Kellner Heimautomation mit IP-Symcon

Integrieren, steuern, automatisieren
1. Auflage 2021
ISBN: 978-3-8362-7585-9
Verlag: Rheinwerk
Format: EPUB
Kopierschutz: 0 - No protection

E-Book, Deutsch, 707 Seiten

Reihe: Rheinwerk Computing

Wie Sie mit IP-Symcon Ihre Hardware zu einer smarten Heimautomationssteuerung kombinieren, zeigt Ihnen Harry Kellner in diesem Handbuch. Sie erfahren, wie Sie IP-Symcon richtig konfigurieren und damit Automatisierungsregeln und Visualisierungen einrichten, mit denen Sie Ihr Zuhause ganz individuell steuern. Mit dabei sind Planungshilfen und ein ausführlicher Überblick über die Hardware, eine Einführung in die Grundlagen der Haussteuerung und der Skripterstellung sowie Sicherheitstipps zum Backup und dem Ausfall des Systems.

Aus dem Inhalt:

• Was heißt Smart? Heimautomatisierung im Überblick
• Planung der Hard- und Software
• Die Hardware: Vom Netzwerk bis zu den Schaltaktoren
• Was Sie mit IP-Symcon alles umsetzen können
• IP-Symcon einrichten und konfigurieren
• Instanzen und Objekte
• Systeme einbinden
• Aktionen automatisieren
• Sprachsteuerung und Visualisierung
• Klimasteuerung und Photovoltaik
• Sicherheit: Vom Backup bis zur Ausfallsicherung

Autoren/Hrsg.

Kellner, Harry

Inhaltsverzeichnis

Materialien zum Buch ... 17  Geleitwort ... 18

TEIL I.  Grundlagen ... 19  1.  Was heißt hier »smart«? ... 21  1.1 ... Smart überall ... 23  1.2 ... Eine kleine Reise durch Technik und Systeme ... 27  1.3 ... Keine Angst vor den Elektro- und Elektronikbegriffen ... 28  2.  Die Grenzen des Smart Homes -- warum Sie nicht alles einbinden sollten ... 39  2.1 ... Was ich wieder ausgebaut oder noch nicht fertig habe ... 40  2.2 ... Smart ja, in die Steuerung integrieren nicht unbedingt ... 45  3.  Hausautomatisierung im Überblick ... 49  3.1 ... Am Kabel: verschiedene Bus-Systeme ... 50  3.2 ... Über den Strom: Powerline im Netz ... 59  3.3 ... Per Funk: die Lösungen ohne Kupfer ... 61  3.4 ... Auch IP-Symcon spricht MQTT -- das IoT-Protokoll ... 80  4.  Bevor Sie anfangen: einige Gedanken zu Hardware und Software ... 83  4.1 ... Wie sieht Ihre Planung aus? ... 83  4.2 ... Lohnt sich der Einsatz von Bausätzen? ... 91  4.3 ... Gebrauchte Geräte: Gute Investition oder rausgeworfenes Geld? ... 94  4.4 ... DIY: Heimautomation für Bastler und Maker ... 94  5.  Das Netzwerk ... 99  5.1 ... Der Router: FRITZ!Box und Co. ... 99  5.2 ... Die Netzwerkinfrastruktur: WLAN, Kabel oder Anschlussdose ... 102  6.  Photovoltaik und Solarthermie ... 109  6.1 ... Die PV-Anlage mit Wechselrichter und Batteriespeicher ... 110  6.2 ... Eine PV-Inselanlage für den Garten ... 114  6.3 ... Eine Solarthermie-Anlage einbinden ... 119  7.  Wer verbraucht meinen Strom? ... 123  7.1 ... Wer sind die Hauptverbraucher? ... 123  7.2 ... Spart das Smart Home Energie? ... 128  8.  Notbetrieb -- das Haus ohne smarte Zentrale ... 131  8.1 ... Backup, Backup, Backup ... 131  8.2 ... Bedienbarkeit sicherstellen ... 134  8.3 ... Fallstricke und Fehler: Darauf sollten Sie achten ... 135  9.  Das Musterhaus ... 139  9.1 ... Es werde Licht -- smarte Beleuchtungsideen ... 139  9.2 ... Schatten und Sichtschutz durch Rollläden und Jalousien ... 141  9.3 ... Viele, viele Steckdosen: Schalten und Messen ... 141  9.4 ... Wetter und Klima beobachten: Sensoren für jedes Wetter ... 142  9.5 ... Die Wärme unter Kontrolle: Heizungssteuerung und anbindung ... 144  9.6 ... Sicherheit durch Sensoren ... 147  9.7 ... Multimedia: das Smart Home für die Ohren ... 153  9.8 ... Zusammenfassung ... 155

