Smart Home-Überwachung mit Alexa und Arduino - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

In der heutigen Welt verbringen die Menschen mehr Zeit am Arbeitsplatz als zu Hause. Daher besteht ein Bedarf an einem Heimüberwachungssystem, mit dem die Menschen die Bedingungen des Hauses kennen lernen können, während sie bei der Arbeit sind. Noch besser wäre es, wenn man während der Arbeitszeit einfach "jemanden" nach seiner Wohnung fragen könnte. Dies kann erreicht werden, indem Amazon Alexa als Assistent verwendet wird, der dem Benutzer die benötigten Informationen über sein Zuhause geben kann.

Nicht nur Arbeitsplatz können die Benutzer den Hauszustand an jedem Ort der Welt kennenlernen, solange sie über eine Internetverbindung und Amazon Alexa verfügen.

Folgende Funktionen sind in diesem Projekt implementiert:

1) Steuern Sie die Haushaltsgeräte wie Lüfter und Licht

2) Zeigt den Status der Geräte an

3) Zeigt den Wetterzustand des Hauses an (Temperatur und Luftfeuchtigkeit)

4) Sendet bei Bedarf den Schnappschuss des Inneren des Hauses über Gmail an den Benutzer.

5) Sendet eine Benachrichtigung im Fall von -

* Eindringling (sendet auch Foto)

* Feuer

* Gast (sendet auch Foto)

Schritt 1: Sammeln der Materialien

Benötigte Materialien

Arduino Uno

ESP8266 Wifi-Modul

Linkit Smart 7688 Duo

DHT11

Relais

IR-Hindernissensor

Webcam

Amazon Echo Dot

Steckbrett und Überbrückungsdrähte

Software und Online-Dienste:

Thingspeak.com

Arduino-IDE

Amazon Alexa Skill-Set

Amazon Alexa Echosim.io (zum Testen von Fähigkeiten)

Backendlos

Schiebebox

Schritt 2: Programmierung des Arduino und ESP8266

Laden Sie die Arduino-IDE von der offiziellen Website herunter:

Öffnen Sie die Arduino IDE und gehen Sie zu Datei-> Einstellungen-> im zusätzlichen Board-Manager-URL-Typ -

Gehen Sie zu Tools -> Boards -> Board Manager und installieren Sie das zuletzt gefundene esp8266-Paket.

Um Arduino zu programmieren, stecken Sie einfach das USB-Kabel vom Arduino zum Computer und wählen Sie Arduino / Genuino UNO in Tools-> Boards aus. Stellen Sie außerdem sicher, dass Sie unter Tools die richtigen COM-Ports auswählen (die COM-Port-Nummer finden Sie im Geräte-Manager). Schreiben Sie das erforderliche Programm, kompilieren Sie es und klicken Sie auf Hochladen, wenn keine Fehler aufgetreten sind.

Um ESP8266 zu programmieren, stellen Sie die Verbindung wie in der Abbildung gezeigt her. Verbinden Sie den USB von Arduino mit dem Computer. In Tools-> Board-> Generic ESP8266 auswählen und auch den richtigen COM-Port auswählen. Schreiben Sie das erforderliche Programm, kompilieren Sie es und klicken Sie auf Hochladen, wenn keine Fehler aufgetreten sind. Stellen Sie sicher, dass Sie Arduino RST mit GND verbinden (arduino verhält sich wie ein Programmierer für ESP8266).

In diesem Projekt wird zuerst der ESP8266 programmiert und dann werden die Schaltungsverbindungen entfernt. Dann wird der Stromkreis wieder verbunden, wie in der Abbildung mit dem Namen "Stromkreisverbindungen" gezeigt. Und dann wird das Arduino programmiert.

Schritt 3: Thingspeak.com konfigurieren

Erstellen Sie ein Konto auf thingspeak.com.

Wir verwenden Kanäle in Thingspeak, um die Gerätesteuerungsinformationen zu speichern und an arduino / alexa weiterzuleiten. Wir speichern auch die Temperatur- und Feuchtigkeitswerte in den Kanälen. Es ist wie ein Speicherort für die Informationen.

Melden Sie sich bei Thingspeak an, gehen Sie zu Kanälen Meine Kanäle und erstellen Sie einen neuen Kanal. Geben Sie Ihren Kanälen einen Namen und eine Beschreibung. In unserem Projekt benötigen wir 8 Kanäle (Sie können die Arbeit mit weniger Kanälen erledigen, aber beim Programmieren wird es etwas kompliziert). Außerdem hat Thingspeak eine Zeitbeschränkung beim Aktualisieren eines Kanals. Zwischen aufeinanderfolgenden Aktualisierungen eines bestimmten Kanals muss eine Lücke von 10-15 Sekunden bestehen.

