Як керувати датчиками розумного будинку за допомогою Google Assistant

Підписуйтеся на Telegram-канал «DOU #tech», щоб не пропустити нові технічні статті.

Російський військовий корабель, іди *****!

Привіт! У цьому посібнику розповім, як створити свій власний голосовий додаток в Google Assistant та керувати датчиками розумного будинку на прикладі плати ESP8266 та світлодіода.

На жаль, українська мова поки що не підтримується в асистенті, тому будемо використовувати англійську. Для цього нам знадобиться контролер ESP8266 або інші контролери з підключенням до інтернету і сервер з валідним ssl-сертифікатом (замість валідного ssl можна використовувати зворотний proxy, в якого такий вже є) і MQTT сервер (broker). Для інтеграції з Google assistant будемо використовувати сервіс Google Actions та Dialogflow. Тож почнемо.

Створення та налаштування проєкту

Для початку потрібно авторизуватися в Google Action Console, створити проєкт, обрати мову та регіон. Після цього потрібно вибрати сферу застосування. Я вибрав Custom. З чужого досвіду скажу, що категорія Smart Home працює коректно тільки з пристроями від Google, для коректної роботи краще обрати іншу категорію.

Далі вигадуємо як зватимуть нашого бота та обираємо голос з доступних.

Наміри

Наміри представляють завдання, для виконання яких асистент потребує відповіді/реакції користувача. Існує два основних типи намірів: системні та користувацькі.

Системні є стандартними готовими командами. Наприклад, користувач може погодитись з пропозицією асистента, сказавши «okey», «yes», «you», або асистент може зупинити відтворення, почувши «stop».

Користувацькі наміри та фрази розширюють можливість розуміння асистента. При створенні наміру ви маєте вказати такі елементи:

  • Вказати, чи це глобальний намір. Позначення глобального наміру вказує, чи може асистент відповідати вказаному наміру користувача під час розмови.
  • Створити навчальні фрази — це приклади того, що користувач може сказати, щоб відповідати наміру.

Параметри наміру використовуються для визначення та вилучення значень у навчальних фразах. Це конкретні слова або фрази, які ви хочете отримати від користувача.

Налаштування зворотного proxy та DNS

Для взаємодії із Actions Console потрібен SSL-сертифікат. Це значить, що ваш сайт має бути доступним через https. Цю частину можна пропустити, якщо у вас є хостинг із валідним сертифікатом.

Я не став встановлювати його на сервер, натомість я використав DNS proxy Cloudflare (безкоштовний — basic).

Для цього в кабінеті домену потрібно змінити NS, а саме додати А запис. Процедура заміни NS може зайняти до 48 годин.

Сервіс Cloudflare пропонує безліч імен нижніх рівнів, тому якщо ви маєте проблеми з виконанням наступного пункту, можливо варто вказати свою IP-адресу в колонці content біля www ***, https // www *** (де *** це ваш домен).

Встановлення програм на VPS-сервер

Для роботи додатку встановимо PHP-скрипт на VPS-сервері, який буде передавати наші дані до MQTT-брокера, а той, в свою чергу, на ESP. Деякі хостинг-провайдери надають бонусний безкоштовний період.

Приклад AWS або Digital Ocean. Насамперед, після першого запуску сервера, необхідно оновити базу даних пакетів та пакети:

apt update
apt upgrade

Після встановимо Apache2:

apt install apache2

Після цього, якщо ви вставите адресу вашого сервера в рядок браузера, ви побачите стандартну сторінку Apache2.

Також встановимо PHP.

apt-get install php libapache2-mod-php

Встановлення mcrypt

Розширення mcrypt переміщено в репозиторій PECL і більше не входить у комплект PHP з PHP 7.2.0 .

PECL — це репозиторій модулів для PHP, де користувачі можуть завантажувати та розміщувати розроблені PHP-розширення.