10.  Mein Zuhause: was Sie mit IP-Symcon alles umsetzen können ... 157  10.1 ... KNX/EIB als Basis ... 158  10.2 ... 1-Wire ist auf Draht ... 180  10.3 ... HomeMatic und HomeMatic IP ... 182  10.4 ... Das FS20-Funkschaltsystem ... 223  10.5 ... Z-Wave und andere in kleinen Dosen ... 225  10.6 ... WiFi-Steckdosen ... 233  10.7 ... DECT-Steckdosen an der FRITZ!Box ... 243  10.8 ... Philips Hue ... 245  10.9 ... Eine Wetterstation muss sein ... 248  10.10 ... Alexa, Google und Siri -- wer spricht? ... 251  10.11 ... 8 x Sonos machen Sound ... 253  10.12 ... Meine Verbrauchszähler ... 254  10.13 ... Das Netzwerk ist sehr wichtig ... 261

TEIL II.  Los geht's mit IP-Symcon ... 269

11.  Systemvoraussetzungen, Installation und Lizenzen für IP-Symcon ... 271  11.1 ... Die Komplettlösung aus einer Hand ... 275  11.2 ... Lizenzen und Subskription ... 275  11.3 ... Versionen ... 279  11.4 ... Unterstützte Geräte ... 282  11.5 ... Visualisierung ... 284  11.6 ... Datenerfassung und Diagramme ... 285

12.  Hardware von Symcon für IP-Symcon ... 291  12.1 ... Die SymBox als zentrales Element ... 291  12.2 ... Gateways zu anderen Systemen ... 293  12.3 ... Das Funksystem IPS-868 ... 294  12.4 ... Etwas Zubehör ... 295

13.  Der Download und die Installation ... 297  13.1 ... SymBoxneo -- alles sehr einfach ... 298  13.2 ... Windows -- wie immer ... 305  13.3 ... macOS -- achten Sie auf die Versionen ... 310  13.4 ... Linux und Raspberry Pi ... 310  13.5 ... Docker ... 313  13.6 ... Die Updatekanäle ... 314  13.7 ... Die Supportseite in SymOS ... 316

14.  Der erste Kontakt: Wie lege ich los? ... 321

15.  Die Instanzen im Überblick ... 337  15.1 ... Kategorien -- Ordnung muss sein ... 341  15.2 ... I/O-Instanzen als Schnittstellen zur Hardware ... 344  15.3 ... Splitter-Instanzen ... 363  15.4 ... Kern-Instanzen -- des Pudels Kern ... 371

16.  Noch mehr Instanzen und Objekte ... 401  16.1 ... Konfigurator-Instanzen ... 402  16.2 ... Discovery-Instanzen ... 410  16.3 ... Eine besondere Instanz: das WebFront ... 413  16.4 ... Variablen -- viele, viele Variablen ... 418  16.5 ... Ereignisse -- wie darauf reagieren? ... 438  16.6 ... Medien im Einsatz ... 450  16.7 ... Links sind die gute Lösung ... 453

17.  Keine Angst vor der Programmierung ... 457  17.1 ... Skripte bringen Automation ... 457  17.2 ... PHP kann jeder lernen ... 473  17.3 ... Weitere Ressourcen im Netz ... 477

18.  Die Quelle für Zusatzmodule: der Module Store ... 479

19.  Ein Bild sagt mehr als tausend Worte: das WebFront für die Visualisierung ... 485  19.1 ... Das WebFront ... 486  19.2 ... Die Struktur ... 488  19.3 ... Woher bekomme ich die passenden Symbole? ... 493  19.4 ... Was gibt es noch? ... 497