Acht Kanäle mit ihren Werten und ihrer Bedeutung sind unten aufgeführt

Kanalname (Wert1-Bedeutung, Wert2-Bedeutung usw.):

1) Gerätesteuerung (0 -lightON, 1- lightOff, 2- Lüfter EIN, 3- Lüfter aus)

2) Lichtstatus (0- Licht aus, 1- Licht an)

3) Lüfterstatus (0- Lüfter aus, 1- Lüfter ein)

4) Feuchtigkeit (Feuchtigkeitswert)

5) Temperatur (Temperaturwert)

6) Einbruchbenachrichtigung (1- Einbruchalarm)

7) Feuerbenachrichtigung (1- Feueralarm)

8) Gastbenachrichtigung (1- Gastbenachrichtigung)

Wenn Sie auf einen Kanal klicken, können Sie seine Kanal-ID sehen und API-Schlüssel in die Registerkarte API-Schlüssel schreiben. Die Kanal-ID ist erforderlich, um die Informationen/den Wert im Kanal zu erhalten. Ein Schreibschlüssel ist erforderlich, um einen Wert im Kanal zu speichern.

http-Anfrage zum Aktualisieren eines Kanals lautet:

api.thingspeak.com/update?api_key=&field1=

wird durch entsprechende Schreibtasten des Kanals ersetzt und kann sein (0/1 bei Gerätesteuerung oder Temperatur-/Feuchtewerten)

http-Anfrage zum Lesen von Werten aus einem Kanal lautet:

api.thingspeak.com/channels//field/field1/last.html

wird durch die jeweilige Kanal-ID des Kanals ersetzt, aus dem wir lesen möchten.

Schritt 4: Das Programm

Das Programm ist in 3 Teile gegliedert:

A) Programm für Arduino: Das Programm für Arduino ist sehr einfach. Es empfängt die Daten vom ESP8266 seriell und basierend auf den empfangenen Daten werden die Geräte gesteuert. Weitere Informationen zum Programm finden Sie in den Kommentaren im Programm selbst.

B) Programm für ESP8266: Das Programm für ESP8266 beinhaltet 3 Dinge

1) Aktualisieren von Temperatur und Luftfeuchtigkeit mit

client.print(String("GET") + "/update?key=&field1="+humidity+" HTTP/1.1\r\n" + "Host: " + host + "\r\n" + "Verbindung: schließen \r\n\r\n"); // Luftfeuchtigkeit aktualisieren

client.print(String("GET") + "/update?key=&field1="+temperature+" HTTP/1.1\r\n" + "Host: " + host + "\r\n" + "Verbindung: schließen \r\n\r\n"); // Temperatur aktualisieren

das wird durch den entsprechenden Schreibschlüssel ersetzt, der im Thingspeak-Kanal für Feuchtigkeit bzw. Temperatur zu finden ist. und Gastgeber ist api.thingspeak.com.

Laden Sie die DHT-Bibliothek herunter von:

2) Lesen von entsprechenden Kanälen von Thingspeak und Steuern des Geräts basierend auf den erhaltenen Werten: client.print(String("GET") + "/channels//field/field1/last.html HTTP/1.1\r\n" + " Host: " + host + "\r\n" + "Verbindung: schließen\r\n\r\n");

wobei wird durch die entsprechende Kanal-ID ersetzt, die in Thingspeak gefunden wurde.

3) Senden eines Alarms bei hoher Temperatur über die Pushbox

String host1="api.pushingbox.com";

client.print(String("GET") + "/pushingbox?devid= HTTP/1.1\r\n" + "Host: " + host1 + "\r\n" + "Verbindung: schließen\r\n\r \n");

wobei durch Ihre Geräte-ID in Pushbox ersetzt wird.

Schritt 5: Linkit Smart 7688 Duo und Webcam konfigurieren

In diesem Projekt werden Webcam und Linkit Smart 7688 Duo verwendet, um das erforderliche Foto aufzunehmen und an den Benutzer zu senden. Sie können auch das Arduino-Kameramodul verwenden und es mit Arduino verbinden oder eine beliebige IP-Kamera verwenden.

