3. Home Assistant – Configurar MQTT

La configuración de MQTT se realiza para: la conexión a MQTT y la revisión de mensajes de los dispositivos.

Mosquitto en Home Assistant

Para conectar Home-Assistant al broker Mosquitto, se requiere configurar los parámetros de conexión.

3. Mosquitto en Home Assistant

Para conectar Home-Assistant al broker Mosquitto, se requiere configurar los parámetros de conexión.

La forma más simple de configurar MQTT es usando la págine web en el menu de configuración/Integraciones.

Se usa el botón «+ añadir integración» para indicar los parámetros del servidor MQTT tal com «agente:» dirección ip o «localhost», el puerto es el mismo, se añade de ser el caso el usuario y la contraseña.

Al completar la configuración, deberá aparecer entre la lista de integraciones:

https://www.home-assistant.io/integrations/mqtt/


Otra forma de configurar mediante la forma antigua al editar los archivos de configuración.

Actualizar el inicio del servicio:

sudo nano /etc/systemd/system/home-assistant@homeassistant.service

En la línea correspondiente a After=

[Unit]
Description=Home Assistant
After=network.target mosquitto.service

Se actualiza el archivo configuration.yaml con la instrucción:

sudo nano /home/homeassistant/.homeassistant/configuration.yaml

añadiendo las instrucciones con los datos propuestos en el ejemplo que precede:

mqtt:
  broker: localhost
  port: 8883 #1883
  client_id: 'Raspi01'
  username: 'usuarioprueba'
  password: 'usuarioclave'

Al reiniciar Home-Assistant, debería iniciar con la configuración propuesta.

El reinicio se puede realizar desde la página en el menú Configuración/Controles del Servidor. Recuerde siempre validar el cambio de configuración antes de reiniciar Home-Assistant.

Referencia: https://www.home-assistant.io/docs/mqtt/

 

2. Home Assistant – Actualizar

Periodicamente se publican actualizaciones para Home Asssistant en el sitio web. La versión instalada se puede revisar en el sitio web local, sección de «Configuración/información».

Las instrucciones para actualizar Home Assistant se realizan mediante una conexión terminal ssh que consiste en:

  • cambiar al usuario homeassistant
  • activar el directorio de trabajo
  • actualizar usando pip
sudo -u homeassistant -H -s
source /srv/homeassistant/bin/activate
pip3 install --upgrade homeassistant

La actualización se realiza usando pip dado que la base del programa es Python.

La respuesta obtenida desde un terminal es semejante a lo mostrado:

homeassistant@GirniLab01:/home/pi $ source /srv/homeassistant/bin/activate
(homeassistant) homeassistant@GirniLab01:/home/pi $ pip3 install --upgrade homeassistant
Looking in indexes: https://pypi.org/simple, https://www.piwheels.org/simple
Collecting homeassistant
  Downloading homeassistant-2021.12.7-py3-none-any.whl (15.4 MB)
     |████████████████████████████████| 15.4 MB 21 kB/s
Collecting httpx==0.21.0
  Downloading httpx-0.21.0-py3-none-any.whl (83 kB)
     |████████████████████████████████| 83 kB 283 kB/s
....

Referencia: https://www.home-assistant.io/docs/installation/raspberry-pi/

1. Home Assistant – Instalar

Revisado: 2021-07-27

Home Assistant es una aplicación abierta, tipo local con la gestión básica para iniciar un proyecto de IOT para el hogar u oficina.

Permite acceder a la información y control de los dispositivos mediante una página web de configuración simplificada, personalizada, facilitando la instalación básica para iniciar con los conceptos básicos.

Ésta sección muestra notas tomadas como documentación simplificada al realizar un proyecto básico de IOT.

La forma de implementarla para este proyecto es un Raspberry Pi, por tener un servidor dedicado y de bajo consumo energético, aunque puede inslalarse en otras plataformas.