20.  Die Sicherheitsaspekte in IP-Symcon ... 499  20.1 ... Die Passwörter in verschiedenen Bereichen ... 499  20.2 ... Backupstrategien in IP-Symcon ... 506

TEIL III.  Willkommen daheim! Steuern Sie das Musterhaus ... 511

21.  Kategorien anlegen -- verschiedene Strategien ... 513

22.  Systeme anbinden ... 517  22.1 ... KNX/EIB ... 518  22.2 ... HomeMatic ... 519  22.3 ... Z-Wave ... 520  22.4 ... Philips Hue ... 521  22.5 ... Mobile Alerts ... 523  22.6 ... MQTT ... 524  22.7 ... Die FRITZ!Box und ihre DECT-Steckdosen ... 527  22.8 ... Das Alexa-Modul ... 530  22.9 ... Das Sonos-Modul ... 532

23.  Weitere Systemeinstellungen ... 535  23.1 ... Die Location einstellen ... 535  23.2 ... Für die Notifications: SMTP und IMAP einrichten ... 536  23.3 ... Variablen für den Automatikbetrieb ... 540  23.4 ... Globale Funktionen für alle ... 541  23.5 ... Zeitpläne für Rollo, Lampen und Co. ... 549

24.  Schaltaktionen ... 553  24.1 ... Licht ein -- Licht aus ... 553  24.2 ... Rollläden fahren: einzeln und in Gruppen ... 556  24.3 ... Aktionen jeden Tag automatisch durchführen ... 558  24.4 ... Party auf der Terrasse: nur nicht aussperren ... 563  24.5 ... Achtung, Frostgefahr ... 564

25.  Viele Steckdosen -- eine Steuerung ... 567  25.1 ... Verschiedene Systeme -- ein Schaltbefehl ... 568  25.2 ... Verbrauchsmessung leichtgemacht ... 572  25.3 ... Steckdosen gegen unbeabsichtigtes Schalten sperren ... 575  25.4 ... Der WebHook, das unbekannte Wesen ... 576

26.  Das Wetter ... 583  26.1 ... Meine Wetterstation liefert Daten ... 584  26.2 ... (Un)Wetterdaten aus dem Internet ... 584  26.3 ... Der Regensensor und die (Re)Aktionen ... 587  26.4 ... Auch das HCL hat Wetter ... 590

27.  Das Klima im Haus ... 593  27.1 ... Die Temperaturen und die Luftfeuchtigkeit ermitteln ... 593  27.2 ... Welche Fenster sind offen? ... 596  27.3 ... Was machen die Heizkörper? ... 598

28.  Kalender und Co. ... 601  28.1 ... Ist heute ein Feiertag? ... 601  28.2 ... Wann kommt die Müllabfuhr? -- Den Abfallkalender einbinden ... 606  28.3 ... Wie kommen die Termine in die Datenbank? ... 608

29.  Solardaten im Smart Home ... 611  29.1 ... Wechselrichter-Daten auswerten ... 611  29.2 ... Daten vom Batteriespeicher ... 615  29.3 ... Daten vom Solarregler ... 618  29.4 ... Verbrauchszähler anbinden ... 625  29.5 ... Die Inselanlage ist auch noch da ... 626

30.  Aktionen automatisieren -- der einfache Weg zu mehr Komfort ... 629  30.1 ... Licht an ... ... 629  30.2 ... Die Spülmaschine ist fertig ... 633  30.3 ... Antenne aus -- Stromsparen leicht gemacht ... 637

31.  Sprachsteuerung und Alarmierung ... 639  31.1 ... »Alexa -- alles aus« ... 639  31.2 ... Sag Bescheid, wenn es regnet ... 644  31.3 ... Wasseralarm im Keller ... 650  31.4 ... Farbige Blinkzeichen als Information ... 651  31.5 ... Sie haben Post -- Briefkastenmelder selbst gebaut ... 652  31.6 ... Es hat geklingelt -- wollen wir ihn reinlassen? ... 657  31.7 ... Die Batterien sind leer -- bitte wechseln ... 658

