Appearance
IT-System und Netzwerk â
Pi-Boardâ¶
Das Wohnmobil verfĂŒgt ĂŒber ein eigenes IT- und Netzwerksystem mit einem Raspberry Pi als zentralem Rechner.
Die wesentlichen IT-Komponenten sind gemeinsam auf dem sogenannten Pi-Board im Fahrzeug montiert.
Das IT-System stellt verschiedene lokale Dienste bereit. Dazu gehören unter anderem:
- das digitale Womo-Handbuch
- die Erfassung und Verarbeitung von Sensordaten
- die Speicherung historischer Messwerte
- die Kommunikation mit verschiedenen GerÀten im Fahrzeug
Der GL.iNet-Router stellt das lokale Netzwerk und WLAN des Wohnmobils bereit.
Lokaler Betriebâ¶
Das IT-System und das lokale Womo-Netz funktionieren grundsÀtzlich auch ohne Internetverbindung.
Eine Internetverbindung wird nur benötigt, wenn Dienste auĂerhalb des Wohnmobil-Netzes verwendet werden sollen.
Pi-Board â
Auf dem Pi-Board sind die zentralen Komponenten des IT-Systems zusammengefasst:
- Raspberry Pi 4 Model B mit 4 GB RAM
- GL.iNet GL-AR300M16-Ext WLAN-Router
- TP-Link TL-SG605E 5-Port Gigabit-Switch
- Sonoff Zigbee-USB-Stick
- Buck-Converter 12 V DC fĂŒr den Monitor
- Buck-Converter 5 V DC fĂŒr die IT-Komponenten
- Anschluss- und Verteilerklemmen
Spannungsversorgung â
Das Pi-Board wird aus dem LiFePOâ-Bordnetz des Wohnmobils versorgt.
Die Absicherung der Zuleitung erfolgt ĂŒber den kleineren 12-V-Sicherungsverteiler im Laderaum.
Auf dem Pi-Board befinden sich zwei DC/DC-Buck-Converter.
12-V-Versorgung â
Der linke Buck-Converter erzeugt eine stabilisierte Ausgangsspannung von 12 V DC und dient bisher ausschlieĂlich zur Versorgung des Monitors.
Technische Daten:
- Eingang: 8â36 V DC
- Ausgang: 12 V DC
- maximaler Ausgangsstrom: 10 A
5-V-Versorgung â
Der rechte Buck-Converter erzeugt die 5-V-Versorgung fĂŒr die IT-Komponenten.
Ăber diesen Converter werden versorgt:
- Raspberry Pi 4
- GL.iNet WLAN-Router
- TP-Link Netzwerk-Switch
Technische Daten:
- Eingang: 8â36 V DC
- Ausgang: 5 V DC
- maximaler Ausgangsstrom: 10 A
Die Spannungsversorgung lÀsst sich vereinfacht wie folgt darstellen:
text
LiFePOâ-Bordnetz
â
âŒ
der kleinere
Sicherungsverteiler
im Laderaum
â
âââ 12-V-Buck-Converter âââș Monitor
â
âââ 5-V-Buck-Converter âââș Raspberry Pi
âââș WLAN-Router
âââș Netzwerk-SwitchEin-/Ausschaltenâ¶
Derzeit befinden sich auf dem Pi-Board noch keine separaten Schalter fĂŒr die beiden Buck-Converter.
Geplant sind zwei getrennte Schalter, sodass die 12-V-Versorgung des Monitors und die 5-V-Versorgung des IT-Systems unabhÀngig voneinander abgeschaltet werden können.
Netzwerk â
Das Wohnmobil verfĂŒgt ĂŒber ein eigenes lokales Netzwerk.
Der zentrale Netzwerkzugang wird durch den GL.iNet GL-AR300M16-Ext bereitgestellt.
Das interne Womo-Netz verwendet den Adressbereich:
192.168.8.0/24
Der Router ist innerhalb dieses Netzes unter folgender Adresse erreichbar:
192.168.8.1
GerĂ€te können entweder ĂŒber LAN oder WLAN mit dem Womo-Netz verbunden werden.
LAN und WLANâ¶
LAN und WLAN sind keine getrennten Netze.
Beide gehören zum lokalen Womo-Netz 192.168.8.0/24.
LAN bezeichnet die kabelgebundene Verbindung ĂŒber Ethernet, WLAN die drahtlose Verbindung.
Raspberry Pi â
Als zentraler Rechner wird ein Raspberry Pi 4 Model B mit 4 GB RAM eingesetzt.
Der Rechner trÀgt den Hostnamen tg-bobil.
Der Raspberry Pi stellt verschiedene Dienste fĂŒr das Wohnmobil bereit. Dazu gehören unter anderem das digitale Womo-Handbuch, die Verarbeitung von Sensordaten und die Kommunikation mit verschiedenen GerĂ€ten im Fahrzeug.
Die genaue Softwarekonfiguration und die installierten Dienste werden in einem separaten Abschnitt beschrieben.
WLAN-Router â
Als Router wird ein GL.iNet GL-AR300M16-Ext eingesetzt.
Der Router stellt das lokale WLAN des Wohnmobils bereit und bildet den zentralen Zugang zum internen Fahrzeugnetz.
Das interne Womo-Netz verwendet den Adressbereich:
192.168.8.0/24
Der Router ĂŒbernimmt innerhalb dieses Netzes unter anderem:
- WLAN Access Point
- DHCP
- DNS
- Routing
- Firewall
- NAT
Steht eine externe Internetverbindung zur VerfĂŒgung, kann der Router diese fĂŒr die GerĂ€te im Womo-Netz bereitstellen.
