Добавление счетчика SDM-220 в OpenHab

в 7:21, , рубрики: diy или сделай сам, habpanel, openhab, SDM220, Блог компании Plarium, умный дом, учет электроэнергии, метки:

Прошел почти год с момента моей первой публикации об электросчетчике с RS485/ModBus интерфейсом SDM-220, затем была вторая статья о том, как собирать с него данные и обрабатывать статистику. Это третья, надеюсь, последняя. Она о том, как интегрировать счетчик с OpenHab. Результат наконец-то меня полностью устраивает.

Добавление счетчика SDM-220 в OpenHab - 1

Итак, первая попытка собирать статистику со счетчика предпринималась с использованием внешнего облачного сервиса ThingSpeak. В качестве локального сервера, который опрашивает счетчик, использовался тонкий клиент (мини-компьютер) с установленным на флешку Ubuntu Server. Это была первая ошибка — флешка «умерла» через 3 месяца (случайность, подумал я). Не сделав никаких выводов, вторую флешку я убил за 2 месяца (закономерность). В третьей версии в качестве хранилища уже использовался usb-карман с винтом 2,5".

Сам сервис ThingSpeak позволяет производить некоторую обработку, но не дает достаточной гибкости с манипуляциями данными. Данные за сутки, например, собирались как сумма данных по часам. Если какой-то пакет данных на сервер не поступил или я отправил несколько данных во время тестирования, появлялась ошибка. Мысли о том, что придется вести двухтарифный учет с привязкой по времени суток, оптимизма не добавляли.

В общем, решил я осваивать OpenHab.

Задача первая: получить сырые данные со счетчика.

Установка самого OpenHab подробно изложена в инструкции. После установки нужно через панель Paper UI -> Bindings установить ModBus bindingbinding-modbus1 — 1.9.0

Опрос шины ModВus происходит через USB-RS485 адаптер, поэтому нужно убедиться, что адаптер есть в системе, и добавить пользователю openhab права на доступ к порту:

lsusb
Bus 002 Device 002: ID 0403:6001 Future Technology Devices International, Ltd FT232 Serial (UART) IC

ls /dev/ttyUSB*
/dev/ttyUSB0

sudo adduser openhab dialout
sudo adduser openhab tty

Затем рекомендуется настроить разрешения для Java (об этом также подробно написано в инструкции по установке OpenHab):

sudo vi /etc/default/openhab2 
EXTRA_JAVA_OPTS="-Dgnu.io.rxtx.SerialPorts=/dev/ttyUSB0"

После этих манипуляций нужно настроить конфигурационный файл services/modbus.cfg:

 sudo vi  /etc/openhab2/services/modbus.cfg

#Период опроса счетчика
poll=30000

#Счетчик не позволяет вычитать все регистры за одно обращение, поэтому нужно создать отдельную запись для каждого регистра. Поле start - номер регистра. В строке connection указываем номер и параметры порта (9600,8,n,1), задержку перед чтением каждого регистра и таймаут ответа.

#напряжение - 0x00
serial.slave1.connection=/dev/ttyUSB0:9600:8:none:1:rtu:2000:1000:none:none
serial.slave1.type=input
serial.slave1.start=0
serial.slave1.length=2
serial.slave1.valuetype=float32

#ток - 0x06
serial.slave2.connection=/dev/ttyUSB0:9600:8:none:1:rtu:2000:1000:none:none
serial.slave2.type=input
serial.slave2.start=6
serial.slave2.length=2
serial.slave2.valuetype=float32

#активная мощность - 0x0C
serial.slave3.connection=/dev/ttyUSB0:9600:8:none:1:rtu:2000:1000:none:none
serial.slave3.type=input
serial.slave3.start=12
serial.slave3.length=2
serial.slave3.valuetype=float32

#показания счетчика (активная энергия) - 0x156
serial.slave4.connection=/dev/ttyUSB0:9600:8:none:1:rtu:2000:1000:none:none
serial.slave4.type=input
serial.slave4.start=342
serial.slave4.length=2
serial.slave4.valuetype=float32

Затем нужно создать элементы данных в файле items/sdm220.items:

sudo vi /etc/openhab2/items/sdm220.items

#Определяем группу для элементов
Group gSDM220

#и указываем, откуда их брать и как выводить, energy - это имя иконки из стандартного набора
Number sdm220_voltage  "Напряжение  [%.1f В]" <energy> (gSDM220) {modbus="slave1:0"}
Number sdm220_current  "Ток  [%.2f А]" <energy> (gSDM220) {modbus="slave2:0"}
Number sdm220_actpower  "Мощность  [%.1f Вт]" <energy> (gSDM220) {modbus="slave3:0"}
Number sdm220_actcounter  "Счетчик электроэнергии  [%.1f кВт*ч]" <energy> (gSDM220) {modbus="slave4:0"}

Осталось добавить текущие показания на dashboard. Для этого редактируем файл sitemaps/default.sitemap:

sudo vi /etc/openhab2/sitemaps/default.sitemap 

sitemap default label="alk0v SmartHome (default sitemap)" {
    Frame label="Электросчетчик" {
        Text item=sdm220_voltage
        Text item=sdm220_current
        Text item=sdm220_actpower
        Text item=sdm220_actcounter
    }
}

В принципе, этого достаточно, чтобы увидеть текущие показания счетчика:
Добавление счетчика SDM-220 в OpenHab - 2

Задача вторая: настройка HabPanel и визуализация показаний

OpenHab поддерживает несколько панелей управления. Мне внешне больше всего понравилась HabPanel. Через Paper UI -> User Interfaces устанавливаем HabPanelui-habpanel — 2.0.0.

Для отрисовки графиков также нужно где-то хранить данные. OpenHab использует термин Persistence для баз данных. Мне хотелось использовать базу MySQL, в community обсуждали много проблем с этой базой, в итоге я нашел инструкцию, которая заработала и у меня.

Итак, устанавливаем MySQL Persistence (persistence-mysql — 1.9.0).

Устанавливаем MySQL

sudo apt-get install mysql-server
sudo mysql -u root -p

Настраиваем базу

CREATE DATABASE OpenHAB;
CREATE USER 'openhab'@'localhost' IDENTIFIED BY 'YOURPASSWORD';
GRANT ALL PRIVILEGES ON OpenHAB.* TO 'openhab'@'localhost';
quit

Рестартуем openhab

sudo service openhab2 stop
sudo service openhab2 start

Правим services/mysql.cfg:

# the database url like 'jdbc:mysql://<host>:<port>/<database>' (without quotes)
url=jdbc:mysql://localhost:3306/openhab

# the database user
user=openhab

# the database password
password=YOURPASSWORD

Правим persistence/mysql.persist. По умолчанию значения всех Items будут заноситься в базу при каждом изменении:

Strategies {
        // if no strategy is specified for an item entry below, the default list will be used
        everyMinute     : "0 * * * * ?"
        every5Minutes : "0 */5 * * * ?"
        everyHour   : "0 0 * * * ?"
        everyDay    : "0 0 0 * * ?"
        default = everyChange
}

Items {
    // persist all items once a day and on every change and restore them from the db at startup
    * : strategy = default, restoreOnStartup
}

Если всё настроено правильно, в базе должна появиться таблица Items и таблицы ItemXX для каждого Item.


mysql> use openhab;
Database changed

mysql> show tables;
+-------------------+
| Tables_in_openhab |
+-------------------+
| Item1             |
| Item2             |
| Item3             |
| Item4             |
| Items             |
+-------------------+
5 rows in set (0.00 sec)

mysql> select * from Items;
+--------+--------------------------+
| ItemId | ItemName                 |
+--------+--------------------------+
|      1 | sdm220_voltage           |
|      2 | sdm220_actpower          |
|      3 | sdm220_actcounter        |
|      4 | sdm220_current           |
+--------+--------------------------+
4 rows in set (0.00 sec)

Теперь можно наводить красоту в HabPanel.

Добавляем Dashboard, на него добавляем новые виджеты. Для вывода значений используется виджет Dummy, для вывода графиков — Chart. Тут всё интуитивно понятно. Параметры мощности и напряжения я вывел на один график, используя две разных шкалы Y.

Указываем в качестве источника данных mysql:
Добавление счетчика SDM-220 в OpenHab - 3

Настраиваем пороги для оси напряжения:
Добавление счетчика SDM-220 в OpenHab - 4

Добавляем Items, указываем для них цвет и тип линии, для напряжения указываем ось Secondary:
Добавление счетчика SDM-220 в OpenHab - 5

Получаем результат :)
Добавление счетчика SDM-220 в OpenHab - 6

Задача третья: почасовый и посуточный учет затраченной электроэнергии

Отображение изменения состояния во времени — это хорошо, но хотелось еще получить статистику расхода за час, сутки, месяц. То есть задача — периодически производить некоторые вычисления. Тут на помощь приходит механизм правил в OpenHab.

Итак, настраиваем Rules.

Сначала нужно добавить новые Items в items/sdm220.items:

Number sdm220_hourcounter (gSDM220)
Number sdm220_daycounter (gSDM220)

Затем создаем файл rules/energy.rules, в котором нужно указать 2 правила: одно будет выполняться раз в час, второе — раз в сутки.

rule "Energy by hour"
when
        Time cron "0 0 * * * ?"
then
//вычисление расхода. Из текущих показаний счетчика вычитаются значения из базы на час раньше   
        var hour = sdm220_actcounter.state as DecimalType - sdm220_actcounter.historicState(now.minusHours(1), "mysql":).state as DecimalType
//вывод данных в лог для отладки
        logInfo("TEST","sdm220_hourcounter = "+hour)
//присваиваем значение Item
        postUpdate(sdm220_hourcounter, hour)
end

rule "Energy by day"
when
        Time cron "0 0 0 * * ?"
then
        var day = sdm220_actcounter.state as DecimalType - sdm220_actcounter.historicState(now.minusDays(1), "mysql":).state as DecimalType
        postUpdate(sdm220_daycounter, day)

Для отладки можно использовать консоль OpenHab. Стандартные логин и пароль: openhab/habopen. Подключиться к ней можно командой:

ssh -p 8101 openhab@localhost
openhab> log:tail

19:22:00.012 [INFO ] [.eclipse.smarthome.model.script.TEST] - sdm220_hourcounter_day = 0.526123046875
19:22:00.014 [INFO ] [.eclipse.smarthome.model.script.TEST] - sdm220_daycounter = 10.861083984375
19:22:09.462 [INFO ] [marthome.event.ItemStateChangedEvent] - sdm220_current changed from 16.0433025360107421875 to 5.69449329376220703125
19:22:11.500 [INFO ] [marthome.event.ItemStateChangedEvent] - sdm220_actcounter changed from 2387.51904296875 to 2387.5458984375
19:22:13.532 [INFO ] [marthome.event.ItemStateChangedEvent] - sdm220_voltage changed from 192.7679595947265625 to 200.4195098876953125
19:22:15.568 [INFO ] [marthome.event.ItemStateChangedEvent] - sdm220_actpower changed from 2271.8486328125 to 1132.8717041015625
19:23:00.014 [INFO ] [.eclipse.smarthome.model.script.TEST] - sdm220_hourcounter_day = 0.515869140625
19:23:00.015 [INFO ] [.eclipse.smarthome.model.script.TEST] - sdm220_daycounter = 10.8769531250

Или можно просматривать файл лога:

tail -f /var/log/openhab2/openhab.log
2017-04-18 19:17:45.587 [INFO ] [el.core.internal.ModelRepositoryImpl] - Refreshing model 'energy.rules'
2017-04-18 19:18:00.259 [INFO ] [.eclipse.smarthome.model.script.TEST] - sdm220_hourcounter_day = 0.571044921875
2017-04-18 19:18:00.272 [INFO ] [.eclipse.smarthome.model.script.TEST] - sdm220_daycounter = 10.8330078125
2017-04-18 19:19:00.015 [INFO ] [.eclipse.smarthome.model.script.TEST] - sdm220_daycounter = 10.83789062500
2017-04-18 19:19:00.025 [INFO ] [.eclipse.smarthome.model.script.TEST] - sdm220_hourcounter_day = 0.557861328125
2017-04-18 19:20:00.013 [INFO ] [.eclipse.smarthome.model.script.TEST] - sdm220_hourcounter_day = 0.55517578125
2017-04-18 19:20:00.024 [INFO ] [.eclipse.smarthome.model.script.TEST] - sdm220_daycounter = 10.859130859375

