Сценарии для дома: Управление световыми сценами

Урок · Основы умного дома · 30 мин · theory

id: COURSE-01-M05-L01-L05
title: "Сценарии для дома: Управление световыми сценами"
level: Foundation
tags: [освещение, сценарии, Node-RED, MQTT, Wirenboard, iRidium, light scenes]
prerequisites: [COURSE-01-M02, COURSE-01-M03]
version: 1.0
status: published

# Урок: Сценарии для дома: Управление световыми сценами

В данном уроке мы переходим от управления отдельными устройствами к созданию комплексных состояний системы, известных как «сцены». Управление освещением — одна из самых востребованных и наглядных функций умного дома. Мы разберем теоретические основы, спроектируем и реализуем логику управления световой сценой "Кино" с использованием контроллера, Node-RED и оборудования Wirenboard, а также интегрируем управление с панелью визуализации iRidium.

📋 Ключевые понятия, разбираемые в уроке:

Световая сцена
Диммирование
MQTT топики и payload
Node-RED: узел `function`
Node-RED: узел `switch`
Контекст Node-RED (flow/global)
Wirenboard MQTT API
iRidium MQTT Driver

Результаты обучения:

По завершении этого урока вы сможете:
Объяснять концепцию световых сцен и их преимущества в автоматизации.
Проектировать и реализовывать логику управления сценами в Node-RED.
Интегрировать управление сценами с оборудованием Wirenboard по MQTT.
Интегрировать запуск сцен с панелей управления iRidium.

---

COURSE-01-M05-L01: Введение в световые сцены

Световая сцена — это не просто включение или выключение света. Это заранее сконфигурированный набор состояний для нескольких групп освещения в одном или нескольких помещениях, который можно активировать одной командой. Представьте себе театральную сцену: смена действия сопровождается полной сменой освещения — где-то свет гаснет, где-то плавно зажигается, меняется его цвет и интенсивность. Аналогичный принцип применяется и в умном доме.

> 💡 Подсказка: При проектировании системы всегда закладывайте диммируемые источники света и драйверы с поддержкой стандартных протоколов (например, DALI). Это значительно упростит реализацию сложных сцен и обеспечит плавную регулировку без мерцания.

Преимущества использования сцен:

Комфорт: Вместо того чтобы щелкать несколькими выключателями, пользователь одной кнопкой создает нужную атмосферу. Например, сцена "Ужин" может приглушить основной свет, включить мягкую подсветку над столом и зажечь торшер в углу.
Энергосбережение: Сцена "Никого нет" гарантированно выключает всё освещение в доме, предотвращая его работу впустую. Сцены, использующие диммирование, также потребляют меньше энергии по сравнению с работой ламп на полной мощности.
Безопасность: Сцена "Эффект присутствия" может имитировать поведение жильцов, когда они в отъезде, включая и выключая свет в разных комнатах по вечерам. Сцена "Тревога" может включить всё освещение в доме на 100% при срабатывании датчиков безопасности.

Компоненты световой сцены:

Каждый источник света в сцене описывается набором параметров:

Состояние (On/Off): Базовый параметр — включен или выключен.
Яркость (Dimming): Уровень яркости, обычно в процентах от 0 до 100. Это ключевой параметр для создания атмосферы.
Цветовая температура (CCT - Correlated Color Temperature): Для светильников с изменяемой цветовой температурой. Позволяет менять оттенок света от теплого (около 2700К) до холодного (около 6500К). Теплый свет расслабляет, холодный — бодрит.
Цвет (RGB/RGBW): Для цветных светодиодных лент. Позволяет задать любой оттенок для декоративной подсветки.

Аппаратная база и протоколы:

Для реализации сцен необходимо соответствующее оборудование, управляемое нашим контроллером:

Реле: Для простого включения/выключения недиммируемых групп света. Наш контроллер оснащен 22 релейными выходами, которые идеально подходят для этой задачи.
Диммеры: Устройства для регулировки яркости. Они бывают разных типов:
    *   TRIAC (симисторные): Для диммируемых LED-ламп 220В.
    *   0-10V: Для управления драйверами светильников по аналоговому сигналу.
    *   DALI: Цифровой протокол для профессионального управления освещением. Требует DALI-шлюза, который может быть подключен к нашему контроллеру, например, через RS-485 (с использованием Modbus-DALI шлюза).
RGB/CCT контроллеры: Специализированные драйверы для управления цветными и CCT-лентами. Часто управляются по протоколам Modbus или MQTT.