Встановимо інструменти розробки Ubuntu:

sudo apt install -y build-essential

Встановимо PHP, dev і Pear:

sudo apt install php php-pear php-dev libmcrypt-dev

Оновимо список каналів PECL:

sudo pecl channel-update pecl.php.net
sudo pecl update-channels

Встановимо mcrypt:

sudo pecl install mcrypt

Коли ви побачите підказку libmcrypt prefix? [autodetect], натисніть Enter для автоматичного визначення.

Встановимо БД MySQL:

apt-get install php-mysql

Встановимо бібліотеку Mosquitto для PHP:

pecl install Mosquitto-alpha

MQTT — це простий мережевий протокол, що працює на TCP/IP. Використовується для обміну повідомленнями між пристроями за принципом видавець-підписник. Оскільки протокол розуміє лише певні типи повідомлень, йому потрібен перетворювач (broker). У нашому випадку він має назву Mosquitto.

Додайте рядок extension = mosquitto.so до файлу php.ini.

Я отримав до нього доступ за допомогою команди
sudo nano /etc/php/7.4/apache2/php.ini

Встановіть клієнт:
apt install mosquitto mosquitto-clients

Налаштування PHP-скрипта, підписка на topic

Призначення PHP-скрипта приймати POST-запит від Google Assistant, виймати з нього action і передавати його як повідомлення у топік брокера, назва якого вказана наприкінці скрипта. Як ви назвете скрипт, значення немає. Помістіть скрипт на своєму сервері за адресою /var/www/html

Щоб створити топік, скористайтесь командою:
mosquitto_sub -h localhost - t /test/light

Замість localhost ви можете задати будь-яку іншу адресу або домен, де ви хочете створити видавця (pub).

Замість / test / light ви можете задати будь-яку тему. Головне, щоб вона була вказана у скрипті.

Повідомлення створюються видавцями. Щоб створити повідомлення, можна скористатися командою.

mosquitto_pub -h localhost - t / test / light -m " light "

Але вона нам не знадобиться, оскільки нашим видавцем (pub) буде наша програма. Схема така: коли наша програма отримує команду, вона надсилає запит на наш скрипт. Скрипт на брокера, а брокер на підписника (ESP8266).

Перевіряти надсилання повідомлень ми будемо через вкладку Test Action Console.

Скрипт PHP

<?php
 
 
//Make sure that it is a POST request.
if(strcasecmp($_SERVER['REQUEST_METHOD'], 'POST') != 0){
	throw new Exception('Request method must be POST!');
}
 
//Make sure that the content type of the POST request has been set to application/json
$contentType = isset($_SERVER["CONTENT_TYPE"]) ? trim($_SERVER["CONTENT_TYPE"])                                                                                                              : '';
if(strcasecmp($contentType, 'application/json') != 0){
	throw new Exception('Content type must be: application/json');
}
 
//Receive the RAW post data.
$content = trim(file_get_contents("php://input"));
 
//Attempt to decode the incoming RAW post data from JSON.
$decoded = json_decode($content);
 
//file_put_contents($filename, $data);
var_dump($decoded);
 
echo $decoded->queryResult->action;
 
define('BROKER', 'localhost');
define('PORT', 1883);
define('CLIENT_ID',  getmypid());
 ити
$client = new Mosquitto\Client(CLIENT_ID);
$client->connect(BROKER, PORT, 60);
 
    	$message = $decoded->queryResult->action;
    	$client->publish('/test/light', $message, 0, false);
    	$client->loop();
?>

Webhooks

Вебхуки — це один із способів, за допомогою яких програми можуть надсилати автоматичні повідомлення або інформацію іншим програмам. Для того щоб наш скрипт працював з асистентом? переходимо у вкладку develop у верхньому меню. У бічному меню обираємо дію webhook та HTTPS endpoint. Тут потрібно вказати адресу скрипта, на який буде надсилатися POST-запит.

Прошивка ESP8266

Для прошивки використовуватимемо Arduino IDE. Якщо хтось буде встановлювати IDE вперше, не забудьте про драйвер ch340. По дефолту в arduino цієї плати немає. У Файл >>Налаштування потрібно вказати адресу додаткових плат: arduino.esp8266.com/ stable /package_esp8266com_index.json. В Інструменти >>плата >>менеджер плат потрібно встановити пакет esp8266.

