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25 oct 23 Control de luces inteligentes con NFC, MQTT y Node Red

En fechas recientes he implementado un elemento adicional de interacción con la domótica. No es algo especialmente nuevo (de hecho, ya en Irlanda empecé a trastear con ellos), pero sí es algo que he recuperado recientemente: el uso de tags NFC para interactuar con la domótica, usando teléfonos inteligentes. La idea es bastante sencilla: desplegar una serie de tags desplegados por la casa, allí donde quiera que se dispare una acción concreta, para escanearlo con el teléfono, y ejecutar la acción. Y el elemento más obvio para ello es el control de luces inteligentes.

En mi caso, tengo desplegadas dos tecnologías diferentes para el control de luces inteligentes: interruptores WiFi (básicamente, diversas variedades de Sonoff) y luces Zigbee, que controlo mediante sendas plataformas zigbee2MQTT que tengo tanto en Santiponce como en Forcarey. Todo ello integrado en mi servidor MQTT, que se utiliza también con la plataforma HomeAssistant. La gracia del asunto es que toda la interacción con ellas se realiza desde el propio HomeAssistant, independientemente de la tecnología subyacente. Y siempre usando MQTT como elemento de mensajería.

Para poner en marcha el sistema de interacción basado con NFC he optado por lo siguiente: codificar en los NFC el envío de un datagrama UDP. La razón de hacerlo así es que es que de esta manera se evita, como es el caso de conexiones HTTP o similar, el tener que hacer uso de un programa específico en el teléfono, ya que mediante el envío del datagrama se evita que el usuario tenga que interactuar con ninguna aplicación, haciéndose el envío siempre en segundo plano. Esto implica que es preciso tener abierto en algún lugar un puerto UDP al que enviar los mensajes. Y la opción obvia en mi caso es hacer uso de Node-Red.

Así pues, he hecho un flujo bastante simple, que lo que hace es exponer un puerto UDP, a donde el teléfono envía la mensaje del datagrama. Este mensaje, en líneas generales, es un alfanumérico que me permite identificar qué luz quiero encender (por ejemplo, santiponceSalon1, para identificar la luz principal del salón de Santiponce). Una vez recibido el mensaje, se procesa en un switch, con tantas entradas como luces a controlar (en mi caso, de momento, 4), y se incluye en el payload el mensaje de encendido/apagado. Aquí hay dos opciones:

  • Luces Sonoff: Para las luces WiFi basadas en Sonoff con el firmware Tasmota, basta con enviar un “TOGGLE”, y con eso variaremos el estado de la luz entre encendido y apagado. Ese mensaje se envía mediante MQTT al topic que permite dar órdenes al interruptor (por lo general, algo como xxxxx/xxxx/cmnd/xxxx/POWER).
  • Luces Zigbee: En mi caso, como decía, uso Zigbee2MQTT para controlar las luces Zigbee de manera agnóstica al fabricante, interactuando a través de un servidor MQTT. En este caso, la composición del mensaje es algo distinta. Hay que enviar un ‘{“state”: “TOGGLE”}’. Se enviará al topic que, como en el caso anterior, permite enviar comandos. Será algo como zigbee2mqtt/0xxxxxxxxxxxx/set
Flujo Node Red para control de luces inteligentes con NFC y MQTT

Flujo Node Red para control de luces inteligentes con NFC y MQTT

Una vez publicado el flujo, el servidor donde tengamos desplegado Node-Red abrirá un puerto UDP para escuchar conexiones (aconsejo hacer uso de un puerto alto, para evitar tener que asignar permisos de root). En mi caso, dado que publico Node-Red mediante un contenedor docker, es por lo que tenía que realizar una publicación de puertos del contenedor, de lo que hablaba en el artículo anterior. Y con esto, estaremos listos para controlar las luces con un móvil NFC.

