Статья

Рыбачим в эфире: данные с метеостанции, номер борта, соседский звонок и другие интересные находки

Чеканов Дмитрий (Dmitrii43)

Анализаторы спектра и широкополосные радиоприемники — довольно популярные устройства, но ценовой диапазон может быть совершенно разный. У нас под рукой был свободный контроллер под Linux, мы решили собрать на его основе систему анализа радиочастот. Пришлось докупить разве что недорогой «USB-свисток» RTL-SDR, который подключили к контроллеру. С помощью софта мы переводим полученную информацию в удобные топики MQTT, которые затем можно обрабатывать. 

Посмотрим, что полезного можно «нарыбачить» в эфире. И получится ли использовать пойманные данные для домашней автоматизации?

Сборка и установка

 Мы купили универсальный USB-модуль RTL-SDR за пару тысяч рублей на алике. Поскольку под рукой уже был контроллер Wiren Board, мы подключили к нему модуль через порт USB. Затем прицепили к модулю небольшую антенну.  

На стороне контроллера мы запустили установку утилиты rtl-433 строкой

auto
Копировать
apt install rtl-433

Затем достаточно запустить утилиту:

auto
Копировать
rtl_433 -F json

и парсить «выхлоп» json, который раскладываем в топики MQTT.

Запуск с ключом А включает режим отладки:

auto
Копировать
rtl_433 -A

  Отладка также дает вывод со ссылкой на сайт, где можно посмотреть кодирование сигнала.  

Наша тестовая установка  
Запускаем rtl_433 -F json

Практический опыт

Мы ограничились прослушиванием популярной частоты 433 МГц.

Сначала нам удалось поймать сигнал датчиков температуры и давления в шинах соседского автомобиля Toyota. Польза околонулевая.

Затем удалось найти соседский уличный датчик температуры и влажности, а это уже полезно. Можно сэкономить на собственном 🙂 Затем мы продолжили поиски и поймали еще несколько.

Команда 

auto
Копировать
rtl_433 -F json

ловит такие данные с соседских датчиков

auto
Копировать
{"time" : "2024-01-20 19:02:07", "model" : "inFactory-TH", "id" : 17, "channel" : 3, "battery_ok" : 1, "temperature_F" : 14.500, "humidity" : 20, "mic" : "CRC"}
{"time" : "2024-01-20 19:02:12", "model" : "Nexus-T", "id" : 28, "channel" : 1, "battery_ok" : 1, "temperature_C" : -14.000}
{"time" : "2024-01-20 19:02:30", "model" : "Nexus-TH", "id" : 251, "channel" : 1, "battery_ok" : 1, "temperature_C" : -13.500, "humidity" : 14}
{"time" : "2024-01-20 19:02:42", "model" : "Solight-TE44", "id" : 151, "channel" : 1, "temperature_C" : -14.100, "mic" : "CRC"}
{"time" : "2024-01-20 19:02:39", "model" : "Hideki-TS04", "id" : 15, "channel" : 1, "battery_ok" : 1, "temperature_C" : -13.000, "humidity" : 5, "mic" : "CRC"}
{"time" : "2024-01-20 19:03:39", "model" : "Solight-TE44", "id" : 151, "channel" : 1, "temperature_C" : -14.100, "mic" : "CRC"}
{"time" : "2024-01-20 21:06:15", "model" : "Fineoffset-WH2", "id" : 59, "temperature_C" : -14.000, "mic" : "CRC"}
{"time" : "2024-01-20 20:50:30", "model" : "Hyundai-VDO", "type" : "TPMS", "id" : "21c154c2", "state" : 48, "flags" : 10, "repeat" : 1, "pressure_kPa" : 226.875, "temperature_C" : -16.000, "maybe_battery" : 1, "mic" : "CRC"}
{"time" : "2024-01-20 19:04:07", "model" : "TFA-TwinPlus", "id" : 57, "channel" : 1, "battery_ok" : 1, "temperature_C" : -13.700, "humidity" : 20, "mic" : "CHECKSUM"}

Для удобства предлагаем код, который «ловит» метеоданные с соседских датчиков.

auto
Копировать
#!/bin/bash

HOST=127.0.0.1

wirenBoardPubHeaderMQTT() {
  local model=$1
  local name=$2
  mosquitto_pub -h $HOST -r -t "/devices/rtl-${model}/meta/name" -m "${name}"
  mosquitto_pub -h $HOST -r -t "/devices/rtl-${model}/meta/driver" -m "gateRTL433-MQTT.sh"
}
# однократный вызов при старте
wirenBoardPubHeaderMQTT "sdr" "Radio Meteo/RTL_433"
wirenBoardPubHeaderMQTT "Hideki-Wind" "Radio My Weather"

# Функция для отправки данных в MQTT
wirenBoardPubMQTT() {
  local filename="gateRTL433-MQTT_log_output_$(date +'%Y%m%d').txt"
  local model=$1
  local param=$2
  local value=$3
  local type=$4
  if [ "$value" != "null" ]; then
    echo -e "$(date +'%Y%m%d_%H%M%S') ${model} ${param}=${value}" | tee -a $filename
    mosquitto_pub -h $HOST -r -t "/devices/rtl-${model}/controls/${param}/meta/type" -m "$type"
    mosquitto_pub -h $HOST -r -t "/devices/rtl-${model}/controls/${param}/meta/readonly" -m "1"
    mosquitto_pub -h $HOST -r -t "/devices/rtl-${model}/controls/${param}" -m "$value"
  # else
    # echo "$model / $param / $type is null !!!"
  fi
}

