Mach's einfach: Erste Schritte mit der Smart-Home-Programmierung

Einstieg in die Hausautomation mit Node-RED

Udo Brandes

• Verlag: Franzis Verlag
• Jahr: 2019
• ISBN:
  9783645224796
• Thema: Computer Science
• Thema: Computer Networking

Das Buch richtet sich an alle, die einen Einstieg in die Hausautomation mit Smart-Home-Programmierung suchen. Das zentrale Werkzeug, über das man die unterschiedlichsten Smart-Home-Geräte mit Webdiensten und Programmierschnittstellen verbindet, ist Node-RED. Wie das geht, wird anhand praktischer Beispiele ausführlich erläutert.Node-RED ist eines der Top-Tools für das Internet der Dinge. Der Grundgedanke von Node-RED ist, vordefinierte Codeblöcke (Nodes) für die Ausführung von Aufgaben nutzbar zu machen. Die Nodes werden miteinander verbunden, sodass eine Linie von Eingangs-Node über Verarbeitungs-Node bis Ausgabe-Node entsteht. Ein solches Gebilde wird "Flow" (engl. Datenfluss) genannt. Kleine, überschaubare Flow-Beispiele führen Sie behutsam in die neue Materie ein.Mit diesem Buch werden Sie schon nach kurzer Zeit in der Lage sein, kleine Helfer zur Unterstützung im Alltag selbst zu entwickeln – ganz ohne dass Sie sich durch spröde Materie für Nerds und Computer-Freaks quälen müssen. In diesem Sinne ist das Buch Wegbereiter und Ideengeber für eigene, gelingende Smart-Home-Lösungen unter dem Dach des "Internet of Things".

 1 WAS IST NODE-RED?

Wir stehen hier am Beginn einer Wanderung, die uns zu einer pfiffigen selbst entwickelten Lösung für unsere Heimautomation führen wird. Das geht nicht ohne Hilfsmittel. Was für die Wanderung Schuhe und Stöcke sind, ist für die Hausautomation geeignete Software. Das folgende Kapitel soll dazu etwas Hintergrundinformation geben.

Entstehung als Open-Source-Projekt

Die Geschichte von Node-RED¹ ist noch relativ jung. Es wurde ursprünglich Ende 2013 von Nick O’Leary und Dave Conway-Jones, beides Wissenschaftler der IBM Engineering Technologies Group, als Open-Source-Projekt für eigene Zwecke entwickelt. Ziel war es, auf einfache Weise eine schnelle Verbindung zwischen Geräten mit Webdiensten und Programmierschnittstellen zu schaffen.

Bild 1.1: Das Internet of Things (IoT) mit Node-RED.

Node-RED erfreut sich einer lebhaften Benutzer- und Entwicklercommunity, in der eine Kerngruppe an dem Node-RED-Code selbst arbeitet und der Rest der Entwickler Nodes oder Flows zur Flow-Bibliothek beisteuert. Mit entsprechenden Suchanfragen können im Netz oder in GitHub²-Repositorys Lösungen zu einer Vielzahl von Anforderungen gefunden werden.

Node-RED basiert auf der Programmiersprache Node.js³. Deshalb findet sich das Wort Node auch im Namen wieder. Der Zusatz »RED« hat wohl keine tiefere Bedeutung. Er wurde von Dave Conway-Jones vorgeschlagen, weil sich der gesamte Name wie »Code-Red« anhört. Darunter versteht man eine Gruppe von Computerwürmern. Node-RED hat binnen kurzer Zeit an Popularität gewonnen und ist heute ein weitverbreitetes Werkzeug für das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT).

Grundgedanken zur Verwendung

Node-RED präsentiert sich als universelle und visuelle IoT-Plattform mit einer beständig wachsenden Nutzerbasis und einer aktiven Entwicklergemeinschaft, die neue Nodes beisteuert. Damit kann Node-RED für eine Vielzahl von Aufgaben verwendet werden. Allerdings sind nicht alle Aufgaben für Node-RED geeignet; ihre Erledigung bleibt dann traditionellen Programmiersprachen und Entwicklungsumgebungen vorbehalten.

Der Grundgedanke von Node-RED ist es, vordefinierte Codeblöcke für die Ausführung von Aufgaben zu definieren. Diese Codeblöcke werden als »Nodes« (engl. Knoten) bezeichnet, die miteinander verbunden werden, sodass eine Linie von Eingangs-Node über Verarbeitungs-Node bis Ausgabe-Node entsteht. Ein solches Gebilde wird »Flow« (engl. Datenfluss) genannt.

Obwohl Node-RED ursprünglich für die Zusammenarbeit mit dem Internet of Things entwickelt wurde, das heißt, um Geräte zu kontrollieren, die mit der realen Welt interagieren, hat sich das Anwendungsspektrum deutlich erweitert. So haben inzwischen Belange von Social Media (Twitter, E-Mail) genauso Eingang gefunden wie die Möglichkeit, eigene Smart-Home-Lösungen zu realisieren.

1https://Node-RED.org

2https://github.com/

3https://nodejs.org/en/

2 NODE-RED FÜR DEN EINSATZ VORBEREITEN

Eingangs des vorigen Kapitels war von Werkzeug, von Software, die Rede, die wir für unsere Heimautomationslösung benötigen. Nachfolgend werden drei Möglichkeiten beschrieben, sich das Werkzeug Node-RED in den Werkzeugkasten zu legen und es für den Einsatz vorzubereiten.

Linux und Raspberry Pi

Bei den meisten Linux-Installationen ist Node-RED bereits vorinstalliert. Das gilt insbesondere für den Raspberry Pi. Überprüfen lässt sich das mit der Eingabe von node –v. Als Ergebnis wird dann die installierte Version, z. B. v8.11.3, ausgegeben.

Node-RED von GitHub installieren

Sollte das nicht der Fall sein, kann Node-RED von GitHub⁴ installiert werden. Hierzu öffnen wir ein Terminal. Zunächst sollte jedoch wie fast immer mit sudo apt-get update das System auf den neuesten Stand gebracht werden. Mit der Eingabe von

bash <(curl -sL https://raw.githubusercontent.com/node-red/

raspbian-deb-package/master/resources/update-nodejs-and-Node-RED)

werden die notwendigen Pakete heruntergeladen und befinden sich im Ordner .node-red des Home-Verzeichnisses.

Node-RED starten und beenden

Im Terminal kann mit node-red-start Node-RED gestartet werden. Alternativ geht das auch auf der grafischen Benutzeroberfläche mit dem Icon unter Menu/Programming/Node-RED.

In einem neu zu öffnenden Terminal kann dann Node-RED durch die Eingabe von node-red-stop beendet werden.

Das System administrieren

Mit der Eingabe von

sudo systemctl enable Node-RED.service

am Terminal kann das System so konfiguriert werden, dass Node-RED beim Bootvorgang mit gestartet wird. Mit sudo service Node-RED status wird der Status überprüft, mit sudo service Node-RED stop wird Node-RED beendet.

Wichtige Dateien im Home-Verzeichnis

Es gibt zwei wichtige ...

Inhaltsverzeichnis

• Cover
• Der Autor
• Titel
• Impressum
• EINLEITUNG
• INHALT
• 1. WAS IST NODE-RED?
• 2. NODE-RED FÜR DEN EINSATZ VORBEREITEN
• 3. ERSTE SCHRITTE IM EDITOR
• 4. NODE-RED-MENÜ UND -DASHBOARD
• 5. MESSAGES ALS VERBINDENDES ELEMENT
• 6. FLOWS MIT ERWEITERTER FUNKTIONALITÄT
• 7. MIT ALEXA KOMMUNIZIEREN
• 8. 433-MHZ-GERÄTE SCHALTEN
• 9. NODE-RED SPRICHT MIT DER USB-SCHNITTSTELLE
• 10. WEBANBINDUNG UND NETZENDPUNKT
• 11. ESP8266 UND ESP32 PROGRAMMIEREN
• 12. MQTT VERBINDET
• 13. MQTT MIT ESP8266 UND DHT22
• 14. KONKRETE PRAXISSITUATION MIT MQTT
• 15. SOCIAL MEDIA NUTZEN
• 16. »FLÜCHTIGE« DATEN SICHERN
• 17. PING IN DER HEIMAUTOMATION
• 18. TIMES ARE CHANGING
• 19. ANBINDUNG ALTERNATIVER SOFTWARELÖSUNGEN
• 20. ANHANG
• INDEX