Odříznutí internetu, přesun k Home Assistantu

Třetí díl série o chytrých zařízeních (IOT – Internet of things) v domácnosti je již konkrétnější a ukazuje jednu z alternativních cest jejich použití, která je zcela odlišná od „mainstreamové“ cesty, kterou to zapojí drtivá většina ostatních uživatelů. V konečném důsledku může být právě tohle rozhodující faktor, díky kterému se můžete vyhnout případnému hackerskému útoku či výpadku cloudové infrastruktury výrobců IOT. Příjemným vedlejším efektem je navíc to, že často i stoupne komfort užití IOT zařízení a otevírají se další možnosti jejich spolupráce. Abych ale řekl celou pravdu, tímto přístupem přebíráte i komplet zodpovědnost (za problémy můžete nadávat akorát sobě) a vyžaduje to i větší znalosti IT.

Je plno stejně kvalitních či kvalitnějších alternativ, ale osobně mám drtivou většinu IOT senzorů / detektorů od značky Shelly. Doporučuji se ale podívat i na zařízení na bázi ZigBee. Já jsem ale žádnou centrální bránu řešit nechtěl a spoléhal se čistě na komunikaci po WiFi. Jelikož jde o novostavbu, stropních WiFi „talířů“ je po domě dostatek (Ubiquiti UniFi AC Long Range).

Zařízení „Shelly 1“ (či Shelly 1 Plus) v hodnotě několika stokorun slouží skvěle například na otevírání el. garážových vrat. Paradoxně to vychází finančně levněji, než dokupovat oficiální dálkové ovladače dalším členům rodiny. Navíc můžete vrata otevírat odkudkoliv přímo z mobilního telefonu.

Otevřené okno, děravá pračka

Dále používám Shelly Door Window 2 a Shelly Flood. V obou případech jde o senzory napájené baterií. První detekuje otevřená okna / dveře a druhý únik vody. Detektory na otevřené okna / dveře používáme tam, kde je běžně zapomínáme v rámci větrání zavírat, tedy u oken a dvěří, které nejsou úplně na očích. Shelly Flood je pak umístěn pod pračkou a myčkou. S prorezlou myčkou a tekoucí pračkou máme z minulosti neblahé zkušenosti. Původně byl záměr zaintegrovat detektory vody společně s centrálním uzávěrem vody, ale ten jsem zkritizoval v předchozím díle (powered by Tuya) a už nikdy nedořešil. Pointa, že únik vody z myčky / pračky povede automaticky k uzavření přívodu vody do domu, tak dosud nebyla realizována.

Někdy je umění najít místo, kam senzor otevřených dveří přidělat. Oba díly musí být od sebe maximálně několik mm, pokud mají hlásit stav „zavřeno“. Zde toho bylo dosaženo držáky z 3D tisku.

Měrák elektriky i vody

Další IOT zařízení, která používám, ale jsou spíše pasivního charakteru jsou:

Shelly 3EM – 3-fázový měřák spotřebované el. energie v domácnosti. Původně koupeno spíše jako hračka, nicméně nakonec se ukázalo, že to není úplně marná věc pro detekci anomálií ve spotřebě el. energie. Já tak díky tomuto měřáku včas odhalil, že tepelné čerpadlo nebylo nastaveno úplně ideálně (například, že zbytečně často využívalo neúspornou přímotopnou spirálu).

AI on the edge device – měřák spotřeby vody. Tohle není hotové zařízení, ale pokud za pár stovek koupíte miniaturní integrovanou desku s kamerou a správně ji nasadíte na vodoměr (nutno vytisknout na 3D tiskárně), dokáže spolehlivě převádět stav analogových „budíků“ na litry. A když se pak kouknete na denní spotřebu vody, nestačí se člověk divit. V m3 to nevypadá tak drasticky…

Bez 3D tiskárny se člověk neobejde ani zde. V horní části je umístěn „mini počítač“ na bázi ESP32 CAM se SW AI on the edge, který například co 5 minut vyfotí ciferníky vodoměru miniaturní kamerou (přisvítí si LEDkou) a převede je do digitální podoby.

Trouba a čistička vzduchu taky na internet?

V domácnosti by se našlo více zařízení, která se chlubí možností připojení k internetu, ale nenašel jsem žádný rozumný scénář, proč bych je tam připojoval (trouba, čistička vzduchu, …). Naopak možnost vzdáleně zapnout klimatizaci, poštelovat tepelné čerpadlo či fotovoltaický systém je vítaná. U chytré televize s Androidem je varianta s internetem jasná.

Fotovoltaika značky SOLAX, stejně jako tepelné čerpadlo PZP (model Economic) mají též vlastní cloudovou infrastrukturu a tedy i mobilní aplikaci, nicméně nic z toho se mě netýká. Komunikace je tak vedena lokálně skrze „průmyslový“ protokol Modbus, který obě zařízení skrze síťový protokol TCP nabízejí.

Bez internetu, odříznuto, šmytec

Všechna výše uvedená zařízení jsem laicky řečeno odříznul od internetu. To je alfa a omega odlišného přístupu, který jsem zvolil. Místo oficiální cloudové infrastruktury výrobců tak všechna zařízení směruju na lokální server s open source aplikací Home Assistant. Tahle aplikace umožňuje spravovat téměř vše, co je připojeno ethernetovým kabelem nebo skrze WiFi. A to z jednoho místa (resp. z jedné mobilní aplikace) a často lépe, než přes oficiální aplikace výrobců. Home Assistant provozuji na mini počítači Raspberry 3, protože se mě jich doma prostě několik válelo 🙂 Variant nasazení ale existuje několik. Kromě toho, že můžete Home Assistant provozovat v režimu „hračička“, můžete v něm mezi připojenými zařízeními vytvářet i automatizace a optimalizovat tak chod domácnosti.

