Systemübersicht

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Ein FHEM System besteht im Prinzip aus den in der nachfolgenden Übersicht aufgeführten Bestandteilen.


Server

Bei der Komponente Server muss unterschieden werden zwischen dem eigentlichen FHEM Hausautomations-Server (implementiert in der Perl-Datei fhem.pl) und der Hardware, auf der dieser Server ausgeführt wird.

Als Server Hardware sind (z. B.) möglich:

Info green.pngFHEM kann zwar prinzipiell auch auf einem Router (z. B. FritzBox) betreiben werden, in der Regel ist jedoch heute der Einsatz einer anderen Hardwarebasis zu empfehlen
  • Windows Rechner
  • Linux Rechner
  • OS X Rechner
  • Einplatinencomputer, wie Raspberry Pi, BeagleBone Black
  • DockStar, PogoPlug, etc.
  • diverse NAS Systeme wie Buffalo Linkstation, Synology Diskstation
  • Virtualisierungslösungen einschließlich Docker sind ebenfalls möglich

(Diese Aufstellung ist nur eine unvollständige Auswahl; Details zu unterstützten Server Systemen finden sich in der Kategorie Server Hardware).

Perl

Auf dem Server muss Perl installiert sein. Zur erforderlichen Version gibt es widersprüchliche Aussagen, die vor allem daraus resultieren, dass verschiedene FHEM-Module von verschiedenen Entwicklern stammen und daher unterschiedliche Anforderungen stellen. Laut FHEM-Webseite wird mindestens Version 5.6 benötigt, faktisch setzen aber viele Module 5.10 oder sogar 5.12 voraus. Der Betrieb mit Grundfunktionen ist jedoch zumindest ab Version 5.8.8 mit Einschränkungen möglich.

Konfiguration

Das Hausautomations-System wird definiert über die Konfiguration, die im Regelfall aus der

  • reinen Textdatei fhem.cfg (Standard nach der Erstinstallation) oder alternativ einer
  • SQL-Datenbank

besteht.

Die Konfiguration enthält Definitionen für die Bestandteile (Geräte) und Funktionen des jeweiligen Hausautomations-Systems. Die verfügbaren Befehle und deren Syntax sind in der Befehlsreferenz (commandref) aufgeführt und beschrieben. Zu einigen Hilfsmodulen gibt es detaillierte Beschreibungen mit Beispielen.

Benutzeroberfläche

Der Zugriff auf FHEM erfolgt mittels Webbrowser oder App über die verfügbaren FHEM Benutzeroberflächen.

Info green.pngVor featurelevel 5.9 wurden in der Regel mehrere FHMWEB-Instanzen für unterschiedliche Geräteklassen angelegt: Desktop-Darstellung = Port 8083, Smartphone-Darstellung = Port 8084 und Tablet-Darstellung = Port 8085. Dies ist immer noch möglich, insbesondere, wenn man in FHEMWEB einen anderen Style einstellt, der die Seite nicht automatisch auf die Bildschirmgröße anpaßt.

In den FHEM Server integriert ist ein Webserver (PGM2), der im Prinzip immer zur Verfügung steht. Diese häufig als FHEMWEB bezeichnete Schnittstelle ist über serverhostnameoderIP:8083/fhem erreichbar.

Eine Auswahl der Benutzeroberflächen:

Beispielhafte Screenshots diverser Benutzeroberflächen: http://fhem.de/fhem.html#Screenshots

Module

Die Funktionalität von FHEM kann über Module erweitert werden. Module können die unterschiedlichsten Aufgaben übernehmen vom Anbinden eines Hardwaresystems über die Bereitstellung eines Frontends bis zur Automatisierung von Aufgaben. Beispiele für Module:

  • 00_CUL.pm - Implementierung der Unterstützung für den CUL
Info green.pngSehr häufig stehen mehrere Varianten zur Verfügung, mit denen eine bestimmte Hardware in FHEM eingebunden werden kann, aber nicht immer alle Module der einen Variante einer Einbindung mit den Modulen der weiteren Variante kompatibel sein müssen. Entsprechende Hinweise, welche sog. Client-Module zu den jeweiligen Interface-Modulen (s.u.) passen, sind in der Regel der commandref zu entnehmen.
  • 00_ZWDongle.pm und 10_ZWave.pm zur Einbindung von Geräten der in der ZWave-Alliance verbundenen Hersteller
  • 00_HMUARTLGW.pm oder 00_CUL.pm zur Einbindung von HomeMatic-Geräten
  • 88_HMCCU.pm und 88_HMCCUDEV.pm oder 88_HMCCUCHN.pm zur Einbindung von HomeMatic und/oder HomeMatic-IP-Geräten (benötigt eine CCU2 oder CCU3)
  • 57_Calendar.pm zur Einbindung von ical-Dateien
  • 95_FLOORPLAN.pm - Grundriss (oder Ähnliches) als Benutzeroberfläche
  • uvm.