Referencia: https://www.home-assistant.io/installation/


1. Instalación manual con Raspbian en Raspberry Pi

Para la implementación de un broker simplificado que gestione las conexiones con cada dispositivo se usa un Raspberry Pi con su sistema operativo «Raspberry pi OS»  a partir del año 2020, antes conocido como»Raspbian». Dado que la documentación se inició en el 2018, se mantienen ambos nombres para la documentación.

En adelante, se considera que el Raspbian ya se encuentra instalado, actualizado, operativo y con dirección IP fija, de no ser así puede seguir las instrucciones de la sección Raspberry Pi OS-Instalar

A partir de aquí se resumen los pasos para la instalación de Home Assistant

Para la instalación se recomienda actualizar Rasbian a la fecha, puede usar las indicaciones en la sección correspondiente Raspbian-Actualizar

algunos componentes adicionales para actualizar

sudo apt-get install -y python3 python3-dev python3-venv
sudo apt-get install -y python3-pip libffi-dev libssl-dev libjpeg-dev zlib1g-dev
sudo apt-get install -y autoconf build-essential libopenjp2-7 libtiff5 tzdata

Luego se continua con el proceso de instalación en entorno virtual.

Referencia: https://www.home-assistant.io/docs/installation/raspberry-pi/


2. Crea un Entorno virtual en Python

  • Crear un usuario para homeassistant
    sudo useradd -rm homeassistant -G dialout,gpio,i2c
  • Crear un directorio de trabajo
    cd /srv
    sudo mkdir homeassistant
    sudo chown homeassistant:homeassistant homeassistant
    
  • Configurar un entorno virtual, ajustar la versión de Python acorde a la disponible y que se encuentre probada. El resto de instrucciones se mantienen iguales.
sudo -u homeassistant -H -s
cd /srv/homeassistant
python3 -m venv .
source bin/activate
  • Añadir los componentes Python

hasta el momento,  la linea de shell debe tener la forma de:
(homeassistant) homeassistant@raspberrypi:/srv/homeassistant $

donde se puede escribir la instrucción:

python3 -m pip install wheel

3. Instala homeassistant en entorno virtual

Iniciar el proceso de instalación, en la línea de shell mostrada en el estado anterior, se escribe:

pip3 install homeassistant

donde se puede observar el progreso de instalación de la siguiente forma:

(homeassistant) homeassistant@raspberry:/srv/homeassistant $ pip3 install homeassistant
Looking in indexes: https://pypi.org/simple, https://www.piwheels.org/simple
Collecting homeassistant
  Downloading https://files.pythonhosted.org/packages/87/c9/f41fcf931501f07ef9ca12365fd09eb879f6755618f375b058a229d9c94b/homeassistant-0.103.6-py3-none-any.whl (6.0MB)
    100% |████████████████████████████████| 6.0MB 53kB/s
Collecting cryptography==2.8 (from homeassistant)
  Downloading https://files.pythonhosted.org/packages/be/60/da377e1bed002716fb2d5d1d1cab720f298cb33ecff7bf7adea72788e4e4/cryptography-2.8.tar.gz (504kB)
    100% |████████████████████████████████| 512kB 343kB/s
  Installing build dependencies ... done
...

El programa se puede iniciar usando la instrucción. Esperar con paciencia, toma tiempo la primera ejecución.

hass

Durante el proceso de instalación, (o esperado al menos 5 minutos) una vez que se ha llegado al proceso de:

[homeassistant.bootstrap] Home Assistant initialized in 525.83s
[homeassistant.core] Starting Home Assistant
(MainThread) [homeassistant.core] Timer:starting

o en otro caso, observe los tiempos:

2021-07-23 06:06:09 WARNING (Recorder) [homeassistant.components.recorder.util] The system could not validate that the sqlite3 database at //home/homeassistant/.homeassistant/home-assistant_v2.db was shutdown cleanly
2021-07-23 06:08:15 WARNING (MainThread) [homeassistant.bootstrap] Waiting on integrations to complete setup: cloud
2021-07-23 06:11:38 WARNING (MainThread) [homeassistant.bootstrap] Waiting on integrations to complete setup: zeroconf

se debe ingresar vía web para ingresar los datos de usuario, palabra clave, ubicación geográfica y así completar la instalación.

