HomeKit 智能家居深入体验

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作为一个从小就爱捣腾数码产品的人,我对智能家居自然有着浓厚的兴趣。最近家里重新装修,便换上了批智能家居设备,我也借此机会对这个新兴领域深入研究了一番。

我觉得智能家居最重要的一点,就是用起来要比传统的控制方式更方便。这听起来像是废话,可实现起来却并不太容易,毕竟绝大多数所谓“智能家居”配套的 App 都非常非常非常难用,比如下图这种画风……即便难得遇到些好用的,想控制不同厂商的设备还得打开不同的 App 也是挺傻的一件事。

还好 Apple 去年发布了 HomeKit 平台,通过这个平台可以将不同厂商的智能家居设备聚合在一起显示和控制,并且深度集成到了 iOS 系统里,在锁屏状态下都可以直接控制所有智能家居设备,完全不需要打开厂商提供的 App;甚至可以不碰手机,直接喊 Siri 帮你控制即可,非常方便(逼格也不知要高到哪里去了);配合 Apple TV 或 iPad 作为控制中枢还能实现人不在家时的远程遥控和自动化控制等等。

然而 HomeKit 虽然已经发布了一整年,硬件的支持情况却并不理想,在国内更是没有得到足够的重视,很多标榜智能家居的厂商甚至不知其为何物。无奈之余,我也本着极客精神,开始研究自行接入的方法。

梳理一下我家的电器设备,大致可分为以下三类:

  1. 原生支持 HomeKit 的设备,如 Philips Hue 系列灯具等;
  2. 完全不支持通过网络控制的传统电器,比如空调、新风系统和电动窗帘;
  3. 可以通过网络控制,却未提供原生 HomeKit 支持的设备,比如米家系列、Sonoff 开关和 Dyson 风扇。

下面我就分享一下我的研究(折腾)经历,看看我是如何把它们统统加进 HomeKit 里的。需要注意的一点是:本文仅为个人经验分享,并不是教程,所以一些细节问题我就不展开了。相信网上已经有了不少相关教程,若有需要可自行搜索,也可以在这里评论与我交流。

原生支持的设备

这里是指生产商官方提供 HomeKit 支持的设备,普通用户就能开箱即用。然而所支持的设备并不多,我手头只有 Philips Hue 系列灯具和 OPSO 的智能插座等。

添加 Hue 灯具的方法非常简单:把 Hue 网关用网线接到路由器上,在官方 app 里根据提示搜索并绑定网关,然后添加灯具即可,完成后扫描一下网关上的序列号,所有灯具都会自动同步到 HomeKit 里。

不得不说,Hue app 的界面设计和用户体验是我所用过的智能家居类应用里最好的。不过把灯都加进 HomeKit 之后,这个 app 也就没太大用处了。

接下来是 OPSO 的智能插座,这是 Apple Store 官网上的唯一一个支持 HomeKit 的国产设备,产品包装很有苹果风,做工也不错,只需在 iOS 自带的 Home app 里扫描设备上的序列号即可使用,非常方便。不足之处是有点不太稳定,使用几天后出现掉线的情况,需要重置设备后重新绑定才能用,希望可以尽快通过固件更新解决。

添加之后默认显示的是插座图标,不过可以手动将它修改成一个灯泡

这就是目前作为普通用户所能体验到的 HomeKit,但我并不会止步于此,下一步将会用些非常规的技术手段把那些并未提供原生支持的设备也加进来。

要实现上述功能,需要借助一个名为 Home Assistant 开源平台(下面简称 HA),它运行在基于 Linux 的系统上,可通过 Web App 和 API 来访问,接入不同的模块即可控制局域网内的各种智能家居设备。

搭建 HomeAssistant

首先需要一个基于 Linux 系统的设备来运行 HA,由于它需要 24 小时不间断运行,所以我选择了超低功耗的第三代 Raspberry Pi(树莓派)。它虽然才一个巴掌大,本质上却是个功能完善的、基于 ARM 架构的电脑,USB、HDMI 和网线等接口一应俱全。

考虑到这台树莓派主要用于运行 HA,我选用了 HA 官方提供的 hassbian 系统。从 HA 官网下载 hassbian 镜像,在电脑上用 Etcher 写入到空白 TF 卡中即可。

安装完成后,将 TF 卡、电源线和网线都插到树莓派上就可以开机了。首次启动时 hassbian 会自动安装和配置所需环境,等待一两分钟后,在局域网内的其他设备上访问 http://hassbian.local:8123 就可以进入 HA 的 Web App 主界面。

这里可以看到 HA 已经自动识别了 Philips Hue 网关和局域网内的两台 Apple TV。这里的 Hue 是可以一键配置的:点击 Configure 再按下 Hue 网关上的实体按钮即可将所有相关灯具都自动添加进来。虽然 Hue 灯具本身已经可以用 HomeKit 控制了,但在 HA 中可以实现更多有趣的玩法,比如自动循环变色等等。

接入传统遥控设备

下一步开始接入那些不能通过网络控制的传统电器,这里需要用到另一个硬件:可以联网的万能遥控器。经过一番比较,我选择了对 HA 支持较好的 BroadLink,它可以发射用于控制空调等电器的红外射频信号和窗帘电机的 FM 433Mhz 信号。

单从硬件角度来看 BroadLink 非常不错,但是它配套的 iOS app 实在是……太!差!了!还好它对 HA 有着良好的支持,所以用这个 app 把它连上 Wi-Fi 之后就可以果断删掉了。

按照官方文档中的说明将 BroadLink 的 IP 和 MAC 地址等信息填入 HA 的配置文件后,在服务列表里就可以看到它了。通过 HA 调用 learn_command 指令,BroadLink 将会进入学习状态。此时用空调遥控器对着它按下开机键,HA 首页便会显示遥控空调开机的指令代码。

接下来要做的就是将这个指令代码按照官方文档的格式复制到 HA 的配置文件里,并给它设置一个名称。用同样的方法配置关机键后,重启 HA 即可在首页看到空调的开关。在 Web App 上点击开关,HA 便会读取这个指令代码并通知 BroadLink 对着空调发送与普通遥控器相同的控制信号,达到通过网络控制电器的目的。

窗帘电机、风扇和空气净化器等其他有遥控器的电器设备也用同样的方法设置之后就都可以通过 HA 来控制了,下一步是将 HA 接入到 HomeKit 上。

连接 HA 与 HomeKit

这里需要用到一个叫做 Homebridge 的工具,它可以在树莓派上调用 iOS 的 HomeKit API 虚拟出一个网关来,然后再用它的 HA 插件将之前添加过的电器都同步到 Homebridge 即可实现操作。安装过程非常简单,参考这几篇官方教程即可:

Homebridge 的 Github 主页
https://github.com/nfarina/homebridge

在树莓派上安装
https://github.com/nfarina/homebridge/wiki/Running-HomeBridge-on-a-Raspberry-Pi

与 HA 建立连接
https://github.com/home-assistant/homebridge-homeassistant

安装完成之后就可以在 iOS 设备上的 Home app 里添加 Homebridge 了,这里与原生支持 HomeKit 的硬件相同的添加步骤完全相同,只不过设备名称和设备序列号都可以在配置文件里自定义,能把自己的名字写到“厂商名”处的感觉还是挺好玩的。

至此,HA 上的所有电器设备就都可以直接通过 HomeKit 来控制了。下一步接入能通过网络控制但未提供原生 HomeKit 支持的电器,比如小米家居(米家)系列。

接入无原生支持的设备

我家的绝大多数单联墙壁开关都是米家的 Aqara 系列,经由米家多功能网关控制。使用 homebridge-aqara 插件即可将小米网关添加到 Homebridge 上。

插件安装完成后,需要在配置文件里填入网关的协议密码和 MAC 地址,获取这些信息需要用到一个小窍门:首先打开米家 App(iOS / Android 版本均可)并绑定网关之后,点击网关界面右上角的 ··· 按钮进入“关于”界面,接着快速连续点击界面底部的空白区域,直到列表中出现“局域网通信协议”和“网关信息”的选项;接下来进入通信协议界面,打开上面的开关即可看到协议密码;MAC 地址则藏在“网关信息”界面里的那堆 JSON 格式的信息中。将这些信息一起复制到插件的配置文件里,保存并重启树莓派即可。由于之前已经将 Homebridge 添加到了 HomeKit 里,现在新加入的米家设备都会自动同步过来。

至此,我已经可以用 HomeKit 控制我家几乎所有的电器了,但这还仅仅是个开始。随着 iOS 11 的发布,HomeKit 平台也得到了进一步加强,同时相关协议也逐渐公开了,相信以后会变得更智能、更好用。借助 HA 和 HomeKit 这两个强大的平台,可以充分发挥想象力来实现一些很有意思的玩法。例如配合人体感应器实现走进房间时自动开灯;通过设置情景模式实现跟 Siri 说“我要去洗澡了”即可自动关窗帘和开浴室灯等等;此外,我还用 Sonoff 智能开关、淘宝二十元买的电磁水阀和五金店买的几截水管 DIY 了一个自动滴灌系统,出门在外时也可以远程操控它给家里的花花草草浇水。

题外话

除了 HomeKit 外,HA 还能配合 IFTTT 和 Workflow 等效率工具以及各种开源项目实现更高级的用法,以及通过 RESTful API 实现与各种编程语言的双向通讯,使自己编写家庭控制程序成为可能,即使你没有 iOS 设备也可以愉快地玩耍。

比如我就随手写了一个 Linux 的 HA 客户端,当我想在 macOS 上关闭卧室空调时只需输入如下命令即可。由于我经常开着 Terminal,所以用这个比打开浏览器再进入 HA 的管理页面控制要方便得多(同时还附带满分装逼效果)。


我还更进一步,用 Python 写了个小程序来实现更智能的自动化功能,它除了有根据实时天气自动调整室内的灯光之类的基础功能外,还可以和我日常生活中的其他方面连接起来,比如当我的网站或者 Vary 的服务器出现异常时,会将我房间的灯全部调成红色以作警示;当手机定位我和家人都不在家,但人体感应器又检测到有人活动的时候(有贼!)就把家里所有的灯都改成阴森昏暗的蓝绿色……由于本文是以 HomeKit 为题,这些高级玩法就不详细展开了,如果大家感兴趣我就找时间再单独写一篇文章谈谈吧。

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