Module können unterteilt werden in

X mark.svgBei Quellen außerhalb der von FHEM e.V. bereitgestellten Infrastruktur erhalten Sie jedoch in der Regel wenig Support von der FHEM-Community.
  • private Homepages

Die offiziell in FHEM enthaltenen Module sind in der commandref beschrieben. Sie werden über den Update-Befehl von FHEM verteilt und aktualisiert. Voraussetzung für die Aufnahme als offizielles Modul sind Supportwille durch den Entwickler und Dokumentation des Moduls.

Zusätzlich existiert eine Vielzahl von inoffiziellen Modulen, die manuell in FHEM installiert werden können. Auch die Aktualisierung erfolgt nicht über den Update-Befehl, sondern muss durch den Nutzer selbst erfolgen. Inoffizielle Module sind an den verschiedensten Stellen zu finden:

Interfaces

Die Verbindung zu den angeschlossenen Geräten der Hausautomation wird im Allgemeinen - geräteabhängig - über Interfaces (manchmal auch als Gateway bezeichnet) hergestellt. Diese setzen die FHEM Steuerbefehle in das jeweilige (Funk-) Protokoll um - und geben auch die (Funk-) Telegramme der Komponenten an FHEM zurück. Häufig steht nicht nur ein ganz bestimmter Interface-Typ zur Verfügung, sondern mehrere, wie in der Übersichtsgrafik beispielhaft für einige Technologien wie ZWave, HomeMatic oder 1-Wire ersichtlich. Es genügt dabei, wenn dem FHEM-Server ein Weg zur Datenübermittlung mit z.B. einem Aktor zur Verfügung steht.

In der Regel ist es empfehlenswert, ein speziell für das verwendete Protokoll konzipiertes Interface zu verwenden, also z.B.

Bei CUL und seinen Derivaten könnnen z.B. beim HomeMatic-Protokoll Probleme mit dem Timing auftreten.

Durch die Wahl einer von mehreren Interface-Varianten kann ein und diesselbe Komponente in FHEM im Ergebnis sehr unterschiedlich ausgestaltet und zu steuern sein. Nutzt man z.B. für HomeMatic (BidCoS) HMUARTLGW oder CUL als Interface-Typ, werden die Sensoren oder Aktoren als CUL_HM-Geräte in FHEM repräsentiert, wählt man eine CCU2 oder CCU3, werden die Komponenten dann über die HMCCU-Modulfamilie eingebunden.

Eine (unvollständige) Liste solcher Interfaces (siehe auch Kategorie Interfaces):

  • CUL - je nach Einstellung für die Kommunikation mit FS20, FHT und andere SlowRF Protokolle, MAX! Heizungssteuerung oder HomeMatic und, mit Einschränkungen, InterTechno (nur senden)
  • CUNO, ähnlich CUL, jedoch nicht per USB sondern per IP angebunden (z.Zt. -Stand Juli 2019 - nicht für HomeMatic empfohlen)
  • HomeMatic LAN Konfigurations-Adapter - HomeMatic
  • HomeMatic Funkmodul für Raspberry Pi - Homematic
  • Homematic CCU2 - HomeMatic und HomeMatic IP
  • MAX! Cube LAN-Gateway
  • Schnittstellen(karten) für 1-Wire
  • TCM(120/310) zur Anbindung von EnOcean
  • Arduino mit Firmata über USB oder Netzwerk
  • panStamp als Möglichkeit Arduinos mit diversen Sensor- und I/O- Boards per 868MHz Funk über das SWAP protokoll anzubinden
  • JeeLink, ein weiteres USB-Stick Interface (ebenfalls arduino basiert) für diverse 433MHz und 868MHz Komponenten
  • RFXtrx für InterTechno, RSL, ELRO etc., Wetter-Sensoren (Oregon-Scientific, Cresta, La Crosse, TFA, UPM) und andere 433 Mhz Geräte.
  • manche Komponenten (IP Komponenten) können über TCP/IP (LAN) direkt vom FHEM Server aus angesprochen werden; hier ist dann kein weiteres Interface im eigentlichen Sinne erforderlich. Dies gilt auch für diverse Module die Geräte über WEB Dienste des Herstellers anbinden (z. B. Withings, netatmo, MQTT).


