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Cómo montar un sistema de seguridad domótico en casa con estándares abiertos

Cómo montar un sistema de seguridad domótico en casa con estándares abiertos

La domótica casera, con sensores, bombillas, cámaras y enchufes a la cabeza, prometen comodidad. Pero planificar adecuadamente cómo queremos que sea nuestra instalación domótica es esencial para evitar problemas y sorpresas que nos pueden costar muy caro.

Si partimos de la idea de un hogar conectado basado en estándares abiertos, conseguiremos una casa domótica que no dependa de un solo fabricante, servicio ni suscripción, de manera que nos aseguremos que si una marca desaparece, nuestro sistema domótico sea recuperable en su mayoría sin realizar una inversión completa de nuevo.


Qué tecnología usar para la domótica DIY en casa

En la actualidad, el mercado domótico de consumo y DIY está dominado por productos que incluyen exclusivamente conectividad WiFi. Son productos económicos como bombillas o enchufes que nos facilitan comenzar un proyecto domótico casero por muy poco dinero y complejidad.

Pero la sencillez e inmediatez de la domótica basada en conectividad WiFi tiene serios inconvenientes. El más importante es que, si no respaldamos el control avanzado con elementos mecánicos, la caída de la red WiFi o un fallo a nivel software nos podrían dejar el sistema inhabilitado y por ejemplo, no poder apagar o encender la luz de una estancia.

Además hay que tener en cuenta que la conectividad WiFi no ha sido pensada para la domótica, por lo que podemos sufrir problemas de cobertura insuficiente como con cualquier otro dispositivo que se conecta vía WiFi a nuestro router o, en caso de ir ampliando nuestro sistema, saturación progresiva de la red que empeore la conectividad Wifi de otros dispositivos del hogar.

Domotica WiFi

En la actualidad, la domótica casera inalámbrica se rige principalmente por 4 protocolos de red: Z-Wave, ZigBee, Bluetooth y Wifi. Si nuestro objetivo es configurar un hogar conectado y domótico amplio, debemos fijarnos especialmente en los dos primeros protocolos, que son los de referencia en el ámbito exclusivamente domótico. Es así por el uso de ondas de radio de baja energía que facilitarán disponer de sensores y elementos que pueden funcionar con pilas o baterías durante largos periodos de tiempo.

Si no queremos tener problemas de saturación de la red Wifi ni de cobertura, nuestro sistema domótico conviene montarlo sobre protocolos específicos como Zigbee o Z-Wave
Zigbee Conectividad

En los protocolos Zigbee y Z-Wave, los dispositivos domóticos se conectan a un puente o concentrador, así como entre ellos, con su propia señal, y éste a su vez directamente al router, ya sea vía Wifi o por cable. Una ventaja de este sistema basado en estándares domóticos es que si, en caso de tener que reconfigurar la red WiFi principal, podremos hacerlo solo en el puente y no con cada dispositivo.

Otra ventaja de los protocolos específicos para domótica es que su funcionamiento se basa en la formación de redes mesh o de malla en las que cada elemento puede actuar como repetidor, por lo que el alcance no suele ser problema para la señal de radiofrecuencia que usan. Ello facilita que podamos hacer crecer nuestra red de equipos domóticos de manera más eficiente y sin problemas, algo que con los dispositivos por bluetooth o WiFi no ocurre. También son estándares que incluyen de serie tecnología de encriptación AES-128 para las comunicaciones entre dispositivos y el puente/concentrador.

Zigbee, el protocolo abierto que se impone en el mercado

Pese a compartir muchos elementos en común, Zigbee y Z-Wave son dos protocolos para domótica con alguna diferencia. Las presentan a nivel de número de dispositivos que se pueden conectar (gana Zigbee), saltos posibles antes de llegar al hub (gana Zigbee) alcance de cada elemento (gana Z-Wave) o el ratio de transferencia de datos (gana Zigbee).

