FabHab

Unser Projekt das Fablab zu einem gemütlicheren und vielleicht auch automatischeren Habitat zu machen. Angenehmer Lebensraum für Nerds und Hacker halt.

Wir verwenden (noch) ESP 8266 (auch als ESP12 bekannt), da wir finden dass uns diese Platform ein paar Vorteile bietet.

* Sie sind preiswert. Selber in der Variante mit Platine, Startlogik und USB-seriell-Wandler sind sie für 3…4 Euro in China zu haben. * Es gibt viele Programmierumgebungen. Das kann für Anfänger die Arduino-Umgebung oder atom.io sein, es gibt aber auch andere Möglicheiten * Es gibt ESPEasy als Firmware, die recht komfortabel ist und viele Sensoren mit ihren Eigenheiten schon unterstützt. * Viele Arduino-Bibliotheken, inbesondere für Sensoren, lassen sich weiterverwenden.

Montiert sind die ESPs zusammen mit den Sensoren und einem kleinen Schaltnetzteil in Gehäuse, die aus Teilen zusammengesteckt sind, die wir selber mit dem Lasercutter geschnitten haben.

Bei den FabHab-Geräten sind als Sensoren verbaut:

* Ein DHT22 um Temperatur und Luftfeuchte zu messen * Ein passiver IR-Bewegungsmelder * Ein LDR Helligkeitssensor, der allerdings unkalibrierte Werte liefert, die insbesondere davon abhängen worauf der Sensor schaut. * Zwei Schaltkontakte um Reed-Fenstersensoren zu lesen

Ein Sensor der Helligkeit im infrarot, sichtbaren und ultravioleten Licht erfasst ist denkbar, aber derzeit nicht verbaut.

Das IoT-Gerät in der Eingangshalle der Toilette hat ein dickeres Netzteil und versorgt auch das Gerät in den Sanitärräumen. Dort sind als zusätzliche Sensoren vier Gassensoren für organische Gase verbaut. Diese reagieren auf Methan und ähnlich Stoffe. Sind aber meist nicht besonders stoffspezifisch. Durch eine geschickte Cross-Kalibrierung könnte man vermutlich einiges erreichen. Dieses Thema zu behacken braucht aber vermutlich Zugang zu einem Chemie-Labor.

Der Status der Geräts wird über eine drei-farbige LED angezeigt:

* blau zeigt den WLAN-Status an.

• Blinken zeigt Verbindungsaufbau
• Dauerleuchten zeigt gute Verbindung
• gelegentlich helle Pulse im Dauerleuchten signalisieren Datentransfer

* grün leuchtet bei Bewegungsmeldung auf * rot ist derzeit noch unbenutzt.

Die anfallenden Daten werden direkt an einen MQTT-Broker versandt, dazu unten mehr. Die ESPEasy-Firmware unterstützt aber auch http,tcp,udp,syslog,…

Das IoT-Gebastel hat zwei Hauptbestandteile in der zentralen Infrastruktur:

Ein eigenenes Netz, das als WPA2-verschlüsseltes Wlan namens fablab-wue-iot verfügbar ist. Im kabelgebundenen Ethernet ist dieses Netz als eigenes VLAN geführt was an einigen Switchports anliegt. Durch diese Netztrennung halten wir potentiell vorhandene Sicherheitslücken aus dem Netz herau, das allen zugänglich ist. Umgekehrt halten wir durchdrehende IoT-Geräte vom Netz das wir alle verwenden wollen fern.

Das andere Infrastruktur-Element ist ein RaspberryPi3 (der derzeit in der Bastelwerkstatt). Auf der Hardware-Seite ist ein 7-Zoll Display angeschlossen das die Erkennung von Touch-Events zulässt. Darauf liesse sich eine graphische Statusanzeige oder eine Hab-Steuerung bauen, das wartet aber noch auf jemand der dieses Feld behacken will.

Auf Software-Seite laufen diverse Dienste auf dem RaspberryPi3:

* Ein MQTT-Broker namens Mosquitto, der die Daten von den einzelnen IoT-Geräten annimmt und nach Bedarf weiterverteilt. * openHAB zur Hausautomatisierung. von hier werden auch Daten in eine InfluxDB (siehe unten) geschoben * node-red um eine graphische Oberfläche von Regellogik ala „IFTTT“ (if this than that) zu haben.

Auf der normalen Fablab-Infrastruktur läuft eine InfluxDB, die auch für andere Dienste genutzt wird, und Datenhistorie für diverse Sensoren hält. Die Daten können vom Grafana geplottet werden. Das ist inbesondere interessant um das Alterungsverhalten der Sensoren zu beobachten.

Als Aktoren sind derzeit drei Geräte(klassen) verfügbar:

Ein ebenfalls ESP-basiertes Gerät, das selbstständig die vollen Stunden vermeldet, aber auch für Notifikations via HTTP oder MQTT erreichbar ist.

Diese haben wir bereits erfolgreich angesteuert, es ist aber kein Controller dauerhaft verfügbar.

Die Heizungsventile lassen sich via Homatik ansteuern. Zusammen mit der Anwesenheitserkennung und den Temperatursensoren liese sich hier mehr Automatik verbauen.