เริ่มต้น DIY Home Automation ด้วย Home Assistant

เริ่มต้น DIY Home Automation ด้วย Home Assistant

ในยุค Internet Of Things หรือ IOT นี้ การใช้โทรศัพท์สมาร์ทโฟนสั่งการเปิด/ปิดอุปกรณ์ไฟฟ้าหรือการรับรายงานสถานะเตือนจากเซนเซอร์ต่างๆ ภายในบ้านผ่านอีเมล์ไม่ใช่เรื่องยากอีกต่อไป  ไม่ใช่เฉพาะนักโปรแกรมเมอร์หรือนักอิเล็คทรอนิกส์เท่านั้นที่จะสามารถสร้างระบบโฮมออโตเมชั่นได้  แต่ผู้ที่ไม่เคยมีความรู้ในการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์และไม่มีความรู้ทางด้านอิเล็คทรอนิคส์มาก่อนก็สามารถสร้างระบบโฮมออโตเมชั่นที่บ้านของตนเองได้ไม่ยากเช่นเดียวกัน  เนื่องจากในปัจจุบัน มีซอฟท์แวร์ Open Source สำหรับงานควบคุมอัตโนมัติภายในบ้านหรืออาคาร(Home Automation) ที่ใช้งานง่ายให้เลือกใช้งานฟรีโดยไม่มีค่าใช้จ่ายอยู่หลายตัว อาทิ เช่น Calaos, Domoticz, DomotiGa, HomeGenie, Home Assistant, HoMIDoM, MyController, MyNodes, nodeRed, OpenHAB, PiDome เป็นต้น   ซอฟท์แวร์ Home Assistant จัดว่าเป็นหนึ่งในแนวหน้าซึ่งเป็นที่รู้จักและได้รับความนิยมแพร่หลายมากกว่า Open Source Software ตัวอื่นๆ  เนื่องจาก Home Assistant นอกจากจะสั่งงานผ่านอินเตอร์เนตแล้ว ยังสามารถสั่งงานผ่าน Local IP Address ของระบบเนตเวิร์คภายในบ้านได้อีกด้วย จึงทำให้ Home Assistant โดดเด่นกว่าซอฟท์แวร์ตัวอื่นๆ ถึงแม้ว่าซอฟท์แวร์ Open Source ตัวอื่นๆ บางตัวอาจจะมียูสเซอร์อินเตอร์เฟสที่สวยงามกว่าก็ตาม ในขณะที่ Home Assistant ได้รับการพัฒนาเพิ่มขีดความสามารถเพิ่มจำนวนอุปกรณ์ควบคุมต่างๆ อยู่ตลอดเวลา จึงได้รับความนิยมเพิ่มมากขึ้นอย่างต่อเนื่อง เนื่องจาก Home Assistant สนับสนุนอุปกรณ์ต่อพ่วง ยี่ห้อต่างๆ เกือบ 500 ชนิด (https://home-assistant.io/components/#all) จึงทำให้เราสามารถสร้างระบบโฮมออโตเมชั่นที่สามารถต่อขยายเพิ่มเติมอุปกรณ์ต่างๆ จำนวนมากได้อย่างไม่จำกัด เช่น การควบคุมไฟสี Philip Hue Lights, Yeelights, อุปกรณ์ไร้สาย Z-Wave, ZigBee, ความสามารถในการรับส่งข้อมูลจากเซนเซอร์อุณหภูมิ โมชั่นเซนเซอร์ แก๊สเซนเซอร์และเซนเซอร์อื่นๆ การควบคุมสวิทช์ไฟไร้สาย การสั่งงานด้วยเสียง  Amazon Alexa, Google Home (จะตามมาเร็วๆ นี้)  และอุปกรณ์อื่นๆ อีกมาก การรายงานตำแหน่ง GPS ของบุคคลในครอบครัวและการควบคุมการเปิดปิดอุปกรณ์ไฟฟ้าด้วย GPS เมื่อกลับถึงบ้านโดยอัตโนมัติ และอื่นๆ เป็นต้น ผู้ที่สร้างระบบโฮมออโตเมชั่นนี้ จะสามารถทำตามขั้นตอนต่างๆ เพื่อสร้างระบบควบคุมอัตโนมัติของตนเองได้ เนื่องจาก Home Assistant มีขั้นตอนที่ได้อธิบายไว้อย่างละเอียด เราจึงสามารถสร้างระบบควบคุมอัตโนมัติและรายงานผลจากภายในบ้านหรือจากนอกบ้านได้ไม่ยาก

