Aufbau#
Mein Smart Home besteht aus drei wesentlichen Komponenten: Hardware, Software und die IoT Geräte. An der kompletten Installation arbeite ich seit 2017 kontinuierlich weiter. Sämtliche Komponenten eignen sich für Enthusiasten und Bastler, jedoch weniger für Menschen, die mit ihrer Alexa einfach nur eine Lampe einschalten wollen.
Home Assistant Yellow#
Raspberry Pi 4 Mini Computer, der von der Open Home Foundation1 designed und vertrieben wird. Auf ihm betreibe ich meine Home Assistant Installation, die der zentrale Knotenpunkt meines Smart Homes bildet.
Der Yellow unterstützt neben LAN auch diverse Funktechnologien: Wifi 2.4 GHz und 5 GHz, ZigBee und Bluetooth. Homematic 868 MHz habe ich selbst nachgerüstet, natürlich wird HomeKit ebenfalls unterstützt. Somit ist es möglich, alle IoT Geräte miteinander zu verbinden. Geräte mit dem Z-Wave Standard setze ich nicht ein.
Home Assistant Yellow besuchenSynology DS920+#
Als zentralen Datenspeicher verwende ich ein Synology NAS mit vier Bays. Mein Modell ist zwar bereits etwas in die Jahre gekommen, aber das hält es nicht davon ab, seinen Job zu erledigen. Das NAS läuft mit vier redundanten Festplatten und wird von mir für Backups, Datenbanken und ein privates Test-Data Lakehouse2 verwendet.
Zur Zeit wird auf dem NAS außerdem meine Virtualisierungsumgebung (mit VMs und Docker) betrieben, ja: das Gerät wird hierdurch zweckentfremdet. Im Laufe der nächsten Zeit werde ich aus diesem Grund jedoch einen Mini-PC anschaffen, zum Beispiel einen NUC oder Mac Mini.
Synology NAS shoppenHomematic IP#
Wenn es um Stabilität und lokale Steuerung von IoT Geräten geht, gibt es aus meiner Sicht keinen Weg an Homematic IP vorbei. Zwar stechen die einzelnen Geräte nicht gerade mit einem herausragenden Design hervor, aber sie funktionieren extrem gut, zuverlässig und immer; und kommen sich aufgrund des 868 MHz Frequenzbandes nicht mit anderen Funknetzen in die Quere.
Hier abgebildet habe ich drei mögliche Homematic IP Zentralen: die leistungsstarke HCU1, die ältere CCU3 und das RF-USB Funkmodul. Ich selbst verwende das Funkmodul an meinem Home Assistant Yellow, es macht ihn somit gleichzeitig zur Homematic IP Zentrale und ermöglicht mir hierdurch den Einsatz von Homematic IP Geräten ohne zusätzliche Hardware.
Homematic IP Zentralen shoppenMeine Homematic IP Geräte sind insbesondere:
Diese Geräte befinden sich bei mir an jedem Fenster, jedem Heizkörper, vielen Lichtschaltern oder zumindest einmal in jedem Raum.
Homematic IP Geräte shoppenPhilips Hue#
Eines der wichtigsten Elemente meiner Smart Home Installation ist die Beleuchtung, hier setze ich voll auf Philips Hue. Zur Verfügung steht eine breite Palette an smarten Glühbirnen, oder gar komplette Lampen für drinnen und draußen. Obwohl Home Assistant bei mir ZigBee direkt unterstützt, betreibe ich die Philips Hue Bridge. Das erlaubt mir die Verwendung der offiziellen Hue App, die eine wundervolle Lichtszenen-Galerie mitbringt.
Ich besitze sehr sehr viele Lampen von Hue, weshalb ich einfach empfehle, den folgenden Link anzuklicken und sich die Produkte anzusehen.
Philips Hue Lampen shoppenShelly Geräte#
Immer dann, wenn Stromkreise geschaltet werden oder der Stromverbrauch von Verbrauchern, aber auch des gesamten Haushaltes gemessen werden müssen, kommen bei mir Shellys zum Einsatz. Diese gibt es in allen Variationen für jeden Bedarf, und die Home Assistant Integration dieser kleinen Geräte ist sehr gut. Leider funken sie über Wifi 2.4 GHz und nicht ZigBee, aber das nehme ich gern in Kauf.
Shellys kommen sehr häufig in meiner Smart Home Installation vor, da sie einfach einzubauen und anzusteuern sind. Allerdings sollte stets beachtet werden, dass die Arbeiten an Stromkreisen nur von einem Sachverständigen durchzuführen sind, da währenddessen Lebensgefahr durch elektrischen Schlag herrscht.
