يحصل المنزل الذكي الذي يعمل بنظام Home Assistant على لوحة تحكم فعلية ذاتية الصنع

على مدى السنوات القليلة الماضية، أضفت قدرًا لا بأس به من تكنولوجيا المنزل الذكي إلى منزلي. ومن بين أمور أخرى، يمكنني التحكم في الأضواء والمنافذ، ومراقبة حالة الأجهزة المختلفة، وقياس كمية الكهرباء والمياه التي أستخدمها، وحتى قطع إمدادات المياه في حالة حدوث تسرب. يتم تنسيق كل هذه التكنولوجيا من خلال مركز، والذي قمت بالوصول إليه في الأصل من خلال واجهة تقليدية تعتمد على المتصفح. لكن التمرير والنقر عبر الشاشات للعثور على القراءة أو الإعداد الذي أريده هو أ) بطيء وب) ممل. كنت أرغب في الحصول على واجهة سريعة وممتعة — لوحة تحكم فعلية تحتوي على شاشات عرض وأزرار.

شيء يشبه غرفة التحكم في محطة الطاقة النووية في السبعينيات متلازمة الصين. كنت في العاشرة من عمري تقريبًا عندما شاهدت هذا الفيلم، وكانت فكرتي الغامرة أثناء مشاهدة جاك ليمون وهو يحاول تجنب الانهيار هي: “يا فتى، هذه الألواح تبدو أنيقة!” لذلك أصبحوا نجمي الشمالي لهذا التصميم.

ولكن قبل أن أتمكن من العمل على العناصر الجمالية، كان علي أن أفكر في كيفية قيام لوحتي بمعالجة المدخلات والمخرجات والتواصل مع الأنظمة الموجودة في منزلي. يتم ربط الأجهزة الموجودة في منزلي معًا باستخدام منصة Home Assistant مفتوحة المصدر. إن استخدام منصة مفتوحة المصدر يعني أنه لا داعي للقلق، على سبيل المثال، من أنني لن أتمكن فجأة من تشغيل الأضواء بسبب الترقية القسرية لنظام خاص، أو أتساءل عما إذا كان شخص ما في السحابة يراقب النشاط في منزلي.

قلب إعداد Home Assistant الخاص بي هو مركز مدعوم بجهاز كمبيوتر قديم يعمل بنظام التشغيل Linux. يتعامل هذا مع الاتصالات اللاسلكية مع أجهزة الاستشعار والأجهزة والأجهزة الأخرى. بالنسبة للمعدات التجارية الجاهزة – مثل عداد الطاقة الخاص بي – يتم هذا الاتصال عادةً عبر Z-Wave. تتصل أجهزة البيرة المنزلية الخاصة بي بدبابيس GPIO الخاصة بـ Raspberry Pi، والتي تنقل حالتها عبر Wi-Fi باستخدام بروتوكول MQTT القياسي لإنترنت الأشياء. ومع ذلك، قررت استخدام اتصال Ethernet سلكي بين لوحة التحكم وجهاز الكمبيوتر المركزي الخاص بي، حيث سيسمح لي ذلك باستخدام الطاقة عبر Ethernet (PoE) لتزويد اللوحة بالكهرباء.

تتضمن الأنواع المختلفة للمكونات المستخدمة في لوحة التحكم شاشة تعمل باللمس [A]، شاشات LED [B]، التوت بيس [C]، الطاقة عبر لوحات إيثرنت [D]وزر التوقف في حالات الطوارئ [E]. جيمس بروفوست

في الواقع، أنا استخدم اثنين اتصالات Ethernet، لأنني قررت تقسيم وظائف لوحة التحكم عبر نموذجين 3B+ Raspberry Pis، بتكلفة حوالي 35 دولارًا أمريكيًا لكل منهما (يمكن العثور على فاتورة المواد الكاملة في مستودع GitHub الخاص بي). يقوم One Pi بتشغيل شاشة تعمل باللمس، بينما يتعامل الآخر مع الأزرار ومصابيح LED. تم تجهيز كل منها بقبعة PoE إضافية بقيمة 20 دولارًا لسحب الطاقة من اتصال Ethernet الخاص بها.

تتطلب قيادة جميع الأزرار ومصابيح LED أكثر من 50 إشارة إدخال/إخراج، وهو أكثر مما يمكن استيعابه بواسطة رأس GPIO الموجود على Pi. على الرغم من أن هذا الرأس يحتوي على 40 طرفًا، إلا أن حوالي 26 طرفًا فقط قابلة للاستخدام عمليًا. لذلك استخدمت ثلاثة موسعات I2C بقيمة 6 دولارات، كل منها قادر على التعامل مع 16 إشارة إدخال/إخراج وإعادة إرسالها عبر ناقل بيانات ذي سلكين.

لا داعي للقلق من أنني لن أتمكن فجأة من تشغيل الأضواء بسبب الترقية القسرية.

البرنامج الذي يحرك كل Pi لديه أيضًا وظائف منفصلة. يتم ذلك باستخدام حاويات Docker: بيئات برمجية تعمل كصناديق حماية قائمة بذاتها. يحتوي جهاز Pi المسؤول عن شاشة اللمس على ثلاث حاويات: تقوم إحداهما بتشغيل المتصفح في وضع الكشك، والذي يجلب عرضًا رسوميًا من مركز Home Assistant. تقوم الحاوية الثانية بتشغيل برنامج Python النصي، الذي يترجم مدخلات الشاشة التي تعمل باللمس – مثل الضغط على أيقونة لشاشة معلومات أخرى – إلى طلبات إلى المركز. تقوم حاوية ثالثة بتشغيل خادم ويب محلي: عند توجيه متصفح الكشك إلى هذا الخادم المحلي بدلاً من المحور، تعرض الشاشة معلومات تشخيصية داخلية مفيدة لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها.