树莓派开发笔记（二）搭建智能家居系统(1) — Home Bridge + Home Assistant

搭建智能家居系统(1)

介绍

将 Pi 接入智能家居控制系统并不新鲜，现有通过 Homebridge （下称「HB」）接入 Homekit 的教程本身已经非常全面，但是由于 Homekit 本身的局限性，使其对智能家居设备的支持广度和深度不足，间接影响了用户的使用体验。例如，早期 homebridge-aqara 插件并不支持小米网关 2 的自带灯光控制，白白浪费了设备的功能。

为了摆脱这一束缚，我们可以利用另一个强大的智能家居平台：Home Assistant（下称「HA」）。

Home Assistant 是一个成熟完整的基于 Python 的智能家居系统，设备支持度高，支持自动化（Automation)、群组化（Group）、UI 客制化（Theme) 等等高度定制化设置。背后又有庞大的社群基础，且不断在更新。最重要的是我们可以通过 Homeassistant-homebridge 插件打通两个平台，同样实现设备的 Siri 控制。整套体系的框架如下：

可以看出，Home Assistant 作为接入所有智能家居设备的「平台」，通过 Homebridge 这一「桥梁」，最终实现 iOS 及 macOS 设备对智能家居的设置。

我们知道 Homebridge 本身可以接入部分原生不支持 Apple Homekit 的设备，但由于 Homekit 本身的局限性，“桥梁”再强大，也无法逾越其极限。

打个比方来说，每个人都能单独过桥到对岸，但是速度始终有限，如果我们把人装进车里一起运送过桥，效率则更高，同时多了车内这么一个空间。这里的“车”就可以看作是 HA。

HA 本身作为一个独立的平台，有能力集成大量量产或 DIY 的智能家居设备，并且拥有独立的控制前端，在层级上来说是和 Appple Home 平台平起平坐的大 Boss。换言之，通过 HB 接入 Homekit 只是这个平台应用的一部分，对于其他非 Apple 生态用户，HA 也同样给予其完整丰富的智能家居体验。

本系列将围绕安装、配置、开发等内容，详细介绍 HA 平台的方方面面，同时针对 HA 与 HB 兼容与选择，自动化配置方法等等问题给出自己的观点和探索，希望可以给大家玩转智能家居带来新的启发和收获。

HA 支持大部分平台，包括 Docker、macOS、Linux、Windows等。简而言之，只要你的主机能跑 Python，基本就能安装 HA。配合『魔镜』项目，以及便捷性的考虑，我选择的平台是树莓派 3B，本系列教程也将基于树莓派展开。

软件安装

简便安装

使用这种方式需要重新刷树莓派的系统，使用 Hassbian 或者 Mossbian 或者 Hass.io

Home Assistant

Home Assistant 是一个基于 Python 3 开发的开源家庭自动化平台。可以跟踪和控制家庭中的所有设备，并实现自动化控制。不同于商业化的平台，Home Assistant 依托的是庞大的社群，目前支持 779 种不同组件，在 Github 上还有更多的定制组件，0.50 版本后，能够直接接入小米设备。它最大的优势在于丰富的自动化配置以及高度自由的定制化。

• 根据 Home Assistant 官网 进行安装配置
• 添加开机自启动
• 添加相关的配置
• 等待过后，在局域网内任意设备的浏览器输入：http://ip:8123，将出现如下 Home Assistant 页面。(替换为树莓派的 ip 地址)

Home Bridge

Home Bridge 是前苹果员工的作品，基于 NodeJS，模拟 iOS HomeKit API。有如其名，作为“桥”来连接 iOS 设备，使得本不支持 HomeKit 的设备能够接入。

• 根据 GitHub 安装
• 类似与 Home Assistant 添加开机自启动

sudo npm install -g --unsafe-perm homebridge

Home Bridge - Home Assistant

• 安装 HA-HB

sudo npm install -g homebridge-homeassistant

这里还需要进行在 HomeBridge 的配置文件 config.json 中添加配置信息:

mkdir ~/.homebridge
cd ~/.homebridge
vi config.json

{
    "bridge": {
        "name":"Homebridge",
        "username":"B8:27:EB:DA:70:F9",
        "port":51826,
        "pin":"233-78-123"
    },

	"platforms": [
		{
		"platform": "HomeAssistant",
		"name": "HomeAssistant",
		"host": "http://127.0.0.1:8123",
        "password": "",
       	"supported_types": ["automation", "binary_sensor", "climate", "cover", "device_tracker", "fan", "group", "input_boolean", "light", "lock", "media_player", "remote", "scene", "script", "sensor", "switch", "vacuum"],
        "logging": true,
		"default_visibility": "visible"
		}
	  ]
}

相关配置

前面的软件安装完成后，我们就可以在 IOS 的家庭中访问了（这里需要扫描 Homebridge 运行时生成的二维码或者输入 8 位设备编码或者在 app 中可以自动发现设备）

大多数人初接触 HASS 的时候经常一头雾水，原因是 HASS 的配置体系十分混乱，一个设备的完美接入需要涉及多个配置文件。实际上，系统架构不清晰也是 HASS 的最大缺点，因此，在开始配置教程前，我先帮助大家捋一捋 HASS 的配置框架。

HASS 配置框架

HASS 的核心配置围绕 configuration.yaml 文件展开, 在这里你可以进行时区、度量单位、开发者模式、主题选择等等基础配置。当然，最为重要的，你将在该文件内完成所有设备的接入。这也是本篇教程的重点。

HASS 的运行依赖于一个个相对独立的功能组件(Components），比如小米米家平台就可以视作一个组件。有些时候，部分设备或者功能仍未得到 HASS 的官方支持，你必须在主目录下新建自定义组件 custom_components 文件夹，添加相关的设备支持文件。

完成上述的文件修改，加上 HB 的配置，你就可以自如控制所有智能家居设备了。

然而，使用一段时间后，你可能会觉得设备太多显示凌乱，想给界面换个风格，或者 configuration.yaml 文件看起来要炸了。此时，你会考虑把部分配置剥离出去形成独立的文件，以满足你的强迫症。例如你开启了“设备追踪功能”（Device Tracker），那么 HASS 将在主文件下自动生成 known_devices.yaml 文件，你将在这里配置需要追踪的设备。

主文件设置

上篇中已经安装了 SFTP ，使用 FileZilla 软件连接上树莓派，既可以访问树莓派的文件系统，配置文件位于 /home/homeassistant/.homeassistant/configuration.yaml

打开 configuration.yaml，文件默认包含如下内容，我们按需修改：

homeassistant:
  #经纬度
  latitude: 32.87336
  longitude: 117.22743
  #海拔
  elevation: 430
  #度量单位，默认米
  unit_system: metric
  #时区
  time_zone:Asia/Shanghai
  #系统昵称，显示在主界面顶部
  name: Home

正常情况下，剩下的部分便无须变动了。现在添加雅虎天气服务小试牛刀一下吧：

weather:
  - platform: yweather
    woeid:2151849

其中，woeid 是城市代码，打开雅虎天气官网输入城市后搜索，url 的最后几位数字便是

保存，重启 HASS。

恭喜你，接入了第一个 HASS 组件~ 现在你大概明白 HASS 是怎么个操作原理了，HASS 支持上千款智能家居设备，你可以到此寻找你的设备按上述方法接入。

如果你是苹果用户，需要 Homekit 服务，那么我们还需要转到 Homebridge 进行相关设置。

Homebridge 设置

执行指令前，请先运行一次 Homebridge。

注意：如果添加了开机自启任务，勿重复运行 Homebridge，否则会出现端口占用错误。

Homebridge - homeassistant 插件版本为 2.3.0 以上的，特别注意添加最后一行配置，否则家庭 app 内设备为空。

cd /home/pi/.homebridge
sudo nano config.json

sudo nano config.json
{
	"bridge": {
		"name": "Homebridge",
		"username": "CC:22:3D:E3:CE:30",     //树莓派 mac 地址
		"port": 51826,     //运行端口
		"pin": "123-45-678"    //连接密码，自行设定
	},
	"platforms": [
	{
		"platform": "HomeAssistant",
		"name": "HomeAssistant",
		"host": "http://127.0.0.1:8123",     //HA 运行的网址，可以是 ip 也可以是域名
		"password": "raspberry",     //HA 的 api_password，及密码，如有设置请添加
		"supported_types": ["automation", "binary_sensor", "climate", "cover", "device_tracker", "fan", "group", "input_boolean", "light", "lock", "media_player", "remote", "scene", "sensor", "switch"],
		"default_visibility": "visible"    //特别注意此项
	}
	]
}