32.  Weitere smarte Ideen ... 661  32.1 ... Fernbedienungen (nicht nur) für den Fernseher ... 661  32.2 ... Eine Bundesligatabelle ... 663  32.3 ... Die aktuellen Lottozahlen ... 664  32.4 ... Die Wasserenthärtungsanlage ... 666  32.5 ... Bilder von draußen -- IP-Kameras liefern Bilder ... 668

33.  Abwesenheit und Ruhemodus -- was Ihr Haus ohne Sie so tut ... 673  33.1 ... Das Haus verlassen ... 674  33.2 ... Nachts ruht das Haus ... 678

34.  Wenn etwas nicht funktioniert ... 679  34.1 ... Wie debugge ich meine Skripte? ... 679  34.2 ... Logisch: das Logging ... 680  34.3 ... Der Support beim Hersteller ... 683  34.4 ... Ein Forum. Welches Forum? ... 684  34.5 ... Die Spezialschalter der Anwendung ... 685

35.  Ausfallsicherheit und der ganze Rest ... 687  35.1 ... Noch mehr Backup, Backup, Backup ... 687  35.2 ... Das Recovery-Tool der SymBox ... 688  35.3 ... Ersatzhardware ... 690  35.4 ... Doku: Tabellen und Aufzeichnungen ... 691  35.5 ... Inlinedokumentation; oder: Wer versteht mein Skript? ... 693  35.6 ... »Keep it simple, stupid« ... 694  35.7 ... Ein sicherer Fernzugriff über VPN ... 694

36.  Was bleibt übrig? ... 697  Index ... 701

Leseproben

1    Was heißt hier »smart«?

Bevor wir gemeinsam in ein paar Grundlagen einsteigen, habe ich einige Anmerkungen und Ideen aus vielen Jahren Smart-Home-Erfahrung für Sie. Es sind meine sehr persönlichen Ansichten, aber sicher ein Gedankenanstoß für Ihren (Neu-)Einstieg in die Hausautomation.

»Wohnen muss jeder« lautet ein vielzitierter Werbespruch, aber es ist natürlich entscheidend, wie man wohnt. In Zeiten, in denen um uns herum alles smart ist, möchten wir auch unser Zuhause angenehm und intelligent gestalten. Und das beschränkt sich nicht nur auf das kleine oder große Häuschen im Grünen, sondern gilt generell für die eigenen vier Wände. Dabei ist es egal, ob Mietwohnung oder Eigentum, wir wünschen uns ein angenehmes, komfortables Zuhause. Wir wollen uns wohlfühlen und lassen uns gerne durch die Haustechnik unterstützen.

Smart Home ist in aller Munde, und ich möchte mit diesem Buch meine Erfahrungen dazu beitragen. Ich wohne seit über 17 Jahren mit viel Freude in meinem Smart Home und kann über die stufenweise Entstehung viel erzählen. Keine Sorge, Sie haben ein Fachbuch gekauft und keinen Abenteuerroman oder Grusel-Thriller, wenngleich es manch spannende Episode zu berichten gibt. Und damit meine ich nicht die immer wieder im Zusammenhang mit Hausautomation auftauchende Geschichte, dass während des spätabendlichen Genießens eines Sommerabends auf der Terrasse das Haus beschließt, die Rückkehr des Bewohners durch Herunterfahren der Rollläden zu erschweren. Ich denke eher an andere kleine Pannen, wie etwa das Auslösen einer Endlosschleife durch den einsetzenden Regen nachts um halb vier und einen entnervten Hausautomatisierer, der schlaftrunken in den Keller eilt und dem Hausrechner den Stecker zieht. Oder automatische Stimmen, die endlos vor einem offenen Dachfenster warnen, in einer Lautstärke, dass auch der Nachbar Bescheid weiß. Aber das werde ich später an der passenden Stelle aufklären – natürlich genauso wie das Terrassentür-Rollladen-Problem. Damit kein falscher Eindruck entsteht: Es macht Spaß, das eigene Haus oder die eigene Wohnung zu optimieren, sich mit den Technologien zu befassen und zu sehen, was sich selbst umsetzen lässt. Bei mir ist es das »Haupt«-Hobby geworden, die vielen keinen und großen Ideen mit neuester Technik und in IP-Symcon umzusetzen.

