Zugegeben, ganz so bissig wie ein aufs Aufpassen trainierter Vierbeiner wird der Raspberry Pi mit der folgenden Anleitung nicht. Dafür erhalten Sie mit etwas Aufwand eine automatische Überwachungsmöglichkeit - auch, wenn Sie nicht zuhause sind. Alles, was Sie dafür benötigen, ist ein Raspberry Pi, ein WLAN-fähiges Mobiltelefon und eine Alarmanlage - diese soll von dem Einplatinen-Computer automatisch eingeschaltet werden, sobald Sie das Haus verlassen. Was in der Form oft nur mit kostspieligen Smarthome-Kits möglich ist, erledigt unser kleiner Rechenknecht im Alleingang. Der Trick dabei ist, dass der Raspberry Pi im heimischen Netzwerk ständig nach Ihrem Handy sucht. So wird die Alarmanlage aktiviert, sobald Sie und Ihr Mobiltelefon das Haus verlassen. Wenn Sie Ihre eigenen vier Wände wieder betreten, schaltet der Mini-Computer die Anlage wieder ab. Ganz ohne das Eingeben eines Zugangscodes oder die ständige Suche nach der Funkfernbedienungen mit den sowieso viel zu kleine Tasten.
Das benötigen Sie
Für die totale Überwachung ihrer Wohnung benötigen Sie zunächst einmal eine adäquate Alarmanlage. Je nach Umfang könnte eine teure oder auch eine günstige Anlage ihre Pflicht erfüllen - das kommt darauf an, welche und wie viele Bereiche Sie in Ihrem Zuhause überwachen möchten. Für kleine Mietwohnungen reicht schon die kabellose Alarmanlage "Protect 6030" von Olympia. Diese Variante erhalten Sie bereits ab rund 55 Euro. Praktisch: An die Anlagen von Olympia können Sie weitere Aktoren - wie beispielsweise mehrere Tür- und Fensterkontakte, Glasbruch- oder Wassermelder hängen. Für welche Anlage Sie sich auch entscheiden: In jedem Fall benötigt sie eine Funkfernbedienung, da der Raspberry Pi über diese das System scharf stellt. Auf diesem Wege müssen Sie zudem nicht direkt an der Anlage herumbasteln - Fehler beim Löten werden so nicht mit einem Totalausfall quittiert. Denn Funkfernbedienungen gibt es meist zu kleinen Preisen als Ersatzteil direkt beim Hersteller oder in vielen Shops als Zubehörteil.
Neben der für Ihre Räumlichkeiten geeigneten Alarmanlage benötigen Sie natürlich auch einen Raspberry Pi mit der bereits installierten Debian-Variante "Wheezy". Um Anlage und Computer miteinander zu verknüpfen sind Jumperkabel mit doppeltweiblichen Endstücken ideal geeignet, da Sie so den kleinteiligen Löt-Aufwand minimieren. Dazu benötigen Sie noch etwas Draht oder Kabel und ein Relais-Modul mit 5 Volt, etwa das 2-Kanal-Modul für den Arduino. Falls Sie direkt größer planen möchten, können Sie die Konstruktion auch auf eine Platine löten. Für dieses Vorhaben allein ist das aber nicht erforderlich. Zu guter Letzt brauchen Sie noch etwas Software: "wiringPi", ein eigens geschriebenes Bash-Script sowie eine feste IP-Adresse an Ihrem Smartphone. Die können Sie wahlweise fest am Telefon einstellen oder im DHCP-Server des Routers als Ausnahme hinzufügen.
Die Wohnung überwachen
Bevor Sie aber auch nur einen Draht verbinden oder den Raspberry zur Hand nehmen, installieren Sie zu Beginn die Alarmanlage bis hin zur völligen Betriebsbereitschaft und inklusive aller Notrufnummern etc.. Je nach Gerät geht das relativ problemlos, da Sie für eine preiswerte, drahtlose Alarmanlage keinerlei Kabel verlegen oder Schlitze in die Wand stemmen müssen. Funkalarmanlagen wie die "Protect 6030" kommen ab Werk bereits mit hilfreichen Aktoren wie Fenster- und Türkontakten. Schließen Sie diese mit Hilfe der Bedienungsanleitung richtig an, und Sie erhalten eine funktionstüchtige Überwachung Ihrer gewünschten Wohnungsbereiche.