Eine Internetverbindung ist fĂŒr den Zugriff auf das lokal gespeicherte Womo-Handbuch nicht erforderlich.
Netzwerkverbindung des Raspberry Pi â
Der Raspberry Pi ist ĂŒber seine Ethernet-Schnittstelle direkt mit dem LAN-Anschluss des GL.iNet-Routers verbunden.
HierfĂŒr wird das 200 mm lange, weiĂe Patchkabel verwendet.
Die Ethernet-Schnittstelle des Raspberry Pi verwendet im Womo-Netz die Adresse:
eth0: 192.168.8.10
Damit ist der Raspberry Pi unabhÀngig von einer vorhandenen Internetverbindung innerhalb des lokalen Womo-Netzes erreichbar.
Netzwerk-Switch â
Auf dem Pi-Board befindet sich zusÀtzlich ein TP-Link TL-SG605E 5-Port Gigabit Easy Smart Switch.
Der Switch ist fĂŒr zukĂŒnftige kabelgebundene Netzwerkkomponenten vorgesehen.
Derzeitiger Ausbauzustandâ¶
Der Netzwerk-Switch ist momentan noch nicht in das Netzwerk eingebunden.
Der Raspberry Pi ist direkt mit dem GL.iNet-Router verbunden.
Zigbee â
Am Raspberry Pi ist ĂŒber USB ein Sonoff Zigbee-Stick angeschlossen.
Dieser bildet die Schnittstelle zwischen dem Raspberry Pi und den im Wohnmobil eingesetzten Zigbee-GerÀten und -Sensoren.
Die Kommunikation der Zigbee-GerĂ€te wird auf dem Raspberry Pi ĂŒber Zigbee2MQTT verarbeitet.
Raumklimasensoren â
Im Wohnmobil sind derzeit drei Aqara WSDCGQ11LM Zigbee-Sensoren installiert.
Die Sensoren erfassen jeweils:
- Temperatur
- relative Luftfeuchtigkeit
- Luftdruck
Die Messwerte werden ĂŒber Zigbee an den Sonoff Zigbee-Stick ĂŒbertragen und von Zigbee2MQTT auf dem Raspberry Pi verarbeitet.
Die Sensoren sind batteriebetrieben und benötigen daher keine zusÀtzliche Verkabelung.
Technische Netzwerkdaten â
| Komponente | Schnittstelle | Adresse / Port |
|---|---|---|
| Womo-Netz | â | 192.168.8.0/24 |
Raspberry Pi tg-bobil | Ethernet eth0 | 192.168.8.10 |
Raspberry Pi tg-bobil | WLAN wlan0 | 192.168.2.154 im Heimnetz |
| Node-RED | TCP | 1880 |
| Zigbee2MQTT | TCP | 8080 |
| Mosquitto MQTT | TCP | 1883 |
| InfluxDB | TCP | 8086 |
| Womo-Handbuch | TCP | 5173 |
Heimnetzâ¶
Die WLAN-Adresse 192.168.2.154 gehört zum Heimnetz und steht nur zur VerfĂŒgung, wenn der Raspberry Pi mit diesem Netzwerk verbunden ist.
FĂŒr den normalen Betrieb im Wohnmobil ist die Ethernet-Adresse 192.168.8.10 maĂgeblich.
WAN und Internet â
Das lokale Womo-Netz benötigt grundsÀtzlich keine Internetverbindung.
Soll zusĂ€tzlich ein Internetzugang zur VerfĂŒgung stehen, kann der GL.iNet-Router ĂŒber seine WAN-Seite mit einem externen Netzwerk verbunden werden.
Unterwegs kann beispielsweise der Hotspot eines Smartphones als Internetzugang fĂŒr den Router verwendet werden.
Die GerÀte bleiben dabei mit dem lokalen Womo-Netz verbunden und können gleichzeitig:
- auf das Womo-Handbuch zugreifen
- lokale Dienste des Raspberry Pi verwenden
- auf das Internet zugreifen
WLAN ist nicht gleich Internetâ¶
Das WLAN stellt zunÀchst nur die drahtlose Verbindung zum lokalen Netzwerk des Wohnmobils her.
Erst wenn der Router zusÀtzlich eine Verbindung zum Internet besitzt, können die mit dem Womo-WLAN verbundenen GerÀte auch das Internet erreichen.
Netzwerkstruktur â
Die Netzwerkstruktur des Wohnmobils lÀsst sich vereinfacht wie folgt darstellen:
text
Internet
â
âŒ
Mobilfunk
â
âŒ
Smartphone-Hotspot
â
âŒ
GL.iNet-Router
192.168.8.1
â
âŒ
Womo-Netz 192.168.8.0/24
â
ââââââââââŽââââââââââ
â â
⌠âŒ
LAN WLAN
â â
⌠ââââș Smartphone
Raspberry Pi ââââș Tablet
tg-bobil ââââș Laptop
192.168.8.10 ââââș Fire-TV-Stick
â
ââââș Womo-Handbuch
ââââș Node-RED
ââââș Grafana
ââââș MQTT
ââââș Zigbee2MQTTLokales Netzwerkâ¶
LAN und WLAN gehören beide zum lokalen Womo-Netz 192.168.8.0/24.
Eine Internetverbindung ist fĂŒr die Kommunikation innerhalb dieses Netzes und den Zugriff auf die lokalen Dienste des Raspberry Pi nicht erforderlich.