Zigbee es un protocolo abierto que ha acabado por imponerse en el mercado doméstico, contando con el apoyo de marcas como Amazon, Philips, Xiaomi o Ikea

Para nuestro caso, lo realmente determinante es que a día de hoy, solo Zigbee es un protocolo abierto (a finales de 2020 está previsto que Z-wave también acabe siéndolo), lo que le ha ayudado a imponerse como referencia del mercado domótico del mercado de consumo, contando con el apoyo y numerosos productos de marcas clave como Philips, Amazon, Xiaomi o Ikea.

Zigbee All Hubs Initiative Ecosistemas Iot1

Los componentes básicos de un sistema domótico abierto

Como hemos visto, el sistema domótico a construir, si queremos que esté basado en estándares abiertos, debe ofrecer conectividad WiFi y Zigbee. Además pretendemos que el mismo no dependa de un solo fabricante ni aplicación. De esta manera podremos escoger diferentes marcas de bombillas, sensores o cámaras, asociarlas a un puente o concentrador, y que éste sea el centro neurálgico de nuestra casa domótica.

Aunque un puente/hub ofrezca conectividad Wifi y Zigbee, hay que asegurarse de su compatibilidad y apertura con otras marcas

El punto de partida debería ser un hub/puente Wifi que tenga soporte para el protocolo Zigbee además de WiFi, e incluso si nos ofrece la posibilidad de añadir productos Z-Wave, mejor. Estaremos preparados en caso de necesitar añadir un dispositivo que use dicho protocolo. Además queremos que tenga compatibilidad con asistentes de voz.

Muchas de las marcas matrices de dispositivos domóticos ya optan por ofrecer hubs que combinan la conectividad WiFi y Zigbee, pero no todos ellos admiten la inclusión nativa de elementos Zigbee o Wifi de otros fabricantes. Es el caso por ejemplo de los hubs de Xiaomi. Pese a su interesante precio y amplio catálogo domótico, quedan descartados por ofrecer un sistema cerrado pese a ser Zigbee.

Hub Philips

Los diferentes perfiles Zigbee también deben tenerse en cuenta. Nos podemos encontrar con hubs que funcionan bajo ZHA 1.2 (Zigbee Home Automation) y que son menos restrictivos que los que se centran en el perfil más usado, el Zigbee Light Link (ZLL).

Con la llegada de los hubs Zigbee 3.0 y próximamente los 3.1, la compatibilidad mejora sobremanera al haberse agrupado bajo esta nueva versión los diferentes perfiles anteriores organizados por tipos de dispositivos.

Los mejores hubs/puentes con conectividad Wifi y Zigbee

De entre los fabricantes con división domótica y hubs que ofrecen al menos conectividad WiFi y Zigbee, nos encontramos con algunos que admiten incluir elementos de terceros fabricantes y que son concentradores que, en caso de abandono del soporte por parte del fabricante, admiten su integración como puentes en otros sistemas domóticos.

No hay un hub domótico plenamente universal pese a que sea Wifi/Zigbee debido a las restricciones que las marcas todavía asignan a sus modelos. Pero se está avanzando bastante

En los sistemas domóticos el hub es el elemento más débil ante el abandono de soporte por parte del fabricante. No hay ninguno plenamente universal porque pese a ser Wifi o Zigbee, las marcas pueden limitar la compatibilidad. En nuestra selección hemos optado por los modelos más compatibles del mercado, de manera que no nos limitemos a un solo fabricante/sistema. Entre ellos, los más interesantes son:

  • Hubitat Elevation. Una de las novedades más recientes y no asociada a ninguna marca concreta. Su punto más destacado es que permite la gestión de todos los elementos domóticos vía protocolo Zigbee y Z-Wave en local, sin necesidad de tener conectividad a Internet. Por ahora en España no está disponible.
Hubitat
  • Philips Hue. Uno de los puentes Zigbee 3.0 más fiables, admite hasta 12 accesorios y 50 bombillas, pero también muy centrado por ahora en sistemas de iluminación. Cuesta 50 euros.
Philips Hue
  • Amazon Echo Show 5 o Echo Plus. Uno de los aliados de Zigbee es Amazon, que incluye en estos dos altavoces un puente Zigbee para que sea el centro de nuestro sistema domótico, que podríamos controlar incluso desde otros Echo. El Echo Show 5 con su pantalla es el más interesante por 90 euros. Hay que asegurarse de que el accesorio que queremos conectar tenga al menos un skill disponible para Alexa.
Echo Show 5
  • SmartThings de Samsung. Uno de los hubs más completos por su compatibilidad con los protocolos Zigbee y Z-Wave, además del amplio catálogo de dispositivos soportados. Cuesta 90 euros en Amazon. En España lo distribuye en exclusiva Vodafone con modelo de suscripción y en formato pack.
Smarthings Samsung
  • Vera Plus. Otro hub compatible tanto con el protocolo Zigbee como con Z-Wave y WiFi. Es de los más potentes pero cuesta 160 euros.
Controlador Vera Plus Smart Home Gateway