Para el ejemplo mostrado debería ingresar desde un navegador de internet a la dirección asignada en el proceso de instalación:

192.168.10.100:8123

Cuando se termine el proceso de instalación en la página web, será necesario configurar el inicio automático, así al reiniciar el Raspberry Pi, todo continúe funcionando normalmente.

– se debe salir del proceso de la consola con las teclas Ctrl-C

– regresar al usuario básico con la instrucción:  exit


4. Configura el inicio automático de Home Assistant

Crear un archivo de servicio con nombre semejante al mostrado en la instrucción:

sudo nano -w /etc/systemd/system/home-assistant@homeassistant.service

El contenido del archivo siguen las siguientes instrucciones:

[Unit]
Description=Home Assistant
After=network-online.target 

[Service]
Type=simple
User=%i
ExecStart=/srv/homeassistant/bin/hass -c "/home/homeassistant/.homeassistant"

[Install]
WantedBy=multi-user.target

Configure el autoinicio de Home Assistant con la instrucción:

sudo systemctl enable home-assistant@homeassistant

Para probar que todo funciona bién se reinicia el Raspberry Pi con la instruccion sudo reboot


5. Modo avanzado para administrador

Para comprobar que las configuraciones sean las correctas u otras opciones de administrador, se puede activar las opciones de modo avanzado para el usuario administrador desde la sección «administrador/modo avanzado»

Se activan y muestran los botones en «configuración/controles de servidor»


Referencia: Python Virtual enviroment

https://www.home-assistant.io/docs/autostart/systemd/

Raspberry Pi Destop para PC

En caso de tener una PC/laptop antigua disponible, aún podría aprovecharse como Raspberry con servidor HomeAssistant usando Raspbian para PC.

Desde diciembre 2019 se encuentra bajo prueba con una «HP-mini» que tiene procesador Atom y 2GB de RAM.

Considero que aún se puede obtener alguna utilidad a pesar de la limitada capacidad.

Al instalar Rasbian «Buster» (versión 2019) es posible usarla como servidor Mqtt y Home-Assistant.

El equipo tiene incorporada una pantalla, teclado, y con un disco duro SSD. Sin embargo, comparado con un Raspberry consume más energía, pero al disponer de un equipo «obsoleto» y sin uso se convierte en una alternativa para probar las funcionalidades como «servidor» sin realizar en este caso una inversión adicional en corto plazo.

El instalador del sistema operativo se encuentra en el mismo sitio de raspberry pi

https://www.raspberrypi.org/downloads/raspberry-pi-desktop/

El procedimiento de instalación es semejante al de Rasbian en Raspberry Pi.
Se descarga el archivo, se crea el instalador en una memoria USB para luego iniciar la PC desde la memoria y realizar el proceso de instalación.

La instalación es muy sencilla si se siguen las configuraciones predeterminadas. Al finalzar, es recomendable descargar e instalar las actualizaciones, procedimiento que se detalla en la sección de Raspberry.

La instalación de los paquedes de Home Assistant y MQTT – Mosquitto no varia sobre Raspbian.

5. Raspberry Pi OS – Configurar fecha, hora. Añadir circuito de reloj

La Raspberry Pi no incorpora un circuito dedicado para la fecha y hora pues la obtiene desde la red de internet (net time server)


Configurar fecha y hora usando instrucciones

Cuando se usa la raspberry Pi sin conexión a internet, en casos que no se encuentra disponible el servicio, la fecha y hora es posible establecerla mediante la instrucción ‘date’.

sudo date -s "Thu Oct 21 10:13:00 -05 2021"

La zona horaria se incorpora en el formato en la posición antes del año, para Ecuador es -05 GMT, usando solamente la parte numérica.

Referencia: how to set date and time.  https://forums.raspberrypi.com/viewtopic.php?t=13313


Conectar un Circuito de Reloj

En situaciones donde las interrupciones de energía pueden ser algo frecuentes, no se dispone del servicio de internet, es más conveniente añadir un circuito de reloj para mantener la fecha y hora.

Existen varios modelos de circuitos de reloj con batería que se pueden conectar mediante I2C en los pines del equipo. Por disponibilidad local, se usa el modelo DS1307, los demás se conectan y funcionan de manera semejante.

la conexión hacia el Raspberry Pi se realiza usando los pines I2C (3,5) y los de alimentación (4,6)

Se debe activar las funcionalidades de I2C en el Raspberry Pi con la instrucción

sudo raspi-config

luego seleccionar ‘Interfacing Options‘/’I2C Enable/disable

instale el software para el manejo de I2C con:

sudo apt-get install python-smbus i2c-tools

verifique la conexión con el circuito reloj mediante la instrucción

sudo i2cdetect -y 1

como resultado se obtendrá una tabla indicando el número 68 en la fila 6  columna 8.

Añada a la configuración el modelo del circuito reloj,

sudo nano /boot/config.txt

añadiendo al final del archivo, guarde el archivo (Crt-O, enter) y salga de la aplicación (Crtl-X)

dtoverlay=i2c-rtc,ds1307

reinicie el Raspberry y verifique luego la comunicación con el circuito I2C, donde en la tabla se muestra ‘UU’ en la posición 68.

sudo reboot

sudo i2cdetect -y 1

Configurar Fecha y Hora desde Circuito de Reloj

Desactive la simulación de reloj predeterminada en Rasberry Pi Os

sudo apt-get -y remove fake-hwclock
sudo update-rc.d -f fake-hwclock remove
sudo systemctl disable fake-hwclock

Edite el archivo de configuración de reloj

 sudo nano /lib/udev/hwclock-set

comente (#) las siguentes líneas

#if [ -e /run/systemd/system ] ; then
# exit 0
#fi


# /sbin/hwclock --rtc=$dev --systz --badyear


# /sbin/hwclock --rtc=$dev --systz

guardar (CRT-O, enter) y salir (CRT-X)


Sincronice el sistema operativo al circuito reloj

revise la hora del circuito reloj (-r read)

sudo hwclock -r

revise la fecha y hora del sistema operativo

date

para sincronizar la fecha y hora escriba la hora en el sistema (-w write)

sudo hwclock -w

Puede volver a leer los relojes con las instrucciones de lectura para verificar que se encuentran en sincronía.

Referencia: Adding a Real Time Clock to Raspberry Pi. https://learn.adafruit.com/adding-a-real-time-clock-to-raspberry-pi/wiring-the-rtc

4. Raspberry Pi OS – Conexión remota

terminal remoto – ssh

Desde otro computador en la red local se puede usar un terminal y ejecutar la la instrucción con el usuario «pi» y dirección_IP del «servidor»:

ssh pi@direccion_IP

se pedirá la contraseña del usuario pi, sustituir con la dirección IP donde se encuentra operativo el broker Mqtt.

Una vez ingresado, para obtener la dirección IP del dispositivo desde un  terminal en el escritorio raspbian y escribir:

ifconfig

Referencia: https://www.raspberrypi.org/documentation/remote-access/ssh/README.md


Ecritorio remoto

usar «conección a escritorio remoto» de windows, use el buscador (lupa) par la conexión. Requiere el número IP del Raspberry y haber activado el servicio VNC.

Puede activar el servicio VNC en el Raspberry usando un terminal remoto y escribir:

sudo raspi-config

navegar hasta interfases, y seleccionar VNC con ‘yes‘.

Use una aplicación VNC cliente para ingresar de forma remota, descargue desde:

https://www.realvnc.com/es/connect/download/viewer/

Referencia:https://www.raspberrypi.org/documentation/remote-access/vnc/

3. Raspberry Pi OS – Dirección IP Fija (Static IP)

Para disponer de una dirección IP fija debe disponer de:

  1. identificador del dispositivo (ethernet o wifi):
  2. conocer la dirección de red actual.

