Anwesenheitserkennung mittels BT und RASPBERRY

[marius.jaworowski@gmail.com]

Hallo Freunde der leichten Hausautomatisierungsunterhaltung,

wer kennt nicht das Problem: Ihr kommt nach hause und müsst feststellen das Ihr vergessen habt, vor dem Verlassen der Wohnung der Zentrale dies mitzuteilen. Ein Hausautomatisierung sollte selbstständig ermitteln können wann jemand zuhause ist und wann nicht. Das Leben ist zu dynamisch um mit "von-bis-Uhrzeit" Anweisungen zu arbeiten! Spot schaltet nach verlassen der Wohnung bei mir alle Lichter aus, regelt die Heizung runter. Sobald ich nach Hause komme, wird die Heizung wieder hochgefahren und wenn es draussen dunkel ist das Licht angemacht.

Leider sind die Möglichkeiten der HomeMatic CCU recht eingeschränkt was die Anwesenheitserkennung angehet. Es gibt einige Versuche im Internet um dieses Problem zu lösen, doch die meisten Lösungsansätze sind unbrauchbar. Deswegen habe ich mich entschieden eine eigene Lösung zu entwickeln.

Das hier vorgestellte Projekt habe ich über viele Monate hinweg erarbeitet. Es kann sein, das hier und da noch Fehler vorhandenen sind oder dass die Beschreibung nicht sofort verständlich ist. In allen Fällen würde ich mich über ein Feedback freuen, sodass ich Spot noch weiter verbessern kann.

Solltest es sein dass Du keinen RASPBERRY PI besitzen und Du auch keine Erfahrung mit der Einrichtung hast, kannst ich Dir ein Link schicken, wo Du einen RASPBERRY PI fertig mit der nötigen Software kaufen kannst.


Bluetooth presents control for HomeMatic

Die größten Vorteile sind:

• Alles passiert Lokal ohne Internet ,Dienstleister und VPN
  Es fallen keine Laufenden Kosten an (ausser Strom)
  Es ist sehr energiesparend (auch für das Telefon)
  Geräteverwaltung passier über die CCU2, daher besonders einfach
  Es lassen sich mehrere Sensoren einbinden, sodass man die Reichweite von Bluetooth frei skalieren kann.
  Protokollierung der Anwesenheit
  Alles ist in Python geschrieben

Welche Komponenten habe ich verwendet:

• HomeMatic CCU2 v2.19.9
  XML-API CCU Addon für die CCU2 in Version 1.11
  RASPBERRY PI (mit RASPBIAN JESSIE)
  Bluetooth Adapter (RASPBERRY PI 3 hat Bluetooth integriert - habe es aber nicht getestet)

Funktionsweise
Spot ist ein Programm das in Python geschrieben ist. Damit läuft es praktisch auf jeder Platform, jedoch beschränke ich mich in dieser Anleitung auf dem RASPBERRY PI mit "RASPBIAN JESSIE" als Betriebsystem.

Spot besteht aus zwei Teilen, einem Server und einem Sensor. Die Anzahl an Sensoren kann problemlos erhört werden um damit die Reichweite der Home-Zone zu erweitern. Jedes Mobile Gerät das dem Funk Standard Bluetooth beherrscht kann verwendet werden. Sei es ein iPhone/Android Telefon, eine SmartWatch, Notebook, iPad oder ein Nokia Telefon.
Jedes Bluetooth Gerät besitzt eine individuelle MAC-Adresse, diese wird bei der HomeMatic CCU als System-Variable eingetragen, damit weisst Spot welche Gerät es auf "Anwesenheit" hin prüfen soll. Spot (Server) fragt die HomeMatic in regelmässigen Abständen ab und übergibt eine Liste der Geräten an die Sensoren. Diese wiederum schauen ob sich das Bluetooth Gerät in der Reichweite befindet oder nicht. Die Reichweite der Sensoren bildet die Home-Zone. Betritt ein Gerät die Home-Zone, so wird es sofort an das HomeMatic System kommuniziert. Ein Gerät gilt als nicht mehr anwesend wenn es über die Dauer von zwei Zyklen (2min) von keinen Sensor gesehen wird. Dies soll Fehlinterpretation durch Funkschatten und ähnliches verhindern. Das beschriebene Verhalten lässt sich über die Spot-Konfigurationsdatei beeinflussen.