A partir de la elección del hub base, el resto de elementos debemos escogerlos atendiendo a criterios de conectividad (Wifi o Zigbee según el tipo de producto) y máxima compatibilidad con el puente concreto.

A la hora de comprobar la compatibilidad de cada dispositivo de nuestra red domótica, no hay que fijarse en la frecuencia de funcionamiento, que puede ser igual que la del puente/hub sino en el protocolo usado.

Para asegurarnos la mayor (que no completa) compatibilidad entre marcas, conviene fijarse en los fabricantes recomendados por cada hub o con los que se ha comprobado su funcionamiento correcto

A partir de ahí, algunos fabricantes recomiendan ciertas marcas y productos con los que tienen acuerdos de interoperabilidad o se ha comprobado su funcionamiento. En caso contrario, y a pesar de que el dispositivo pueda finalmente ser añadido, la integración de capas internas sobre el protocolo y que no han sido incluidas por el fabricante, reduciría las características del dispositivo con ese puente en concreto.

El sistema domótico abierto y open-source que no depende de ningún hub propietario

Como hemos indicado, el protocolo Zigbee todavía tiene camino que recorrer en términos de interoperabilidad entre marcas a pesar de tratarse de un estándar abierto. Actualmente la solución 100% open-source se puede conseguir con sistemas abiertos en los que podemos incluso no depender de un hub propietario.

Una de las opciones más completas y con apoyo de la comunidad es Home Assistant, un centro domótico open-source que cada usuario construye a su medida. Eso sí, tanto para configurarlo como para su uso, se requiere un nivel de usuario más avanzado para sacarle todo el provecho.

Descarga 1

Esta plataforma admite, a través de diferentes módulos programados en Python por la comunidad, la integración de distintos productos con protocolos diferentes, así como servicios domóticos sin límite.

La manera más extendida de instalar Home Assistant es en una Raspberry Pi, algo que podemos realizar sobre una distribución ya instalada como Raspian o directamente dedicar este miniordenador a ser el centro del sistema domótico con ayudas como Hassio. Con una tarjeta microSD y un cable Ethernet (recomendable frente a Wifi) estaremos listos.

Con soluciones complejas y no aptas para cualquier usuario podríamos conseguir un sistema domótico que no dependa de hubs propietarios

Una vez instalado Home Assistant, un asistente nos guiará por la configuración básica de nuestro sistema domótico. La parte más importante es la de inclusión de los elementos de nuestro sistema domótico. Por defecto Home Assistant trata de “descubrir” los elementos domóticos listos para usar. A partir de ahí ya podemos gestionar las reglas y comportamiento de sensores, luces, cámaras y demás elementos.

Lovelace

Hasta aquí, el funcionamiento de Home Assistant no difiere mucho del de cualquier hub propietario. De hecho, algunas de las integraciones que la comunidad de Home Assistant facilita siguen dependiendo de un hub, por ejemplo tenemos el caso de las luces Hue de Philips. Hay una serie de elementos ya integrados en el sistema y que podemos consultar fácilmente, incluyendo instrucciones para su incorporación a Home Assistant.

Luces

Ahora bien, si queremos añadir elementos domóticos que no hayan sido detectados por defecto o incluso dejar de depender totalmente de un hub propietario, podemos hacerlo de manera manual programando en Python y usando elementos hardware como módulos de radio o puentes Zigbee.

