Очередной умный дом без WiFi и Интернет

[aZholtikov]

Всем привет!

Хочу поделиться своим проектом умного дома, но без WiFi и Интернет.

Практически все существующие сейчас в продаже WiFi IoT девайсы, с моей точки, зрения имеют как минимум 3 недостатка:
1. Управление через сторонние сервера. Это возможно моя фобия, но мне не нравится если "дядюшка Ляо" гипотетически может управлять моей лампочкой. Это не наш метод! ;-)
2. Существенные задержки срабатывания. В случае например с WiFi датчиком открытия/закрытия задержка просто катастрофическая - около 15 секунд.
3. И собственно зависимость от WiFi и интернета. Один раз у меня погорел роутер - 1,5 дня "в темноте". Один раз провайдер чинил линию 2 недели... Ну тут даже страшно вспоминать все "танцы с бубном".

В итоге после некоторых изысканий и родился мой проектик. Основные особенности следующие:
1. Дом управляется связкой Home Assistant + MQTT брокер.
2. Устройства работают на протоколе ESP-NOW. Соответственно WiFi роутер не нужен. Задержек нет.
3. Устройства не требуют предварительной настройки и привязки. Просто прошил, включил и всё - в MQTT появился топик с MAC адресом девайса (правда конфигурацию в НА надо будет добавить ручками ;-)). Количество устройств не ограничено (гипотетически).
4. В сети поддерживается ретрансляция сообщений (Mesh сеть). Соответственно площадь использования так же не ограничена (гипотетически). Только увеличивается время передачи.
5. Возможность интеграции в сеть множества различных датчиков (сенсорных выключателей, температуры, влажности, протечек, влажности почвы, качества воздуха и тд..) на базе RF24 (но это уже мои 100%-е самоделки).

Конфигурация/устройства:
1. "Мозгом" дома является NAS с двумя LAN портами (1-й для подключения ESP-NOW - MQTT шлюза, второй (опциональный) для выхода в интернет (если необходимо управлять HA удаленно). В принципе использовать можно что угодно, если на нем можно запустить HA.
2. "Сердцем" дома является ESP-NOW - MQTT шлюз для обмена данными между девайсами и сервером.
3. Куча разных лампочек, LED контроллеров и выключателей (список постоянно расширяется) от Yandex, Tuya, SmartLife, Sonoff и тд. Единственное условие интеграции в умный дом - они должны быть или на ESP8266 совместимом модуле, или модуль надо заменить (проблем с заменой модуля никогда не возникало, благо они "копеечные" по сравнению со стоимостью девайса).
4. Куча различных датчиков на RF24. Они работают годы от одной "таблЭтки". Для интеграции их в дом используется RF24 - ESP-NOW шлюз (или несколько в зависимости от расстояний).

З.Ы. Сейчас на моем столе ожидают своего неминуемого часа следующие WiFi девайсы: датчик открытия/закрытия, датчик протечек, датчик дыма, датчик газа, диммер, датчик движения, привод рулонной шторы (встроенный и внешний), привод штор. Да мало ли что можно доделать под свои нужды...

Если стало интересно - прошу на https://github.com/aZholtikov

 

[aZholtikov]

В дополнение к моим фобиям... Сегодня получил на почте (и естественно вскрыл для исследования) LED контроллер AIP-FUTURE (совместимый с Tuya). И внутри обнаружен микрофон... Примитивный. Судя по штатному приложению он обеспечивает режим "цветомузыки". Но только ли это?..

 

[DyadyaGenya]

Если стало интересно - прошу на https://github.com/aZholtikov

Тоесть вы сами написали библиотеку для мешсети?

 

[aZholtikov]

Тоесть вы сами написали библиотеку для мешсети?

Да. В моем понимании что это такое.

 

[nikolz]

решение интересное, но уже почти не актуально.
полагаю, что лет 5 еще будет актуальна.
--------------------
поясняю:
ESP-NOW - это aля BLE, но с потреблением при старте в 10 раз больше, а при работе до 100 раз большим.
Цена железа, если брать TeLINK, одна и та же.
Но для автономных датчиков BLE будет в выигрыше.
Программно конечно проще, но и сеть слабея и помехозащищенность хуже.

 

[nikolz]

и еще ESP-Now прекрасно дружит с WiFi
поэтому на одном узле можно включить WiFi чтобы была связь со смартфоном и интернет

 

[nikolz]

вообще-то можно вместо RF24 и ESP8266 взять современные модули NRF или Telink , но с протоколом типа аля ESP-NOW,
тогда вся сеть будет однородная и кушать будет раз в 10-50 меньше.