1# RASPBERRY PI
Alle Schritte werden über die Shell durchgeführt!
Bluetooth muss auf dem Raspberry installiert und funktionsbereit sein,
dazu die folgenden Pakete installieren.

Code: Alles auswählen

sudo su
apt-get install bluetooth mc python-bluez git

Jetzt koppeln wir das Bluetooth Gerät (zB Telefon) mit dem Raspberry über ein Konfigurationstool

Code: Alles auswählen

bluetoothctl		#startet das Verwaltungsprogramm 
power on		

- Bring dein Telefon in den Status sodass andere Geräte es pre Bluetooth erkennen können. Bei einen iPhone genügt es in die Bluetooth Einstellungen zu gehen. Solange Bluetooth eingeschaltet ist und der Bildschirm an ist, kann das iPhone erkannt werden.
- um die MAC Adresse herausfinden, scannen wir die Umgebung :

Code: Alles auswählen

scan on

Ausgabe (Beisiel):
Discovery started

[CHG] Controller 00:15:83:E5:79:36 Discovering: yes
[NEW] Device 5E:7F:77:E1:D5:B5 5E-7F-77-E1-D5-B5
[NEW] Device 4F:17:D2:BD:06:51 4F-17-D2-BD-06-51
[NEW] Device 88:C6:26:65:90:C2 88-C6-26-65-90-C2
[NEW] Device 41:04:EB:57:28:77 41-04-EB-57-28-77
[NEW] Device 11:E7:77:74:17:EB 11-E7-77-74-17-EB
[NEW] Device CC:29:F5:67:B7:EC CC-29-F5-67-B7-EC
[CHG] Device CC:29:F5:67:B5:EC Name: iPhoneMarius
[CHG] Device CC:29:F5:67:B5:EC Alias: iPhoneMarius

- Mein Telefon ist das iPhoneMarius, und hat die MAC-Adresse CC:29:F5:67:B5:EC
- Damit sind wir in der Lage das iPhone jetzt zu koppeln. Denk daran das Telefon muss sich in “discovery modus” befinden

Code: Alles auswählen

agent on
pair CC:29:F5:67:B5:EC

[bluetooth]# pair CC:29:F5:67:B5:EC
Attempting to pair with CC:29:F5:67:B5:EC
[CHG] Device CC:29:F5:67:B5:EC Connected: yes
Request confirmation
[agent] Confirm passkey 476717 (yes/no): yes
[CHG] Device CC:29:F5:67:B5:EC Modalias: bluetooth:v004Cp6E00d0930
[CHG] Device CC:29:F5:67:B5:EC UUIDs:
00000000-deca-fade-deca-deafdecacafe
00001000-0000-1000-8000-00805f0b34fb
0000110a-0000-1000-8000-00805f0b34fb
0000110c-0000-1000-8000-00805f0b34fb
0000110e-0000-1000-8000-00805f0b34fb
00001116-0000-1000-8000-00805f0b34fb
0000111f-0000-1000-8000-00805f0b34fb
0000112f-0000-1000-8000-00805f0b34fb
00001132-0000-1000-8000-00805f0b34fb
00001200-0000-1000-8000-00805f0b34fb
[CHG] Device CC:29:F5:67:B5:EC Paired: yes
Pairing successful

Du musst im der Shell "yes" schreiben und auf dem Gerät dise ebenfahls bestätigen.
Nachdem wir alle Geräte gekoppelt haben, beenden wir das Programm

