Alat Kuasa Berasaskan Rumah Raspberry PI: 14 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:07

Ini adalah projek kecil yang saya lakukan untuk memantau penggunaan kuasa perkakas individu di sekitar rumah dan memaparkan grafik penggunaan kuasa mereka dari masa ke masa. Ini sebenarnya adalah salah satu projek berasaskan Raspberry PI yang lebih mudah saya buat, tidak memerlukan pematerian atau penggodaman produk terbuka. Ia tidak harus menjadi projek Raspberry PI, ia dapat dilakukan dengan mudah pada kotak Linux atau mungkin Windows.

Kosnya ialah $ 50 AUD untuk satu set 4 monitor kuasa / palam pintar dan kos Raspberry PI. Ini boleh dijalankan pada Pi Zero atau Original PI walaupun saya rasa agak perlahan. Satu-satunya PI lain yang saya miliki adalah PI 3 dan saya merasa sangat selesa, jadi itulah yang saya cadangkan. Perhatikan jika anda ingin menjalankannya pada PI yang lebih lama, anda boleh mengurangkan kekerapan pengumpulan data (saya menggunakan 10 saat).

Projek ini juga mempunyai keuntungan tambahan atau membebaskan palam pintar dari firmware pengeluar, jadi anda tidak perlu menggunakan aplikasi dan perkhidmatan cloud khusus mereka. Oleh itu, ia boleh digunakan dengan Home Assist atau hanya dengan skrip python anda sendiri.

Harap maklum bahawa saya menganggap anda tahu cara memasang OS pada PI, menyambung ke sana dan menjalankan beberapa arahan asas linux. Saya juga menganggap anda tahu bagaimana mencari alamat IP palam pintar anda setelah ia menyambung ke WiFi anda.

Bekalan

2 pek atau 4 pek palam pintar dari sini:

www.kogan.com/au/buy/kogan-smarterhome-sma…

1 Raspberry PI

Kemahiran:

Keupayaan untuk menyediakan PI raspberry

Garis arahan linux asas

Penyunting teks seperti vi atau nano (nano lebih mesra pengguna, vi lebih cepat setelah anda mengenalinya)

Keupayaan untuk mencari IP peranti di rangkaian anda.

Langkah 1: Beli Beberapa Palam Pintar

Palam pintar yang saya gunakan adalah dari sini:

www.kogan.com/au/buy/kogan-smarterhome-sma…

Perhatikan bahawa terdapat pelbagai jenis palam pintar yang serasi, kebanyakannya (semua?) Adalah peranti berasaskan ESP8266 (WEMOS) dan sangat senang dipusingkan. Pastikan untuk mendapatkan sesuatu yang mempunyai pemantauan kuasa kerana banyak yang tidak. Halaman ini menunjukkan senarai besar peranti yang serasi:

templates.blakadder.com/plug.html

Langkah 2: Memusingkan Peranti

Bahagian ini sangat mudah. Anda pada dasarnya hanya memuat turun perisian, menjalankannya dan ia akan membantu anda.

Untuk ini, anda memerlukan kotak Raspberry PI atau Linux dengan WiFi. Anda perlu mempunyai sambungan utama anda ke peranti ini TIDAK menjadi WiFi. Untuk PI3 saya ini mudah kerana saya disambungkan melalui Ethernet. Sekiranya anda mempunyai PI Zero maka anda harus menghubungkan cara lama, dengan papan kekunci dan monitor.

Saya mengandaikan anda tahu bagaimana menyediakan PI dan menyambungkannya dengan SSH atau papan kekunci sehingga saya tidak akan melaluinya. Sekiranya anda tidak pasti terdapat banyak tutorial di web.

Sebelum kita memulakan, hanya sedikit latar belakang pada peranti. Terdapat sebuah syarikat di China bernama Tuya yang mengeluarkan palam pintar untuk pelanggan yang berbeza. Mereka membuat penyesuaian untuk pelanggan yang berbeza dan menyediakan firmware lalai dan membolehkan syarikat membuat pengubahsuaian mereka sendiri. Masalah dengan ini adalah jika anda mempunyai banyak produk dari vendor yang berlainan maka anda akhirnya perlu menjalankan banyak aplikasi, beberapa di antaranya berfungsi lebih baik daripada yang lain. Dengan mem-flash firmware sumber terbuka, anda membebaskan diri daripada semua itu. Jadi ini bagus untuk automasi rumah umum.