Интеграция с контроллером происходит через штатные протоколы. Оборудование Wirenboard, которое мы используем в примерах, работает по шине RS-485 (Modbus RTU). Утилита `wb-mqtt-serial` на контроллере, как мы рассматривали в COURSE-01-M03, автоматически представляет все устройства и их каналы управления в виде MQTT-топиков. Это позволяет нам из Node-RED управлять любым параметром (включением, яркостью) простой отправкой сообщения в нужный топик.

COURSE-01-M05-L02: Модели управления сценами в Node-RED

После того как аппаратная часть подключена и представлена в MQTT, вся логика управления сценами реализуется программно в Node-RED. Существует несколько подходов к организации этой логики.

Модели хранения конфигураций сцен:

В коде узла `function`: Самый простой, но наименее гибкий способ. Конфигурация сцены "зашита" прямо в JavaScript-коде. Подходит для 1-2 простых сцен, но становится неуправляемым при росте их числа. Любое изменение требует редактирования и развертывания потока.
В переменных контекста (`flow` или `global`): Более продвинутый вариант. При старте Node-RED специальный поток может загрузить конфигурации сцен в переменные контекста (`flow.set('scenes', ...) `). Основной поток логики затем читает эти конфигурации. Это позволяет менять сцены без редактирования основного потока, но требует механизма для обновления контекста.
Во внешних файлах (JSON): Наиболее профессиональный и масштабируемый подход. Конфигурации всех сцен хранятся в отдельном JSON-файле на файловой системе контроллера. При старте Node-RED узел `file in` считывает этот файл, узел `json` парсит его содержимое, и результат сохраняется в глобальный контекст. Преимущества:
    *   Легко редактировать и версионировать сцены как отдельный артефакт.
    *   Логика Node-RED остается чистой и не зависит от конкретных значений.
    *   Возможность создания внешнего UI для редактирования этого файла.

Централизованная логика "Движок сцен":

Вместо создания отдельного потока для каждой сцены, применяется централизованный подход.

Входящие триггеры: Все источники команд (физические кнопки, UI-панели, голосовые ассистенты) отправляют сообщения в один и тот же MQTT-топик, например, `home/living_room/scene/set`. В `payload` передается название сцены: `'movie_on'`, `'dinner'`, `'reading'`.
Центральный узел `function` или `subflow`: Этот узел (назовем его "Scene Engine") подписывается на топик `.../scene/set`. Получив имя сцены, он:
    *   Находит соответствующую конфигурацию (в своем коде, в контексте или из файла).
    *   Формирует массив `msg` объектов для управления каждым устройством, входящим в сцену.
    *   Отправляет этот массив на выход.
Исходящие команды: Массив сообщений поступает в узел `mqtt out`, который отправляет каждую команду в соответствующий MQTT-топик исполнительного устройства.

Пример структуры JSON-объекта для описания сцены:

Это пример "контракта сообщения" для конфигурации сцен. Хранение конфигурации в таком виде делает систему гибкой.

json

{

"scenes": {

"movie_on": {

"description": "Сцена для просмотра кино в гостиной",

"devices": [

{

"topic": "/devices/wb-mdm3_21/controls/Channel 1/on",

"payload": "10",

"comment": "Основной свет (люстра), яркость 10%"

{

"topic": "/devices/wb-mdm3_21/controls/Channel 2/on",

"payload": "30",

"comment": "Декоративная подсветка, яркость 30%"

{

"topic": "/devices/wb-mr6c_45/controls/K3/on",

"payload": "0",

"comment": "Торшер, выключить"

{

"topic": "/devices/wb-mr6c_45/controls/K4/on",

"payload": "0",

"comment": "Бра, выключить"

}

]

"reading": {

"description": "Сцена для чтения",

"devices": [

{

"topic": "/devices/wb-mdm3_21/controls/Channel 1/on",

"payload": "0",

"comment": "Основной свет, выключить"

{

"topic": "/devices/wb-mdm3_21/controls/Channel 2/on",

"payload": "0",

"comment": "Декоративная подсветка, выключить"

{

"topic": "/devices/wb-mr6c_45/controls/K3/on",

"payload": "1",

"comment": "Торшер, включить"

}

]

}


COURSE-01-M05-L03: Практика: Сцена 'Кино' на Wirenboard и Node-RED

Теперь реализуем сценарий "Кино" по упрощенной модели (логика внутри узла `function`) для наглядности.

> ⚠️ Внимание: При работе с обратной связью от устройств (например, отправка текущего статуса диммера в MQTT) обязательно используйте узел `RBE` (Report by Exception) после узла `mqtt in`, который слушает статусы устройств. Это предотвратит зацикливание, когда сцена запускает сама себя, получив сообщение о собственном исполнении. В данном примере мы реализуем только отправку команд, но в реальных проектах это критически важно.

Постановка задачи:

Триггер: Сообщение в MQTT-топике `myhome/living_room/scene/set` с `payload`, равным строке `'movie_on'`.
Действия:
    1.  Установить яркость диммера на канале 1 модуля `wb-mdm3_21` в 10%.
    2.  Установить яркость диммера на канале 2 модуля `wb-mdm3_21` в 30%.
    3.  Выключить реле `K3` на модуле `wb-mr6c_45` (торшер).
Инструменты: Node-RED, MQTT-брокер, эмулятор или реальное оборудование Wirenboard.

ASCII-схема потока:

[mqtt in]─────────[switch]─┬─(movie_on)──>[function: 'Кино']───[mqtt out]

(myhome/...) (payload)│

└─(другое)────>(проигнорировать)


Шаг 1: Создание узла `mqtt in`

Добавьте на холст узел `mqtt in`.
Настройте его:
    *   Сервер: Выберите ваш MQTT-брокер (должен быть настроен ранее).
    *   Topic: `myhome/living_room/scene/set`
    *   QoS: `0`
    *   Output: `a string`
    *   Name: `Сцена гостиной`

Шаг 2: Использование узла `switch` для маршрутизации

Добавьте узел `switch` и соедините его с выходом `mqtt in`.
Настройте его для проверки `msg.payload`:
    *   Property: `msg.payload`
    *   Добавьте правило: `==` (строка) `movie_on`.
У узла появится один выход. Если `payload` будет равен `'movie_on'`, сообщение пойдет дальше. В противном случае оно будет отброшено.
Name: `Выбор сцены`

Шаг 3: Написание кода в узле `function`

Это ядро нашей логики.

Добавьте узел `function` и соедините его с выходом узла `switch`.
Name: `Сцена 'Кино'`
Вставьте следующий JavaScript код:

javascript

// Определяем массив команд для сцены "Кино"

// Каждая команда - это отдельный msg объект

// с собственным topic и payload.

// Команда 1: Основной свет на 10%

const msg1 = {

topic: "/devices/wb-mdm3_21/controls/Channel 1/on",

payload: "10" // Wirenboard принимает яркость в виде строки

};

// Команда 2: Подсветка на 30%

const msg2 = {

topic: "/devices/wb-mdm3_21/controls/Channel 2/on",

payload: "30"

};

// Команда 3: Выключить торшер

const msg3 = {

topic: "/devices/wb-mr6c_45/controls/K3/on",

payload: "0" // Для реле 0 - выключено, 1 - включено

};

// Узел function может возвращать массив сообщений.

// Каждое сообщение из массива будет отправлено на выход

// как отдельное, независимое сообщение.

return [msg1, msg2, msg3];


Шаг 4: Настройка узла `mqtt out` для отправки команд

Добавьте узел `mqtt out` и соедините его с выходом узла `function`.
Настройте его:
    *   Сервер: Выберите ваш MQTT-брокер.
    *   Topic: Оставьте это поле пустым. В этом режиме узел будет брать топик из свойства `msg.topic` каждого входящего сообщения. Это позволяет одному узлу отправлять команды в разные топики.
    *   QoS: `0`
    *   Retain: `false`
    *   Name: `Команды на WB`

Теперь разверните (Deploy) поток. Чтобы протестировать его, используйте любой MQTT-клиент (например, MQTT Explorer) и отправьте сообщение `'movie_on'` в топик `myhome/living_room/scene/set`. Вы должны увидеть, как на выходы диммеров и реле отправляются соответствующие команды.

COURSE-01-M05-L04: Интеграция с визуализацией iRidium

Иметь логику — это половина дела. Пользователю нужен удобный интерфейс для ее запуска. Рассмотрим интеграцию с панелью управления, созданной в iRidium Studio.

> 🔗 Связанный материал: Подробные инструкции по настройке iRidium Server и созданию комплексных интерфейсов рассматриваются в курсе продвинутого уровня COURSE-04-M02 'Визуализация и управление'. Здесь мы рассмотрим только базовый принцип взаимодействия по MQTT.

Архитектура 'iRidium Server + Node-RED'

iRidium Server, как и Node-RED, подключается к нашему MQTT-брокеру в качестве клиента. Они не общаются друг с другом напрямую, а обмениваются сообщениями через брокер. Это обеспечивает слабую связанность и высокую надежность системы.