Una de las soluciones más importantes es el proyecto Zigbee2Mqtt para conectar dispositivos Zigbee sin necesidad de un hub propietario. Con él conseguiríamos ese anhelado sistema domótico que no dependa del hub de ninguna marca, pero la contraprestación es el nivel de conocimientos que debe poseer el usuario.

Incluso con la ayuda de la comunidad de Home Assistant, se requiere un stick USB Sniffer CC2531 y un elemento programador y depurador RF de baja potencia. Su coste no es muy alto, alrededor de unos 20 dólares los dos, pero entre otros pasos, hay que realizar un “flasheado” de firmware, algo que no entra de lo que podemos considerar como una configuración de nivel usuario.

Architecture Con soluciones complejas y no aptas para cualquier usuario podríamos conseguir un sistema domótico que no dependa de hubs propietarios

De manera similar a Home Assistant tenemos otras plataformas abiertas como OpenHab, pero como la anterior, requiere de conocimientos avanzados para su configuración.

Sistema domótico Zigbee con Smarthings: la alternativa de consumo

Construir nuestro sistema domótico basado en estándares abiertos y sin dependencia alguna de un hub propietario nos permite salvar suscripciones, sometimiento a una sola app o que un fabricante deje de dar soporte a su concentrador. Pero por ahora, las soluciones quedan alejadas del mercado de consumo.

La solución con un hub Zigbee facilita enormemente el sistema domótico al tiempo que nos permite reutilizar la mayoría de elementos en caso de necesitar cambiar de hub

Una posible solución para conseguir un sistema basado en un estándar abierto y que nos permita reutilizar la mayoría de dispositivos comprados en caso de que el hub principal deje de tener soporte o quede bloqueado, es optar por alguno de los hubs que usan el protocolo Zigbee. Esta solución, aunque no es 100% abierta, es viable para el mercado de consumo.

Banner Smartthings Mobile

Los dispositivos de nuestro hogar conectado abierto

Para nuestra prueba de hogar conectado abierto, escogimos el hub Smarthings de Samsung por su mayor compatibilidad con dispositivos de diferentes ámbitos además del luminoso, así como por su completa aplicación móvil y soporte de los dos protocolos domóticos más usados (Zigbee y Z-Wave), además de WiFi.

La integración de un puente Zigbee en los nuevos Echo Show 5 de Amazon con pantalla los hace unos concentradores muy interesantes si primamos el control por voz de nuestro hogar

Una alternativa más sencilla de conseguir sería el Philips Hue, suficiente si pretendemos configurar básicamente interruptores, luces, alguna cámara y diferentes sensores. Su fiabilidad y experiencia en el mercado, además de sus numerosas actualizaciones del puente, lo hacen una opción ideal para iniciados.

Hue Philips

El hub principal, incluso con soporte para asistentes de voz, lo podemos complementar con un Amazon Echo Show 5 por disponer de pantalla, el puente Zigbee integrado y el gran funcionamiento de Alexa en el hogar conectado. Incluso para muchos hogares podría ser el hub principal y único del sistema precisamente por esa integración de un hub Zigbee y la amplia compatibilidad vía skills de diferentes marcas de domótica.

Hub Alexa

El resto de elementos que vamos a poner a prueba en nuestro hogar conectado basado en estándares abiertos y destinado a mejorar la seguridad de la misma son:

  • Sensores de presencia y puertas/ventanas. Los diferentes sensores los configuraremos para diferentes tareas como activar avisos de intrusos en casa, puertas/ventanas abiertas o encendido de luces a determinadas horas aunque no estemos en casa.

  • Bombillas LED conectadas. Servirán para simular presencia en casa aunque no haya nadie, según programación determinada. O por indicación de sensores.

  • Cámara de vídeo. Grabará y detectará presencia en casa cuando no estamos.

Prueba de la solución escogida

Una vez que nuestro centro Smarthings llegó, instalarlo fue cuestión de pocos minutos. Aunque lo recomendable es que el hub domótico esté colocado junto al router, este modelo de Samsung admite conexión WiFi, lo que le da más margen de colocación.