Code: Alles auswählen

exit

Jedes Gerät muss mit den Raspberry “gekoppelt” werden. Ich bin nach der Anleitung unter den folgenden Link vorgegangen:
https://wiki.archlinux.org/index.php/Bluetooth
Bei Verwendung von mehreren Raspberry's (Spot-Sensor) muss das Telefon an jeden Raspberry für sich gekoppelt werden


Damit das ganze auch nach einem Neustart zuverlässig funktioniert, muss eine Datei erstellt werden:

Code: Alles auswählen

mcedit /etc/udev/rules.d/10-local.rules

mit dem folgenden Inhalt:
# Set bluetooth power up
ACTION=="add", KERNEL=="hci0", RUN+="/usr/bin/hciconfig hci0 up"


2# HomeMatic Konfiguration
Du musst XML-API http://www.homematic-inside.de/software ... tem/xmlapi auf deiner CCU installieren.

Erstelle auf der CCU für jedes Gerät das Du abfragen willst eine System Variable (Logic value true = is true, false = is false) Englische Schreibweise verwenden

Der Name der Variablen: var_spot_CC:29:F5:67:B5:EC_marius_iPhone
Die Variable ist wie folgt aufgebaut :

“var_spot_” = dadurch erkennt Spot die Variable. Dies bleibt immer gleich
“CC:29:F5:67:B5:EC” = das ist die Bluetooth MAC Adresse des Gerätes das überprüft werden soll
“_marius" = Name des Teilnehmers
“_iPhone” = Gerätename des Teilnehmers

3# Erstelle ein Programme auf der CCU

Beispiel Anwesenheit :
System state var_spot_CC:29:F5:67:B5:EC_marius_iPhone when is true trigger when chenged
AND
System state Anwesenheit when nicht anwesend check only
OR
System state var_spot_CC:29:C2:27:AC:A2_paulina_iPhone when is true trigger when chenged
AND
System state Anwesenheit when nicht anwesend check only

Activity
System state Anwesenheit immediately anwesend



Beispiel Keine Anwesenheit :
System state var_spot_CC:29:F5:67:B5:EC_marius_iPhone when is false trigger when chenged
AND
System state var_spot_CC:29:C2:27:AC:A2_paulina_iPhone when is false trigger when chenged

Activity
System state Anwesenheit immediately nicht anwesend


(Sorry für die Vermischung der Sprachen)



4# Spot.py installation auf dem RASPBERRY PI

Code: Alles auswählen

cd /opt/
sudo git clone https://github.com/red-ip/spot.git
sudo chown -R pi /opt/spot
sudo chmod -R g+w /opt/spot

root@redberry:/opt/spot# ls -la
/opt/spot
/opt/spot/core/
/opt/spot/init.d/
/opt/spot/log/
/opt/spot/spot.cfg
/opt/spot/spot.py
/opt/spot/spot_sensor.py

nachdem wir die Dateien abgelegt haben, können wir einen ersten Testlauf starten

Code: Alles auswählen

cd /opt/spot/
python spot.py -s	# Testlauf

pi@redberry:/opt/spot $ python spot.py -s
lading CFG
debug Lading Config file
------------------- Spot 1.2.7 -------------------
debug Got the option to stop the Daemon
debug Script file is present, OK .
debug Script is not running : spot_sensor.py
Could not stop, pid file '/tmp/spot_check.pid' missing.

Als nächstes müssen wir Spot sagen wie er die HomeMatic CCU erreichen kann. Hierzu editieren wir die
/opt/spot/spot.cfg Datei und tragen die IP Adresse der CCU unter "ip_ccu = " ein

Code: Alles auswählen

mcedit /opt/spot/spot.cfg 

Automatisches Starten nach einem Reboot einrichten:

Code: Alles auswählen

sudo cp /opt/spot/init.d/spot /etc/init.d
sudo chmod 744 /etc/init.d/spot

- Erster Starte von Spot

Code: Alles auswählen

sudo python spot.py -d

# Hierbei startet Spot auch einen lokalen (Spot-) Sensor


Spot sollte jetzt mit seiner Arbeit anfangen. Bei Problemen bitte bei mir melden!

Du kannst unter /opt/spot/log/ die Log-Dateien einsehen und dich davon überzeugen das alle korrekt funktioniert. Spot kann mit verschiedenen Parametern gestartet werden. Für weitere Informationen rufe "python spot.py -h" und "python spot_sensor.py -h" auf.

Optional:
Es ist möglich Spot als einen zusätzlichn Sensor zu starten um die Reichweite der Home Zone zu erweitern. Hierfür wird ein weiterer RASPBERRY PI benötigt. Die Einrichtung des Sensors ist identisch mit der bereits oben beschriebenen Einrichtung von Spot bis auf den Aufruf des Programmes. Hierzu muss nur die folgende Datei editiert werden
/etc/init.d/spot

Code: Alles auswählen

ändere die Zeile von
COLLECTORD_BIN=/opt/spot/spot.py
in
COLLECTORD_BIN=/opt/spot/spot_sensor.py

- Starte Spot_sensors

Code: Alles auswählen

sudo python /opt/spot/spot_sensor.py -d		

Sobald der Sensor läuft, wird er nach einer Zeit automatisch von Spot (Server) erkannt und aufgenommen. Damit das funktioniert verwendet Spot ein Broadcast. Sollte sich der Sensor in einer anderen broadcast Domäne befinden, musst du Spot die IP Adresse des Sensors nennen. Diese erfolgt über den Parameter "-m" gefolgt von <IP>:<PORT>
(sudo python /opt/spot/spot.py -d -m 192.168.2.70:10002)
Port 10002 is the default port

ADDONS
Es gibt zwei Module die aktiviert werden können. Vorausgesetzt die notwendige Hardware ist vorhanden.

PIFACECAD SUPPORT
Ist ein kleiner LED Monitor über welchen Meldungen ausgegeben werden. zB Wilkommen Marius
Diese Funktion wird in der Konfigurationsdatei mit "pifacecad_support = True" aktiviert
Wie gesagt ihr braucht die Hardware und das Python Modul "pifacecad"
Hardware : PiFace Control & Display - AddOn Board für Raspberry Pi

RGB-LED SUPPORT
Über eine normal RGB-LED kann die Anwesenheit am Sensor ausgegeben werden. Die RGB-LED
wird in der Konfigurationsdatei mitt "rgbled_support" aktiviert. Ihr könnt dort auch die verwendeten GPIO's anpassen.
rgbled_red = 24
rgbled_green = 23
rgbled_blue = 25

[FredW]

Die aus meiner Sicht einfachste Lösung ist die, dass du dir die App "Pocket Control HM" zulegst, die über das Handy die Anwesenheit zuhause erkennt. Sobald du mit deinem Handy dein Haus/Wohnung verlässt, setzt die App die Abwesenheits Variable auf true ...

[marius.jaworowski@gmail.com]

Tatsachlich verwende ich auf meinem iPhone diese APP. Die APP ist auch richtig gut, nur die HomeZone Funktion, funktioniert nicht zuverlässig genug. Zudem bist Du meistens schon lange nicht mehr in der Reichweite deines WLANs wenn Du die HomeZone verlässt. (Die APP auf dem Handy setzt die Variable)
Ich habe versuch diesen Umstand mit einer VPN Verbindung zu lösen, was einigermassen funktioniert aber eben mit viel Stromverbrauch und bedingt durch viele Faktoren auch nicht zuverlässig genug.

Ich bin gerade dabei die meine Anleitung etwas umzuschreiben. Hoffe das sie danach einfacher und verständlicher zu lesen ist.