Home Assistant ได้รับการพัฒนาภาษา Python  โดยสามารถควบคุมอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ภายในบ้านแบบสั่งการผ่านระบบไร้สายและแบบสั่งการผ่านระบบเดินสายไฟ โดยเราสามารถสั่งงานผ่านโทรศัพท์สมาร์ทโฟน Tablet ทั้งระบบ Android และ iphone  คอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะทั้ง Windows, Mac OS X, Ubuntu (Linux) และอื่นๆ เป็นต้น สิ่งที่เราจะต้องมีสำหรับทั้งสองระบบก็คือตัวควบคุมหลัก ซึ่งสามารถเรียกว่าคอนโทรลเลอร์(Controller)หรือจะเรียกว่าตัวเซิร์ฟเวอร์(Server)ก็ได้ โดยในที่นี้ เราจะเลือกใช้ราสบ์เบอรี่พาย(Raspberry Pi)ซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์ขนาดฝ่ามือเพียง 1 ตัวระบบปฏิบัติการ Raspbian ทำหน้าที่เป็นเซิร์ฟเวอร์สำหรับโฮสท์โปรแกรม Home Assistant ซึ่งจะเป็นศูนย์รวมของการสั่งการไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ผ่านสวิทช์ไร้สาย(WiFi Switch) หรือผ่านรีเลย์(Relay) เพื่อเปิดปิดอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ภายในบ้านได้โดยตรง ดังนั้น เราจึงจำเป็นต้องมีสวิทช์ WiFi (สำหรับระบบไร้สาย) หรือรีเลย์(สำหรับระบบเดินสายไฟ)ควบคุมการเปิดปิดตามจำนวนของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต้องการควบคุมทั้งหมด อนึ่ง การสั่งงานผ่านระบบเดินสายซึ่งใช้รีเลย์ควบคุมการเปิดปิดอุปกรณ์ไฟฟ้าจัดว่าเป็นระบบที่มีความเสถียร(Stability)สูงสุด นั่นหมายถึงทุกครั้งที่เรากดปุ่มสั่งเปิดหรือกดปุ่มสั่งปิด อุปกรณ์ไฟฟ้าก็จะถูกเปิดหรือถูกปิดทุกๆ ครั้งโดยจะไม่มีการผิดพลาด จึงทำให้เราไม่มีความจำเป็นในการสั่งซ้ำเข้าไปอีก แต่ถึงแม้ว่าระบบเดินสายนี้จะมีความเสถียรสูงสุด แต่เป็นระบบที่ไม่มีเจ้าของบ้านท่านใดต้องการใช้งาน เพราะการเดินสายไฟจากตัวเซิร์ฟเวอร์ไปยังสวิทช์ของอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ในบ้านที่สร้างเสร็จแล้ว เป็นการยากที่จะเก็บหรือซ่อนสายไฟ ถึงแม้ว่าจะสามารถเดินสายไฟเก็บในรางก็ตาม แต่ก็ยังเป็นที่เกะกะและดูแล้วรำคาญตา จึงเป็นเรื่องที่ไม่พึงประสงค์สำหรับเจ้าของบ้าน  ดังนั้น เราจึงตัดระบบเดินสายไฟออกไป แล้วเลือกใช้งานระบบไร้สายแทน ในปัจจุบันระบบไร้สายมีความเสถียรมากขึ้นจนเทียบเท่าระบบเดินสายไฟ

สำหรับระบบเดินสายไฟ เราใช้ Raspberry Pi3 เป็นเซิร์ฟเวอร์จำนวน 1 ตัวและใช้รีลีย์ตามจำนวนของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต้องการควบคุม เช่น ถ้ามีดวงไฟ 4 ดวงที่ต้องการควบคุมการเปิดปิดแยกอิสระต่อกัน เราจะต้องใช้รีเลย์ 4 Channel หรือรีเลย์ 1 Channel 4 ตัว เป็นต้น สำหรับระบบไร้สาย  เราใช้ Raspberry Pi3 จำนวน 1 ตัวเป็นเซิร์ฟเวอร์ และใช้ WiFi Switch ตามจำนวนของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต้องการควบคุม เช่น ถ้ามีดวงไฟ 4 ดวงที่ต้องการควบคุมการเปิดปิดแยกอิสระต่อกัน เราจะต้องใช้ WiFi สวิทช์ไร้สายจำนวน 4 ตัว เป็นต้น ถ้าหากต้องการใช้ทั้งสองระบบร่วมกัน เราใช้ Server คือ Raspberry Pi 3 เพียงตัวเดียวเท่านั้น ส่วนจะใช้รีเลย์และ WiFi สวิทช์กี่ตัวนั้นจะขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต้องการควบคุม เป็นต้น  เมื่อเรามีอุปกรณ์ต่างๆ พร้อมแล้ว เราสามารถเริ่มสร้างระบบควบคุมโฮมออโตเมชั่นได้ทันที

ในส่วนของ Raspberry Pi3 เราจะต้องเริ่มต้นติดตั้งระบบปฏิบัติการ Raspbian ลงบน Micro SD Card ตามขั้นตอนในบทความในหัวข้อ การติดตั้ง Raspbian บน Raspberry Pi แบบไม่ต่อจอภาพ   หรือบทความในหัวข้อ การติดตั้ง Raspbian บน Raspberry Pi แบบต่อจอภาพ เมื่อติดตั้งระบบปฏิบัติการ Rasbian เรียบร้อยแล้ว เราสามารถติดตั้ง Home Assistant ตามบทความในหัวข้อ การติดตั้งโปรแกรม Home Assistant   แล้วเริ่มสร้างระบบควบคุมอัตโนมัติแบบเดินสายไฟได้ทันที  แต่ถ้าเราตั้งใจจะใช้ระบบไร้สาย เราจะต้องติดตั้ง MQTT เพิ่มตามวิธีในบทความหัวข้อ  การติดตั้ง MQTT broker บน Raspberry Pi  เราก็สามารถเริ่มต้นสร้างระบบควบคุมอัตโนมัติแบบไร้สายควบคุมการเปิดปิดอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ได้ทันทีเช่นเดียวกัน  เมื่อเราได้ติดตั้งระบบปฏิบัติการ Raspbian และติดตั้ง Home Assistant เสร็จเรียบร้อยแล้ว เราสามารถเริ่มต้นสร้างระบบควบคุมอัตโนมัติแบบเดินสาย ตามบทความในหัวข้อ การสร้างโฮมออโตเมชั่นแบบเดินสายด้วย Home Assistant  และสร้างระบบควบคุมอัตโนมัติแบบไร้สาย ตามบทความในหัวข้อ  การสร้างโฮมออโตเมชั่นแบบไร้สายด้วย Home Assistant

***********************************