Dies ist die Präsentation zu einem Vortrag, den ich am 28.06.2014 auf der Veranstaltung "Pi and more" in Trier gehalten habe. Nachdem kurz auf Ziele, Standards und weitere Bussysteme für Hausautomatisation eingegangen wird, werden Z-Wave, das Razberry Board (Z-Wave Adapter), dessen Linux Service und die entsprechenden Webinterfaces gezeigt und die Funktionsweise beispielhaft erklärt.

1. Raspberry Pi &
Z-Wave mit Razberry
Von Peter Eulberg für
28.06.2014

2. Peter Eulberg
Kurzvorstellung
» Peter Eulberg – Freiberuflicher IT Berater in Mainz
» Leistungsspektrum umfasst u.a.
» Digitalisierung von Geschäftsprozessen,
bspw. Online-Marketing, -Interessentenmanagement, -Vertrieb
» Webtechnologien, Enterprise Applications,….
» Anforderungsspezifikationen & Konzeption
» IT Beratung generell, auch im Auftrag von Agenturen
» ….
» Seit 2008 zertifizierter Project Management Professional®
» Mehr zu mir & Kontaktinfos auf http://eulberg.info
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3. Peter Eulberg
Agenda
28.06.2014
Hausautomatisation: Anforderungen und Basistechnologien
Hands on
Z-Wave: Vorteile, Einführung, Geräte
Razberry: Z-Wave Hard- & Software für den Raspberry Pi
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4. Hausautomatisation
Anforderungen und Basistechnologien?
Credits: http://www.der-werftverein.de/images/jumo205/jumo205_getriebe_2.jpg