Im Grunde ist ein solches System mit ein paar Batterien und einer individuellen Menükonfigurationen anhand der beiliegenden Bedienungsanleitung direkt einsatzbereit, sofern man noch die individuellen Parameter ergänzt. Widmen Sie sich nun der mitgelieferten Funkfernbedienung der Alarmanlage. Das Modell "Protect 6030" von Olympia hat an der Funkfernbedienung vier Knöpfe: Die größte Taste ist der SOS-Panikknopf, der einen Notruf an bis zu zehn programmierbare Rufnummern absetzt und anschließend die Freisprechfunktion der Anlage aktiviert. Darunter liegen die Knöpfe für den Alarm-Modus, den Zuhause-Modus sowie die Funktion, die Anlage komplett unscharf zu stellen. Öffnen Sie nun die Funkfernbedienung behutsam mit einem feinen Kreuzschlitzschraubendreher und nehmen Sie die Batterie heraus. Grundsätzlich: Trennen Sie stets alle Kabel von Strom- oder Batterieversorgung, bevor Sie Drähte oder Platinen freilegen und bearbeiten.
Die Fernbedienung überbrücken
Damit die Alarmanlage vom Raspberry Pi scharf gestellt wird, muss der Alarm-Modus per Fernbedienung aktiviert werden. Diesen Job soll künftig der Raspberry Pi übernehmen. Für diesen Zweck müssen die notwendigen Knöpfe für Alarm- und Zuhause-Modus an der Fernbedienung überbrückt und über ein Relais mit den GPIO-Pins des Himbeeren-Computers verknüpft werden.
Das geht so: Löten Sie jeweils ein Kabel an die seitlichen Anschlüsse der Knöpfe. Verwenden Sie dazu einen spitzen Lötkolben, einen etwa 20 Zentimeter langen Draht und etwas Lötzinn. Verfahren Sie so mit beiden Knöpfen - einen Draht links, einen Draht rechts. Am Ende sollten Sie vier Drähte an der Fernbedienung angebracht haben. Theoretisch können Sie nun jeden einzelnen Knopf auch kurzschließen, indem Sie die Drähte eines Knopfes miteinander verbinden. Der Stromkreis schließt sich, der Schalter wird aktiviert - wie bei einem Knopfdruck.
Das Relais ins Spiel bringen
Verbinden Sie nun die überbrückte Fernbedienung nun mit dem 2-Kanal-Gleichstrom-Relais. Dieses hat dafür eigene Lüsterklemmen, in die Sie ganz einfach die Drähte stecken und befestigen können. Ein Relais schaltet stets von Mitte-links nach Mitte-rechts.
Bedeutet: Verdrahten Sie zunächst das Kabel von der linken Seite des Schalters für den Alarm-Modus mit der mittleren Lüsterklemme von Relais 1. Befestigen Sie anschließend das Kabel, das Sie rechts am Alarm-Knopf angelöteten haben, mit der rechten Lüsterklemme von Relais 1. Verfahren Sie so genauso mit den Drähten am überbrückten Schalter für den Zuhause-Modus: Kabel von der linken Seite an die mittlere Lüsterklemme und Kabel von der rechten Seite an die rechte Lüsterklemme von Relais 2.
Raspberry Pi als Schaltzentrale
Nun fehlt eigentlich nur noch der Raspberry Pi. Er muss verstehen, was er mit dieser neuen Konstruktion anfangen soll. Dafür benötigen wir nun die GPIO-Pins des Pi. Beachten Sie: Nicht jeder der Pins auf dem kleinen Mainboard ist auch ein GPIO-Pin.
