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Dani & Peter

Smart-Home mit Raspberry-Pi


Mit Smart-Home wird die Steuerung der elektrischen Komponenten von Wohnungen oder auch ganzen Häusern automatisiert.


Das hier beschriebene Projekt basiert auf der Server-Software FHEM (Freundliche Hausautomatisierung und Energiemessung), die auf einem Raspberry-Pi läuft.


Inhaltsverzeichnis

1. Raspberry-Pi aufsetzen

2. Smart-Home Server FHEM auf dem Raspberry-Pi installieren

3. Auswahl von Sensoren und Aktoren

4. Busware Modul SCC installieren und einrichten

5. Sensoren und Aktoren mit dem FHEM-Server verbinden

6. Sensoren und Aktoren gruppieren und einrichten

7. Remote Control

8. Hinweise zu weitere Quellen


1. Raspberry-Pi aufsetzen

Der Raspberry-Pi ist ein Einplatinencomputer. Das Betriebssystem wird auf einer SD-Karte hinterlegt.


Hier die Schritte zum Einrichten des Raspberry-Pi:



2. Smart-Home Server FHEM auf dem Rapberry-Pi installieren

FHEM (eingetragene Marke) ist ein in Perl geschriebenes Serverprogramm für die Heimautomatisierung. Man kann mit FHEM häufig auftretende Aufgaben automatisieren, wie z.B. Lampen / Rollladen / Heizung / usw. schalten, oder Ereignisse wie Temperatur / Feuchtigkeit / Stromverbrauch protokollieren und visualisieren (Quelle: fhem.de).

Die Einrichtung des Servers ist im Fhem-Wiki und unter MeinTechBlog beschrieben. Von MeinTechBlog gibt dazu auch unter Youtube ein Tutorial.

Da die Server-Software in Perl erstellt wurde, sind vor dem Installieren des Servers die benötigten Perl-Pakete zu laden und zu entpacken.


3. Auswahl von Sensoren und Aktoren

Hier hat man die Wahl zwischen Produkten mit und ohne Rückmeldung (HomeMatic oder FS20). Die Ent-scheidung fiel für die etwas sicheren HomeMatic-Produkte, die ein Feedback darüber liefern, ob ein Befehl erkannt und umgesetzt wurde. In der ersten Stufe wurden folgende Produkte eingesetzt:


Wetterstation HomeMatic HM-WDS-OC3 mit Sensoren für:



Sowie nachfolgende Aktoren von HomeMatic:


4.  Busware Modul SCC installieren und einrichten

Zur Funk-Kommunikation mit den Sensoren und Aktoren ist ein Zusatzmodul für den Raspberry-Pi erforderlich. Die Fa. Busware hat dazu einige Module entwickelt, die auf den GPIO-Stecker (GPIO general purpose input/output) des Raspberry-Pi aufgesteckt werden können und wahlweise mit Frequenzen von 868MHz oder 433MHz arbeiten.

Die Konfiguration dieses Moduls ist eine kleine Herausforderung. Es gibt im FHEM-Forum, auf der Internet-Seite Krannich Hausautomation sowie von der Fa. Busware Infos dazu, die nicht in allen Punkten konsistent sind.


Folgende Schritte sind durchzuführen:

Das SCC-Modul wird über die serielle Schnittstelle des GPIO gesteuert. Diese Schnittstelle wird jedoch standardmäßig vom Betriebssystem „respian-jessie“ genutzt. Damit  „repian-jessie“ die Schnittstelle freigibt, müssen die Dateien /boot/config und /boot/cmdline geändert werden.

5. Sensoren und Aktoren mit dem FHEM-Server verbinden

Um die Sensoren und Aktoren mit dem FHEM-Server zu erfassen, muss zunächst das SCC-Modul z.B. mit dem Befehl „set CUL_HM hmPairForSec 180“ in den Empfangs-Modus versetzt werden. Danach müssen die Sensoren bzw. Aktoren ihre Kenndaten übermitteln. Die meisten Sensoren und Aktoren von HomeMatic haben einen Taster mit dem das Senden der Kenndaten ausgelöst werden kann.