Mein Smart Home ist stetig gewachsen und hat sich ebenso wie seine Besitzer weiterentwickelt. Als wir mit unserem Traum vom Eigenheim starteten, war die Idee von der Hausautomation schon da, aber der örtliche, am Neubau beteiligte Elektriker erdete uns schnell. Mit Aussagen wie »das wird teuer« und »das ist zu viel Aufwand« begründete er es und tarnte vielleicht sein Nichtwissen über Steuerungssysteme. Wir haben letztendlich die Ausstattung mit Schaltern und Steckdosen großzügig erweitert, aber die Phrase »Steckdosen hat man immer zu wenig« bestätigt sich nach vielen Jahren dennoch. Eine gute Idee war es aber, den Stromanschluss für die Motoren und die notwendigen Schalter für die Rollläden bereits im Rohbau vorzusehen. Das spätere Nachrüsten der Rollladenantriebe war dann sehr einfach und der Start in unser Smart Home, doch dazu später mehr.

Gerade beim Kauf eines neuen Hauses, einer Eigentumswohnung oder der Renovierung der zukünftigen Mietwohnung sind die Kosten für die Haustechnik planbar. Warum gönnt man sich für viel Geld ein Designer- Küchenumfeld, aber nicht eine strukturierte und vorausschauende Elektroinstallation? Die Kücheneinbauten sind jederzeit austauschbar und an den Zeitgeist und an neue Technik anpassbar. Aber bevor man Wände aufreißt und zusätzliche Schlitze für fehlende Kabel klopft, wird man sich das gut überlegen. Mein erster Tipp an dieser Stelle: Planen Sie gut, nehmen Sie sich Zeit, informieren Sie sich umfangreich, holen Sie sich einen sachkundigen Berater und finden Sie einen guten Handwerker für die Umsetzung der Anforderungen an Ihr neues Zuhause.

Der Weg des »Nachrüstens« war steinig und mit Kompromissen verbunden, aber auch das ist machbar. Mit Powernet-EIB-Bausteinen von Busch-Jaeger und einem Powernet-Controller 6190 startete ich meine Hausautomatisierungsreise. Sie führte mich über HomeMatic und HomeMatic IP zu weiteren Funksystemen wie EnOcean und Z-Wave. Sie zwang mich, mein LAN mit WLAN-Komponenten zu erweitern und zu optimieren. Sie zeigte mir den Wifi-Steckdosen-Dschungel mit Shelly, Tasmota und Co. Und sie ist noch nicht zu Ende, denn ein Smart Home wird wohl, genauso wie eine große Modellbahnanlage, nie fertig sein. Aber es macht auch Spaß, das eigene Zuhause zu erweitern und zu optimieren.

Ich möchte zunächst ein paar Grundlagen schaffen und Anregungen für einen planvollen Einstieg geben. Das soll nicht heißen, dass ich planlos oder unstrukturiert vorgegangen bin, aber einige Erkenntnisse kommen erst im Laufe des Ausprobierens. Und ich habe viele Systeme ausprobiert, Geräte angeschafft und wieder rausgeworfen. Ein wahrer Zoo an Schaltern, Steckdosen und Sensoren hat sich eingefunden und wurde wieder verbannt. Das war mein Lehrgeld, das ich bezahlen musste auf dem Weg zu meinem Smart Home.

Eine Entscheidung, die ich früh traf, war die für das Haussteuerungsprogramm IP-Symcon. Mit dieser Software- (und später auch Hardware-)Lösung habe ich meinen Volltreffer in Sachen Haussteuerung gelandet und es nie bereut. Natürlich habe ich auch andere Systeme aus dem Open-Source-Bereich installiert und getestet, wie zum Beispiel FHEM oder openHAB, aber in Sachen Funktionalität und Visualisierung habe ich für meine Anforderungen nichts Besseres gefunden. Deswegen heißt dieses Buch auch »Heimautomation mit IP-Symcon« und nicht »Smart Home mit F oder O«.

