Голосовое управление посредством Arduino

Голосовое управление посредством Arduino

Как иногда хочется, приходя домой с работы или магазина, усталому или попросту, если заняты руки, – скомандовать «Свет!» или «Включить чайник», ну или «Поставить музыку». И запрошенные действия выполнятся. Так как у среднего класса давно уже нет живых слуг, остается надеяться в подобных ситуациях только на технику. Можно использовать голосовое управление посредством Ардуино.

1. Как работает управление голосом?
2. Что такое Arduino и для чего оно нужно?
3. Инструкция по настройке голосового управления с помощью Arduino
4. Инструменты и материалы
5. Порядок подключения комплектующих
6. Настройка параметров
7. Особенности настройки Arduino для голосового управления

Голосовое управление в Умном доме

Умный дом

• Умный дом
• Система «KNX»
• о Z-Wave
• Преимущества и недостатки
• Сценарии освещения
• Голосовое управление в Умном доме
• Контакты

Идея управления голосом различными устройствами появилась давно и имеет множество реализаций. В последнее время голосовое управление умным домом популярный и модный тренд. При реализации одного из проектов, было использовано устройство — шлюз голосового управления Busch VoiceControl VCO/S99.1

В описании на него очень мало информации, восполним этот недостаток. Официально указывается следующее:

Шлюз Busch-VoiceControl VCO/S99.1

Интерфейс голосового управления позволяет использовать команды голосовых помощников Siri, Alexa или Google Assistant в качестве управляющих сигналов в системе KNX. Благодаря устройству Busch-VoiceControl® KNX можно получать информацию о текущем состоянии систем, включая температуру в помещении, интенсивность света и влажность, когда вы находитесь вдали от дома. Основные преимущества и функциональность:

• Голосовое управление KNX для приложения Apple Homekit
• Максимально доступно 150 функций
• Функции управления: включение/выключение света, регулирование яркости, приводы штор/жалюзи, температура
• Использование статусов: температура, интенсивность света, влажность и другие.

В связи с тем, что заказчик запросил управление с Android смартфонов, то дальнейшее описание будет опираться на голосовой помощник Google Assistant. Для полноценной работы голосового управления необходимо настроить устройство организацией проектирующей умный дом (интегратором) и личный смартфон непосредственно пользователю. Если Вам интересны только настройки пользователя, то можно сразу перейти в этот раздел. Общий принцип настроек для голосовых помощников следующий

• шлюз подключается и настраивается на работу в местной IP сети клиента (выполняет интегратор)
• шлюз регистрируется на сервисе Busch Jaeger (выполняет интегратор)
• в шлюз импортируются команды KNX сети (выполняет интегратор)
• на личный смартфон устанавливается специальная программа. Для разных голосовых помощников она своя и не работает с другим помощником. (выполняет клиент)
• клиентский смартфон сопрягается с зарегистрированным устройством и синхронизирует команды KNX (выполняет интегратор или клиент)
• клиент самостоятельно выбирает какие команды он будет использовать и в виде виджетов размещает в установленной программе.

Настройка устройства

При подключении устройства к IP сети у него сразу задействован протокол динамического присвоения IP адреса. Зайдя по IP адресу непосредственно на устройство, лучше всего сразу настроить статический IP адрес. Особых сложностей настройка не вызывает, за исключением того, что необходимо разрешить необходимые протоколы голосового управления. Изначально разрешен только HomeKit.

Регистрация на сервисе

Зайдя на сервис Busch Jaeger и создав аккаунт, в нем с помощью серийного номера шлюз необходимо зарегистрировать. Возможна регистрация на другом сервисе ABB. Предварительно шлюз необходимо в обязательном порядке подключить к местной IP сети и прописать в нем необходимые настройки. Без этого этапа регистрация на сервисе Busch Jaeger невозможна.

Настройка команд KNX сети

Перейдя на вкладку «Проекты» необходимо импортировать KNX адреса по которым будут отправляться команды или написать их вручную.

В результате получаем список адресов (команд) которые будут исполняться голосовым управлением. Как видите, в различных голосовых помощниках, адреса могут быть различны и даже не повторять друг друга. Всего таких адресов в памяти устройства может быть не более 150 шт.

Итоговый список адресов успешно импортирован в шлюз, теперь можно переходить непосредственно к настройке смартфона.

Настройка смартфона для управления голосом в системе «Умный дом»

Уже было упомянуто ранее, что дальнейшее описание настроек смартфона имеет отношение только к голосовому помошнику Google Assistant. Для начала необходимо на смартфоне установить программу Google Home.

После чего сразу попадаем в раздел добавления дома

Далее в дом необходимо добавить устройство которым будем управлять.

Далее идет важный момент. Не смотря на то, что устройство уже непосредственно может быть физически находиться в сети дома, оно не будет определяться программой Goole Home. Его нужно добавить ручным способом кликнув по разделу «Устройства поддерживающие сервисы Google»

После чего появится список устройств которые могут быть интегрированы для работы с Goole Home. Ищем в нем необходимое нам Busch-VoiceControl.

Далее попадаем на страницу ввода логина и пароля аккаунта интегратора. Почему именно так, разумеется можно переписать аккаунт на пользователя, но тогда интегратор уже ничего не сможет добавить( убавить) из адресов KNX сети. Сможете ли вы самостоятельно это сделать, решите посмотрев раздел Настройка команд KNX сети. В пользу решения оставить аккаунт за интегратором, можно сказать еще и следующее. Команда разработчиков системы визуализации и контроля iRidium Mobile однозначно рекомендует серверы iRidium оставлять в аккаунтах инреграторов, а не пользователей.

Программа Goole Home подключается к облачному сервису Busch-Jaeger и считывает настройки устройства VoiceControl. Как результат появляется список доступных команд, которые необходимо разместить «по комнатам».

Вот теперь можно и задействовать голосовое управление умным домом. Обратите внимание на чат сверху скриншотов. Справа вверху это голосовая команда пользователя, строка ниже это ответ Google Assistant и результат выполнения команды.

Голосовые команды нужно проговаривать достаточно четко с паузой между словами. Сначала необходимо произносить комнату, затем название оборудования которому необходимо выполнить команду и затем «что сделать». Правильно построенная фраза для включения света в гостиной звучит так — «Гостиная группа один включить». Если бы в настройках устройства голосового управления прописать на адресе KNX вместо «Группа (1)» например «люстру» Именно так !! не «люстра», а «люстру», то команда будет более привычная нам — «Гостиная люстру включить». Для проверки, произнесенная фраза «Включи группа один в гостиной» была отправлена в поисковик Google и в результате был показан поиск по этой фразе из интернета.

Вывод: Голосовые команды Goole Assistant не воспринимает по смыслу. Команда исполняется только тогда, когда ее произношение четко соответствует шаблону написанному в настройках голосового интерфейса. Голосовое управление умным домом достаточно удобная функция, но лучше ее использовать как дополнение к настенным пультам управления.

Из приятного: При покупке устройства в представительстве ABB сказали, что русский язык не будет восприниматься Google Assistant. Действительность показала, что интерфейс оказался полностью русифицирован. Для восприятия команды смартфоном, нужно просто включить экран, его даже не нужно разблокировать и достаточно произнести «Окей гугл гостиная группа один включить», команда воспринималась и исполнялась.

Возможности голосового управления

На заре своего развития управление голосом имело определенные рамки, и сложно было представить его нынешний интерфейс. Подобное казалось сюжетом из фантастического фильма. Но сейчас ситуация изменилась, и возможность альтернативного варианта контроля помимо уже существующих способов (пульты и цифровые устройства) делает его весьма привлекательным для пользователя.

Своеобразной гарантией лучшего взаимодействия человека и автоматики будет запись нескольких вариантов одного распоряжения («Включи свет в спальне», «Свет включи» и так далее), тогда система точно поймет, что от нее требуется.

Такое управление, даже созданное своими руками, чаще всего включает в себя следующие распространенные действия:

• включение и выключение бытовой техники;
• климат-контроль и шторы;
• программа орошения на участке перед домом;
• прослушивание новостей, прогноза погоды и другой информации, на получение и воспроизведение которой будет настроено управление.

Некоторые программы позволяют ввести разграничение для каждого этапа сценария: управление может вестись в одной комнате, а команда сработает в другой.

Можно своими руками запрограммировать, как команду, любое слово. Некоторые разработчики предлагают стандартные варианты, в которых команды по руководству умным домом записываются в виде обычного текста. Рядовому пользователю это очень удобно.

Системы умного дома

Теперь разберемся в вопросе подключения системы умного дома. Это еще одно обязательное условие для голосового управления в вашем доме.

Особенность работы голосовых помощников – все они работают через “облако” в интернете. В нем происходит распознавание голосовой команды, после чего она поступает в систему умного дома, и уже затем ее получает источник света.

Система умного дома может быть как очень сложной – с множеством подключенных в нее устройств, так и очень простой – состоящей, например, всего из одной умной лампочки.

Можно выделить всего два типа систем умного дома:

1. С облачным сервером управления.
2. С физическим сервером управления.

Сервер умного дома – это “мозг” всей системы управления, который получает и хранит данные о всех подключенных устройствах и их текущем состоянии.

Системы с физическим сервером стабильнее и быстрее, чем с облачным, так как физический сервер позволяет умному дому работать и без интернета. Да, для голосового управления вам в любом случае понадобится интернет. Но, например, для управления умным домом через приложение при отсутствии интернета подойдет только система с сервером.

Мы в HiTE PRO предлагаем именно этот тип системы умного дома.

В нашей линейке беспроводных устройств вы найдете все необходимые модификации реле для управления светом, шторами, а также сам сервер умного дома с возможностью подключения к голосовым помощникам.

Для чего необходимо управление «Умным домом» голосом

«Умный дом» – это не просто дорогостоящая игрушка. «Умный дом» – это аппаратно-программный комплекс различных приборов и устройств, делающих жилище безопасным, комфортным, удобным для проживания.

Управление всеми этими приборами осуществляется с помощью разномастных ПДУ, которыми производители снабжают практически все свои изделия.

Как результат – в доме появляются несколько пультов, а обитателям его необходимо помнить алгоритмы работы с техникой.

Подача управляющих сигналов «Умному дому» от смартфона имеет свои минусы. Во-первых, гаджет необходимо постоянно носить с собой из комнаты в комнату.

Во-вторых, его аккумулятор может разрядиться, сам смартфон может потеряться, попасть в руки злоумышленников. Поэтому оптимальное решение для «Умного дома» – устройство голосового управления. Это устройство избавит обитателей дома от необходимости держать в каждой комнате по ПДУ, запоминать разные алгоритмы работы.

Такое управление в системе «Умный дом» приводит к ненужности разнокалиберных ПДУ, работающих на разные «точки входа».

Голосовое управление светом, любой кухонной техникой, отоплением, роботом-пылесосом, климат-контролем, системами безопасности можно осуществить из любого места дома.

При работе с голосом должны быть приняты меры для защиты от несанкционированного доступа в систему – система паролей, условных сигналов.

Для осуществления голосового управления освещением предварительно производится детальная настройка систем распознавания голоса.

Система должна распознавать голоса всех обитателей дома, а не только одного. Она должна уметь понимать команды «включить», «выключить», «ярче», «меньше», привязывать их к конкретным осветительным приборам.

Самодельная система голосового управления освещением

Сделать своими руками управление освещением голосом – задача не из простых. Для ее решения мало одного желания.

Необходимо тщательно продумать схему, рассчитать электрические параметры, подобрать комплектующие, определиться, какое программное обеспечение будет использовано, не потребуется ли его модификация, что может подойти из уже существующих разработок, что можно модифицировать. Желательно уметь работать с паяльником, с тонкой электроникой.

Но сделать самому голосовое управление светом по принципу «Вкл./выкл.» – это просто смастерить эффектную игрушку. Ведь если сделать так, что голосом можно управлять только включением или выключением отдельно взятого осветительного прибора или группы приборов, то почему нельзя такую же функцию распространить и на другие устройства?

Чтобы уже получилась законченная, открытая для расширения система, получившая название «Умный дом».

Готовые модули для работы с голосом

Любая подобная система начинается с модуля распознавания голоса. Первые структуры распознавания акустических сигналов реагировали на хлопки: один хлопок – «включить», два хлопка – «выключить».

Современные структуры распознавания голоса представляют собой сложные аппаратно-программные устройства, способные различать сотни командных посылок, поданных голосом, причем, голоса могут быть различного тембра, различной громкости, произносимые слова могут иметь синонимы.

Наиболее доступные для самоделок модули:

1. Voice Recognition Module V3.1 (FZ0475);
2. Robotech SRL EasyVR Shield0;
3. Voice Recognition Module LD3320;

Каждый из этих модулей имеет свои достоинства и недостатки. Elechouse Voice Recognition Module V3.1 ориентирован на работу с комплектом «Arduino».

Robotech SRL EasyVR Shield 5.0 имеет три алгоритма работы – точный, фонетический и тоновый. Voice Recognition Module LD3320 умеет редактировать ключевые слова.

Простейший голосовой выключатель освещения

Вначале следует определиться со схемой и комплектацией голосового выключателя света.

В простейшем случае в состав такого прибора войдут:

• модуль распознавания голоса;
• усилитель;
• контроллер;
• микрофон;
• управляющее реле (количество зависит от того, сколько осветительных приборов будет подключено к выключателю);
• блок питания на пять вольт;
• компоненты схем – светодиоды, резисторы, конденсаторы, симисторы, монтажные розетки и др.

Усилитель необходим для того, чтобы прибор мог воспринимать сказанные слова, поданные из любой точки помещения, а не только вблизи микрофона.

Контроллер собран на базе микроконтроллера «Аtmega8», имеющего собственные оперативное и постоянное запоминающие устройства.

Симисторы используются, во-первых, в качестве силовых ключей, а, во-вторых, в качестве диммеров, регулирующих яркость освещения. Протокол обмена информацией – UART.

Как работает голосовой выключатель

Алгоритм работы такого выключателя следующий. После первоначального включения необходимо выдержать паузу в несколько секунд для того, чтобы загрузился сам модуль распознавания голоса, инициировались все устройства прибора. Затем нужно установить защиту от несанкционированного включения.

Ведь сказать, к примеру, «включить свет» может каждый, и прибор отреагирует соответствующим образом. Это же относится и к сигналу, противоположному по значению.

Поэтому нужно задать комбинацию инициализации, для чего следует произнести условное слово, какое-нибудь имя. При произношении этого слова загорится сигнальный светодиод, подтверждающий, что прибор готов к работе.

Далее может последовать любая команда: «Включи люстру», «Включи торшер», «Включи ночник». Эти сигналы должны быть запрограммированы при настройках прибора. Команды распознаются модулем, передаются на контроллер.

Контроллер, в свою очередь, обрабатывает информацию и формирует управляющий сигнал на реле, включая заданное устройство. По команде «Выключи люстру», «Выключи торшер», «Выключи ночник», контроллер дает управляющий сигнал на отключение.

Включение голосового управления светом в систему «Умный дом»

Чтобы интегрировать голосовое управление освещением в систему «Умный дом», не нужно обладать специальными знаниями. Это просто сделать на базе комплектов «Arduino».

Чтобы система работала, нужно в каждой комнате разместить чувствительные микрофоны. Через модуль распознавания речи команды будут поступать на контроллер.

Предварительно контроллер через компьютер должен быть запрограммирован на определенные команды. Тогда из любого места в доме можно будет голосом управлять любым устройством в любой комнате, а при необходимости и во дворе.

Заключение

Существуют разработки для смартфонов, позволяющие управлять голосом системой «Умный дом».

Для этих разработок выпускается специальная периферия с кодами доступа.

Для самодельной системы, собранной на базе «Arduino» таких ограничений нет.

Можно делать и подключать к «Умному дому» любые устройства, а не только освещение.

Видео: Голосовое управление освещением Lutron, Alexa

Настройка Алисы

В приложении Яндекс перейдите в раздел Устройства→Управление устройствами. Нажмите на кнопку «Добавить»→«Другое устройство». В открывшемся списке найдите навык «Домовёнок Кузя».

Авторизуйтесь в нём. Возможно, нужно будет ввести код объединения устройств, указанный в панели управления умным домом. Потом нажмите на Обновить список устройств.

На этом этом этапе вы уже создали умный дом своими руками. Теперь система полностью готова к голосовому контролю. К ней имеет доступ лишь ваш аккаунт. В настройках виртуальных устройств можно расширить доступ на другие аккаунты.

Глупый умный дом. Часть 4, установка и настройка

В предыдущих частях цикла об «умном» доме мы изучили историю этого сегмента и некоторых производителей компонентов. Но мало знать о компонентах, их еще и нужно уметь заставить работать. Именно о нюансах установки, внедрения и сопряжения мы сегодня и поговорим.

Содержание

1. Выбор системы
2. Сторонние системы управления
3. Голосовые ассистенты
4. Выводы

Выбор системы

Создание системы УД из устройств одного производителя – наиболее простое и очевидное решение. Плохая новость в том, что большинство систем домашней автоматизации плохо совместимы друг с другом «из коробки». Хорошая новость в том, что заставить работать вместе устройства из разных экосистем все-таки можно, но об этом позже.

В плане гибкости построения системы, бесспорно, выигрывает система от Samsung. Кратко опишу суть дела тем, кто не читал материал о ней: фирменный хаб Smartthings работает не только со своими устройствами, но и с немалым количеством сторонних решений. Например, Philips Hue, Ikea Tradfri и даже некоторые устройства от Xiaomi. Последнее связано с вероятными «танцами с бубном», но, по крайней мере, такая возможность есть. Но в данном случае речь идет исключительно об устройствах, связывающихся по протоколу Zigbee и Z-Wave. Все, что работает посредством Wi-Fi или Bluetooth, этому хабу недоступно. Благодаря поддержке универсальных протоколов, владелец может покупать самые недорогие «умные» устройства на китайских онлайн-площадках, благодаря чему стоимость хаба окупится довольно быстро.

К слову, Apple Homekit (в котором вообще нет собственных устройств) поддерживает многие девайсы из «чужих» экосистем. Например, один из вариантов шлюзов Xiaomi под названием Aqara Hub без проблем можно добавить в Homekit. Все датчики, кнопки и лампочки, поддерживаемые им, автоматически появятся в интерфейсе этой системы. Проблема в том, что он поддерживает чуть меньшее количество этих самых датчиков и ламп, чем основной шлюз. А самая главная проблема – он не может использоваться для сторонних систем управления «умным» домом, так как не имеет «режима разработчика». Если вам надо без заморочек наполнить систему Homekit недорогими устройствами, то это самая лучшая возможная комбинация. Если же вы планируете совмещать несколько систем или внедрять более мощную систему управления, то лучше выбрать оригинальный шлюз Mijia Hub.

К тому же для Apple Homekit существует сторонний софт под названием Homebridge, позволяющий добавить многие устройства и Xiaomi, и других производителей. По умолчанию такой возможности в Homekit нет. Для Homebridge потребуется запуск отдельного сервера (на ПК/Mac или на Raspberry Pi), но зато и возможности системы УД от Apple очень расширятся.

В отличие от предыдущих вариантов, шлюзу компании Xiaomi поддержка сторонних устройств не так уж и нужна, потому что в экосистеме Mi Home их и так хватает. Здесь есть все, начиная от простых лампочек и кнопок и заканчивая холодильниками и водонагревателями. Правда, не все они работают через Zigbee, и это создает немалую путаницу в беспроводных протоколах одной системы. Но даже несмотря на огромное количество «своих» устройств, шлюз Xiaomi Mijia поддерживает добавление лампочек Ikea. На общем фоне это не так уж и влияет на что-то, но все-таки некое движение в сторону мультиплатформенности есть, и это уже приятно.

К шлюзу от Ikea подключить сторонние устройства не получится, а вот добавить устройства Tradfri можно в тот же Homekit. Если от УД вам нужно только управление светом и некоторыми электроприборами – смело выбирайте этот вариант, особенно если магазин сети есть в вашем городе. Лампочки относительно недорогие (по сравнению с теми же Hue), но при этом у них отличное качество сборки и качественные светодиодные платы. Если же планируется большое количество устройств и глубокие сценарии автоматизации, то эта платформа – пока не лучшая опция.

Сторонние системы управления

Несмотря на то, что у каждой из рассмотренных систем есть свое фирменное приложение (а у некоторых – даже два), ни одно из них не подходит на роль единственной и главной системы управления УД. Важная ремарка – это мое личное мнение, многим людям достаточно и решения «из коробки». Например, если ваша автоматизация заканчивается на том, что свет включается по датчику движения, то любой из этих систем будет достаточно. Но если хочется комплексных сценариев с несколькими задействованными устройствами, тонкой подстройки параметров и триггеров, офлайнового взаимодействия и много другого, то стоит обратиться к внешним системам управления УД. Они бывают как коммерческие, с закрытым исходным кодом, так и открытые, поддерживаемые сообществом. Первые (Savant, Crestron, Control4) используются нечасто – как правило, в проектах с высоким бюджетом, и конфигурируют их профессиональные установщики.

Для широкого использования лучше подойдут open-source системы, коих существует огромное множество. Со временем в конкурентной борьбе остались два основных участника – OpenHAB и Home Assistant, причем второй успешно наращивает отрыв в популярности. В рамках этой статьи мы не будем изучать все нюансы конфигурации, здесь не будет инструкций по установке и настройке – это слишком большой объем информации. Вместо этого мы лучше сравним их основные недостатки и преимущества.

OpenHAB – довольно старая система автоматизации, появилась она еще в 2010 году. С тех пор она пережила несколько масштабных обновлений и с начальной версией имеет только общую основу. При этом некоторые компоненты существуют только для первой версии, а во второй они работают вкривь и вкось, что заставляет пользователей держать обе версии на разных машинах.

Еще одна большая проблема этой системы в том, что она очень сильно сегментирована. Здесь нет единого внешнего интерфейса, существует несколько различных вариантов. При этом ни один из них не позволяет обойтись вообще без программирования. Вся платформа работает на языке Java, на нем же пишутся и связи между компонентами. Это не так уж и сложно – подавляющую их часть можно найти в готовом виде в сети, но все-таки это способно отпугнуть многих. К слову, здесь очень большое и развитое сообщество – найти ответ на свой вопрос получится в большинстве случаев, а в остальных можно найти человека, который что-то подскажет.

Одновременно преимуществом и недостатком OpenHAB является то, что она довольно медленно развивается. С недостатком все понятно – поддержка новых устройств появляется здесь не сразу, иногда и не появляется вовсе. Но связано это не с неторопливостью разработчиков, а с тем, что каждый релиз внимательно тестируется перед выходом в свет. Следствием этого является относительно высокая стабильность работы, что для кого-то гораздо важнее нового функционала.

Home Assistant – такой же проект, разрабатываемый энтузиастами, но возрастом помоложе – ему всего три года. Занятно, что он даже еще не вышел в версии 1.0 – текущий релиз имеет нумерацию 0.104. Получается, что система еще находится в бета-тестировании, но при этом по популярности и количеству пользователей уже догоняет «старичка». Причин тому много.

Во-первых, новые компоненты внедряются здесь просто молниеносно. В 99% случаев можно быть уверенным, что если вы купили какую-то новую «умную» технику, то ее поддержка скоро здесь появится. Если, конечно, производитель не оказался «бякой» и не заблокировал доступ разработчиков к API. Да и даже в таких случаях можно рассчитывать на удачный исход, чайник Redmond – тому пример. Занятно, что не только электроника имеет свои плагины для Home Assistant, но и различные онлайн-сервисы и другие платформы. Например для стриминга музыки здесь предусмотрен плагин Spotify и Google Play Music, для просмотра фильмов – Kodi и VLC, а плагин Yandex Transport автоматически подгружает расписание транспорта на ближайших остановках.

И даже протокол связи не преграда – Home Assistant (как и OpenHAB, кстати) поддерживает Zigbee/Z-Wave, Bluetooth и Wi-Fi. Вот только для этого надо приобретать необходимые устройства – шлюзы с соответствующей технологией, потому что все сторонние системы управления, как правило, устанавливаются на одноплатные компьютеры вроде Raspberry Pi. Можно использовать и решения от крупных производителей (те же Xiaomi Gateway и Smartthings Hub, например), но если уж вас понесло в сторону мощной домашней автоматизации, то стоит заморочиться на универсальные модули, не привязанные лишь к одному бренду. Например, эта плата может подключить сразу все ваши устройства Zigbee и Z-Wave – IKEA, Fibaro, Honeywell, Samsung, Xiaomi, да хоть просто безымянное поделие из стран Азии.

Возвращаясь к особенностям Home Assistant, можно заметить, что быстрый выход релизов (раз в две недели) является и недостатком этой платформы – они часто бывают «сырыми», а устройства иногда выдают ошибки. Все это, конечно, быстро исправляется, но не всем хочется быть испытателем недоделанного продукта.

Еще одна приятная особенность Home Assistant в том, что здесь есть возможность использовать один из лучших способов «визуального» программирования компонентов – Node RED. Эта оболочка, разработанная когда-то компанией IBM, является посредником между пользователем и настраиваемой системой УД. Здесь используются связи неких блоков на экране вместо текстового программирования. Таким образом, хоть Home Assistant и работает на языке Python, знать его практически не нужно. Но даже если в каких-то случаях приходится писать код обычными «словами», то и тогда понимание языка необязательно – в интернете вполне достаточно готовых решений для самых распространенных сценариев.

В целом, структура Home Assistant гораздо более гибкая, чем у OpenHAB. Здесь больше возможностей настройки каждого компонента и сценария. А если подключить к нему сервисы наподобие IFTTT и Tasker, то возможности становятся и вовсе безграничными – лишь бы было желание и время их воплощать.

Возможно, в комментариях вы вспомните и другие системы управления УД: Domoticz, Majordomo, ioBroker и прочее. Но по факту первый уже умирает (хотя и был когда-то на вершине), а второй и третий толком и взлететь не успели. Чтобы не попасть в ситуацию «я купил что-то, оно не работает с моей системой, и я не знаю, как это исправить» – просто не связывайтесь с нишевыми решениями.

Голосовые ассистенты

Если вам нужен функционал управления голосом, то выбор не особо-то и велик. В случае с УД от Apple единственным полноценно работающим голосовым сервисом будет Siri. Он хорошо распознает голос, имеет неплохой базовый функционал и, что особенно приятно, понимает русский язык. Из минусов: ограниченное количество устройств, которые можно установить дома стационарно и на которых можно запустить Сири голосом. По сути, это только HomePod, но он не поддерживает русский язык. Зато его поддерживает планшет iPad Air (и более новые модели) – с небольшой натяжкой его можно назвать стационарным.

Голосовой ассистент от Google – более универсальная опция. Его можно подключить ко многим системам УД (в т.ч. Xiaomi, IKEA и Samsung) и ко всем альтернативным системам управления. Он неплохо распознает русский язык, но почему-то даже базовые команды вроде «Включи свет в спальне» иногда в нем не срабатывают.

У Google есть и свое приложение для контроля УД под названием Google Home, но пока что оно выглядит как простенькая оболочка для того же ассистента. До уровня Homekit ей еще далеко.

А вот до кого им обоим далеко, так это до амазоновской «Алексы». Она сейчас на слуху у всех благодаря хорошей оптимизации голосовой модели и грамотному маркетинговому продвижению. В начале 2020 года Дэйв Лимп, старший вице-президент в Amazon, заявил, что всего в мире продано более 100 миллионов устройств с предустановленным ассистентом Alexa. Это немалое число для нового формата взаимодействия, и до таких показателей ни Google, ни Apple пока не дотягивают. Колонки действительно неплохи, особенно за свою цену, но для жителей нашей страны присутствует один большой минус – русский язык здесь не поддерживается (и не будет в ближайшем времени). Если английский (или другой поддерживаемый язык) вам совсем не чужд, эту систему можно смело рекомендовать.

Единственной адекватной альтернативой для русскоязычного пользователя остается «Алиса» от «Яндекса». Она отлично понимает естественную речь и, что немаловажно, умеет управлять некоторыми устройства УД, например, экосистемы Mijia. Благо, колонки с поддержкой этого ассистента есть в разных размерах и ценовых сегментах, какой-никакой выбор.

Выводы

Этой статьей я завершаю обзорный цикл материалов об «умном» доме. На эту тему можно еще много сказать, многих производителей вспомнить, но основные нюансы были затронуты. Если вы считаете, что чего-то не хватает, обязательно расскажите об этом в комментариях – возможно, что другим читателям это будет полезно.

Не все наши читатели разделяют ажиотаж вокруг этого сегмента. Проблема рынка УД в том, что его пытаются натянуть на аудиторию, как «сову на глобус». Вместо того, чтобы сконцентрироваться на создании действительно полезных товаров, производители занимаются выпуском всего, что придет им в голову, но с приставкой «умный». А «умом»-то там и не пахнет. Но так работает рынок, ничего не поделаешь. А нам как потребителям остается фильтровать поток этого «горя от ума» и приобретать то, что действительно может принести пользу. Поделитесь в комментариях, была ли у вас какая-то «умная» техника или электроника, которая оправдала свое название. Что бы вы хотели увидеть в ближайшей перспективе, а что, наоборот, является исключительной блажью?

«Алиса, включи свет». Голосовое управление умным домом на базе openHAB. Без программирования и СМС

1. Настройка умных ламп от Xiaomi.

Первое, что необходимо сделать, это настроить управление лампами, хотя бы с помощью приложения от Xiaomi. Если для вас этот этап пройден, смело переходите далее, к настройке сервера умного дома, или еще дальше, непосредственно к интеграции Алисы и openHAB. Но, обо всем по порядку. Сами лампы к вашему домашнему роутеру не подключатся, для этого нужен хаб iBox, который может контролировать до четырех групп источников света. Необходимо подключить его к сети, а затем связать с ним лампы.

1. Подаем питание на iBox, подключив его по usb, к примеру, к зарядному устройству для телефона.
2. При первом подключении необходимо сбросить настройки хаба, поэтому нажимаем RST.
3. Далее устанавливаем на телефон приложение от Xiaomi под iOS или Android. Убеждаемся что телефон подключен к домашней сети Wi-Fi.
4. Открываем приложение Mi-Light 3.0, нажимаем +. Тут нас интересует вкладка Smart Link.
5. Вводим названием и пароль домашней Wi-Fi сети, к которой подключен телефон и планируется подключить iBox.
6. Сейчас у вас iBox должен быть подключен к сети, а индикаторы SYS и LINK должны моргать, медленно и быстро соответственно. Если это не так, нажмите RST еще раз.
7. Если индикаторы мигают, нажмите в приложении Start Configuration, начнется процесс настройки подключения для хаба.
8. Через секунд десять мигание прекратится, затем SYS снова начнет медленно моргать, а LINK останется гореть. В приложении отобразится сообщение Configured. Хаб подключен к сети. Если в списке Device List его нет, то просто нажмите Searching for device.

Уже сейчас можно поуправлять цветом и яркостью самого iBox, но нам необходимо подключить лампы. Для этого выполним привязку ламп к одной из четырех зон, доступных хабу для управления.

1. Открываем в приложении Mi-Light 3.0 из списка хаб Mi-Light. Заходим в раздел Colors.
2. В верхней части экрана выбираем одну из зон, пусть будет Zone1. И нажимаем на иконку связывания устройств в правом верхнем углу. Откроется экран LINK/UNLINK с инструкцией.
3. Теперь настраиваем те лампы, которые мы хотим привязать к Zone1, управление ими в дальнейшем будет происходить синхронно. Для управления яркостью и цветом каждой лампы в отдельности, их надо отнести к отдельным зонам. Итак, включаем лампу, и в течение первых трех секунд нажимаем в приложении Link. Если лампа моргнула три раза, то все отлично, синхронизация прошла успешно. Можно управлять лампой.

В принципе, на данном этапе у вас уже есть пульт для удаленного управления светом. Более того, вы можете написать свою систему управления освещением, благо протокол общения с хабом давно известен (когда-то он был доступен по ссылке limitlessled.com/dev). Есть готовые библиотеки на php, javascript, python. Но управление это возможно только из локальной сети, чего для Алисы явно не достаточно. Попробуем решить данную проблему.

2. Установка openHAB

Кратко, что такое openHab. Это сервер для управления умным домом с открытым исходным кодом. Разрабатывается сообществом, поддерживает управление огромным количеством устройств. Есть мобильный клиент, есть возможность управления Алексой от Amazon и ассистентом от Google. Написан на java, на базе фреймворка Eclipse SmartHome. А значит его можно установить хоть на холодильник, главное чтобы на этом холодильнике работала виртуальная машина Java. Инструкции по установке есть для Linux, Windows, Mac OS, Raspberry Pi, для различных сетевых хранилищ Synology и QNAP. Быстро пробежимся по первому варианту.

Добавляем ключи репозитория:

Добавляем сам репозиторий:

Обновляемся и ставим сервер вместе с дополнениями:

Настраиваем автоматический запуск сервиса после перезагрузки устройства и запускаем его:

• Теперь ждем в районе 15-20 минут (это не преувеличение, это суровая реальность с шутками про скорость работы Java), пока он загрузится и по адресу http://openhab-device:8080 появится веб интерфейс.
• На этой странице нас интересует пункт Paper UI. Именно с этим типом интерфейса будем работать в дальнейшем.





3. Управление светом через openHAB

Итак, у нас есть рабочий сервер умного дома и лампы от Xiaomi с возможностью удаленного управления. Необходимо их соединить. openHAB поддерживает биндинги (инструкции, позволяющие управлять подключенной электроникой) для множества устройств, в том числе и для данных ламп.

1. Заходим в Add-on → Bindings.
2. Устанавливаем Milight Binding.
3. Для добавления нашего устройства нажимаем на + в разделе Configuration → Things.
4. Выбираем Milight Binding, начинается автоматический поиск устройства.
5. У меня автоматически ничего не нашлось, поэтому я добавлял вручную «Manually add thing«.
6. Выбираем для добавления хаб iBox/iBox2.
7. На открывшейся странице необходимо заполнить поля IP и Bridge ID (mac адрес подключаемого устройства), их можно узнать, к примеру, в панели управления роутером (у меня хаб регистрируется в сети с именем используемого в нем Wi-Fi модуля HF-LPB100). Добавляем.
8. Отлично, в списке устройств теперь отображается iBox/iBox2 с надписью «Online«.
9. Снова нажимаем на + и выбираем Milight Binding, чтобы на этот раз добавить непосредственно лампы.
10. Теперь руками добавлять ничего не нужно, достаточно выбрать группу ламп из списка (в моем случае это пункт Rgbww Color (Zone 1)).
11. Выбранный пункт должен появиться в списке вещей так же с надписью «Online«.



• Устройства настроены, теперь необходимо добавить к ним элементы управления. Для этого кликаем по только что добавленному пункту.
• Открывается список параметров лампы, которыми мы можем удаленно управлять. Кликаем по синему кругу Brightness.
• Далее выбираем элемент управления, с которым хотим связать параметр устройства, т.к. у нас их еще нет, кликаем по Create new item.
• Задаем произвольное имя, к примеру Light_Switcher, и, меняем тип с Dimmer на Switch, т.к. у меня нет необходимости регулировать яркость лампы, я хочу ее просто включать и выключать. Меняем категорию просто на Light, чтобы элемент управления отобразился с иконкой в разделе Control. Нажимаем Link.
• Переходим в раздел Control и наслаждаемся работой переключателя Brightness у устройства.



4. Внешний доступ к openHAB

Не следует множить сущее без необходимости

1. Регистрируемся на сайте myopenHAB, авторизуемся и заходим по адресу https://myopenhab.org/account. На данной странице нас интересуют два поля: openHAB UUID и openHAB Secret. Именно они позволяют организовать связь серверов. Давайте разберемся где их взять.
2. Заходим в панель управления PaperUI openHAB.
3. Открываем раздел Configuration → Add-ons → Misc.
4. Устанавливаем openHAB Cloud Connector.
5. В Configuration → Services должен появиться модуль openHAB Cloud с режимом «Notifications & Remote Access«.
6. В Configuration → System → Add-on Management должен быть активирован переключатель «Acceess Remote Repository«.
7. После установки аддона, искомые нами данные окажутся в файлах /var/lib/openhab2/uuid и /var/lib/openhab2/openhabcloud/secret (userdata/uuid и userdata/openhabcloud/secret, если ставили не из пакета). Вводим их в настройках аккаунта на myopenHAB и жмем Update. Если все настроенно корректно, то слева от адреса вашей почты должно появиться слово «Online«. Это говорит о том, что доступ к вашему умному дому из сети интернет открыт, но сразу Алиса им воспользоваться не сможет. Для начала надо сделать доступным снаружи настроенное ранее устройство.
8. Переходим в раздел Configuration → Services → openHAB Cloud → Configure.
9. В списке Items to expose to apps such as IFTTT активируем чекбокс для элемента управления яркостью и нажимаем Save.
10. Через некоторое время проверяем, что выбранный элемент присутствует в списке на странице myopenhab.org/items со статусом «ON«.



Теперь управление лампой возможно из интернета, через API openHAB Cloud, которое поддерживает авторизацию по OAuth2. Но, к сожалению, клиенты заранее предопределены, это Alexa, Google Assistant и сервис IFTTT. Алисы в данном списке пока нет. Но это не проблема!



5. IFTTT

Сервис, позволяющий выстроить из нескольких сервисов цепочку действий. Условно отреагировать действием в одном сервисе, если сработал триггер на событие в другом сервисе. IFTTT поддерживает огромное количество сервисов, в том числе и интересующий нас myopenHAB. Но не поддерживает Алису. Вообще, любой желающий может создать там модуль для своего сервиса, в первую очередь для этого надо связаться с отделом продаж и выяснить размер вашего ежегодного платежа в пользу IFTTT. Наша же цель бесплатно воспользоваться сервисом, чтобы иметь возможность перенаправлять запросы от Алисы к openHAB.

1. Регистрируемся на сайте ifttt.com и заходим в Applets → New Applet.
2. После нажатия + this, необходимо выбрать сервис, событие в котором будет являться триггером. Т.к. сервиса Алисы в списке нет, нам надо выбрать что-то, что сможет получать от нее команды. Это сервис Webhooks. Нажимаем Connect.
3. Далее выбираем из списка с одним пунктом триггер «получение web запроса«.
4. Указываем имя события, к примеру light_on, и жмем Create.
5. Теперь надо выбрать ответное действие, нажимаем на + that. Наш выбор openHAB, подключаем.
6. В открывшемся окне, упомянутой ранее OAuth2 авторизации, кликаем по Allow.
7. Доступна единственная реакция «отправить команду«.
8. Из выпадающего списка выбираем элемент управления лампой (например Light_Switcher), а в качестве команды включения света указываем слово «ON«. Создаем.

Для проверки нам необходимо вызвать триггер у сервиса Webhooks. Как это сделать? Отправить POST запрос.

1. Ищем на сайте IFTTT сервис Webhooks и заходим в связанную с ним документацию.
2. На открывшейся странице есть команда, которую нам надо выполнить, заменив на light_on.
3. После нажатия на Test It, ваша лампа должна включиться.

Осталось создать аналогичный рецепт для события light_off, который будет отправлять команду OFF элементу управления светом. А затем научить Алису вызывать эти триггеры по нашему желанию.





6. Алиса

По моему веленью, по моему хотенью Алиса включит свет, если использовать платформу Яндекс.Диалоги. Платформа открылась в марте этого года и позволяет любому желающему добавить Алисе умений, за счет написания соответствующего кода. На данный момент в каталоге уже представлено огромное количество умений. Разработка умения, это тема для отдельной статьи на хабре, а у нас тут «без единой строчки кода«. Так что воспользуемся имеющимися наработками.

1. Устанавливаем бета версию поискового приложения Яндекс, только в нем на данный момент есть поддержка пользовательских умений.
2. Говорим Алисе «включи волшебные заклинания«. Именно умение волшебные заклинания/волшебное заклинание позволит нам выполнять POST запросы к серверам IFTTT.
3. Нажимаем Добавить и указываем адрес для включения света вида:

• Следующим шагом произносим фразу или слово, на которое Алиса будет реагировать выполнением запроса по указанному адресу (моя Алиса отвечает на «включи свет»).

Если вы теперь нажмете на соответствующую кнопку или озвучите предложение, то запрос от серверов Яндекса поступит на сервер умения, оттуда в IFTTT, следом в myopenHAB, который передаст данные в ваш локальный инстанс, имеющий непосредственный доступ к хабу ламп, и свет включится. Аналогичную команду сразу добавим и для выключения освещения.



Надо понимать, что недостаточно просто включить Алису и произнести «включи свет«. Яндекс ничего не знает о наших командах для умного дома, данные о них хранятся в базе умения «волшебные заклинания«. Поэтому сначала нужно вызвать умение, произнеся «включи волшебные заклинания«, а уже потом включать и выключать свет голосом.

Что такое управление голосом и речевые помощники



Голосовое управление – важный тренд развития современных технологий. Это новый способ управления оборудованием, чем такое взаимодействие отличается от обычного распознавания речи.

Крупнейшие инновационные холдинги конкурируют и работают над собственным ассистентом, встраивая его в разные гаджеты: смартфоны, компьютеры, смарт-колонки.
Несколько лет назад виртуальные ассистенты были просто поисковыми системами, управляемыми с применением речи. Сегодня помощники намного эффективнее:

• они воспринимают естественную речь;
• всё реже допускают ошибки при обработке запросов;
• интегрируются с приложениями;
• имеют пополняемую базу знаний;
• понимают контекст;
• учитывают историю запросов;
• предугадывают потребности пользователей.

И это не предел: звуковые команды могут стать ключевым звеном для координации всех сервисов. Речь помогает намного быстрее дать им команду, чем если печатать текст или использовать сенсорный ввод. Если руки заняты, достаточно вслух сформулировать запрос.

Эти разработки ориентированы прежде всего на американский и европейский рынок. В Беларуси, как и в большинстве других стран, они имеют ограниченный функционал (не поддерживается русский язык, нет интеграции с местными приложениями и сервисами) и пользуются незначительным спросом. Но с развитием методов ситуация меняется.

Как речевые инновации связаны с «Умным домом»



Жилые помещения – то место, где умные помощники способны найти массовое применение. Через смартфон, планшет или компьютер они уже используются. Но удобнее иметь специальный гаджет с динамиком и чувствительными микрофонами. То есть умную колонку.

Сложная автоматизация, состоящая из большого набора аппаратуры на площади в сотни метров, недостаточно эффективно управляется речью. А вот для работы с ограниченным количеством техники (например, в небольшой квартире) востребована концепция динамика с собеседником «на борту». Часть производителей уже выпустили такую технику, часть только собирается.

Если она используется в основном дома, почему бы не добавить ей способность воздействовать голосом на другие гаджеты? Разработчики уже работают над этим, но есть проблемы: круг совместимости ограничен, динамик принимает сигналы лишь в непосредственной близости от владельца и так далее. Если устранить эти недочёты, жилье станет интуитивным, быстрым и более удобным.

Чем в быту можно управлять голосом



С применением речи уже реализован контроль отдельных домашних систем:

• Освещение. Включить или выключить свет везде или в определённой комнате.
• Бытовая техника. Взаимодействовать с бытовой техникой, аудио- и видеокомпонентами.
• Климат. Управлять кондиционером, радиатором, шторами и жалюзи.
• Двери и домофон. Открыть или закрыть двери, ворота или окна.
• Безопасность. Активировать и выключать сигнализацию и камеры слежения.

Также создаются сценарии для многозадачных запросов. Проблема в том, что в данном случае надо запоминать все команды и чётко их произносить.

Команды голосом способны сделать контакт с домашней техникой более неформальным. Они свяжут управление и будут способствовать проникновению в наш быт интернета вещей. Его суть в том, что аппаратура будет общаться между собой без обязательного участия человека.

К примеру, дом напомнит вам взять зонт, если вы забыли его, выходя на улицу. Сам выключит за вами свет или утюг. Проследит за безопасностью и отчитается о происшествиях. Или проанализирует ваш рацион питания и подскажет, что лучше приготовить на ужин. Ещё недавно это воспринималось как фантастика, но все быстро движется к этому сценарию, в чем виртуальные ассистенты играют значимую роль.