ctrl+x，y，回车。之后清除 Homebridge 的缓存：

sudo rm -rf /home/pi/.homebridge/persist/

请大家记住此步指令，今后若出现重新配置 HA、HB 导致 iOS 设备无法识别新设备或树莓派的，大部分情况均可以使用此指令解决。

这样我们就完成了 Homebridge 的设置，重启 Homebridge：

sudo systemctl restart homebridge

经过上述设置，我相信你的智能家居设备已经在 HA 和 HB 里稳定运转了，现在不妨尝试使用 Siri 操控你的设备。

鹬蚌相争

我们知道 Homebridge 本身可以通过安装插件的方式将智能设备接入 Apple Home 平台，有的时候设备同时支持 HA 和 Apple Homekit 2 个平台，这时我们就面临平台选择。

首先，这个问题只存在 iOS 以及未来的 macOS 用户身上，因为只有你们可以使用 Siri，才可以痛并快乐着。 对于其他终端系统的用户而言，要么和设备厂家的 app 斗智斗勇，要么享受 HA 网页操控的快感，至于语音控制，就还需等待了。

其次，以米家设备为例，同是网关，HA 可以控制夜灯功能，获取光感数据，Homekit 则不能；而针对扫地机器人，HA 的接入方法十分复杂，且现阶段只能实现开关功能，HB 的插件安装配置更为容易，且可以控制吸力……可以说两个平台之间没有绝对的胜者，都需要具体情况具体分析。个人认为大多数情况下，HA 对设备的支持更好，并且基于社群支持，跟进速度也更快。

在这里再次提醒初学者：二者必取其一，同一设备请通过一个平台接入，否则未经『自定义设置』将产生冲突。

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对于已经将设备通过 HB 接入，但想转入 HA 平台的派友，这里提供如下兼容方案：

1. 在 HA 接入相关设备，详见上文。
2. 在 HA 主页面侧边栏，点击下方 “<>”，获取设备的 entity ID：

3. 在 HA configuration.yaml 配置文件中添加如下设置：

则该设备将在 Homebridge 中被隐藏，重启后不会被 家庭 App 重复识别添加。
此时，你可以通过 Apple Homekit 和 HA 平台同时控制该设备。

设备追踪设置

HA 可以追踪同一路由器内网设备联网状态，我们转换一下思路，便可以利用这个系统判断家人是否在家等，非常方便。

我的路由器是 ASUS AC66U-B1，HA 原生支持大部分品牌的路由器，包括小米路由器、TP-LINK 等。不同的路由器对应配置方法不同，具体请大家前往 官网 查询。设置前需要打开路由器的 SSH 模式，请大家设置好密码等，保护数据安全。建议设置仅限 LAN 用户拥有 SSH 权限。

打开 configuration.yaml 文件，末尾添加：

device_tracker:
  - platform: asuswrt （按需填写，小米为“xiaomi”，Netgear为“netgear”，TP-LINK为“tplink”）
    host: 192.168.xx.1 #路由器Ip
    username: ***** #管理员账号
    password: ****** #管理员密码
    track_new_devices: no #是否自动添加新设备

不出意外，重启 HA 后，主文件夹下便会自动生成 known_devices.yaml 文件，打开之后你会发现，系统已经自动为嗅探到的连接到路由器的设备添加了默认配置：

devicename: 
  name: Friendly Name #昵称
  mac: EA:AA:55:E7:C6:94 #mac地址
  picture: https://home-assistant.io/images/favicon-192x192.png #图片icon: mdi:human-female #图标，和图片取一个设置
  track: yes #是否追踪
  hide_if_away: no #离开后是否自动隐藏