# Функция для обработки данных
process_weather_wind() {
  local data=$1
  # echo $data
  model=$(echo $data | jq -r '.model')
  if [[ $model == "Hideki-Wind" ]]; then
    # Извлекаем и отправляем каждый параметр
    temperature=$(echo $data | jq -r '.temperature_C')
    wind_avg_km_h=$(echo $data | jq -r '.wind_avg_km_h')
    wind_max_km_h=$(echo $data | jq -r '.wind_max_km_h')
    wind_approach=$(echo $data | jq -r '.wind_approach')
    wind_dir_deg=$(echo $data | jq -r '.wind_dir_deg')
    # Отправка данных в MQTT
    wirenBoardPubMQTT "$model" "temperature_C" "$temperature" "temperature"
    wirenBoardPubMQTT "$model" "wind_avg_km_h" "$wind_avg_km_h" "wind_speed"
    wirenBoardPubMQTT "$model" "wind_max_km_h" "$wind_max_km_h" "wind_speed"
    wirenBoardPubMQTT "$model" "wind_approach" "$wind_approach" "counter"
    wirenBoardPubMQTT "$model" "wind_dir_deg" "$wind_dir_deg" "value"
  fi
}

# Функция для обработки данных
process_data() {
  local data=$1
  #echo "Обработка данных: $data"
  echo $data | grep "Hideki-Wind" > /dev/null
  if [[ $? -eq 0 ]]; then
    model=$(echo $data | jq -r '.model')
    if [[ $model == "Hideki-Wind" ]]; then
      process_weather_wind "$data"
    fi
  else
    echo $data | grep temperature_C > /dev/null
    if [[ $? -eq 0 ]]; then
        model=$(echo $data | jq -r '.model')
        temperature=$(echo $data | jq -r '.temperature_C')
        wirenBoardPubMQTT "sdr" $model $temperature "temperature"
    fi
  fi
}


rtl_433 -C si -F json | while IFS= read -r line; do
  process_data "$line"
done

Также удалось поймать сигнал с пролетающего самолета (на другой частоте) и сравнить его с картой Flightradar. Бортовой номер и скорость совпали, ура!

Еще одна польза — отладка сигналов Z-Wave и Lora в тестовой лаборатории, но мы пока только думаем над этим.

Вообще мы рекомендуем заглянуть в таблицу, где приведен список программ, которые работают с RTL-SDR.

Сравнили температуру соседских датчиков и своего 1-Wire (оранжевый) 
Поймали сигнал с борта, проверили по Flightradar  
Сведения с нескольких соседских датчиков температуры и влажности по команде rtl_433 -С si. Параметр -C si необходим для переключения Фаренгейтов в Градусы

Подключаем метеостанцию

Несколько лет назад родственнику была подарена старая метеостанция с уличным блоком, измеряющим направление и скорость ветра. Пришлось на время «вернуть на родину». Думали придется хакать протокол, но все заработало из коробки. Конечно, возможности уступают метеостанции «Ласточка» в предыдущем обзоре, но для дома польза будет.  

Уличный блок  
Добавили поддержку внешнего блока, можно посмотреть историю скорости ветра, например 
График средней скорости ветра  
Графики средней и максимальной скорости ветра  

Поиск свободных радиоканалов

Еще один полезный сценарий — поиск свободных радиоканалов с целью пообщаться с тусовкой друзей. В нашем случае, например, обычно собирается тусовка на 100+ раций.

Здесь мы пошли на небольшой чит и воспользовались ПК, поскольку нужен был графический вывод. На контроллере Wiren Board придется довольствоваться текстовой информацией, которую можно вывести в файл и потом обработать, например.

Ниже приведен скриншот программы gqrx, которую можно установить командой:

auto
Копировать
sudo apt install gqrx-sdr

По горизонтали частота в районе 433 МГц, по вертикали — время: на скриншоте показаны 10 минут. Диапазон LDP, показаны каналы от 1 до 69. Желтые и красные — это шумы: они есть почти на всех каналах. Немного поменьше шума на 1, 2 и 68, 69 каналах. Тональный субкод весьма удобен для фильтрации шумов.

Поиск свободных радиоканалов (скриншот на ПК)  

Есть режим, помогающий разработчикам проектировать свои устройства. Через SSH на контроллере можно запустить утилиту командой:

auto
Копировать
rtl_433 -A

причем утилита к каждому распознанному цифровому пакету добавляет ссылку на сайт, где можно посмотреть подробную развертку сигнала. Ниже приведен пример скриншота сайта.

Подробная развертка сигнала (скриншот сайта на ПК)  

Ретранслятор FM-радио

Еще один сценарий, который мы проверили — ретранслятор FM-радио в браузер по сети. Вдохновила статья, где приведены все команды. Чтобы подобрать нужные команды, пришлось развлекаться. Вот они:  

auto
Копировать
rtl_fm -f 102.0M -M fm -s 170k -A fast -r 32k -l 2 -E deemp | play -t raw -r 32k -es -b 16 -c 1 -V1 -

Затем достаточно набрать IP-адрес и порт контроллера в браузере, после чего можно будет слушать радио. Кроме того, можно установить в контроллер Wiren Board звуковую карту USB и через нее выводить звук на колонки.

Заключение

Как видим, подключить различное оборудование на 433 Мгц к своей домашней автоматизации  легко и просто. И крупные бюджеты не нужны, особенно если под рукой есть контроллер на Linux. Для нас подобный широкополосный радиоприемник — больше игрушка. Но можно найти и практическое применение: мы, например, получили данные с метеостанции, датчика температуры и давления в шинах, дверного звонка. 

Возможно, вы подскажете какие-либо практически применения в комментариях? Или поделитесь своим опытом?

0
Вернуться назад
Вернуться назад