У скетчі після const char * ssid ви повинні вказати назву своєї wi-fi мережі. Після const char * password її пароль. Після const char * mqtt_server вказати ip адресу свого сервера.

Скетч Arduino IDE

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
// Update these with values suitable for your network.
const char* ssid = "***";
const char* password = "********";
const char* mqtt_server = "**.**.*.*";
 
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);
long lastMsg = 0;
char msg[50];
int value = 0;
 
int led = D5;
 
void setup_wifi() {
 
  delay(10);
  // We start by connecting to a WiFi network
  Serial.println();
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(ssid);
 
  WiFi.begin(ssid, password);
 
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
	delay(500);
	Serial.print(".");
  }
 
  randomSeed(micros());
 
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi connected");
  Serial.println("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
}
 
void callback(char* topic, byte* payload, unsigned int length) {
  String msg="";
  Serial.print("Message arrived [");
  Serial.print(topic);
  Serial.print("] ");
  for (int i = 0; i < length; i++) {
	Serial.print((char)payload[i]);
	msg+=(char)payload[i];
  }
  Serial.println();
 
  // Switch on the LED if an 1 was received as first character
//  if ((char)payload[0] == '1') {
  if (msg == "light") {
	digitalWrite(led, HIGH);   // Turn the LED on
  } else {
	digitalWrite(led, LOW);  // Turn the LED off
  }
 
}
 
void reconnect() {
  // Loop until we're reconnected
  while (!client.connected()) {
	Serial.print("Attempting MQTT connection...");
	// Create a random client ID
	String clientId = "ESP8266Client-";
	clientId += String(random(0xffff), HEX);
	// Attempt to connect
	if (client.connect(clientId.c_str())) {
  	Serial.println("connected");
  	// ... and resubscribe
      client.subscribe("/test/light");
	} else {
  	Serial.print("failed, rc=");
  	Serial.print(client.state());
  	Serial.println(" try again in 5 seconds");
  	// Wait 5 seconds before retrying
  	delay(5000);
	}
  }
}
 
void setup() {
  pinMode(led, OUTPUT); 	// Initialize the led pin as an output
  Serial.begin(115200);
  setup_wifi();
  client.setServer(mqtt_server, 1883);
  client.setCallback(callback);
}
 
void loop() {
 
  if (!client.connected()) {
	reconnect();
  }
  client.loop();
 
}

Результат

В результаті, після компіляції скетчу ми отримуємо програму, яка інтегрована в Google Assistant помічник і управляє датчиками.

Дякую за допомогу в написанні Хомечуку Владу та Карграмановій Юлії.

👍ПодобаєтьсяСподобалось6
До обраногоВ обраному2
LinkedIn
Дозволені теги: blockquote, a, pre, code, ul, ol, li, b, i, del.
Ctrl + Enter
Дозволені теги: blockquote, a, pre, code, ul, ol, li, b, i, del.
Ctrl + Enter

Стосовно розпізнавання української мови. Звичайно що її офіційно немає, але мій асистент коректно розпізнає команду «Включи світло у вітальні». Так, хотілось би «Увімкни», але наразі хоч так працює. Включи/виключи — це команди російськомовного асистента. А «Свитло у витальни» — це назва вимикача. Таким методом можна багато чим керувати. Повірте, що на побутовому рівні — англійська мова — не усім підійде.

// Wait 5 seconds before retrying
delay(5000);

Цікаво. Я ніколи не писав на C, тільки на C++, і це було ДУЖЕ давно.
Що дають такі коментарі?

Так позначаються коментарі в одній стрічці. Коментарі зберігаються в файлі скетчу, але ігноруються компілятором, що економить місце на платі.