Bevor das Ganze nun doch in einen mittelmäßigen Roman ausartet, lassen Sie mich mit ein paar allgemeinen Betrachtungen beginnen.

1.1    Smart überall

Das Wort »smart« ist in aller Munde. Nicht nur das Telefon muss smart sein, auch das Zuhause muss smart werden. Der englische Begriff bedeutet übersetzt »intelligent«, »gewitzt« oder »schlau«. Wir wünschen uns also ein schlaues Zuhause, oder genauer formuliert eine intelligente Haussteuerung. Natürlich ist das nicht auf das Eigenheim beschränkt, auch die eigene Wohnung können Sie mit einer schlauen Steuerung ausstatten. Es spielt natürlich eine Rolle, ob es die eigenen vier Wände sind und Sie an der Elektroinstallation Veränderungen durchführen oder ob Sie zur Miete wohnen und in der Regel wieder »rückbaubare« Änderungen vornehmen. Aber es ist möglich, auch das gemietete Objekt smart zu gestalten, Sie müssen nur anders planen.

Das Smart Home ist bereits Wirklichkeit, und es bietet seinen Bewohnern vor allem Wohnkomfort und Bequemlichkeit. Auch das Einsparen von Energie und die zusätzliche Sicherheit sind deutliche Vorteile, von denen Sie profitieren können. Um so lange wie möglich in der eigenen Wohnung leben zu können, helfen altersgerechte Assistenzsysteme (englisch, AAL = Ambient-Assisted Living), die Bedürfnisse zu erfüllen. Hausnotruf, Sprachsteuerung und Vitalwertüberwachung (Telemonitoring) sind hier häufig genannte Schlagwörter.

Der Begriff Smart Home beschreibt die Vernetzung von Haustechnik, Haushaltsgeräten und auch Unterhaltungselektronik. Im Mittelpunkt steht die zentrale Steuerung der Komponenten:

• Elektroinstallation

• Gebäudesicherheit

• Haus- und Lichttechnik

• Energiemanagement

• Hauskommunikation

• Home-Entertainment

Die Vernetzung mit weiteren Systemen, wie zum Beispiel einer Bewässerungsanlage im Garten oder einem Mähroboter, ist jederzeit möglich.

Das Smart Home braucht, neben den technischen Komponenten, eine eigene Anwendungssoftware, über die alle Komponenten gesteuert werden können und über die, neben direkt verknüpften Funktionen, zum Beispiel per Skript automatisierte, zum Teil umfangreiche Vorgänge ausgelöst werden. Ein integrierter Webserver und Mobile Apps ermöglichen die Visualisierung und den Zugriff via Internet.

Die Haussteuerungssoftware IP-Symcon, die in diesem Buch im Mittelpunkt der Betrachtungen steht, kann auch hier die richtige Vorgehensweise unterstützen: vom Einfachen zum Schwierigen oder vom einzelnen Gerät zum Gesamtsystem. Die Smart-Home-Pyramide (aus dem Buch »Heimautomation mit KNX, DALI, 1-Wire und Co.« von Stefan Heinle) bietet Ihnen einen guten Anhalt für Ihr Herangehen an das Thema Smart Home: von unten nach oben (siehe Abbildung 1.1).

Abbildung 1.1    Smart-Home-Pyramide von Stefan Heinle

Die abgebildete Pyramide zeigt die verschiedenen Ebenen, die Sie auch für Ihr Smart Home betrachten sollten. Die Basis bildet eine strukturierte Gebäudeverkabelung, auf der das Bus-System der Haussteuerungshardware aufsetzt. Ist das Verkabeln nicht möglich, weil es sich um ein Mietobjekt oder um einen Altbau handelt, dann muss für den Bus eine Funklösung zum Einsatz kommen.

Der Begriff Netzwerk steht in diesem Zusammenhang nicht nur für das lokale Rechnernetzwerk (englisch LAN =...