Halten Sie die WLAN-Taste am linkit smart 7688 20 Sekunden lang gedrückt, um das Board zurückzusetzen. Nachdem die WLAN-Einstellung zurückgesetzt wurde, können Sie den Namen des Zugangspunkts in den drahtlosen Netzwerkverbindungen sehen. Verbinden Sie nun den Computer mit diesem Netzwerk. Nachdem Sie es verbunden haben, öffnen Sie den Browser und geben Sie 192.168.100.1 in die Adressleiste ein. Sie können sein Portal sehen. Legen Sie ein Passwort fest, um sich bei seinem Portal anzumelden.

Nachdem Sie sich angemeldet haben, gehen Sie zur Registerkarte Netzwerk und wählen Sie den Stationsmodus (wir benötigen ihn (linkit smart 7688 duo), um auf das Internet zuzugreifen) und verbinden Sie ihn mit Ihrem Wifi-Netzwerk und drücken Sie auf Konfigurieren und neu starten.

Nach dem Neustart des Boards wird ihm eine lokale IP-Adresse zugewiesen. Finden Sie die Adresse mit einem beliebigen IP-Tool oder Ihrem Router-Portal heraus. In meinem Fall war es 192.168.1.4. Geben Sie nun die lokale IP-Adresse in die Adressleiste des Browsers ein. Stellen Sie sicher, dass der Computer mit dem gleichen Netzwerk wie der linkit smart verbunden ist. Sie werden aufgefordert, sich erneut anzumelden.

Um das Streaming von der Webcam zu aktivieren, sollten Sie den MJPG-Streamer aktivieren (mjpg-streamer ist eine Befehlszeilenanwendung, die JPEG-Frames von einem oder mehreren Eingabe-Plugins in mehrere Ausgabe-Plugins kopiert). Gehen Sie dazu im Portal oben rechts auf den OpenWrt-Standort. Sie müssen sich erneut anmelden.

Nachdem Sie sich angemeldet haben, gehen Sie zum Service-Tab und aktivieren Sie MJPG-Streamer aktivieren und weisen Sie diesem Service eine Portnummer zu. Ich habe 4440 zugewiesen. Klicken Sie auf Speichern und Übernehmen.

Nach der Einrichtung können Sie Ihre Webcam über ein OTG-Kabel mit dem Linkit Smart 7688 Duo-USB-Host verbinden. Um den Stream zu sehen, öffnen Sie den Browser und geben Sie ein: in die Adressleiste. in meinem Fall ist es 192.168.1.4:4400

Um den Schnappschuss aufzunehmen, geben Sie den Befehl ein:?action=snapshot

Dieses Image ist jetzt lokal verfügbar, aber wir müssen es dem Push-Box-Dienst zur Verfügung stellen. Um dies zu erreichen, müssen wir eine Portweiterleitung durchführen. Die Portweiterleitung kann im Router-Portal erfolgen. Die Prozess-ID ist für verschiedene Router unterschiedlich. Google einfach, um zu erfahren, wie man für einen bestimmten Router weiterleitet. Es ist normalerweise unter NAT-Dienst verfügbar. Nach der Port-Forward-Nutzung kann auf diesen Port (zB 4440) von Ihrer externen IP-Adresse aus zugegriffen werden. Externe IP kann gefunden werden, indem man "whats my ip" in Google einbindet.

Sie müssen diese Adresse angeben

dh..

in der pushbox (die im nächsten Schritt erklärt wird), damit pushbox auf dieses Bild zugreifen und es an die E-Mail anhängen und bei Bedarf an Sie senden kann.

Sie können das Bild auch auf einer SD-Karte speichern, da Linkit Smart 7688 Duo auch über einen SD-Kartensteckplatz zum Speichern von Informationen verfügt. Weitere Informationen hierzu finden Sie unter:

docs.labs.mediatek.com/resource/linkit-sm…

Schritt 6: PushingBox konfigurieren

Pushbox wird verwendet, um Benachrichtigungen über verschiedene Warnungen im Projekt an Google Mail zu senden.

Melden Sie sich mit einem Google-Konto bei Pushbox an:

Gehe zu meinen Diensten Dienst hinzufügen. Es stehen viele Dienste zur Auswahl, wie Gmail, Twitter, Push-Benachrichtigung für Android usw.

Wählen Sie Google Mail aus (da wir ein Foto als Anhang senden müssen) und geben Sie die entsprechende Google Mail-Namenskonfiguration und die Google Mail-ID des Benutzers ein, an den die Benachrichtigung gesendet werden soll.