Info blue.png
In manchen Fällen sind die Grenzen zwischen einem Modul und einem Interface noch weniger auszumachen oder ganz verschwunden. So stellt z.B. MQTT2_SERVER unmittelbar einen Serverdienst zur Verfügung, der nicht nur für FHEM genutzt werden könnte und eine reine Softwarekomponente darstellt. Beachten Sie auch, dass externe Interface-Geräte wie eine CCU3 oder eine HUE-Bridge auch von anderen Diensten her angesteuert werden oder eigene Logikbausteine enthalten können, und auch häufig die Möglichkeit besteht, dass mehrere Nutzer unmittelbar diese Interface-Geräte z.B. über eine Handy-App ansteuern. Dies ist insbesondere zu beachten, wenn man Ursachen für das beobachtete Verhalten der darüber gesteuerten Komponenten analysiert. Hier liegt ein wesentlicher Unterschied zu den in der Regel exklusiv dem Zugriff von FHEM unterstellten UART oder USB-Interfaces.


Protokolle

Der Kommunikation zwischen Interfaces und Geräten liegt jeweils ein bestimmtes Protokoll (in der Grafik: data exchange) zugrunde. Unterstützte Protokolle mit ihren Eigenschaften sind in der folgenden Tabelle aufgelistet.

Übersicht über unterstützte Funkprotokolle
Name rfMode Frequenz Modulation Datenrate Interfaces Modul Geräte (Beispiel) Bemerkungen
FS20 SlowRF 868,35MHz AM 1kHz CU*, FHZ FS20 - **
FHT SlowRF 868,35MHz AM 1kHz CU*, FHZ FHTTK, FHT Heizungsregelung **
S300 SlowRF 868,35MHz AM 1kHz CU*, FHZ CUL_WS Temperatur-/Feuchtesensoren -
HMS SlowRF 868,35MHz AM 1kHz CU*O, FHZ - ?? **
EM SlowRF 868,35MHz AM 1kHz CU*, FHZ CUL_EM Energiemonitore (Strom, Gas) -
HomeMatic HomeMatic 868,3MHz FM 10kHz CU*, HMLan, HMUsb, HomeMatic Funkmodul für Raspberry Pi CUL_HM, HMUARTLGW diverse Alternative Anbindung über HMCCU möglich!
HomeMatic-IP HomeMatic-IP 868,3MHz FM 10kHz HMCCU HMCCUDEV, HMCCUCHN diverse -
MAX! MAX 868,3MHz FM 20kHz CU*, MAXLAN MAX Wandthermostat, Heizkörperthermostate, Fensterkontakt, Zwischenstecker **
IT u.a. 433MHz-Protokolle - 433MHz AM? 1kHz CU*433, SIGNALDuino - - -
Firmata WiFi - 2,4/5 GHz FRM Arduino -
SWAP - 868 (433/915) MHz GFSK 38.3835 Kbps panStamp (+panStick) SWAP RGB LED Driver, diverse Sensoren und Aktoren -
EnOcean - 315 / 868 / 902 / 928MHz ASK 125 kbit/s TCM EnOcean Batterielose Funksensoren, diverse Aktoren -
PCA - 868,35MHz ?? ?? JeeLink PCA301 PCA301 -
La Crosse - 868,35MHz ?? ?? JeeLink, LGW Lacrosse LaCrosse IT+ (Technoline) Sensoren -
ZigBee - 2,4 GHz HUE Bridge (o. RaspBee bzw. ConBee II, es existieren weitere alternative Methoden, z.B. auch über Bridges anderer Anbieter) HUEBridge Neben Philips HUE wird potentiell eine Vielzahl von weiteren Produktlinien anderer Hersteller unterstützt [2]
MySensors - 2,4 GHz, 868/433 MHz, RS485 (2-Draht) MySensors Gateway, MQTT MYSENSORS_DEVICE Selbstbau-Sensoren auch LoRa möglich
Z-Wave - 868MHz 2-FSK 9.600 bit/s oder 40 Kbit/s ZWDongle, (experimentell: ZWCUL) ZWave, Z-Wave - -
WMBUS WMBus_T, WMBus_S, WMBus_C 868MHz ?? 100 kbit/s / 32.768 kbit/s CU* WMBUS Wasseruhren, Wärmezähler, Elektrozähler -
FRITZ!DECT - 2.4GHz - - FBAHAHTTP FBDECT Schaltsteckdosen mit integrierter Energiemessung sowie Funk-Heizkörperthermostate -
Tabelle muss noch vervollständigt werden
Legende: CU* = CUL, CUN, CUNO
** = Produkte evtl. nur noch gebraucht erhältlich
Übersicht über drahtgebundene Systeme
Name Interfaces (Hardware) Modul Geräte (Beispiel) Bemerkungen
1-Wire diverse OWX, OWServer 1-Wire -
EIB/KNX TUL KNX EIB/KNX -
Firmata RS-232, USB, Ethernet FRM Arduino -
HomeMatic Wired HM485 LAN Gateway HM485_LAN Präfix HMW -
PHC - Peha-Bus RS485 USB Adapter PHC Forum -
MySensors MySensors Gateway MYSENSORS_DEVICE Selbstbau-Sensoren Zu Funk: s.o.
Modbus z.B. RS485 USB Adapter Modbus Relaisplatinen, Heizungssteuerungen -
X10 USB Adapter CM11 X10 - Produkte der Fa. Marmitek; Kommunikation über die vorhandene Stromverkabelung (ähnlich DLAN)
Tabelle muss noch vervollständigt werden