 

[nikolz]

Серия nRF51 предлагает ряд
решений со сверхнизким энергопотреблением для беспроводных устройств с частотой 2,4 ГГц. С серией
nRF51 у вас есть широкий выбор устройств, в том числе со встроенными
Стеки протоколов Bluetooth ® low energy и/или ANT ™ , а также открытые
устройства, позволяющие разрабатывать собственный проприетарный беспроводной стек и экосистему.
Серия nRF51 сочетает в себе ведущую
технологию приемопередатчиков Nordic Semiconductor с частотой 2,4 ГГц и мощный, но маломощный ARM ® Cortex ™ -
Ядро M0, ряд периферийных устройств и опций памяти. Пин-код и код
совместимые устройства серии nRF51 предлагают вам наиболее гибкую
платформу для всех ваших беспроводных приложений с частотой 2,4 ГГц.

 

[aZholtikov]

Это все конечно верно. Но моя цель была (и есть) в другом. Переделка под себя дешевых китайских IoT девайсов, половина (+/-) которых работает на ESP8266.

 

[nikolz]

Это все конечно верно. Но моя цель была (и есть) в другом. Переделка под себя дешевых китайских IoT девайсов, половина (+/-) которых работает на ESP8266.

нормальное решение.
Я тоже много делал на ESP8266 в том числе и с ESP-NOW.
В проекте c TTS тоже буду использовать ESP , но не по причине связи а по причине большого объема флеш и сравнительно большого RAM.
Минимальный объем синтезатора во флеш это 2.5 Мбайта. а максимальный 250.
-------------------
Но если память не требуется по лучше на TLSR что сейчас и делаю.
Модуль TLSR8266 стоит дешевле, чем модуль ESP-12E.

 

[pvvx]

Практически все существующие сейчас в продаже WiFi IoT девайсы, с моей точки, зрения имеют как минимум 3 недостатка:
1. Управление через сторонние сервера. Это возможно моя фобия, но мне не нравится если "дядюшка Ляо" гипотетически может управлять моей лампочкой. Это не наш метод! ;-)

Берите Tuya или Xiaomi.
Для Tuya вам потребуется один раз зарегистрировать устройство. Затем на их сайте получить ключи и общаться с датчиком или исполнительным устройством напрямую, без какой либо внешней сети. Полная поддержка прямого взаимодействия есть в HomeAsistant.
Для Xiaomi почти аналогично. Но требуется Zigbee-BT-WiFi шлюз. Шлюз 3-й версии очень стабильно работает, не то что всякие приблуды на ESP. Тогда полная поддержка, включая получение ключей есть в интеграции для HomeAsistant.

2. Существенные задержки срабатывания. В случае например с WiFi датчиком открытия/закрытия задержка просто катастрофическая - около 15 секунд.

Задержка для WiFi устройств есть очень часто. Это определяется энерго-экономичными режимами, самим принципом WiFi и занятостью роутера. Типовая задержка у всяких "WiFi вумных розеток" составляет 20..300 мс в локальной сети.
Любая реакция-ответ, что больше 200 мс - это уже конфликтует с человеческим восприятием. WiFi в это не укладывается. Решением может быть использование типового BLE, BLE-MESH или Zigbee. По надежности такие решения на порядок лучше. А задержки срабатывания сигнал-реакция достигают 50 мс. В основном это задержки исполнения в управляющей системе.

3. И собственно зависимость от WiFi и интернета. Один раз у меня погорел роутер - 1,5 дня "в темноте". Один раз провайдер чинил линию 2 недели... Ну тут даже страшно вспоминать все "танцы с бубном".

При частых отключениях электроэнергии, к примеру на даче - WiFi или проводный Ethernet - самая жручая реализация и требуют больших АКБ, да на каждом узле. Т.е. являются самыми дорогими и нестабильными решениями.

Ваше решение для обычного дома является сверхдорогим и нестабильным. У вас своя ядерная подстанция для запитки этого барахла?

 

[pvvx]

Вот пример задержки WiFi, сети и скриптов в HA:
Участвуют:
1) Термометр CGDK2 с моей прошивкой. Кнопка на нем передает сигнал по BLE. Время реакции от нажатия кнопки до прием в другом модуле BLE - 10 мс. (2 мс - просыпание SoC, 2 мс передача - т.е. через 4..5 мс сигнал уже в системе)
2) WiFi "вумная розетка" Tuya. Тут пофиг какой в ней контроллер. Время реакции - передача по TCP - 50+ мс.
3) Роутер Keenetic HERO 4G. Модем у него отключен - сеть использует другой 4G 19 категории...
4) HA на NanoPi-NEO-Core2 + SSD.

Пример последней реакции этой системы c HA:

0.66 секунд! Специально не выбирал самый длительный вариант.
В среднем (медианная) задержка от внешнего события у данной связки - 200..300 мс, что всё равно выходит за приемлемые рамки. Всему виной - WiFi.

Пример времени отработки типового BLE устройства: CGPR1 и приемника-ретранслятора BLE.
Т.е. время реакции еле вписывается в 0.2 сек. Но источник задержки - CGPR1. Он первым делом передает просто свой идентификатор, а уже через 50 мс блок повторяющихся пакетов с шагом 50 мс c данными/условиями события. Ну ещё плюс время фильтра на частоты не более 50Гц на датчике ИК...