Gehen Sie zu meinen Szenarien und erstellen Sie ein neues Szenario. Geben Sie dem Szenario einen Namen (zB: ALERT) Fügen Sie den zuvor erstellten Dienst hinzu.

Schreiben Sie den passenden Betreff und den Text der E-Mail und geben Sie die URL ein, um den Screenshot der Webcam zum Anhängen eines Fotos zu erstellen. Erstellen Sie verschiedene Szenarien für verschiedene alerts.api zum Ausführen eines Push-Box-Szenarios ist:

Schritt 7: Alexa Skill mit Backendless erstellen

backendless wird verwendet, um den Alexa-Skill zu erstellen. Es ist eine einfache Drag-and-Drop-Programmierung, die verwendet wird, um einen Alexa-Skill (oder andere Programme) zu erstellen, auf die über eine Backendless-API zugegriffen werden kann.

Erstellen Sie ein Konto in Backendless:

• Melden Sie sich bei Ihrem Konto im Backendless-Konto an. Klicken Sie auf App erstellen und geben Sie Ihrer App einen Namen.
• Klicken Sie in der Symbolleiste auf der linken Seite auf das Symbol für die Geschäftslogik. Sie sehen den Bildschirm API-DIENSTE.
• Klicken Sie auf das „+“-Symbol, um einen neuen Dienst zu erstellen. Stellen Sie sicher, dass Sie im Popup-Fenster „Neuer Dienst“CODELESS auswählen. Geben Sie als Dienstnamen „AlexaService“ein. Klicken Sie auf die Schaltfläche SPEICHERN:
• Backendless erstellt den API-Dienst und fordert Sie auf, eine Methode für den Dienst zu erstellen. Dies ist die Methode, die Anfragen von Alexa verarbeitet. Geben Sie als Methodennamen „handleRequest“ein. Stellen Sie sicher, dass Sie POST für den REST-Vorgang auswählen, und deklarieren Sie ein Argument mit dem Namen „req“und geben Sie „Any Object“wie gezeigt ein:
• Backendless erstellt einen Platzhalter für die codelose Logik der Methode. Klicken Sie auf die Schaltfläche BEARBEITEN, um zum Codeless Logic Designer zu wechseln. Klicken Sie im erstellten Funktionsplatzhalterblock auf den Bereich mit der Aufschrift „doSomething“und ändern Sie ihn in „sendAlexaResponse“. Diese Funktion wird verwendet, um Alexa etwas sagen zu lassen, das als Argument übergeben werden kann. Klicken Sie auf die Schaltfläche SPEICHERN, damit die Funktion gespeichert wird.
• Klicken Sie auf das Zahnradsymbol im violetten Block direkt neben dem Wort „Funktion“. Fügen Sie zwei Argumente hinzu, indem Sie die Eingabeblöcke ziehen, wie in der Abbildung unten gezeigt. Vergeben Sie die Namen der Argumente als „whatToSay“und „waitForResponse“. Beachten Sie, dass beim Hinzufügen von Argumenten der Bereich Kontextblöcke automatisch mit den Blöcken gefüllt wird, die Argumentwerte darstellen.
• Ändern Sie die Logik der Funktion so, dass sie wie im Bild aussieht. Für die Blöcke „Objekte erstellen“verwenden Sie das Zahnradsymbol, um den Namen der Objekteigenschaften zu ändern. Vergessen Sie nicht, Ihre Arbeit zu speichern, indem Sie auf die Schaltfläche SPEICHERN klicken.
• Nachdem die benutzerdefinierte Funktion erstellt wurde, wechseln Sie zurück zur handleRequest-Methode des AlexaService-Dienstes. Klicken Sie in der Symbolleiste links auf die Kategorie Benutzerdefinierte Funktionen und ziehen Sie den sendAlexaResponse-Block, um eine Verbindung mit dem Return-Connector Ihrer Dienstmethode herzustellen
• Die oben genannten Schritte finden Sie auch auf ihrer Website:
• Klicken Sie unter Funktionen im Abschnitt BROWSER auf den Knoten "Neu hinzufügen". Klicken Sie im erstellten Funktionsplatzhalterblock auf den Bereich mit der Aufschrift "doSomething" und ändern Sie ihn in "getIntentName". Ändern Sie die Blöcke so, dass die Funktion wie im gezeigten Bild aussieht erhält den Namen der Absicht basierend auf Beispieläußerungen. Gehen Sie zurück zu API-Diensten->Anfrage bearbeiten im Browserbereich. Variablen und Logik werden aus dem Systemabschnitt erstellt. Erstellen Sie die folgenden Variablen, die in Bildern gezeigt werden.
• Als nächstes speichern wir den Namen des Intents, um die Variable anzufordern. Und dann vergleichen Sie mit den Absichten. Wenn die Anfrage zum Beispiel "Einleitung" lautet, wird die Antwortvariable auf "Hi! Ich kann steuern…" gesetzt. und diese antwort wird endlich von alexa vorgelesen. Ändern Sie den Block wie gezeigt.
• Wenn die Anfrage LightsOn-Intention ist, aktualisieren wir den Thingspeak-Kanal mit der HTTP-Get-Anfrage auf '0' und aktualisieren gleichzeitig den Gerätestatus (1/0 je nach On/Off). Das gleiche wird für LightsOff, FanOn und FanOff wiederholt.
• Für das Wetter lesen wir aus dem Temperatur- und Feuchtigkeitskanal und speichern das Ergebnis in der Antwortvariablen. Da der Kanal nur Werte liefert, fügen wir Texte an, um die Antwort sinnvoll zu gestalten
• für den Schnappschuss des Wohnzimmers führen wir das Pushbox-Szenario aus
• Für den Gerätestatus lesen wir Informationen aus dem Statuskanal von Thingspeak:
• für Benachrichtigungen und Warnungen lesen wir von Alarmkanälen (Feuer, Eindringling und Gast):
• Basierend auf den Werten, die wir aus dem Benachrichtigungsfeld erhalten, werden entsprechende Warnmeldungen in der Variablen response0 gespeichert. wenn keine Benachrichtigung vorliegt, wird keine Benachrichtigungsnachricht gespeichert.
• Sobald die Benachrichtigung ausgelesen wurde, wird die '0' in den Benachrichtigungskanälen aktualisiert, damit Alexa dieselbe Benachrichtigung nicht erneut liest. Dann wird endlich basierend auf der Anfrage die Variable response0/respond vorgelesen.