Un par de comentarios adicionales:

  • Desde el punto de vista de la seguridad, no es una buena práctica publicar estos puertos hacia Internet. En mi caso, lo tengo publicado sólo en el contexto de la red local de mi casa, lo que no supone un problema, ya que siempre voy a estar conectado a la WiFi cuando interactúe con los tags NFC. Se puede exponer hacia Internet, pero lo desaconsejo de manera vehemente.
  • Para grabar los tags NFC para que envíen datagramas por UDP hago uso de la versión Profesional de la aplicación de Android NFC Tools. Vale apenas unos 3€, y compensa tenerla. La manera de hacerlo es muy sencilla, basta con agregar una Tarea, de tipo Redes, UDP, y grabar el tag. Y lo bueno es que cualquier otro teléfono con NFC, aunque no tenga la aplicación, será capaz de enviar el datagrama.
Datagrama UDP con NFC Tools Professional

Datagrama UDP con NFC Tools Professional

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02 abr 22 Monitorización de precios de gasolineras con Node Red y Home Assistant

Con el nivel tan disparatado de precios que están alcanzando los combustibles en estas fechas, es interesante tener una manera rápida de consultar los precios en diferentes estaciones de servicio, a fin de poder reposar en la que más nos convenga. Por razones de trabajo y sus subsecuentes desplazamientos, hay varias gasolineras que nos interesa a Ana y a mí tener monitorizadas. Existe una página del Ministerio para la Transición Ecológica (Geoportal de Gasolineras) que permite acceder a los precios de todas las estaciones de servicio de España, pero que no es especialmente usable para hacer consultas rápidas y recurrentes de las mismas estaciones, ya que lo que hace es desplegar un mapa y un buscador, pero que no proporciona URLs de acceso directo ni nada que se le parezca.

Captura de pantalla del Geoportal de Gasolineras

Captura de pantalla del Geoportal de Gasolineras

Al menos, no lo hace a la vista del usuario. Pero si trasteas un poco con el funcionamiento de la página, es posible ver que sí se hace uso a nivel interno de URLs únicas que proporcionan en el mapa los valores de cada una de las gasolineras en formato XML, para poder reflejar dichos valores al pulsar sobre las gasolineras, con un aspecto como este:

Información en XML de una gasolinera de Santiponce

Información en XML de una gasolinera de Santiponce

Y ya teniendo esta información, haciendo uso de Node Red es sencillo procesar los parámetros, jugar un poco con ellos, e insertarlos en topics MQTT. En mi caso, me quedo con el valor de la gasolina sin plomo 95, de tres estaciones de servicio determinadas, realizando consultas una vez a la hora para cada una de ellas.

Flujo de procesamiento definido en Node Red

Flujo de procesamiento definido en Node Red

Por último, al existir esta información en un topic MQTT, es sencillo consumirla desde Home Assistant. En mi caso, he optado por mostrarla en tres diales, para que sea sencillo comparar los precios entre estaciones. Además, como valor añadido, me guarda el histórico de cotizaciones y cuándo se produjeron cambios en las mismas.

Precios de la gasolina 95 en tres estaciones, mostrados en Home Assistant

Precios de la gasolina 95 en tres estaciones, mostrados en Home Assistant

Histórico de cambios

Histórico de cambios

Con todo esto, es sencillo comprobar el precio de los combustibles en nuestro Home Assistant, al que accedemos desde nuestro móvil, de un solo vistazo, y escoger el sitio óptimo para repostar. Estoy pensando en darle una vuelta de tuerca, e integrar un sistema de consulta en los sistemas de infoentretenimiento de los coches, pero eso quedará para otra ocasión.

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25 jul 21 Codificación y envío de imágenes por MQTT, y uso de las mismas en HomeAssistant

En fechas recientes he realizado un aprovechamiento interesante de las capacidades de comunicación que proporciona el servidor MQTT que tengo instalado para diversos temas: el envío de imágenes a través del mismo. en principio no es algo para lo que esté pensado un servidor MQTT, que actúa como servidor de mensajería, mediante la suscripción a una serie de topics, mediante los cuales clientes del servidor MQTT pueden intercambiar información en formato texto. Pero como al fin y al cabo, las imágenes no dejan de transmitirse como información codificada, es posible ponerse algo creativo para conseguir su procesamiento correcto.

En mi escenario, se trataba de compartir información proveniente de una webcam, para integrarla en mi sistema de domótica. En otras circunstancias, consumiría la información directamente de la webcam, pero el servidor de domótica y la webcam se encuentran en ubicaciones geográficas distintas, y la red de la webcam se encuentra tras un CG-NAT, por lo que no es posible establecer una publicación directa de puertos. Existe la posibilidad de establecer una VPN, pero esta opción me parecía bastante más interesante. La webcam se trata de una ESP32-CAM, con capacidad para publicar imágenes tanto en formato streaming como imágenes individuales, y acceder a ellas a través de una URL concreta. Mi idea era aprovechar la capacidad de Python de convertir imágenes a arrays de bytes, y volcar la información a un topic MQTT específico, para su posterior consumo. Consumo que en una primera instancia sería una publicación directa en Home Assistant, pero que posteriormente se vio complementado con una idea adicional interesante.

Esquema general del envío de imágenes por MQTT

Esquema general del envío de imágenes por MQTT

Codificación y envío de la imagen por MQTT

La primera parte de este proyecto consiste en el volcado de la información de la imagen en un topic MQTT. En mi caso, aprovechando que dispongo de un servidor Orange Pi Zero instalada en Forcarey para controlar diversos dispositivos Zigbee, creé un pequeño script en Python que toma una captura de imagen de la ESP32-CAM, la vuelca en un fichero temporal, y posteriormente la codifica como un bytearray, para enviarla a un topic MQTT concreto. El código sería el siguiente:

mport paho.mqtt.publish as publish
from PIL import Image
import requests
from io import BytesIO

MQTT_SERVER = “xxx.xxx.xxx.xxx” #Write Server IP Address, or your server FQDN
MQTT_PATH = “path” #Write your MQTT topic path

response = requests.get(“http://xxx.xxx.xxx.xxx/capture”) #Write your ESP32-CAM IP address
f=open(“/tmp/image_test.jpg”,”wb”)
f.write(response.content)
f.close

f=open(“/tmp/image_test.jpg”, “rb”)
fileContent = f.read()
byteArr = bytearray(fileContent)
publish.single(MQTT_PATH, byteArr, hostname=MQTT_SERVER)
f.close

Bastante sencillo. Para no andarme loco con servicios en linux, me limito a invocarlo desde /etc/crontab una vez cada 5 minutos, aunque se puede programar la frecuencia que se desee.

Captura y publicación en Home Assistant

Una vez tenemos nuestra imagen siendo volcada en el topic MQTT correspondiente, se trata de explotarla de manera adecuada. Y en este caso, Home Assistant nos lo pone bastante sencillo, ya que existe una integración de tipo cámara MQTT directamente incorporada a Home Assistant. Su uso es tan sencillo como indicar el topic del que tendremos que recoger la imagen:

camera:
– platform: mqtt
name: MQTT Cam
topic: MQTT_TOPIC_PATH

El resultado es el que sigue:

Captura de cámara MQTT en Home Assistant

Captura de cámara MQTT en Home Assistant

En mi caso, una topa del recibidor del piso de Forcarey.

Otros usos: sistema de alarma mediante correo electrónico con Node-Red

Pero estando ya este sistema montado, y merced a algunos detectores de apertura de puertas y ventanas Zigbee que ya tenía previamente instalados, es posible dar una vuelta de tuerca, y hacer algo más interesante: un sistema que detecte aperturas no deseadas de la puerta de la entrada, que tome varias imágenes, y las envíe por correo electrónico a un buzón previamente definido. El proceso es el siguiente: tengo instalado en la puerta un sensor de apertura Zigbee. La información de este sensor es procesada por un servidor Zigbee2MQTT, que vuelca en un topic MQTT la información de cuándo se activa este sensor. Este topic es procesado mediante una automatización en Home Assistant que, cuando se encuentra activada, envía una señal de alarma mediante un segundo topic MQTT. A su vez, tengo un script en Python en la Orange Pi Zero de Forcarey que se encuentra suscrito a este topic, y que cuando detecta una activación del mismo, toma tres imágenes a intervalos regulares, y las envía codificadas como bytearray por un tercer topic MQTT. Y por último, tengo creado en Node-Red un flujo que está suscrito a este último topic, descodifica las imágenes, y las envía a una cuenta de correo como un adjunto.

Flujo de Node Red de envío de correo

Flujo de Node Red de envío de correo

Admito que tiene que haber maneras más sencillas de hacerlo, pero esta resulta bastante instructiva. :mrgreen:

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12 jun 21 Explotación de datos abiertos mediante Node Red: Colegios de Galicia

Estos días he estado jugando un poco con una fuente de datos abiertos proporcionada por el Gobierno de España para resolver un pequeño problema que teníamos en casa: cómo priorizar la elección de centro para el curso que viene que tiene que realizar Ana. El caso es que ha estado este año trabajando de interina en un colegio de la zona de Carballiño, y para el curso que viene tiene que indicar su prioridad de centros. Tiene la posibilidad de escoger cualquiera de las provincias, pero una de las posibilidades es escogerlos de manera individual. Y para nosotros, teniendo en cuenta que tenemos un piso en Forcarey, un criterio bastante importante es el de la proximidad geográfica, y el de la facilidad de desplazamiento en carretera.

El problema a priori se planteaba complicado, ya que en la zona interior de Galicia donde está Forcarey, cerca de los límites de las cuatro provincias, ninguno de los dos teníamos nociones de cuáles podían ser los centros más apropiados. Mirarlos de manera individual podía ser un dolor de cabeza, por lo que me puse a pensar en maneras de optimizar la elección, y di con algo bastante interesante. Existe en el catálogo de datos puestos a disposición por parte del Gobierno una categorización de todos los Centros Educativos de Galicia. Categorización que incluye el tipo de centro (público, privado, CEIP, IES…) así como (y esta era la clave del asunto) sus coordenadas geográficas.

Información XML de los colegios de Galicia

Información XML de los colegios de Galicia

Exactamente lo que estaba buscando. A partir de ahí, la idea era poder representarlos en un mapa, para poder determinar los más convenientes para nuestra ubicación. ¿Y cómo hacerlo? Por suerte, tengo experiencia con Node Red y su estupendo plugin para mapas. No tardé en realizar un flujo, que extrae de las fuentes en XML (una por provincia) la información de cada colegio, clasificarlo, filtrarlos por tipo, y crear una entrada en el mapa para cada colegio, con información relevante:

Flujo de procesamiento en Node Red

Flujo de procesamiento en Node Red

¿El resultado? Estupendo. Un mapa en el que se puede observar los centros, clasificados por los tipos que nos interesan, y con la información relativa a código de centro, dirección y algunos datos adicionales.

CEIPS y CPIs en las cercanías de Forcarey

CEIPS y CPIs en las cercanías de Forcarey

Este ejercicio, aparte de lo obvio, me ha permitido sacar una información derivada adicional bastante interesante, y es el conocer las zonas más despobladas o con población más envejecida de Galicia. Y es que si se observa el mapa completo de la Comunidad, es fácil ver que hay zonas muy extensas en las que no existe colegio alguno de Primaria. Es decir, zonas sin habitantes, o al menos sin niños (lo que suele ser parejo):

CEIPs y CPIs de Galicia

CEIPs y CPIs de Galicia

Esta es la maravilla de poder usar datos abiertos.

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24 abr 21 Trazabilidad de activos en exterior con LoRaWAN, Chirpstack, Node-Red y una arquitectura de microservicios

Bonito combo el del título de este artículo, ¿verdad? A resultas de algunas actividades que estoy realizando en el trabajo relacionadas con redes IoT industriales, en mi tiempo libre le he dado una vuelta de tuerca al proyecto, para realizar un piloto de trazabilidad de activos en exterior. Cómo no, basado en el uso de LoRaWAN y Chirpstack, como contaba en un artículo anterior.

Arquitectura LoRaWAN

Arquitectura LoRaWAN

La cosa es que aprovechando que contaba con una pequeña infraestructura local de Chirpstack desplegada mediante microservicios, me hice con un dispositivo de Dragino bastante interesante, el LBT1:

Dragino LBT1

Dragino LBT1

Este dispositivo es bastante interesante: integra un módulo GPS que permite obtener su ubicación precisa, que es trasmitida mediante LoRaWAN para ser posteriormente explotada. Pero cuenta con capacidad Bluetooth, para realizar ubicación en interiores mediante iBeacons; dispone de un acelerómetro, de tal manera que el dispositivo tiene capacidad de enviar la señal LoRaWAN cuando detecta movimiento y no de manera indiscriminada, con el consiguiente ahorro de batería; tiene una batería recargable de 1000 mAh (que he podido probar que da para más de una semana de actividad sin necesidad de recarga); y cuenta con un botón que -en su configuración por defecto- permite pasar al dispositivo a un modo de emergencia, de tal manera que pasa a emitir la señal de manera periódica (y no activada por el acelerómetro, como en el modo normal), y con una codificación del paquete de datos específica, de tal manera que es posible distinguirlo de una transmisión normal, y actuar en consecuencia.

Estas capacidades, junto con la característica de integración HTTP proporcionada por Chirpstack, permiten algo bastante interesante, y es realizar un sistema de monitorización de activos en exterior, si lo combinamos con un procesamiento en segundo plano. Para ello, en mi caso, he utilizado Node-Red.

Flujo Node-Red para trazabilidad de activos

Flujo Node-Red para trazabilidad de activos

La idea general es la siguiente: se establece un punto de entrada desde donde recibir los POST HTTP provenientes de Chirpstack, que nos harán llegar cada uno de los eventos provenientes de los dispositivos. Aquí realizamos un primer procesado para obtener información relevante de la señal transmitida (básicamente, latitud, longitud, identificador del dispositivo, cantidad de carga de la batería, y si se trata o no de una señal de emergencia). Con esta información realizamos dos acciones: representar cada objeto definido en la aplicación Chirpstack y que esté enviando señal en el mapa, bien con un icono verde si todo va bien, o con un icono rojo si se ha pulsado el botón de emergencia. Además de esto, se mantiene trazabilidad de los movimiento realizados creando una línea con las distintas ubicaciones GPS enviadas por el dispositivo. Todo ello se representa sobre un mapa, que permite definir zonas de calor, y filtrar por cada uno de los objetos que estén enviando señal. El resultado es algo como esto:

Mapa de ubicaciones resultante

Mapa de ubicaciones resultante

El sistema, además, tiene capacidad para integrarse con sistemas de monitorización de terceros, así como con sistemas de alerta específicos. En mi caso he realizado un procesamiento adicional, que consiste en realizar persistencia de datos para su análisis posterior, en este caso, mediante una hoja de Google Spreadsheet, lo que es interesante de por sí, y puede dar para otro artículo.

Este ejemplo de aplicación tiene bastantes aplicaciones prácticas: realizar seguimiento de activos en una zona exterior de una empresa, seguimiento de personas mayores en zonas urbanas sin coste de transmisión de datos, y con la capacidad de que emitar una señal de emergencia en caso de necesidad, o el seguimiento de visitantes en parques naturales y zonas boscosas, ya que como demostré hace algún tiempo, es posible cubrir zonas muy amplias en entorno forestal con un despliegue de infraestructuras mínimo. E incluso, que es lo que tenía en mente, un sistema para seguimiento de ciclistas o senderistas de montaña en zonas de montaña.

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