 

[pvvx]

Это все конечно верно. Но моя цель была (и есть) в другом. Переделка под себя дешевых китайских IoT девайсов, половина (+/-) которых работает на ESP8266.

Уже не половина. Всё приобретенное мной и выпущенное в этом году не содержало ESP. Везде новые SoC.

2. Устройства работают на протоколе ESP-NOW. Соответственно WiFi роутер не нужен. Задержек нет.

А задержка ESP-NOW? Она бывает ещё хуже.
И далее у вас несовместимость:
Home Assistant + MQTT брокер <что тут между ними за тормоз?> ESP-NOW - MQTT шлюз.
И характеристики MQTT брокеров по времени запроса-ответа не радужные...

 

[pvvx]

4. Куча различных датчиков на RF24. Они работают годы от одной "таблЭтки". Для интеграции их в дом используется RF24 - ESP-NOW шлюз (или несколько в зависимости от расстояний).

Шлюз ESP-NOW тоже работает "годы от одной "таблЭтки""?
Один SoC ESP "кушает" аналогично роутеру WiFi c LAN ещё на десятилетней давности SoC...
А ныне технология производства ESP8266/ESP32 и RF24 канула в лету. Во всех новых чипах, кроме помойки в виде ESP, токи приема и передачи RF части упали в 3-х раза. И это не какие-то супер образцы, а то, что уже продается несколько лет и впихнуто во многие бытовые устройства...

 

[pvvx]

@aZholtikov - Причины, почему, на мой взгляд, ваш проект не взлетит:

• Обычный пользователь не имеет столько навыков и времени, чтобы самому собирать свои устройства. Очень много проблем возникает даже при простой перепрошивке готовых и везде продающихся IoT устройств по OTA.
• Жестка система. Для замены места датчика или исполнительного устройства требуются навыки программирования. Т.е. конфигурация делается один раз и специалистом. Далее вызывать спецов или орать на форумах. Установить HA обычный пользователь не в состоянии, а тут ещё надо изучать MQTT и прочие скрипты, по которым нет подробных руководств…
• Ужасная автономность. При сбоях в сети всё накрывается, т.к. используются устаревшие и жручие SoC, требующие АКБ от троллейбуса…
• ESP-NOW не совместим с WiFi. Имеет очень много помех от работающего WiFi роутера, а так же создает помехи всем устройствам в вашей сети WiFi. В итоге в ESP-NOW имеем ужасные задержки или вообще выпадения если устройства не используют подтверждения транзакций.
• Нет простых и красиво оформленных меню по настройке системы.

В итоге интеграции к HA развиваются основываясь на готовых IoT устройствах от разных крупных производителей. Эти решения для пользователя и специалиста всегда дешевле, чем собирать аналоги самому. Тем более на антиквариате ESP и RF24.

 

[pvvx]

@aZholtikov - чтобы собрать минимальную систему "умного дома" по вашей "конфигурации" , а это от 20 устройств, требуется целый производственный цех и не менее 2-х месячные ожидания по закупке комплектующих на али с хорошими суммами. А в итоге пользователю ещё неизвестно - будет ли это всё работать, не накроется ли проект, будут ли все описания как и что делать?
Т.е. это развлекуха для тех, кому делать нечего, а не "Умный дом".

 

[aZholtikov]

„Если вас критикуют, то значит вы всё делаете правильно. Потому что люди нападают на всякого, у кого есть мозги.“ — Брюс Ли

 

[pvvx]

„Если вас критикуют, то значит вы всё делаете правильно. Потому что люди нападают на всякого, у кого есть мозги.“ — Брюс Ли

Это всё, что можете сказать по измерению реакции построенной системы?
И хто такой "Брюс Ли"?

 

[aZholtikov]

Это всё, что можете сказать по измерению реакции построенной системы?

Ну касательно реакции... В приложенном видео (по ссылке) пример выключения света. Достаточно медленно или надо еще замедлить?

Путь такой:
1. Сенсорный выключатель на RF24
2. RF24-ESP-NOW шлюз
3. ESP-NOW-MQTT шлюз (пишет топик)
4. MQTT брокер
5. HA (срабатывает автоматизация и пишет топик)
6. MQTT брокер
7. ESP-NOW-MQTT шлюз (читает топик)
8. ESP-NOW лампочка

IMG_1736.MOV

Посмотреть и скачать с Яндекс Диска

disk.yandex.ru

 

[pvvx]

Ну касательно реакции... В приложенном видео (по ссылке) пример выключения света. Достаточно медленно или надо еще замедлить?

В системе одна лампочка и один выключатель?
> HA (срабатывает автоматизация и пишет топик)
И где лог? Там тайминг описан.