Chytrá IOT zařízení značky Shelly Vám detekuje Home Assistant automaticky během několika minut a jejich připojení je otázkou několika kliknutí. FVE SOLAX lze provozovat skrze protokol Modbus a díky existenci addonu je to i zde na několik kliknutí + nutnost zadat IP adresu střídače. Největší výzvou tak bylo připojení tepelného čerpadla PZP opět skrze Modbus (zvlášť, když tenhle protokol vidíte prvně v životě), ke kterému ale žádný addon neexistuje. Díky vstřícnému přístupu tech. podpory společnosti PZP jsem ale obdržel dokumentaci a několik dalších cenných rad, což vedlo k tomu, že dokážu vyčítat a měnit klíčové parametry tepelného čerpadla.

Home Assistant – z jednoho místa můžete vidět dění v celé domácnosti. Možnosti jsou obrovské. Příjemné je i udržování historie jednotlivých hodnot a hlavně to, že je HA dotaženější než celá řada originálních aplikací od výrobců IOT.

Nebýt otrokem

Ač prostřednictvím Home Assistantu přebírám kontrolu nad tepelným čerpadlem, neohrozím chod TP ani domácnosti v případě, že například server s Home Assistantem „umře“ nebo ho vypnu. V zimě to prostě bude topit tak jako tak a teplá voda taky bude. Obecně to mám takhle nastaveno i vůči dalším IOT zařízením. Garáž můžu pořád otevřít dálkovým ovladačem, světla vypínačem a dveře klíčem. Nechci být otrokem chytré domácnosti. Mimochodem (tohle má teda už hodně daleko od původního tématu ohledně zabezpečení IOT v domácnosti), v případě tepelného čerpadla mě zaujalo to (ač je to patrně normální, ale pro mě novinka, neboť jsem tuto problematiku nikdy neřešil), že se mu musíte v pravidelných intervalech (tuším že každých max. 100 sekund) z Home Assistantu skrze modbus hlásit. Jenom tak ho můžete vzdáleně z Home Assistantu ovládnout. Pokud se hlásit přestanete (například vlivem závady Home Assistant serveru), tepelko převezme řízení zpět. Jednoduché a funkční.

Automatizace na pár kliknutí

Jakmile máte všechna chytrá zařízení na jednom místě v Home Assistantu, můžete prostřednictvím vizuálních průvodců dělat i jinak složité věci jednoduše. Věci, které byste jinak museli řešit přes elektrikáře, nákupem fyzických stykačů, spínačů, …, dokážete vyřešit během pár minut přes klávesnici a myš. Já jsem kupříkladu v Home Assistantu realizoval tyto automatizace:

Akumulace / navýšení cílové teploty vody v bojleru v případě přebytků z fotovoltaiky

Automatizace je nastavena tak, že pokud fotovoltaika vyrábí více než 4 kW po dobu minimálně 20 minut (vyčteno přes modbus Solaxu), navýší významně cílovou teplotu v bojleru i za cenu, že začne tepelné čerpadlo využívat 3 kW přímotopnou spirálu (zařízeno přes modbus PZP). Asi by to šlo vymyslet sofistikovaněji, nicméně mě se předpověď počasí v HA neosvědčila, tudíž pokud moje FVE vyrábí 20 minut v kuse přes 4 kW, beru to, že venku je jasno s minimem mraků a tudíž je malá pravděpodobnost, že si bude tepelko při této operaci zbytečně „docucávat“ z baterie.

Okamžité shození tepelného čerpadla do pohotovostního režimu v případě výpadku el. energie ze sítě

Pokud vypadne el. síť v ulici (vyčteno z modbus Solaxu, který se přepne do režimu „off-grid“), nemá smyslu nahřívat vodu / topit z baterií (zařízeno skrze modbus PZP přehozením TČ do pohotovostního režimu). I v zimě je teplo v baráku naakumulované, tudíž pokud nenastal zrovna konec světa, těch pár minut až hodin, než elektrika naběhne, lze vydržet. Resp. než baterii FVE rychle vyždímat k dohřátí teplé vody a nebo ke zvýšení teploty topení, to ji raději využít k zajištění osvětlení, vaření či dokončení pracího cyklu. Pochopitelně funguje i opačná automatizace, která to po ukončení výpadku „nahodí“.

Zapnutí bazénové filtrace pokud jsou přebytky a venku je teplota, která za tu filtraci bazénu stojí

Elektromobil, spotové ceny, závěr

Pokud pak někdo nakupuje energii za spotové ceny, řeší i její prodej a vlastní elektromobil / wallbox, pak lze vymyslet spousty dalších automatizací. To všechno lze totiž do Home Assistantu integrovat.

No a v příští (a zřejmě poslední) části se teda už opravdu vrátíme k tomu zabezpečení 🙂 Home Assistant sice v tomto díle spatřil světlo světa, ale těžko si přes něj otevřeme garážová vrata, pokud budeme před domem mimo dosah WiFi signálu. Čekají nás tak pojmy jako VLAN, pfSense, HAproxy, Snort, Acme, GeoIp blocking, fail2ban, …