Home Assistantin käyttö Raspberry Pi:llä: älykodit

Abstract

Tässä toiminnallisessa opinnäytetyössä perehdyttiin esineiden internetiin, älykoteihin ja niissä yleisimmin käytössä oleviin protokolliin. Lisäksi kerrottiin yleisesti älykotien ja valittujen protokollien tietoturvasta. Tutkimusaineistoa kerättiin kirjallisuudesta ja internetlähteistä. Paikallinen kahden älylaitteen älykotiratkaisu toteutettiin asentamalla Home Assistant -ohjelmisto Raspberry Pi -minitietokoneeseen. Älylaitteena käytettiin Shelly-älypistorasiaa ja WiZ-älylamppua, sekä toteutettiin niillä neljä eri automaatiota. Shellyn valinnan taustalla oli sen mahdollistavat energiasäästöt. WiZ:in avulla demonstroitiin YAML-merkintäkieltä. Opinnäytetyön teoriaosuudessa käytiin läpi esineiden internetiä käsitteenä. Seuraavaksi avattiin älykoteja, niiden ohjauskeskuksia, sekä perehdyttiin syvällisemmin kolmeen kirjoitushetkellä älykodeissa yleisimmin käytössä oleviin protokolliin. Tämän jälkeen käytiin läpi ZigBee-, MQTT- ja CoAP-protokollien toimintaa ja tietoturvaa. Lopuksi esiteltiin toteutuksessa käytetyt laitteet ja ohjelmistot. Tutkimuksessa havaittiin esineiden internetin olevan käsitteenä hyvin laaja, joten aiheen rajaus oli haastavaa. Oma älykotiratkaisu saatiin toteutettua ja automaatioita olisi voinut helposti tehdä enemmänkin. Alustan käyttöön perehdyttyä huomattiin Home Assistantin mahdollistavan kattavan ja helposti muokattavissa olevan älykotiratkaisun suhteellisen pienellä vaivalla. Monimutkaisemmat automaatiot vaativat YAML-merkintäkielen opettelua.

This practical thesis explored the Internet of Things, smart homes, the commonly used protocols in them and the security issues surrounding these all. The research data was gathered from literature and internet sources. Two device smart home solution was accomplished by installing the Home Assistant home automation software to a Raspberry Pi. The utilized smart devices were a Shelly smart plug and a WiZ smart bulb. They were used to create four different automations. The smart plug was chosen for its possibilities in lowering energy costs. The smart bulb is used to demonstrate the YAML markup language. The research part of this thesis focused on the Internet of Things as a concept. Smart homes, its control hubs, and at the time of writing, three commonly used protocols were examined. The mechanics and security of ZigBee, MQTT and CoAP protocols were explained. The protocols were chosen for their compatibility with Home Assistant. Lastly, the devices and software used in the solution were showcased. The Internet of Things as a concept, is vast. It was challenging to limit the writing topics. The smart home solution was achieved, and more automations could have easily been added. After becoming familiar with Home Assistant, it was clear that it can provide a comprehensible, low-effort, and easily customizable smart home solution. For more complicated automations knowledge of the YAML markup language is required.