Я планирую менять основной электросчетчик на двухтарифный, по которому электроэнергия, потребляемая в диапазоне с 23:00 до 07:00, оплачивается с коэффициентом 0.5, поэтому хотелось бы видеть ожидаемый эффект и вести двухтарифный учет. Сначала я просто добавил в Items и Rules дополнительные условия для времени и складывал дневные и ночные показания в две разных таблицы. В базе всё было красиво, а вот на графике выглядело коряво, так как график соединял два последних значения прямой линией:
Добавление счетчика SDM-220 в OpenHab - 7

Чтобы потешить свое чувство прекрасного, пришлось немного заморочиться.

Итак, финальный скрипт Rules для двухтарифного учета выглядит так:

rule "Energy by hour"
when
        Time cron "0 0 * * * ?"
then
        var hour = sdm220_actcounter.state as DecimalType - sdm220_actcounter.historicState(now.minusHours(1), "mysql":).state as DecimalType
//определяем диапазоны времени
        if(now.getHourOfDay > 7 && now.getHourOfDay < 23)
        {
                logInfo("TEST","sdm220_hourcounter_day = "+hour)
                postUpdate(sdm220_hourcounter_day, hour)
        }
        else
        {
//на границе диапазонов добавляем нулевые значения в график
//так как в таблице в качестве primary key используется timestamp, между добавлениями данных в одну и ту же таблицу стоит пауза в одну секунду
                if(now.getHourOfDay==7)
                {
                        postUpdate(sdm220_hourcounter_night, hour)
                        Thread::sleep(1000)
                        postUpdate(sdm220_hourcounter_night, 0)
                        Thread::sleep(1000)
                        postUpdate(sdm220_hourcounter_day, 0)
                        Thread::sleep(1000)
                        postUpdate(sdm220_hourcounter_day, hour)
                }
                else if(now.getHourOfDay==23)
                {
                        postUpdate(sdm220_hourcounter_day, hour)
                        Thread::sleep(1000)
                        postUpdate(sdm220_hourcounter_day,0)
                        Thread::sleep(1000)
                        postUpdate(sdm220_hourcounter_night, 0)
                        Thread::sleep(1000)
                        postUpdate(sdm220_hourcounter_night, hour)
                }
                else
                {
                        postUpdate(sdm220_hourcounter_night, hour)
                }
        }
        postUpdate(sdm220_hourcounter, hour)
end

rule "Energy by day"
when
        Time cron "0 0 0 * * ?"
then
        var day = sdm220_actcounter.state as DecimalType - sdm220_actcounter.historicState(now.minusDays(1), "mysql":).state as DecimalType
        //night counter, 00:00..07:00 + 23:00..00:00
        var day2 = sdm220_actcounter.historicState(now.minusHours(17),"mysql":).state as DecimalType - sdm220_actcounter.historicState(now.minusDays(1), "mysql":).state as DecimalType + sdm220_actcounter.state as DecimalType - sdm220_actcounter.historicState(now.minusHours(1),"mysql":).state as DecimalType
        //day counter, 07:00..23:00
        var day1 = sdm220_actcounter.historicState(now.minusHours(1),"mysql":).state as DecimalType - sdm220_actcounter.historicState(now.minusHours(17),"mysql":).state as DecimalType
        logInfo("TEST","sdm220_daycounter_day = "+day1)
        logInfo("TEST","sdm220_daycounter_night = "+day2)
        logInfo("TEST","sdm220_daycounter = "+day)
        postUpdate(sdm220_daycounter, day)
        postUpdate(sdm220_daycounter_day, day1)
        postUpdate(sdm220_daycounter_night, day2)
end

Перед редактированием скрипта добавить нужные Items:

Number sdm220_hourcounter_day (gSDM220)
Number sdm220_hourcounter_night (gSDM220)
Number sdm220_daycounter_day (gSDM220)
Number sdm220_daycounter_night (gSDM220)

Теперь график почасового и посуточного расхода выглядит так:
Добавление счетчика SDM-220 в OpenHab - 8

На этом, пожалуй, все. В планах еще добавить подсчет расхода электроэнергии и денег за месяц по дневному и ночному тарифу и генерацию отчета с отправкой на почту.

Автор: Plarium

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля