So überwachen Sie Ihr Heim mit dem Raspberry Pi

Der Minicomputer Raspberry Pi ist flexibel. Wir zeigen, wie Sie Funk-Alarmanlagen mit dem RasPi automatisch ein- und ausschalten können - egal, wo Sie sich befinden.

Zwar gibt der Raspberry Pi trotz aller Tricks keinen guten Wachhund ab, dafür bietet er mit ein wenig Aufwand und unserer Anleitung eine automatische Überwachungsmöglichkeit für Haus und Heim. Auch und gerade wenn Sie nicht daheim sind. Es genügt ein Raspberry Pi, ein WLAN-fähiges Mobiltelefon und eine Alarmanlage.

Hier geht's zur Bastel-Anleitung für die Raspberry Pi-Alarmanlage!

Diese soll von unserem Minicomputer beim Verlassen des Hauses automatisch eingeschaltet werden. Üblicherweise handelt es sich dabei um eine Funktion teurer Smart-Home-Kits, der Raspberry Pi kann hier aber seine Flexibilität beweisen. Der Trick dabei: Der Raspberry Pi sucht im heimischen Netzwerk ständig nach dem WLAN des Handys und aktiviert die Alarmanlage, wenn das Signal vorhanden ist. Verlassen Sie mit dem Handy das Haus, schaltet sich die Alarmanlage automatisch an, sobald das WLAN-Signal abbricht. Und das ganz ohne die Eingabe eines Zugangscodes oder die Suche nach Funkfernbedienungen für die Alarmanlage.

Raspberry Pi als Steuerung der Alarmanlage

Viele zusätzliche Teile benötigen Sie nicht. Neben dem Raspberry Pi muss selbstverständlich eine Alarmanlage vorhanden sein. Je nachdem, wie viele Bereiche Sie in Ihrem Zuhause überwachen wollen, kann es unter Umständen auch eine günstige Anlage sein. Für kleine Mietwohnungen reicht beispielsweise oft schon die kabellose Anlage "Protect 6030" von Olympia zu einem Preis ab 55 Euro. Praktisch ist, dass sich an die Olympia-Anlage mehrere Aktoren wie Fenster- oder Türkontakte, Glasbruch- oder Wassermelder anschließen lassen. Egal, für welche Anlage Sie sich entscheiden, die Alarmanlage muss über eine Funkfernbedienung verfügen, da der Raspberry Pi die Anlage darüber scharf stellt. So ersparen Sie sich das Basteln direkt an der Anlage. Defekte Funkfernbedienungen lassen sich günstig als Ersatzteil nachbestellen.

Auf dem Raspberry Pi sollte die Debian-Variante "Wheezy" installiert sein. Um die Anlage und den Minicomputer zu verbinden, eignen sich Jumperkabel mit doppeltweiblichen Endstücken ideal. So minimieren Sie auch kleinteilige Lötarbeiten. Weiterhin benötigen Sie etwas Draht oder Kabel und ein Relais-Modul mit 5 Volt, beispielsweise das 2-Kanal-Modul für den Arduino. Sie können Ihre Konstruktion auch auf eine Platine löten, bei unserem Vorhaben ist das aber nicht zwingend nötig.

Nun fehlt nur noch die Software: Das Programm "wiringPi", ein Bash-Script und eine feste IP-Adresse am WLAN-Handy - diese stellen Sie entweder im Telefon ein oder fügen Sie als Ausnahme im DHCP-Server des Routers hinzu.

Automatische Wohnungsüberwachung

Bevor Sie voller Eifer mit dem Rasperry Pi loslegen: Erst sollte die Alarmanlage bis zur völligen Betriebsbereitschaft und inklusive aller Notrufnummern eingerichtet werden. Da drahtlose Anlagen keine verlegten Kabel benötigen, geht dieser Schritt meistens sehr schnell. Die "Protect 6030" wird ab Werk mit Aktoren wie Fenster- und Türkontakten geliefert. Sind diese mithilfe der Anleitung korrekt angeschlossen, sollten Sie die Überwachung testen. Nun widmen wir uns der beiliegenden Funkfernbedienung der Alarmanlage. Das Model "Protect 6030" hat vier Knöpfe auf der Fernbedienung: den SOS-Panikknopf, der einen Notruf an bis zu zehn vorher programmierte Rufnummern absetzt und dann die Freisprecheinrichtung der Anlage aktiviert. Dann noch die Knöpfe für den Alarm-Modus, den Zuhause-Modus und einen Knopf, um die Anlage komplett unscharf zu stellen.

Öffnen Sie die Fernbedienung vorsichtig mit einem feinen Kreuzschlitzschraubendreher und entfernen Sie die Batterie. Generell sollten Sie immer alle Kabel von Strom- oder Batterieversorgungen trennen, bevor Sie Drähte oder Platinen freilegen und bearbeiten.

Fernbedienung überbrücken

Um die Anlage scharf zu stellen, muss der Alarm-Modus via Fernbedienung aktiviert werden. Das soll nun der Raspberry Pi übernehmen: Dafür müssen die notwendigen Knöpfe für den Alarm- und Zuhause-Modus überbrückt und über ein Relais mit den GPIO-Pins des RasPi verbunden werden. Löten Sie dazu jeweils ein Kabel an die seitlichen Anschlüsse der Knöpfe. Verwenden Sie etwa 20 Zentimeter langen Draht, etwas Lötzinn und einen spitzen Lötkolben. So verfahren Sie mit beiden Knöpfen - einen Draht links, einen rechts, sodass Sie am Ende vier Drähte an der Fernbedienung angebracht haben. Nun könnten Sie theoretisch die Knöpfe kurzschließen, indem Sie die beiden Drähte miteinander verbinden und so den Stromkreislauf schließen.

Das Relais

Nun verbinden Sie die überbrückte Fernbedienung mit dem 2-Kanal-Gleichstrom-Relais. Dieses hat Lüsterklemmen, in die Sie die Drähte stecken und befestigen. Da ein Relais immer von Mitte-links nach Mitte-rechts schaltet, verdrahten Sie zuerst das Kabel von der linken Seite des Alarm-Modus-Schalters mit der mittleren Lüsterklemme von Relais 1. So verfahren Sie auch mit den Drähten am Zuhause-Schalter - das Kabel von der linken Seite kommt an die mittlere Lüsterklemme, das Kabel der rechten Seite kommt an die rechte Lüsterklemme von Relais 2.

Raspberry Pi als Schaltzentrale

Nun muss nur noch der RasPi verstehen, was er mit dieser Konstruktion anfangen soll. Dafür nutzen wir die GPIO-Pins des Minicomputers. Beachten Sie aber, dass nicht jeder Pin auf dem Pi ein GPIO-Pin ist. Sie benötigen die Pins mit der Nummer 2, 6, 11 und 16. Die "physischen" Pins 11 und 16 sind als GPIO-Pins 17 und 23 geschaltet. Pins 2 und 6 sorgen für Energie und Erdung, verbinden Sie Pin 2 mit VCC und 6 mit GND am Relais-Modul. Der Pi gibt nur genug Strom zum Schalten des Relais aus, die Fernbedienung benötigt also weiterhin ihre Batterie. Sollten dafür die angelöteten Kabel im Weg sein, nutzen Sie Isolierband zur Fixierung.

Code und Software

Wenn alles fest verdrahtet ist, können Sie den Raspberry Pi booten. Im System laden Sie erst einmal alle Updates und Upgrades herunter, was auch ohne grafische Oberfläche im Terminal funktioniert und eine Netzwerkverbindung voraussetzt. Geben Sie dafür

sudo apt-get update

sudo apt-get upgrade

ein. Ist der Pi auf dem neusten Stand, installieren Sie das Programm "wiringPi". Mit dem Befehl

sudo apt-get install git-core

installieren Sie git, was zwar auf aktuellen Debian-Installationen vorhanden sein sollte, zur Problemvermeidung aber besser noch einmal angestoßen wird. Folgt dem Befehl die Meldung "git-core is already the newest version", ist alles in Ordnung und Sie können mit folgendem Befehl "wiringPi" installieren:

git clone git://git.drogon.net/wiringPi

Wechseln Sie dann mit

cd wiringPi

in das frisch angelegte Verzeichnis. Zur abschließenden Installation von wiringPi nutzen Sie den Befehl

./build

Nun kann Ihr Raspberry Pi die GPIO-Pins einzeln auslesen und ansteuern. Lesen Sie die beiden verdrahteten Pins 11 und 16 mit folgendem Befehl aus:

gpio export 17 out

beziehungsweise

gpio export 23 out

Nun ist es Zeit, das Setup auszuprobieren. Geben Sie mit folgendem Befehl Strom auf ein Relais (wir testen Pin 11):

gpio -g write 17 1

Damit weiß der Pi, dass er Pin Nummer 11 mit Strom versorgen soll. Fließt der Strom, ist das Relais geschlossen. Um es wieder zu öffnen, nehmen Sie den Strom vom Relais und "verpacken" den exportierten Pin:

gpio - g write 17 0

gpio export 17 in

Nun soll die Ansteuerung künftig automatisch erfolgen und der Rechner auch nicht im lokalen Netzwerk nach dem Handy suchen. Wir benötigen ein BASH-Script. Dieses schreiben Sie entweder selbst oder Sie greifen auf unser vorgefertigtes Script zurück. Sie bekommen die ZIP-Datei mittels:

wget http://pottfeuer.de/alarmanlage.zip

und danach

unzip alarmanlage.zip

Nun müssen die Dateien ausführbar gemacht werden:

chmod +x alarmanlage.sh

chmod +x aktiv.sh

chmod +x deaktiv.sh

Jetzt noch Handy-IP ergänzen. Das geht im Terminal mit folgendem Befehl:

nano alarmanlage.sh

Tragen Sie oben bei "x.x.x.x" die IP-Adresse Ihres WLAN-Telefons ein und beenden Sie den Editor mit STRG+X. Bestätigen Sie die Frage nach dem Speichern der Einstellungen mit "Y". Nach einem Neustart des Raspberry Pi wird das Programm automatisch gestartet und die clevere Alarmanlagensteuerung ist direkt aktiv.

Zumindest, wenn Sie das Programm in den "crontab", den Linux-Autostart sozusagen, eintragen:

contab -e

Hier bewegen Sie sich mit den Pfeiltasten ganz nach unten und geben dort in einer freien Zeile zwei Befehle ein:

@reboot sleep 5 &&

/home/Benutzername/alarmanlage.sh

Vor dem @-Zeichen vergeben Sie eine laufende Nummer - ist dieses Ihr erster Cronjob, setzen Sie vor "@reboot" die Ziffer 1. Das Wort "Benutzername" müssen Sie gegen ihren tatsächlichen Pi-Nutzernamen austauschen. Beim Raspberry Pi ist das üblicherweise "Pi" oder "pi". Vergessen Sie beim Beenden des Editors mittels STRG+X nicht, das Speichern mit "Y" zu bestätigen.

Herzlichen Glückwunsch, Ihr Raspberry Pi steuert nun die Alarmanlage. Wenn Sie mit dem Handy das WLAN verlassen, wird die Anlage automatisch scharf geschaltet. Betreten Sie den WLAN-Empfangsbereich, deaktiviert sich die Alarmanlage automatisch. Allerdings sollten Sie darauf achten, dass das Handy immer genug Strom hat, da ein leerer Akku eine scharfe Alarmanlage bedeutet. Vergessen Sie das Handy jedoch in der Wohnung, ist auch der Alarm weiterhin ausgeschaltet. Um das Wachsystem auch ohne Pi nutzen zu können, sollten Sie sich eine zweite Fernbedienung für die Alarmanlage besorgen.