Komponenten

Der eigentliche Zweck eines Hausautomatisierungs-Projekts sind dann letztendlich die Geräte (Komponenten / Aktoren / Empfänger), die automatisch gesteuert werden sollen, bzw. auch Auslöser für Aktionen (Sender) und Lieferant von Datenmaterial (Sensoren) sind.

Diese Geräte - in der Übersichtsgrafik als Sensors & Actuators bezeichnet - sind, sofern es eine detaillierte Beschreibung dazu gibt, in den jeweiligen Unterseiten der Hardwareliste aufgeführt.


Info blue.png
Sollten Sie Komponenten im Einsatz haben, die nicht aufgeführt sind, oder in Betracht ziehen, solche zu beschaffen, bedeutet dies nicht zwangsläufig, dass diese nicht auch von FHEM unterstützt werden oder unterstützt werden könnten. Erfahrungsgemäß verwenden z.B. viele no-name-Funk-Produkte eines von vielen standardisierten (und bekannten) Funkprotokollen, so dass häufig die Schwierigkeit eher darin besteht herauszufinden, um was es sich konkret jeweils handelt und welches dann das optimale Interface hierfür ist. Neuere Netzwerk-Geräte stellen nicht selten ein MQTT-Interface zur Verfügung oder können über eine Web-Schnittstelle gesteuert werden. Auch in diesen Fällen ist es häufig möglich, diese mit vertretbarem Aufwand in FHEM zu integrieren. Da FHEM durch Module beliebig erweitert werden kann, kann im Prinzip jedes irgendwie steuerbare Gerät auch in FHEM integriert werden.


FHEM und das Inter-/Intranet

FHEM kann mit Modulen in vielfältiger Weise Informationen mit und über das Inter- und/oder Intranet austauschen. Bereits die in der Übersicht enthaltenen Beispiel-Interfaces CCU3 und OWServer nutzen effektiv Netzwerkprotokolle zur Verbindung mit FHEM, entsprechendes gilt bei Nutzung des MQTT-Protokolls oder Kalendern. Weitere Beispiele wären

  • Sprachsteuerungssysteme
  • Messanger-Dienste wie Telegram oder Whatsapp

Insbesondere bei der Nutzung solcher Dienste zur Steuerung Ihrer Komponenten sollten Sie darauf achten, dass diese angemessen gegen Zugriffe von unberechtigten Dritten abgesichert sein sollten. Bereits im Auslieferungszustand enthält FHEM selbst hierzu einige Mechanismen, die erforderlichenfalls angepaßt werden sollten, insbesondere ist durch allowed der Zugriff auf FHEMWEB nur aus demselben privaten Netzwerksegment zugelassen. Beachten Sie hierzu vor allem die entsprechenden Hinweise in der commandref des jeweils genutzen Moduls.

Weblinks