Das Verbinden der Sensoren und Aktoren mit dem FHEM-Server wird auch als „Pairen“ bezeichnet. War ein „Pairen“ erfolgreich so erscheint der Sensor oder Aktor bei FHEM unter der Rubrik und Everything.


6. Sensoren und Aktoren gruppieren und einrichten

Nachdem die Sensoren und Aktoren dem FHEM-Server bekannt sind, können diese Gruppen zugeordnet werden. Hier ist z.B. eine Unterteilung nach Räumen sinnvoll.


FHEM bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten Aktoren automatisch anhand der Sensorwerte oder anhand zusätzlicher Faktoren (wie z.B. Tageszeit) zu steuern.


Hier einige Beispiele:


6.1 Täglich zu bestimmten Zeiten ein- und ausschalten

Mit den nachfolgenden „Defines“ wird das Ein- und Ausschalten von Aktoren zu bestimmten Tageszeiten festgelegt:

„define Lampe1_an at *18:00:00 set Lampe1 on“

„define Lampe1_aus at *23:00:00 set Lampe1 off“


Lampe1_an und Lampe1_aus sind die Namen der Aktionen. Mit dem „*“ wird bestimmt, dass die Aktionen täglich auszuführen sind.


6.2 Täglich nach Sonnenuntergang einschalten und zu einer bestimmten Zeit wieder ausschalten  

Dies kann mit dem nachfolgenden „Define“ bestimmt werden:

„define Lampe2_an *{sundset(+1200)} set Lampe1 on-till 23:00”


Diese Lampe wird 20 Minuten nach Sonnenuntegang eingeschaltet und um 23:00h wieder aus.


Dazu gibt es natürlich eine Vielzahl von Variationen (siehe FHEM-Referenz).


7. Remote Control

Die FHEM-Software bietet eine Reihe von Möglichkeiten Aktoren aus der Ferne zu steuern. Hier werden zwei dieser Möglichkeiten kurz beschrieben:


7.1 Steuerung über Internetbrowser

Um eine Verbindung aus dem Internet zum Smart-Home-Server aufbauen zu können, muss die Internetadresse des Servers bekannt sein.

Die etwas teureren Komfortpakete von Internetprovidern beinhalten bei den Anschlüssen feste IP-Adressen. Hier müssen dann nur die Ports in den Anschlussroutern freigeschaltet werden, um den Zugang zum FHEM-Server herzustellen.

Bei den einfachen Anschlusspaketen wird die Internetadresse zumeist täglich von den Providern geändert.  In diesen Fällen wird ein zusätzlicher DynDNS-Service (dynamischer Domain Name System Service) benötigt. Es gibt zahlreiche Anbieter die diesen Service weitgehen kostenfrei bereitstellen. Folgende Schritte sind hier nacheinander durchzuführen:


Zur Absicherung des Smart-Home-Server gegen unbefugten Zugriff sollten in der FHEM-Kofigurationsdatei (fhem.cfg) die Einträge für den Passwortschutz und das https-Protokoll vorgenommen werden. Für die Nutzung des https-Protokolls ist anschließend noch ein Zertifikat zu erstellen (siehe Raspberry Pi & HTTPS)


Hinweis: Da der Smart-Home-Server keine „vertrauenswürdige Zertifizierungsstelle“ darstellt, werden die meisten Browser trotz der Erstellung des Zertifikats einen Warnhinweis anzeigen. Dieser kann ignoriert werden. Einige Browser verweigern auch den Zugriff ohne Hinweis.


7.2 Steuerung über App

Sowohl für iOS als auch für Android gibt es Apps mit denen man Aktoren über den FHEM-Server aus der Ferne steuern kann. Dazu sind zunächst die Zugangsdaten zu konfigurieren. Hat man diese Herausforderung gemeistert, so können über die Benutzeroberflächen der Apps Sensorwerte angezeigt und Aktoren gesteuert werden.


8. Hinweise zu weitere Quellen

Informationen zu Smart Home mit FHEM und Rasperry-Pi sind zu finden unter:



Zusätzlich gibt es noch unter youtube einige empfehlenswerte Tutorials.