Smarthings

El hub de Samsung es compacto y discreto, pero sus opciones lo convierten en uno de los modelos más completos del mercado. Ponerlo en marcha solo requiere de una cuenta de Samsung o Smarthings activa y seguir el paso a paso.

Smarthings Configuracion Hub

El resto de elementos que escogimos para nuestra prueba se deben añadir uno a uno, pudiendo usar el buscador de la aplicación SmartThings o navegar por categorías. Incluso, en caso necesario, existe la opción de la integración y configuración manual vía SmartThings IDE, aunque no es una opción para usuarios noveles en domótica.

Smarthings Anadir Dispositivo

En nuestra instalación domótica de prueba instalamos un sensor de puertas/ventanas Eria, dos bombillas Philips Hue (Zigbee), una cámara Arlo Q y un sensor de movimiento Osram.

Smarthings

El objetivo era configurar un sencillo sistema de seguridad que nos permitiera, entre otras cosas, simular nuestra presencia cuando no estamos, que nos advierta si una puerta/ventana se abre, un sistema de grabación de vídeo así como detectar presencia no deseada en casa. A partir de él ya se pueden añadir más elementos para aumentar la complejidad (y opciones) del sistema.

Una vez añadidos uno a uno los elementos, SmartThings permite la configuración de Acciones automáticas usando para ello los dispositivos que tengamos en nuestra instalación. Su funcionamiento es simple e intuitivo: escogemos una condición que activará la acción automática y luego la acción que se producirá cuando se cumpla. También podemos en la aplicación gestionar las opciones individuales de los sensores y dispositivos.

Smarthings Creacion Acciones La interfaz para crear acciones automáticas es sencilla e intuitiva para cualquier usuario

En nuestro caso probamos con varias combinaciones, desde el aviso al smarpthone en caso de que una puerta/ventana se abriera (o quedara abierta) a la grabación de vídeo de la cámara a partir de una hora, cuando se lo indicáramos o al detectar un sensor movimiento o la entrada en casa. En este modelo de cámara Arlo, que incluye su propio sensor de movimiento/sonido, incluso podríamos implementarlo sin sensores de terceros.

SmartThings cuenta con SmartApp, un servicio que facilita configurar sistemas de seguridad de manera sencilla usando para ello los sensores y dispositivos que tengamos instalados

Otras posibilidades de estos sensores serían encender luces en determinados momentos, al abrirse puertas o sencillamente que al levantarnos de noche, una determinada luz de casa se encendiera automáticamente.

Smarthjings Escenas Automaticas Y Alexa Asistswntes

SmartThings admite la integración con los asistentes de voz de Google y Alexa. Basta realizar la identiticación dentro de la aplicación y, como comprobamos, los dispositivos, escenas y acciones pasan a poder controlarse con Alexa, como hicimos nosotros.

Otras opciones sencillas de implementar son la creación de Escenas y algo que nos ha gustado mucho: SmartApp. Se trata de configuraciones de serie para aspectos como la seguridad en casa o el control de luces/ambientes, y que, dependiendo de los dispositivos y sensores que tengas en tu instalación, te guía paso a paso a una configuración más compleja que con las acciones automáticas.

Smarthings Imagen
Smarthings Home Monitor

En nuestro caso configuramos en cuestión de segundos un sistema de vigilancia y alarma que podíamos activar/desactivar con un solo toque en la aplicación y con ello gestionar los sensores de movimiento, apertura de puertas/ventanas, horario … y provocar grabación de vídeo, toma de fotos de estancias o avisos telemáticos y sonoros (en caso de añadir alarma o altavoz).

A partir de aquí, las posibilidades de nuestro sistema de seguridad basado en estándares abiertos admite ampliaciones y configuraciones según nuestras necesidades así como la interacción y compatibilidad de los dispositivos y acciones que queramos añadir. Como hemos indicado, aunque estén basados en Zigbee, por ahora no hay una solución 100% libre salvo las basadas en servidores propios y que requieren un nivel alto de conocimientos para su configuración, integración y programación.


La noticia

Cómo montar un sistema de seguridad domótico en casa con estándares abiertos

fue publicada originalmente en

Xataka

por
Javier Penalva

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