert haben, erscheint links in der vertikalen Menüleiste der neue Eintrag Skripte, über den Sie die Engine aufrufen. Die Skript-Programmierung setzt einige Kenntnisse voraus. Dazu geben Ihnen die Entwickler von Iobroker jedoch eine ausführliche Dokumentation an die Hand.

Einheitliche Oberfläche

Mithilfe der VIS-Oberfläche fassen Sie Ihr gesamtes privates Internet of Things in einer einheitlichen Bedienzentrale zusammen. VIS ist in Iobroker ebenfalls als Adapter realisiert und wird bei der Installation der Steuersoftware mitinstalliert. Das Visualisierungsmodul vereint dabei alle gängigen Bedienelemente wie Schalter, Skripte und Szenen der Smart-Home-Infrastruktur in einer ein- heitlichen, webbasierten Oberfläche, die Sie mit jedem Endgerät aufrufen können. Um die Oberfläche zu erreichen, rufen Sie entweder den entsprechenden Adapter in der Gruppe Instanzen über das Symbol für die Adapter-Webseite auf, oder Sie geben in der Adresszeile eines Browsers die IP-Adresse des Raspberry Pi gefolgt von der Portnummer 8082 ein.

6 Mit dem VIS-Editor bauen Sie Ihre eigene Smart-Home-Steueroberfläche.


Rufen Sie den VIS-Adapter über die Instanzen-Ansicht auf, so öffnet sich der VIS-Editor, in dem Sie für die zu steuernden Endgeräte die einzelnen Attribute definieren. Der Editor verfügt über komplexe Einstellmöglichkeiten für die jeweiligen Aktoren, Schalter, Sensoren und Endgeräte, sodass Sie zuvor die Dokumentation konsultieren sollten, um nicht fehlerhafte Steuerungen anzulegen. Die einzelnen Geräteattribute entnehmen Sie dabei der Gruppe Objekte im Dashboard von Iobroker 6.

Wenn Sie den VIS-Adapter über den Webbrowser manuell aufrufen, gelangen Sie in einen Dialog, der nicht nur zu einem Editor führt, sondern über den Knopf VIS RUNTIME auch die fertige Steueroberfläche für Ihre Smart-Home-Komponenten öffnet. Diese nutzen Sie, um die einzelnen Geräte ein- und auszuschalten oder sich Informationen anzeigen zu lassen. Dafür bietet sich zum Beispiel ein Tablet an, das im geöffneten Browser diese Oberfläche anzeigt, sodass Sie bequem per Touch-Eingabe Ihre Infrastruktur kontrollieren und steuern.

In der VIS-Oberfläche können Sie im Editor zudem Widgets einbauen, die Ihnen Informationen wie beispielsweise die Wetterlage oder eine Zeitanzeige liefern. Solche Widgets aktivieren Sie auf dieselbe Art und Weise wie herkömmliche Gerätesteuerungen .. Das System erlaubt, die Widgets optisch frei zu gestalten; dasselbe gilt für den Hintergrund der VIS-Oberfläche. Für das Layout liefern die Entwickler einige grundlegende Vorlagen mit, die sich frei anpassen lassen.

Szenarien entwickeln

In Iobroker können Sie auch Szenen programmieren und nutzen, um Ihre Gerätegruppen individuell zu steuern. Dazu integrieren Sie über die Auswahl Adapter den Adapter Szenen in das System. Danach erscheint links im Programmfenster in der vertikalen Leiste die neue Option Szenen. Durch Öffnen dieses Eintrags gelangen Sie in den Szeneneditor, der es Ihnen erlaubt, individuelle, wechselnde Einstellungsprofile für einzelne Komponenten oder Komponentengruppen zu definieren.

Die Einstellungsprofile legt Iobroker dabei wieder tabellarisch in einer Baumstruktur ab. Haben Sie eine oder mehrere dieser Szenen erfasst, binden Sie sie über den VIS-Editor in Ihre Steueroberfläche ein und verwalten dann mehrere Geräte gemeinsam anhand von vordefinierten Szenenprofilen. So definieren Sie beispielsweise ein Heimkino-Setting, das automatisch die Lichter dimmt und die Jalousien herunterfährt.

Fazit

Iobroker und der Raspberry Pi verbindet Smart-Home-Komponenten verschiedener Hersteller. Die kompakt programmierte und gleichzeitig gut durchdachte Software benötigt kaum Ressourcen. Dank der vielen Adapter bringt sie zahlreiche herstellerseitig inkompatible Geräte unter einer einheitlichen Oberfläche zusammen. Der einzige Wermutstropfen, den Iobroker bereithält, ist die aufgrund der Vielfalt der Funktionen sehr hohe technische Komplexität des Programms. Daraus resultiert eine steile Lernkurve, die ein sorgfältiges Studium der Dokumentation unumgänglich macht.

(cla)

README

Der Markt der Heimautomatisierung entwickelt sich rasant. Damit Sie maximal vom Smart Home profitieren, stellen wir Ihnen eine freie Software-Lösung vor, die den Raspberry Pi in eine Steuerzentrale verwandelt.

Weitere Infos und interessante Links

www.raspi-geek.de/qr/ 44844