5. Peter Eulberg
Hausautomatisation &
Smart Home
» Oder auch Intelligentes Wohnen, Intelligent Home, Internet of Things (IoT), …
» Definition Wikipedia:
Smart Home dient als Oberbegriff für technische Verfahren und Systeme in
Wohnräumen und -häusern, in deren Mittelpunkt eine Erhöhung von Wohn- und
Lebensqualität, Sicherheit und effizienter Energienutzung auf Basis vernetzter und
fernsteuerbarer Geräte und Installationen sowie automatisierbarer Abläufe steht.
» Generell sind meist folgende Elemente im Einsatz:
» Sensoren: Wandeln Prozesszustände in Informationen um und sind dadurch
Informationsquellen. bspw. Licht, Temperatur, Reed, Bewegungsmelder, Taster, …
» Aktoren: wandeln Informationen in Prozessenergie um bspw. Rolladen- und
Garagenmotor, Licht (inkl. Helligkeit und Farbe), Heizung, …
» Schaltzentralen: Ist oft „Herr über die Geräte im Netz“; notwendig für Logik:
„Wenn - dann…“ bspw. Computer, Appliances, z.B. Gira Homeserver für EIB
» Gateways: Verbindet Netze, bspw. Philips Hue Box: WLAN <-> ZigBee
» Kabel- und Funkverbindungen
» Stromquelle(n): ggf. mit unterbrechungsfreier Stromversorgung (USV/UPS).
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6. Peter Eulberg
Beispielhafte Ziele & Aspekte
eines „klugen Hauses“
» Komfort:
Einzelraumtemperaturregelung bspw. bei An- und Abwesenheit
Lichtszenen per Fernbedienung oder automatisch nachts auf dem Weg zur Toilette
Jalousien- und Rollladensteuerung mit Fernbedienung und (teil-)automatisch
Bewässerung des Gartens
» Sicherheit:
Innenraumüberwachung auf Bewegung bei Abwesenheit, ggf. Benachrichtigung eines
Wachdienstes
Aufzeichnung von Video bei Bewegung im Garten
» Energie sparen:
Einzelraumtemperaturmessung und -regelung
Heizkörper schließen bei geöffnetem/gekipptem Fenster
Heizung bei Abwesenheit herunterfahren und vor erwarteter Anwesenheit wieder
hochfahren
» Vernetzung von Haushaltsgeräten, bspw. Waschen mit preiswertem Strom
» Vernetzung von Unterhaltungselektronik, nutzen gemeinsamer Quellen, …
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7. Peter Eulberg
Realität
» Teuer: Je smarter das Haus, desto teurer die Installation
» Kompliziert: Es existieren verschiedenste, nicht kompatible Standards
» Teuer und ahnungslos: Der Elektriker will Konstrukteur und Händler sein,
er ist kein Berater, der vielleicht nur eine Abnahme macht
» Heizungsfachmänner sind noch weniger interessiert als Elektriker
» Aktuelle Smart Meter und smarte Heizungssteuerungen schicken ihre
Informationen oft ins Internet auf ein Portal. Ein direkter Zugriff auf die
Daten durch den Nutzer ist nicht vorgesehen. Es existiert kein API.
» Der Nutzer soll nur Nutzer sein, nicht selbst eingreifen können oder gar
selbst etwas dazu installieren.
» Meines Wissens kein „Schlüssel System“ verfügbar.
» Kein klarer Favorit für eine „Basistechnologie“.
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8. Peter Eulberg
Basistechnologien
Subjektive Auswahl, nur die m.E. aktuell relevanten
» EIB/KNX
» Wohl der Standard mit den meisten Mitgliedern und den meisten Geräten
» Teuer, geschützter Markt, Bus soll vom Fachmann installiert und
parametrisiert werden
» Mitglieder und Hersteller sind bspw.: Busch Jäger, Gira, ABB, Warema,
Somphy, …
» EnOcean
» Ein „aufsteigender Stern“; Spin-Off von Siemens 2001; Batterielose
Funksensorik
» Einsatz von kleinen Solarzellen und Piezotechnologie als Energiequelle um
Datagramme zu senden
» Ähnlich teuer und geschützt wie EIB/KNX
» ZigBee (Pro)
» ZigBee spezifiziert verschieden Layer. Die Standards sind verschieden alt
und verschieden weit verbreitet. ZigBee Home Automation Standard ist
relativ jung. Prominentestes Beispiel ist Philips Hue.
» Aktuell verfügbares Ökosystem ist klein und relativ teuer.
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9. Peter Eulberg
Basistechnologien II
Subjektive Auswahl, nur die m.E. aktuell relevanten
» WLAN & TCP/IP
» Sehr offen, verbraucht viel Strom
» Kein Standard oberhalb von TCP/IP für Hausautomatisation, vielleicht UPnP
für Multimedia
» Es gibt einzelne Geräte, bspw. Steckdosen
» Bluetooth (LE)
» Ein „aufsteigender Stern“, da besonders Bluetooth Low Energy Profile (LE) in
die Handys Einzug gehalten hat
» Es gibt aber meines Wissens nach noch keine Bluetooth LE Steckdose o.ä. in
Europa
» HomeMatic
» Proprietärer Standard von eQ-3 (Conrad und ELV)
» Relativ preiswert, viele Geräte verfügbar
» Alles graue Boxen von einem Hersteller
» Z-Wave
» Etwas preiswerter als EIB/EnOcean, gerade ausreichend großes Ökosystem
» Mein aktueller Favorit
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10. Peter Eulberg
Z-Wave
Vorteile, Einführung, Geräte
http://hdwallsource.com/wave-wallpaper-12053.html/wave-wallpaper-12053

