Обзор и личное мнение о реализации самодостаточного Zigbee шлюза. Переделка Xiaomi шлюза.
Когда речь заходит о строительстве умного дома многие без лишних сомнений выбирают решения от Китайского бренда Xiaomi и его суббрендов. Замыкаются в его экосистему и упираются в ее ограничения. А ограничений, к слову сказать, предостаточно. И назвать Xiaomi дом по-настоящему умным, честно говоря, язык не поворачивается. Особенно в сравнении с такими монстрами автоматизации как nodered или homeassistant.
Но вот незадача, как только умный дом Xiaomi исчерпает себя (у меня это случилось менее чем через 3 недели), начинаются поиски альтернативного решения. Есть Xiaomi оборудование, в лице неплохих датчиков и исполнителей. Есть шлюз, как качественное законченное решение со своим блоком питания, RGB подсветкой, но бездарной подсистемой автоматизации, построения логических зависимостей. Да еще и с китайским облаком (потому как жить в RU сегменте теоретически можно, но дико ограниченно, в виду отсутствия большого количества устройств).
Первое с чем сталкивается, как вариант решения, любой такой человек — использовать в качестве шлюза стик TI CC2531. Дешево и сердито. Прошивается не только через специализированные платы для прошивки, но даже через «малину» и arduino. Что делает его автоматически самым доступным из открытых zigbee шлюзов. Но…
Но у устройства есть куча ограничений, начиная от собственной мощности сигнала и заканчивая количеством устройств, которые будут подключены к нему одновременно (даже неактивные). И эти факторы делают из него прекрасную первую ступеньку, но никак не продуктивное решения для настоящего умного дома.
Следом идет, пожалуй, крайне популярный V3 стик. Который уже самому так просто не прошить (требуется доп. оборудование — прошивальщик), да и собирать придется самостоятельно, в отличии от предыдущего коллеги по цеху сс2531. Можно купить собранным силами увлеченных людей, но заводской реализации нет. Стик V3 основан на двух чипах от все той же TI — CC2538 с усилителем CC2592. Что решает обе основные проблемы cc2531, в лице дальности и количества устройств соединенных с шлюзом.
Но, к сожалению, нет предела совершенству и у V3 стика тоже есть свои минусы. Например то, что необходимо устройство держать рядом с вашим центром умного дома (малина, NAS, компьютер/сервер). Устройство является лишь аппаратным радиомодулем и вся логика, ровно, как и набор устройств, реализованы в программном решении zigbee2mqtt (и аналогичных).
Для решения этих и некоторых других проблем и появился SLS шлюз.
SLS шлюз. Характеристики
Шлюз построен так же, на наборе чипов TI CC2538 с усилителем CC2592 (однако есть интенции поддержки других Zigbee микромодулей). На борту у него помимо zigbee части есть чип ESP32 с 2.4ГГц wifi и Bluetooth (но пока не используется в прошивке, будет поддерживать BLE). Существует несколько типов исполнения печатных плат. На мой взгляд вариант с адаптированной для Xiaomi шлюзов платой является наиболее удачным и по-настоящему пользовательским. Лаконичный внешний вид, использование светодиодной ленты самого шлюза, помимо собственно блока питания, превращают решение использовать SLS в теле Xiaomi шлюза самым лучшим.
Возможности
Первое что нужно сказать о возможностях это огромный потенциал, заложенный в платформу изначально. Помимо наличия полноценного Zigbee решения и WiFi решения, на борту есть:
- Bluetooth (который авторы схемотехники и прошивки собираются использовать в будущем)
- Усилитель для динамика Xiaomi шлюза (будет задействован в будущем)
- Слот для карты памяти (будет использоваться в будущем для хранения дополнительных данных)
Далее, восхитившись продуманностью аппаратной частью, можно перейти к софту. Управление шлюзом осуществляется через лаконичный и приятный web интерфейс.
Взаимодействие с устройствами шлюза осуществляется через MQTT и Rest API. Топики MQTT практически полностью повторяют таковые от проекта zigbee2mqtt, что значительно упрощает поиск настроек и конфигураций для большого количества систем умного дома.
Так же нужно отметить наличие внутренних автоматизаций в пределах шлюза. То есть можно даже не использовать внешнее программное решение для умного дома, а используя скрипты на языке LUA прописать алгоритмы взаимодействия Zigbee устройств.
Помимо обширных механизмов на базе LUA есть простой прямой биндинг устройств. А также механизм SmpleBind, который позволяет реализовать простую логику взаимодействия устройств (если->то).
С учетом того, что плата может быть установлена в Xiaomi шлюз (и я лично рекомендую делать именно так), из устройства можно получить светильник-ночник или элемент сигнализации используя как сирену штатную RGB сборку шлюза. А встроенный блок питания даст возможность красиво запитать устройство.
Опыт использования
В данный момент у меня есть
- cc2531
- Шлюз V3
- Zesp шлюз из такого же Xiaomi шлюза
- SLS шлюз
Из этого списка моими любимцами являются SLS и Zesp шлюзы. Определенно, внешние, самодостаточные контроллеры Zigbee сети выигрывают перед привычными USB стиками. Выигрыш этот обусловлен множеством архитектурных плюсов. Например, возможность расположить шлюз в удалении от центра умного дома. Который у большинства собран с применением одноплатных компьютеров, например Rasberry Pi, и располагается далеко не на виду с ограничением радиосигнала для USB стика (у меня «малина» стоит в импровизированной серверной на антресолях, которая с одной стороны ограничена несущей стеной панельного дома в которой большое количество арматуры, от этого сигнал стика на CC2531 без дополнительной антенны вообще не проходит, а сигнал стика V3 теряет до 50% своей мощности просто на старте).
Помимо очевидных вещей, я хочу обратить внимание на удобство использования SLS шлюза, управления оным через web интерфейс. Процесс биндинга устройств доставляет исключительно удовольствие, максимально очевиден и удобен для пользователя. При спаривании устройств, мастер настройки напомнит вам когда необходимо разбудить устройство, например, нажав на клавишу темпера. В интерфейсе можно увидеть красивую карту вашей Zigbee сети, построенной на этом шлюзе. На карте видны фото устройств, их именования, уровень сигнала и взаимоотношения между устройствами.
Перечень поддерживаемых устройств на момент написания этих строк перевалил за сотню и составляет 113. Добавление устройств вне списка возможен через поддержку в telegram сообществе @slsys. Добавить можно все устройства из перечня проекта z2m, а при небольшом анализе формата и набора кластеров, возможно добавить любое zigbee устройство.
Итог
Надо брать.
Серьезно. Шлюз можно собрать как законченное устройство самостоятельно, заказав все элементы на азиатских ресурсах (gerber файлы для заказа плат, BOM, корпус). Можно ограничиться сбором только основной платы, а в качестве корпуса использовать Xiaomi шлюз, которые в своей EU версии достаточно часто попадаются на ресурсах вроде Ozon, Beru, Wildberris со значительной скидкой в наборе с датчиками (я сам купил три таких комплекта, это очень выгодная покупка с учетом того что за немногим больше 2,5 тысячи вы получите шлюз и несколько самых популярных датчиков). Можно пойти по еще более простому пути — заказать плату с распаянными на нее устройствами у автора проекта @avenit (telegram), либо на известных торговых площадках по купле/продаже zigbee устройств.