Дуже рекомендую подивитися в сторону Home Assistant. Такий собі хаб, котрий може експортувати усі ваші локальні девайси до гугла скопом. Достатньо його лише один раз додати в Google Actions Console, по типу як ви робили для своєї платки. До того ж там доступна така крутезна штука, як ESPHome, що дозволяє створювати прошивки для подібних кастомних платок за допомогою простих конфігураційних файлів, майже нічого не програмуючи)

Підтримую щодо HA.
Встановлений вдома на виділеній для нього машині у віртуалці.
Дуже легко зв’язати різні технології (ZWave — різні вимикачі світла + замки; Zigbee — дешеві кнопки з IKEA для вкл/викл; ESPHome — Garage Opener; Tasmota — перепрошиті дешеві китайські розумні лапочки, розетки, датчики; термостат Ecobee etc), Frigate — NVR для камер, Plex Server і т.д.

Також дуже гарно інтегруєтся з Apple Home — легко керувати з айфону/айпаду (на стіні висить старенький айпад який виконує роль Dashboard + хаба для Apple Home)

Трошки більше кроків щоб налаштувати Alexa / Google Home, але то 20хв роботи :)

Ого. От це досвід!

Чому Home Assistant у вас встановлений в віртуалці? Які його переваги над встановленням в контейнері?

Ви використовуєте замки z-wave?

А для чого прошивати лампочки?

А наскільки старим може бути iPad щоб бути хабом?

Щодо віртуалки:
1) легко робити снепшоти і ролбеки за потреби (бувало пару разів після невдалих експериментів)
2) легше прокинути hardware — zigbee/zwave stick, external hdd etc
3) рекомендовано командою HA

Так замки та вимикачі z-wave (більш стабільно, надійно, що особливо важливо для замків, стандарт, різна частота з вайфай, можна виставляти параметри на самому девайсі — наприклад вимикати світло через 10 хвилин після ввімкнення)
Кнопки, сенсори руху на сходах (від батарейок) та пара лампочок/switch Zigbee з ікеї бо дешево і можна було застати в as-is section ще дешевше

Перепрошивав дешеві китайські лампочки, switch, motion sensors (гарно працюють якщо постійне живлення, але затримка ~4с якщо включення зі сна, підключення до вайфаю, mqtt, відправка повідомлення — не ок якщо спускаєшся по сходах), door sensor & leak sensors. Вони використовують Tuya (китайський гімно клауд із незрозумілою безпекою) — нем інтернету, нема лампочки. Можна добавити через LocalTuya до HA (локальне управління, але дуже обмежене і не для всього) або через офіційний integration через їхню хмару. Але то все танці з бубном (+ підв‘язка до гімно клауда). Тому перепрошив все що можно було на Tasmota (OTA, бо не вмію паяти). Все локально, без затримок і надійно. Не перепрошив три лампочки та дві led strip (несумісні модулі, але буду намагатись відмовитись від них) та humidifier — навіть не пробував.

Айпад міні разом (остання версія ios 12.5) із Sonos Amp дістались від попередних власників (~ 8 років будинку), що дуже стало дуже внагоді :)

Доречі плюс HA — аддон який із Sonos Amp чи Chromecast робить AirPlay сумісний девайс :)

Переваги:
-своя ОС. Не треба ковиряти свою ОС і дивитися чи всі пакети коретної версії.
-Супервізор. Набагато легше ставити різні додатки типу Еспхоум чи Графани чи ІнфлюксДБ. Ставиться по нажаттю однієї кнопки.
-Супервізор так ж слідкує за версіями встановлених інтеграцій і додатків.

Тому по суті получається що готова ХА ОС в віртуалці чи на реальному залізі набагато простіша в користуванні для рядового користувача, менше низькорівневих ковирянь. З мінусів — менше можливостей кастомізації. Тому оптимально тримати або на віртуалці, або на якійсь маліні.

Про прошивку лампочок: Майже для усіх китайських пристроїв на ESP — виробники втюхують свої хмарні сервіси. Це спричиняє затримки і нестабільну роботу. Тому — їх варто перепрошити на Тасмоту, і заставити працювати в локальній мережі під керівництвом Home Asisstant (який сам організовує роботу через інтернет усього вашого зоопарку пристроїв) — Посилання на прошивки є тут — templates.blakadder.com

Підписатись на коментарі