[Stoni]

Worin unterscheidet sich deine Lösung zu dieser hier:

http://homematic-forum.de/forum/viewtopic.php?t=25715


Gruß Stoni

[Homeberry]

Bei mir würde es daran scheitern dass ich aus Akkugründen und auch wegen sonstiger fehlender Notwendigkeit Bluetooth meistens abgeschaltet habe. Man würde sich also einen Zwang auferlegen, ohne den das Haus nicht mehr funktioniert wie es soll.
Bedenkt bei solchen Spielereien auch dass BT evtl. mal ausfällt, dass der Raspberry ausfällt, dass es Empfangsstörungen geben könnte wenn man länger in Keller oder Garten etc ist. Oder ganz einfach das Smartphone leer oder aus sonstigen Gründen abgeschaltet ist und nicht mehr erkannt wird.
Wer dann seine Alarmanlage von so etwas abhängig macht oder automatisch Licht ausschaltet und so weiter, der erlebt seine Überraschung.

[grissli1]

Worin unterscheidet sich deine Lösung zu dieser hier:
http://homematic-forum.de/forum/viewtopic.php?t=25715
Gruß Stoni

Die einzigen zwei Unterschiede, die ich auf die Schnelle gefunden habe, sind:
1. Diese Version hier ist für Anfänger eventuell "einfacher" zu handeln, weil neue Geräte nicht in der rc.local sondern mittels einer Variable eingetragen werden.
2. Man kann hier den Scanbereich einfach mit einem/mehreren Sensor/en erweitern. Bei der Lösung von darkbrain habe ich das mit einem zusätzlichen Adapter bis heute nie stabil zum Laufen gebracht. Mit einem BT Adapter läuft es aber perfekt und ohne Probleme.

Viele Grüße
Chris

[grissli1]

Bei mir würde es daran scheitern dass ich aus Akkugründen und auch wegen sonstiger fehlender Notwendigkeit Bluetooth meistens abgeschaltet habe. Man würde sich also einen Zwang auferlegen, ohne den das Haus nicht mehr funktioniert wie es soll.
Bedenkt bei solchen Spielereien auch dass BT evtl. mal ausfällt, dass der Raspberry ausfällt, dass es Empfangsstörungen geben könnte wenn man länger in Keller oder Garten etc ist. Oder ganz einfach das Smartphone leer oder aus sonstigen Gründen abgeschaltet ist und nicht mehr erkannt wird.
Wer dann seine Alarmanlage von so etwas abhängig macht oder automatisch Licht ausschaltet und so weiter, der erlebt seine Überraschung.

Bei all diesen Gründen funktioniert auch keine andere "echte" Anwesenheitserkennung, da überall Batterien/Akkus benötigt werden.
Weiters braucht Bluetooth ab 4.0 fast überhaupt keinen Akku mehr. Alle unsere Handies laufen mit aktiviertem Bluetooth kein bisschen kürzer. Kann man auch gut mit einem Akkuscanner beobachten. Macht bei uns in 24 Stunden unter einem Prozent aus.
Weiters macht es auch kein Problem wenn der Rasoi ausfällt (was bei mir seit über einem Jahr noch nie passiert ist), da ich die ABwesenheit z.b. nur nach einer Aussentüröffnung kontrolliere.
Und sollte ich in den Keller gehen und dadurch wirklich abwesend sein (wird erst nach 10 Minuten gesetzt) ist es mir egal, ob das Licht ausgeht. Sollte jemand anderes von der Familie noch da sein, geht es eh nicht aus, weil ja jemand anwesend ist.

Viele Grüße
Chris

[marius.jaworowski@gmail.com]