Shellys shoppenMikroTik hAP ax3#
Damit die Kommunikation der Smart Home Komponenten untereinander überhaupt möglich ist, wird natürlich auch ein Heimnetzwerk benötigt. Viele handelsübliche Router und Switches bieten mir leider nicht das, was ich suche: maximale Konfigurationsfreiheit. Und Geräte im Enterprise Segment sind für einen Privathaushalt natürlich viel zu preisintensiv. Umso glücklicher war ich, als ich auf die Netzwerkgeräte von MikroTik gestoßen bin. Habe ich schon erwähnt, dass viele Funktionen über Home Assistant gesteuert werden können? Damit werden diese Router nämlich auch smart, wenn gewünscht.
Drei MikroTik hAP ax3 sorgen über vier Etagen hinweg für stabiles WLAN und einwandfreie Konntektivität. Außerdem segmentieren sie das Heimnetz in vier VLANs mit unterschiedlichen Sicherheitsstufen, die Firewall schützt das Netzwerk darüber hinaus vor unauthorisierten Zugriffen.
MikroTik hAP ax3 shoppenSoftware#
Home Assistant#
Ist Herz und Gehirn der Smart Home Installation. Verbindet alle IoT Geräte auf einer gemeinsamen Plattform miteinander und ermöglicht ihre automatisierte Steuerung. Mit dabei ist eine kostenlose Smartphone App, die das Mobiltelefon in ein Steuerungsinstrument für das eigene Zuhause verwandelt.
Home Assistant besuchenDie Home Assistant Instanz führt außerdem folgende Add-ons aus, die kritisch für den Betrieb meiner Smart Home Installation sind:
Mosquitto Broker (MQTT)#
Ein Smart Home ohne MQTT kann ich mir nur schwer vorstellen 😁. Einige IoT Geräte stellen ihre Sensordaten über MQTT bereit und lassen sich auch nur hierüber steuern. Hier kannst du mehr über MQTT erfahren.
Node-RED#
Zu Anfang meiner Smart Home Zeit habe ich ausschließlich mit Node-Red gearbeitet und hierüber automatisierte Steuerungen gebaut. Das erwies sich auf der Zeitachse als schwierig, da die Nodes, die man zur Kommunikation mit einzelnen IoT Geräten benötigt, häufig nicht mehr weiterentwickelt wurden. In der Folge funktionierten davon abhängige Steuerungen nicht mehr. Diesen Job hat Home Assistant ja nun vollständig übernommen, Node-Red kommt nur noch im Einzelfall zum Einsatz. Ich nutze es beispielsweise sehr gerne für ETL3 von Daten. Hier kannst du mehr über Node-Red erfahren.
RaspberryMatic CCU#
Niemand hat die freie Homematic-Welt so entscheidend geprägt wie Jens Maus. Seinem Engagement ist es zu verdanken, dass es die alternative Homematic Firmware RaspberryMatic mit vielen Verbesserungen überhaupt gibt. Aber nicht nur das: RaspberryMatic steht für nahezu jede Virtualisierungsumgebung zur Verfügung, inklusive Home Assistant selbst. Hierdurch ist es möglich, dass der Home Assistant Yellow mit Funkmodul zu einer vollwertigen Homematic IP Zentrale wird.
Weitere Tools#
Zum Einsatz kommen im Heimnetz viele weitere Tools, die in den meisten Fällen als Container in Docker laufen. Die Wichtigsten, die in irgendeiner Weise mit meinem Smart Home zusammenarbeiten, sind:
| Tool | Zweck |
|---|---|
| Authentik | Identity Provider für alle Anwendungen im Heimnetz. |
| MinIO | S3 Object Store für Backups und alle Sensor-Messwerte. |
| Paperless-ngx | Das digitalisierte, papierlose Büro ist keine Utopie. |
| Pi-hole | Der Albtraum der Werbeindustrie: leistungsstarker DNS-Blocker. |
| Træfik | Das Gateway zu allen Anwendungen und IoT Geräten im Netz. |
Ein paar Zahlen#
Die Daten werden near-realtime geupdated.
Die Organisation hinter Home Assistant, welche sich für Privatsphäre und Open Source IoT Entwicklung stark macht. ↩︎
Ein Data Lakehouse ist eine Datenverwaltungsarchitektur, die hier sehr gut beschrieben ist. ↩︎
ETL bedeutet Extract, Transform, Load und bezeichnet die Überführung von Quelldaten in eine Zieldatenbank. Erfahre mehr darüber im Wikipedia Artikel. ↩︎