Schritt 8: Konfigurieren von Alexa Skill in der Amazon Developer Console:

Gehen Sie zur Amazon-Entwicklerkonsole und melden Sie sich mit dem Amazon-Konto an.

Gehen Sie zur Entwicklerkonsole und klicken Sie auf die Registerkarte ALEXA. Klicken Sie auf Alexa Skills Kit, um loszulegen.

Erstellen Sie einen benutzerdefinierten Skilltyp, geben Sie dem Skill einen Namen und einen Aufrufnamen. Die entsprechenden Absichten und Beispieläußerungen sind im Code angegeben.

Wählen Sie auf der Registerkarte Konfiguration HTTPS als Dienst-Endpunkttyp aus. Füllen Sie die Standard-URL mit der API-URL von Backendless aus. Wählen Sie die 2. Option in Zertifikat für Standard-Endpunkt im SSL-Zertifikat aus. Sie können die Fertigkeit auch mit dem Testsimulator testen.

Nach Abschluss des Tests können Sie den Skill mit den erforderlichen Veröffentlichungsinformationen veröffentlichen.

Schritt 9: Endgültige Einrichtung und Fertig

Stellen Sie die Stromkreisverbindung wie gezeigt her.

Manchmal funktioniert ESP8266 aufgrund von unzureichendem Strom nicht. Obwohl in der Schaltung nicht erwähnt, wird empfohlen, den ESP8266 von einer separaten 3,3-V-Quelle zu versorgen. Wenn Sie eine Powerbank verwenden, stellen Sie sicher, dass Sie die Spannung mit einem 3,3 V-Spannungsregler von 5 V auf 3,3 V reduzieren. Laden Sie das Programm auf ESP8266 und Arduino hoch. Ich habe die Verbindung zur Glühbirne gezeigt, dasselbe kann auf Lüfter oder andere Geräte erweitert werden. Verwenden Sie schließlich amazon echo oder echosim.io, um Ihre Fähigkeiten zu testen.

Sie müssen den Skill mit dem Aufrufnamen aktivieren (wie in meinem Fall - "myhome"). Manchmal funktioniert es nicht, wenn es ohne Aufrufnamen verwendet wird, wie ich es in meinem Video mehrmals gezeigt habe

Ich hoffe, Ihnen hat das Tutorial gefallen!

Danke schön!