Контроллер умного дома из роутера

Программный пакет Ядра 1-M Core превращает обычный роутер в центральный контроллер Умного Дома, совместимый с платформой 1-М Умный Дом (www.1-m.biz).

Ядро 1-M Core выполняет прием данных от датчиков, обработку сценариев, управление устройствами и другие функции системы Умного Дома.

Пользователю становятся доступны все возможности платформы 1-М Умный Дом:

• Оповещения о событиях дома: вторжение, дым, потоп и тп .
• Выполнение сценариев, в том числе автономное, при пропадании интернет (оффлайн).
• Запуск сценариев одной кнопкой или по условиям, событиям, суточным или недельным таймерам, прогнозу погоды, геопозиционированию и тп.
• Мониторинг и удаленное управление оборудованием со смартфона (Android) и через облачный WEB-интерфейс.
• Подключение облачных сервисов: прогноз погоды, геопозиционирование и др.
• Более эффективная, слаженная работа подсистем: отопления, полива, освещения и др.
• Ведение статистики работы устройств на облаке и многое другое.

(Для некоторых функций требуются доп. устройства и датчики…)

Связь Ядра с датчиками и устройствами

Установка и настройка

Шаги по установке

1. В файл /etc/opkg.conf добавить строчку 

src/gz keendev_1m ftp://cp.1-m.biz/1mcore

2. Выполнить

opkg update

opkg install 1m-core-keenle

3. Шаги по созданию аккаунта/системы в Личном кабинете сервиса 1-М Облако и старта активации (получение кода активации).

4. Ввод кода активации в роутере (вместо <activation code> вставить код активации, полученный в Личном кабинете сервиса 1-M Облако) 

/opt/sbin/1m activate <activation code>

5. Процесс установки и активации ядра завершен. 

Характеристики Ядра 1-M Core:

• размер пакета — 165 К
• нагрузка на проц — 1-3%

Кейсы использования:

• Геолокация (можно попробовать без покупки дополнительных устройств) — отметка на карте зон, при в ходе или выходе из которых смартфона, подключенного к системе, происходит запуск сценария. Например, оповещение о приходе домой детей или выходе их за территорию школы во время учебы  
• Много чего еще …

Перечень успешно проверенных моделей роутеров Zyxel:

• Keenetic Omni II Rev.A
• Zyxel Keenetic Giga II, прошивка 2.08 с установленным entware 3

Полезные ссылки:

Платформа 1-М Умный Дом www.1-m.biz

База знаний для того, чтобы задать вопрос

Раздел документации 

Ссылка на приложение 1mSmart для Android на Google Play

Совместимые стандарты, протоколы связи и устройства

Edited April 5, 2017 by 1MSmartHome

Обновлен список совместимых роутеров.

Наиль Байназаров

Нашли опечатку? Выделите текст и нажмите Ctrl + Enter

Как из китайского роутера сделать управляемую розетку, или ещё один проект для умного дома и офиса

Последнее время на Хабре всё больше статей на тему «Умный Дом», «Сделай Сам», и меня это радует. Внесу и я свой скромный вклад в развитие цивилизации. Добро пожаловать в мир умных вещей!

Краткая предистория

Сначала был хаос… Пропустим этапы сотворения мира и эпоху динозавров и перейдём сразу к 21 веку. Кругом беспроводные технологии, электроника повсюду, космические корабли летят к Марсу…

Открыв для себя китайские интернет-магазины разных товаров, я накупил всякого добра. В частности, были куплены наборы для дистанционного управления лампочками: пультик и к нему несколько коробочек. В результате я сделал дома 4 управляемые розетки и теперь, лёжа вечером на диване и читая Хабр, можно зажечь или погасить свет в комнате и в коридоре, не вставая с дивана. Удобно.

Ещё были куплены совершенно чудесные маленькие дешёвые WiFi-роутеры. Один из них использован как «удлинитель» для беспроводного интернета в детской, а другой оставался в резерве. Кстати, рекомендую, весьма неплохие характеристики за сумму менее 600 рублей.
В «закромах Родины» лежало много разных хороших вещей, и были большие новогодние выходные. И родился проект…

Цель и средства

Решено, что совершенно необходимой вещью в моём «умном доме» является электрическая розетка, которой можно управлять через интернет. Для этого были собраны в кучу необходимые детали:

• роутер
• плата с микроконтроллером AtMega16 от старого проекта
• твердотельное реле
• 2-строчный ЖКИ-дисплей
• корпус
• провода и прочие расходные материалы