Für dieses Projekt benötigen Sie die Pins mit der Nummer 2, 6, 11 und 16. Die Pins physischen 11 und 16 laufen als GPIO-Pins unter den Nummern 17 und 23 sind. Die Pins 2 und 6 sorgen für Strom und Erdung. Verbinden Sie Pin 2 mit VCC und Pin 6 mit GND am Relais-Modul. Da der kleine Pi von sich aus nur genügend Strom herausgibt, um das Relais zu schalten, muss die Fernbedienung der Alarmanlage weiterhin mit der dafür vorgesehenen Batterie versorgt werden. Setzen Sie den Energieträger daher wieder in die Fernbedienung ein. Fixieren Sie diese unter Umständen mit etwas Isolierband, falls die angelöteten Drähte im Wege sind.
Code und Software
Alles fest verdrahtet? Prima! Nun können Sie den Raspberry Pi booten. Im System angekommen - ob mit oder ohne grafischer Oberfläche ist unerheblich - sollten Sie zunächst einmal sämtliche Updates und Upgrades herunterladen und installieren. Dies erledigen Sie im Handumdrehen im Terminal mit den Befehlen:
sudo apt-get updatesudo apt-get upgrade
Sobald der Mini-PC auf dem neusten Stand ist, können Sie das Programm "wiringPi" installieren. Tippen Sie zunächst im Terminal-Fenster den Befehl
sudo apt-get install git-core
ein und drücken Sie auf "Enter". Zwar sollte auf aktuellen Debian-Systemen "git" installiert sein - damit im Verlauf der Installation von "wiring-Pi" nichts schief geht, sollten Sie das aber zunächst mit diesem Befehl prüfen bzw. nachinstallieren. Wenn Sie die Meldung "git-core is already the newest version" lesen ist alles in bester Ordnung und Sie können mit dem Befehl
git clone git://git.drogon.net/wiringPi
das Programm installieren, das die GPIO-Pins Ihres Raspberry Pi ansteuern kann. Wechseln Sie anschließend mit
cd wiringPi
in das frisch installierte bzw. geklonte Verzeichnis. Um "wiringPi" abschließend zu installieren, geben Sie den Befehl
./build
ein und bestätigen Sie auch diesen mit "Enter". Ihr Raspberry Pi ist nun in der Lage, die GPIO-Pins einzeln auszulesen und anzusteuern. Um die verdrahteten Anschlüsse Pin 11 und Pin 16 nun auch anzusprechen, müssen Sie zunächst diese beiden GPIO-Pins auslesen. Das geht mit dem Befehl
gpio export 17 out
beziehungsweise
gpio export 23 out
Nun können Sie Ihr Setup einmal ausprobieren. Um Strom auf ein Relais zu geben und somit die Schaltung an Pin 11 zu testen, geben Sie den folgenden Befehl ein und bestätigen Sie ihn mit "Enter":
gpio -g write 17 1
Damit sagen Sie Ihrem Raspberry Pi, dass er Pin 11 mit Strom versorgen soll. Der Strom fließt, das Relais ist geschlossen. Um den Weg rückgängig zu machen, nehmen Sie den Strom vom Relais weg und "verpacken" Sie den exportierten Pin:
gpio -g write 17 0gpio export 17 in
Damit die Ansteuerung der Pins künftig automatisch erfolgt und Ihr kleiner Rechenfreund zusätzlich nun auch im lokalen Netzwerk nach Ihrem Handy sucht, benötigen Sie ein eigenes Programm. Am einfachsten lässt sich dieses Vorhaben mit einem BASH-Script umsetzen. Da dies Programmierkenntnisse erfordert, haben wir für Sie ein vorgefertigtes Script vorbereitet. Alles, was Sie nun noch tun müssen, ist die ZIP-Datei herunterladen, sie entpacken und die Dateien ausführbar zu machen:
wget http://pottfeuer.de/alarmanlage.zip
und anschließend
unzip alarmanlage.zip
Nun müssen Sie die drei entpackten Dateien ausführbar machen. Das geht so:
chmod +x alarmanlage.shchmod +x aktiv.shchmod +x deaktiv.sh