11. Peter Eulberg
Warum Z-Wave
Warum ich mich für diesen Funk-basierten Standard entschieden
habe:
» Relativ preiswert (und immer noch nicht absolut preiswert),
bspw. ein Schalter 30-40 Euro
» Chinesen produzieren auch Produkte – Preisdruck
» Viele Module in Deutschland jetzt verfügbar
» Relativ offen – Hackability ist ziemlich gut mit Razberry für
Raspberry Pi
» Relativ gute Softwareunterstützung von zwave.me
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12. Peter Eulberg
Über Z-Wave
» Entwickelt vom dänischen Start-Up Zen-Sys, 2008 von Sigma Designs übernommen
» 9600 bit/s bis 100 kbit/s
» Frequenz in Europa 868,42 MHz, USA 908,42 MHz, Australien/Neuseeland 921,42 MHz
» Ein Netzwerk kann bis zu 232 Nodes haben
» Es gibt immer einen Controller, es können Sub-Controller & Gruppen existieren
» Maximale Distanz zwischen 2 Nodes etwa 30 Meter im offenen Raum
» Nodes mit permanenten Stromanschluss können Mesh-Routing betreiben
» Sehr stromsparend
» Typischerweise schläft eine Node und wacht alle 15 Minuten auf und sendet ihren Status
zum Controller
» Bei Events sendet die Node direkt
» Um eine Node in ein Netzwerk einzubinden, muss der Controller im „Lern-Modus“
sein und an der Node ein Taster gedrückt werden (ähnlich DECT)
» Das Netzwerk ist statisch und muss explizit in einen lernenden Routing-Modus
gebracht werden
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13. Peter Eulberg
Z-Wave Geräte – einige Beispiele
Controller
» USB-Sticks bspw. f. Windows, Razberry, Vera 3, …
Sensoren
» Taster, Reedkontakte, Bewegungsmelder, …
» Fernbedienungen
» Temperatur, Feuchtigkeit, Rauchmelder …
» Türschlösser
Aktoren
» Stromschalter, Dimmer, …
» LED Controller, Lampen, …
» Thermostate
» Türschlösser, Jalousiesteuerungen
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14. Peter Eulberg
Mitgebrachte Geräte
Fibaro Tür/Fenster Sensor (Reedkontakt)
» Feuert bei Statusänderung Event: offen/zu
» Statusabfrage beim nächsten Aufwachen
» Kann nach Einbau von DS18B20 Temperatur messen
Fibaro 2fach Schalter
» 2x 1,5 kW Schalter – Aktor
» 2x Schalter anschließbar – Sensor
Zipato RGBW LED Licht
» E27 dimmbares LED Licht
» RGB Farbe einstellbar
(aktuell nicht in Software implementiert)
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15. Razberry
Z-Wave Hard- & Software für den RPi
http://images6.fanpop.com/image/photos/34600000/Red-Raspberries-3-colors-34611042-640-480.jpg

16. Peter Eulberg
Razberry
» http://razberry.z-wave.me/
http://forum.z-wave.me/
» razberry.z-wave.me/docs/razberry.pdf
» Kostet bei
http://store.zwaveeurope.com/product_info.php?products_id=12362
etwa 60 Euro
» Installation: wget -q -O – http://razberry.z-
wave.me/install|sudo bash
» http://<rpi-ip-address>:8083
» Lässt sich komplett über Webinterface
bedienen
» Hat Javascript & JSON API
» Kann auch über Javascript an der Shell
programmiert werden
» Hat Hooks an der Shell für beliebige
Programme
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17. Peter Eulberg
Externe Antenne
» Erhöhung der Reichweite durch den Anbau einer externen Antenne
» Muss für 868 MHz geeignet sein
» Bspw. PSKN3 mit entsprechendem Pigtail
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Signal Ground/Shield

18. Hands on
Razberry Interfaces
http://monsignormonk.blogspot.de/2011/08/holiness-of-dirty-hands.html

19. Peter Eulberg
Hands on / Demo
Web Interfaces
» Flug über das Expert Interface
» Switch & LED an/aus
» Reed Kontakt Status Änderung / Temperatur
Automation / Interface
» Licht an/aus bei Reedkontakt öffnen
Javascript API
» http://192.168.178.54:8083/JS/Run/zway.devices[16].instances[1].commandClass
es[0x26].Set(0)
Remote Control Interface
» http://192.168.178.54:8084
Shell
» Server z-way-server
» Logfile
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20. Peter Eulberg
Z-Wave Mesh Netzwerk
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» Routing Tabelle eines Z-Wave Mesh Netzwerks
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21. Peter Eulberg
Z-Way Device API Data Model
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Von der Entwicklerdokumentation: razberry.z-wave.me/docs/zway.pdf

22. Peter Eulberg
Vielen Dank!
http://eulberg.info
eulberg@prodyco.com