Техническое задание

Устройству было дано имя «MZ-switch», и оно должно было делать следующие вещи:

• принимать команды от хозяина через интернет
• работать как реле управления нагрузкой и как реле времени
• работать как «пинговалка» и уметь перезагружать роутер и отключать нагрузку при отсутствии пингов
• программировать параметры работы из командной строки и сохранять их в своей памяти
• показывать статус на дисплее
• радовать хозяина своим существованием

Инжекция кода в роутер

Когда я получил роутер, то, разумеется, сразу полез внутрь. Сначала я полез туда не механически, а метафизически, через телнет.
Выяснилось, что внутри у него

неонка

Линукс, и даже можно при желании написать и запустить собственный скрипт. Можно даже сохранить его в памяти роутера, но вот как заставить скрипт автоматически запускаться при старте?
Несколько дней было убито на то, чтобы найти возможность запуска скрипта. Основная идея была в «инжекции кода» в запуск какого-то стартового скрипта, и такой скрипт был найден! Инжекция выглядит так:

Теперь мой роутер при старте извлекает из своей памяти сохранённые там скрипты и запускает их. Следовательно, можно реализовать свой алгоритм взаимодействия с окружающим миром.

Добившись от роутера запуска скриптов, я полез в него механически. Внутри обнаружился последовательный порт, через который можно получить доступ к консоли. Припаяв 3 штырька к нужным точкам платы, я получил возможность управлять роутером через последовательный порт с помощью микроконтроллера.

Микроконтроллер и программа управления

Микроконтроллер должен уметь общаться через последовательный порт с роутером, управлять нагрузкой, отображать на дисплее результаты работы и вообще делать всю грязную работу. От предыдущего проекта оставалась плата с микросхемой AtMega16, имеющая нужный функционал. Она и пошла в дело.
Базовый алгоритм работы микроконтроллера выглядит так: получаем строку с командой, анализируем, выполняем, возвращаем строку с ответом. Это напомнило мне логику работы аналоговых модемов: S-регистры с данными и AT-команды управления.
Уважая копирайты и вообще для разнообразия, алгоритм оперирует понятиями R-регистров и MZ-команд. Регистры хранят числа и строки, а команды позволяют изменять регистры и управлять логикой работы.
Пример команды настройки контраста дисплея: «MZ+R0=200«

Умный алгоритм

Алгоритм работы микроконтроллера состоит из нескольких отдельных задач:

• передача данных из буфера передачи
• приём данных и сохранение их в буфере приёма
• анализ принятых данных и определение команд
• чтение и запись внутренних R-регистров
• управление нагрузкой и логикой работы
• индикация режимов работы
• отсчёт интервалов времени

Всё это удалось разместить в объёме 8К кода и 512 байт данных, использовав всего половину ресурсов микроконтроллера. Так что можно ещё чего-нибудь придумать и напрограммировать. Например, показывать на дисплее время, погоду, играть музыку и передвигаться по квартире.
Управляющая программа была написана и отлажена на обычном терминале. При этом не пострадало ни одно устройство.

В результате получился следующий функционал устройства:

• пауза после включения: позволяет дождаться загрузки роутера и не реагировать на «мусор», который он при этом выдаёт в консоль
• если требуется авторизация, то ввод логина и пароля в ответ на запрос от роутера
• запуск скрипта, позволяющего настроить конфигурацию роутера для работы с устройством (init)
• запуск основного скрипта, который будет выполняться роутером при работе (loop)
• приём команд от роутера и передача ответных сообщений
• сторожевой таймер для перезагрузки роутера при отстутсвии активности
• запуск скрипта, перезагружающего роутер (halt)
• включение и выключение нагрузки с помощью оптоизолированного реле
• возможность настраивать все параметры и хранить их в памяти микроконтроллера

Шайтан-машина

Почему-то очень часто реализация функционала какой-нибудь простой вещи напоминает мне задачи из игры Incredible machine. Ну как может цель «включить лампочку» состоять из таких затейливых вещей и действий? А вот как:

• Чтобы роутер мог выполнять наши скрипты, сделаем «инжекцию кода» в один из его собственных скриптов.
• Инжектированный код создаёт в папке /tmp несколько служебных скриптов, которыми мы потом воспользуемся.
• Роутер не позволяет создавать файлы с атрибутом «исполняемый» и, благодаря заботливым китайцам, не имеет команды chmod.
• Но мы элегантно обходим эту неприятность: сначала копируем какой-нибудь исполняемый скрипт под нужным нам именем в папку /tmp, а затем перезаписываем его содержимое!
• Роутер имеет WEB-интерфейс для управления, но изменить/добавить свою страничку нельзя: всё read-only
• Но мы элегантно обходим эту неприятность: оказывается, есть страничка для запуска любой команды, но на неё нет прямых ссылок. Набираем адрес этой странички вручную, и можем запускать свои скрипты! Хоть и не красивой кнопкой, а олдскульной командной строкой.
• Чтобы устройство получило команду от пользователя, используем метод «сохрани-и-передай»: один скрипт вызывается из формы ввода команд и сохраняет ввод пользователя в файл. Другой скрипт постоянно проверяет наличие этого файла, а найдя — отправляет через последовательный порт на микроконтроллер.
• Получив ввод пользователя, микроконтроллер выделяет из него команду и выполняет её. Например команду «включить нагрузку».

Всё, задача решена!

Сборка в корпус

Множество проектов не доживают до релиза из-за того, что лень или не из чего делать нормальный корпус. В данном случае изначально была поставлена цель: сделать «промышленный образец», чтобы он выглядел по-взрослому, а не как обычно.
Корпус был взят достаточно просторный, чтобы всё там разместить без тесноты. Пара выходных с дрелью и напильником, йо-хо-хо и бутылка рома, и вот устройство собрано. Все крепёжные элементы были найдены в шкафу, где хранятся остатки от сборки мебели и вообще

хлам

полезные в хозяйстве мелочи. Не удивляйтесь креплениям из дюбелей: винтов с гайками под нужный диаметр не нашлось.
Незаменимым материалом при сборке являются «китайские сопли» — трубочки из пластмассы для клеевых пистолетов. За неимением такого пистолета все работы выполнялись жалом обычного паяльника.

Вот что получилось в итоге:
снаружи

изнутри

Зачем это было нужно

Не буду говорить, что создано уникальное устройство, аналогов которому ещё не существует. Хотя, почему не буду? Буду! Любой новый продукт в маркетинговых материалах именуется не иначе как «уникальный» и «не имеющий аналогов». В крайнем случае «в несколько раз лучше, чем обычный…». Поэтому говорю: получилось действительно уникальное устройство, более чем в 9000 раз умнее, чем обычная розетка.
Можно подключить электрочайник и включать его с ноутбука через Wi-Fi. А можно включить пароходную сирену, если в доме пропал интернет. А можно подключить к устройству Самый Главный Сервер и перезагружать его, находясь дома.
На самом деле данный проект был реализован в качестве «разминки для ума», чтобы не растерять навыки в программировании микроконтроллеров и владении паяльником.

Материалы проекта разрешается копировать и модифицировать. Желательно со ссылкой на автора проекта.

Прошивки с открытым исходным кодом (OpenWrt, DD-WRT)

Прошивки с открытым исходным кодом, такие как OpenWrt и DD-WRT, предлагают пользователям больше возможностей для настройки и управления их роутерами. Эти прошивки заменяют стандартное программное обеспечение, предоставляемое производителями роутеров, и позволяют вам оптимизировать производительность, настроить дополнительные функции и улучшить безопасность вашей сети.

Дополнительные функции и опции

Сторонние прошивки, такие как OpenWrt и DD-WRT, предоставляют доступ к дополнительным функциям и опциям, которые не доступны в стандартных прошивках роутеров. К ним могут относиться продвинутые настройки QoS (Quality of Service) для оптимизации пропускной способности, поддержка VPN-серверов для безопасного подключения к вашей сети из любой точки мира, и даже возможность превратить роутер в полноценный NAS (сетевое хранилище). 

Риски и преимущества использования стороннего ПО

Хотя использование стороннего программного обеспечения предоставляет ряд преимуществ, также стоит учесть и возможные риски. Во-первых, установка сторонней прошивки может привести к потере гарантии на ваш роутер, так как производители обычно не поддерживают такие модификации. Во-вторых, процесс установки прошивки может быть сложным и, если что-то пойдет не так, может повредить ваш роутер.

Тем не менее, если вы уверены в своих технических навыках и хотите расширить функционал вашего роутера, сторонние прошивки могут быть отличным решением. Прежде чем приступить к установке, тщательно изучите инструкции и убедитесь, что ваш роутер совместим с выбранной прошивкой.

После завершения настройки роутера и интеграции его с системами умного дома, не забывайте обеспечивать его своевременное обслуживание и поддержку для обеспечения максимальной производительности