Como existen varios modelos de Raspberry,  el identificador puede variar, verfique los datos usando la instrucción ifconfig:

pi@raspberrypi:~ $ ifconfig
eth0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
        inet 192.168.10.100  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.10.255
        inet6 fe80::aff8:fd1c:6c74:c561  prefixlen 64  scopeid 0x20
        ether b8:27:eb:73:be:19  txqueuelen 1000  (Ethernet)
        RX packets 1143  bytes 271141 (264.7 KiB)
        RX errors 0  dropped 1  overruns 0  frame 0
        TX packets 820  bytes 83938 (81.9 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536
        inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0
        inet6 ::1  prefixlen 128  scopeid 0x10
        loop  txqueuelen 1000  (Local Loopback)
        RX packets 476  bytes 31360 (30.6 KiB)
        RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
        TX packets 476  bytes 31360 (30.6 KiB)
        TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

pi@raspberrypi:~ $

En el ejemplo, seleccionaremos ‘eth0’, para configurar el archivo dhcpcd.conf

sudo nano /etc/dhcpcd.conf

los valores obtenidos en el paso anterior, se configuran en las siguientes líneas:

#static IP configuration

interface eth0
static ip_address=192.168.10.100/24
static routers=192.168.10.1
static domain_name_servers=192.168.10.1

Grabe el  archivo (Crtl+O, Enter), sale del editor de archivo (Crtl+X) y reinicia con la instrucción sudo reboot y se completa el proceso.

Verifique que la dirección fué asisgnada correctamente usando nuevamente ifconfig.

Más detalles en las referencias.

Referencias en Raspberry:
tutoriales: https://www.raspberrypi.org/learning/networking-lessons/rpi-static-ip-address/
Foro : https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?t=191140

2. Raspberry Pi OS – Actualizar

Para realizar actualizaciones de sistema operativo, en una ventana de terminal escriba la instrucción:

sudo apt-get update

Para actualizar a la última versión disponible y una revisión integral, en la ventana terminal use:

sudo apt-get dist-upgrade

Para revisar de espacio libre de almacenamiento en memoria sd:

df -h

Para limpiar espacio de descargas previas y no necesarias en la memoria sd

sudo apt-get clean

Referencia:
https://www.raspberrypi.org/documentation/raspbian/updating.md

1. Raspberry Pi OS – Instalar

A partir de Mayo del año 2020, el sistema operativo para Raspberry actualiza el nombre a Raspberry Pi OS, como una actualización al lanzamiento a la versión 4 de Raspberry en la versión de 32 bits y 64 bits con compatibilidad hacia atras.

Raspberry Pi OS (previously called Raspbian)

El procedimiento de descarga de la imagen del sistema operativo se mantiene, tal como la creación de la memoria micro SD de Arranque

La unidad de memoria microSD probada es de al menos 16GB considerando disponer de suficiente espacio para instalar los programas que se proponen usar como controladores IoT. Se recomienda usar unidades de memorias clase 10 aprovechando la velocidad de acceso.

Imágenes del Sistema Operativo

Para instalar el sistema operativo «Raspberry Pi Os» tiene varias opciones opciones:

1. Usando Raspberry Pi Imager

2. Usar una imagen del Sistema Operativo

En la segunda opción, se descarga una imagen a ser transferida a una memoria SD.

https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/

Por la naturaleza de lo que se realizará se descargan la versión con escritorio, «Raspberry Pi OS with desktop».

Transferir imagen de OS a memoria microsD

Una vez descargada la imagen, se requiere una aplicación Rufus o Balena Etcher para transferir la imagen a la memoria microSD.

En el caso de Rufus, se descarga la aplicación y solo será necesario indicar la unidad de memoria SD conectada al computador, y la imagen descargada en el paso anterior para empezar el proceso, como se indica con las marcas en rojo en la siguiente imagen:

https://rufus.ie/es/

Un proceso semejante se realiza con balena etcher.


Notas: 2020-08-06

Por compatibilidad con lo realizado anteriormente en el blog, se mantendrá el uso de la versión de 32 bits, hasta revisar nuevas actualizaciones.

Las instrucciones de actualización (update y upgrade) son las mismas descritas anteriormente para la versión anterior de Sistema operativo, cuando se lo denominaba «Raspbian».