Шаг 1: Настройка MQTT-драйвера в iRidium Studio

В проекте iRidium для вашего объекта необходимо добавить MQTT-драйвер:
Перейдите в панель `Project Device Panel`.
Нажмите `Add Device` и найдите в базе `MQTT Client`.
В настройках драйвера укажите IP-адрес, порт (обычно 1883), логин и пароль вашего MQTT-брокера.

Шаг 2: Создание кнопки для активации сцены

Нарисуйте на странице интерфейса кнопку, например, с иконкой кинокамеры и подписью "Кино".
Перейдите в свойства кнопки, на вкладку `Programming`.
Для события `Press` (нажатие) создайте новую команду:
    *   Тип команды: `Send MQTT Message`.
    *   Topic: Укажите тот же топик, который слушает наш поток в Node-RED: `myhome/living_room/scene/set`.
    *   Payload: Укажите значение, которое ожидает узел `switch`: `'movie_on'`.
    *   Retain: `False`.

Сохраните проект и загрузите его на iRidium Server и панель управления. Теперь при нажатии на эту кнопку iRidium отправит в брокер нужное MQTT-сообщение, Node-RED его получит и выполнит сценарий.

Шаг 3: Реализация обратной связи (Feedback)

Чтобы пользователь видел, какая сцена активна в данный момент, нужна обратная связь.

В Node-RED: Модифицируем наш поток. После узла `function` добавим еще один узел `change`, который будет создавать сообщение для обратной связи.
    *   Установит `msg.topic` в `myhome/living_room/scene/status`.
    *   Установит `msg.payload` в значение имени активной сцены (в нашем случае, `'movie_on'`).
    *   Установит `msg.retain` в `true`. Это важно! Флаг `retain` заставит брокер хранить последнее сообщение в этом топике. Когда iRidium-панель подключится, она сразу же получит текущий статус.
    *   Это сообщение отправляется в тот же узел `mqtt out`.

В iRidium Studio:
    *   В драйвере MQTT создайте канал (`Feedback`) с топиком `myhome/living_room/scene/status`.
    *   Перетащите этот канал на вашу кнопку "Кино".
    *   Настройте состояние кнопки (например, `Active`) так, чтобы оно активировалось, когда значение в этом канале равно `'movie_on'`.

Теперь, когда сцена "Кино" активна, соответствующая кнопка на панели будет подсвечена, даже если сцена была запущена с физического выключателя или голосовой командой.

COURSE-01-M05-L05: Итоги и лучшие практики

В этом уроке мы сделали важный шаг от простого управления к оркестрации — созданию сложных состояний системы одной командой. Мы увидели, что централизованное управление сценами в Node-RED является чрезвычайно гибким и масштабируемым подходом, который отделяет логику от аппаратной реализации.

Лучшие практики для запоминания:

№1: Используйте консистентную и иерархическую структуру MQTT-топиков.
    Хороший стандарт: `объект/помещение/тип_устройства/имя_устройства/управление_или_статус`.
    Пример: `myhome/living_room/light/ceiling_dimmer/set` и `myhome/living_room/light/ceiling_dimmer/status`. Это делает систему самодокументируемой и легко отлаживаемой.

№2: Для сложных проектов выносите конфигурации сцен (JSON) в отдельные файлы.
    Используйте связку узлов `inject` (при старте) -> `file in` -> `json` -> `change` (для сохранения в `global` контекст). Это значительно упрощает управление десятками сцен и позволяет изменять их без остановки и редактирования потоков Node-RED.

№3: Активно используйте `subflows` (подпотоки) для переиспользования логики.
    Если у вас есть несколько комнат с одинаковым набором сцен (например, "Утро", "Вечер", "Уборка"), вы можете упаковать логику "движка сцен" в `subflow`. Затем для каждой комнаты вы создаете экземпляр этого `subflow`, передавая ему базовый топик комнаты в качестве переменной окружения. Это следует принципу DRY (Don't Repeat Yourself).

Совет по отладке: Используйте узел `debug` с умом.
    Всегда настраивайте узел `debug` на вывод всего объекта `msg`, а не только `msg.payload`. Это позволит вам видеть, в какой `topic` уходит сообщение, какие у него другие свойства (`retain`, `qos`), и быстрее находить ошибки в маршрутизации и логике.

---

Что дальше?

В следующем уроке мы рассмотрим еще один ключевой сценарий автоматизации, связанный с обеспечением безопасности и комфорта: COURSE-01-M05-L06: Управление климатом: базовое взаимодействие с кондиционерами и теплыми полами.