Worin unterscheidet sich deine Lösung zu dieser hier:

http://homematic-forum.de/forum/viewtopic.php?t=25715

Gruß Stoni

Na ja,
mit dieser Lösung kannst Du von einer kleine Wohnung bis hin zu einem grossen Bürogebäude alle überwachen, in dem Du mehrere Sensoren verwendest. Die Sensoren suchen ihren Master (Collector) mittels Broadcast Technologie selbstständig, was die Einrichtung stark vereinfacht. Du kannst das ganze aber auch über Broadcast-Domänen hinweg betreiben, indem Du eine Liste an Sensoren "Spot" übergibst.
Die Verwaltung der Bluetooth Geräte, die Du überwachen möchtest, kannst Du komfortabel über die WebGUI deiner CCU erledigen.
Du kannst bestimmen ab wann ein "Bluetooth Geräte" als nicht mehr Gesehen gelten soll. zB beim zwei mal nicht gesehen, um Fehlinterpretation zu minimieren.
Es gibt auch umfangreiche Logging und Protokollierung Möglichkeiten.
Da hier auf Python als Programmiersprache gesetzt wurde, ist es sehr einfach das Programm zu erweitern.

Das sind die größten Unterschiede die mir so spontan einfallen. Ich denke das diese Lösung einfach mehr Möglichkeiten bietet als ein Shell Script - wobei ich größten Respekt vor darkbrain85 seiner Arbeit habe.

[elvthg]

Hallo marius,

erstmal vielen Dank für das Script, das erspart mir jede Menge Arbeit, etwas selbst zu "erfinden"

Ich habe das testweise mal installiert, soweit tut es ganz gut, jetzt muss ich noch schauen, wie ich das sinnvoll eingebunden bekomme.

Gibt es eine Beschreibung für die spot.cfg?

Ich würde v.a. gerne die Zeit verkürzen, bis ein Gerät erkannt wird, bzw. bis es als verschwunden registriert wird, im Moment sind das 1 - 2 Minuten, ich hätte da gerne 30 Sekunden oder weniger.

Ich vermute, das die Parameter das steuern, den ersten habe ich mal auf 15 gesetzt und neu gestartet, allerdings ist die Erkennung nach wie vor "weit weg" von 15 Sekunden:
sleep_timer_sec = 40
max_time_not_seen = 2

Eine genaue Erklärung dieser und der anderen wäre toll!


Vielen Dank,

Grüße, elvthg

[marius.jaworowski@gmail.com]

Hi Elvthg,
es freut mich wirklich zu hören das die Anwendung Dir weiterhilft.

Du hast es korrekt erkannt, mit den beiden Parametern kannst Du das Verhalten steuern.

sleep_timer_sec = 40
max_time_not_seen = 2

Der erste Parameter gibt die Wartezeit zwischen den Scan-Vorgängen. D.h die Anwendung schaut alle 40 Sekunden ob die Clients vorhanden sind.

Der zweite Parameter steuert ab wann die Information über die Abwesenheit eines Clients an die CCU weitergegeben wird. Der Wert "2" bedeutet, das der Client über die Dauer von zwei Scan-Vorgängen abwesend sein muss bevor diese Information an die CCU weitergegeben wird. Dies soll verhindern das der Gang zum Briefkasten etwas auslösen kann.

Im Unterschied zu der Abwesenheit-Steuerung wird der welches von Abwesend zur Anwesend unverzüglich an die CCU weitergeleitet.

Du kannst es mit den Werten 15:1 testen:

sleep_timer_sec = 15
max_time_not_seen = 1

Leider lässt sich die Intervalle nicht beliebig runterschrauben, da die Abfrage eines einzelnen Clients um die 3-5 Sekunden dauert. Abhängig ob der Client anwesend ist oder nicht. Auch die Anzahl der Clients sowie der Sensoren spielt eine Rolle. In Klartext bedeutet es, dass es länger dauern kann als Du es konfiguriert hast.

Darüberhinaus gibt es noch die folgenden Konfigurationsparameter:
log_file_location
log_file_locations_clients
diese bestimme den Speicherort der Log-Dateien.

ip_ccu
ist die IP der CCU

und unter [PIFACECAD]
pifacecad_support = false
aktiviert den pifacecad display support. Falls Du ein pifacecad besitzt, kannst Du darüber eine Willkommensmeldung ausgeben.


Wieviele Clients willst Du von den System überwachen lassen und wieviele Sensoren verwendest Du?

Gruß Marius