Um nun noch Ihre eigene Handy-IP zu ergänzen, tippen Sie im Terminal den Befehl
nano alarmanlage.sh
ein und tragen Sie jeweils oben bei "x.x.x.x" die IP-Adresse Ihres Smartphone ein. Beenden Sie den Editor mit "STRG" + "X" und bestätigen Sie die Frage, ob Sie die Veränderungen speichern möchten, mit "Y". Nun sind Sie fast am Ziel! Damit nach einem Neustart des Raspberry Pi Ihr selbst geschriebenes Programm auch automatisch gestartet und die neue, cleverer Steuerung der Alarmanlage auch direkt aktiv ist, sollten Sie Ihr Programm in den sogenannten "crontab" - sozusagen den Autostart unter Linux - eintragen:
crontab -e
In diesem Menü bewegen Sie sich mit den Pfeiltasten ganz nach unten und geben Sie in einer freien Zeile die beiden Befehle
@reboot sleep 5 && /home/Benutzername/alarmanlage.sh
Vergeben Sie noch eine laufende Nummer vor dem @-Zeichen. Falls dies Ihr erster "Cronjob" ist setzen Sie vor @reboot die Ziffer 1. Suchen Sie noch das Wort "Benutzername" und tauschen Sie es durch ihren tatsächlichen Benutzername aus - in der Regel ist das beim Raspberry Pi der Name "Pi" oder auch "pi". Mit "STRG" + "X" beenden Sie den Editor. Vergessen Sie aber nicht, auch hier die Änderungen mit "Y" zu speichern, damit sie nach einem Neustart auch wirksam sind.
Herzlichen Glückwunsch! Sie haben den Raspberry Pi mit Ihrer Alarmanlage verbunden und ihn zu einem cleveren Wachhund dressiert. Sobald Sie nun mit Ihrem Smartphone das Haus verlassen, schaltet der Raspberry Pi die Alarmanlage scharf. Falls Sie einmal selbst die Hoheit über das Wachsystem haben möchten, fahren Sie den Pi einfach herunter oder steuern Sie die Anlage den entsprechenden GPIO-Befehlen. Alternativ können Sie sich auch eine zweite Fernbedienung vom Hersteller Ihrer Anlage besorgen, um stets die volle Kontrolle zu haben oder einem eventuell hilfebedürftigen Mitmenschen wieder Zugriff auf die Notruf-Funktion zu geben. Ansonsten funktioniert die Anlage jetzt sehr komfortabel, allerdings mit einer Ausnahme. Haben Sie am Anfang des Überwachungsbereichs keinen WLAN-Empfang oder ist das Handy aus, könnte es sein, dass Sie den Alarm auslösen, wenn Sie nicht schnell genug in den Sendebereich des Routers kommen. Hier hilft dann entweder ein neuer Standort für den Router oder aber ein WLAN-Repeater, um die Reichweite des Funknetzes zu erhöhen.
So vergeben Sie Ihrem Smartphone immer die selbe IP-Adresse
Damit Ihr neues Überwachungssystem funktioniert, muss der Raspberry Pi nach Ihrem Smartphone oder WLAN-fähigen Handy Ausschau halten. Das gelingt ihm nur, wenn er weiß, wonach er überhaupt suchen muss: Ihr mobiles Gerät muss daher immer die gleiche IP-Adresse haben.
Loggen Sie sich dafür in Ihre Fritz!Box oder Ihren Router ein und suchen Sie die Netzwerkeinstellungen auf. In der Fritz!Box ist dieser Punkt unter "Heimnetz". Klicken Sie dann am entsprechenden Gerät auf das Stift-Symbol, um die Einstellungen aufzurufen. Setzen Sie den Haken beim Punkt "Diesem Netzwerkgerät immer die gleiche IPv4-Adresse zuweisen". Fertig, das war es schon. Tragen Sie exakt diese IP-Adresse in der Datei alarmanlage.sh auf Ihrem Raspberry Pi ein und der kleine Rechner sucht stets nach dieser Adresse. Sobald er sie nicht findet, schaltet er die Alarmanlage scharf. Übrigens: Sie verwenden ein altes iPhone? Lassen sie iTunes aktiv, damit im Stand-by-Modus nicht die WLAN-Schnittstelle abgeschaltet wird. (hal)