Jadi…. tanpa basa-basi, berikut adalah arahannya:

1) Jalankan arahan ini pada PI, ini akan memasang perisian yang diperlukan.

# git klon https://github.com/ct-Open-Source/tuya-convert# cd tuya-convert #./install_prereq.sh

2) Pasangkan plag pintar ke dalam kuasa

3) Hidupkan dengan butang

4) Tahan butang kuasa sehingga cahaya biru mula berkelip

5) Tunggu 10 saat. Ini tidak mustahak tetapi saya dapati ia berfungsi lebih baik jika anda melakukannya.

6) Jalankan arahan ini

./start_flash.sh

Dari sini anda hanya mengikuti arahan kecuali pada akhir pilih "2. Tasmota". Terdapat pilihan untuk firmware yang berbeza tetapi saya belum mencubanya, jadi saya tidak pasti bagaimana rasanya.

Perhatikan bahawa saya harus melakukan ini lebih dari sekali, pada mulanya saya fikir saya telah memasang alat ini, saya tidak mempunyai lampu, tidak ada klik relay, tidak ada tanda-tanda kehidupan. Tetapi saya mematikannya dan menjalankan perintah terakhir sekali lagi dan ia berjaya. Saya terpaksa melakukan ini dengan 3 dari 4 peranti yang saya flash, hanya satu yang dapat dilalui, saya rasa kerana langkah 5.

Arahan penuh di sini:

github.com/ct-Open-Source/tuya-convert

Langkah 3: Menyambung ke Firmware untuk Kali Pertama

Setelah anda memasukkan tasmota ke peranti, ia tidak akan menunjukkan banyak tanda kehidupan. Sebab untuk ini adalah bahawa ia perlu dikonfigurasi. Melakukan ini agak mudah, saya dapati dengan menggunakan telefon saya. Langkahnya adalah:

1) Cari titik akses WiFi

2) Sambungkan ke tasmota_xxxx yang berlabel (di mana x adalah nombor)

3) Telefon harus mengarahkan anda ke halaman lalai, jika tidak pergi ke 192.168.4.1

Perhatikan pada beberapa telefon yang mungkin memberi anda pesan yang mengatakan "tidak ada akses internet, adakah anda ingin tetap terhubung", pilih ya.

4) Pada halaman tersebut, masukkan nama rangkaian WiFi dan kata laluan anda pada 2 kotak pertama. Klik pilihan untuk menunjukkan kata laluan dan periksa tiga kali anda memasukkan kata laluan yang betul. Sekiranya anda memasukkan kata laluan yang salah, saya percaya sukar untuk kembali ke skrin konfigurasi ini. Perhatikan bahawa anda juga dapat mencari rangkaian WiFi, walaupun anda masih perlu memasukkan kata laluan.

5) Palam sekarang seharusnya disambungkan ke rangkaian WiFi anda. Anda perlu pergi ke halaman konfigurasi untuk penghala anda dan mencari IP peranti anda.

6) Buka penyemak imbas web di PC anda dan pergi ke https:// [device_ip] Anda akan melihat skrin konfigurasi dari Tasmota.

Tahniah, anda berjaya menukar palamnya.

Langkah 4: Mengkonfigurasi Palam

Syarikat yang membuat peranti ini nampaknya membuat 10, 000 peranti dengan pelbagai konfigurasi yang berbeza. Kami baru sahaja mem-flash firmware baru dan firmware tidak tahu peranti apa yang telah dihidupkan. Oleh itu, sebelum sesuatu berfungsi, kita perlu mengkonfigurasinya. Untuk melakukannya, kami perlu mencari perincian peranti kami di web dan memuatkan konfigurasi tersebut.

Untuk ini, cari peranti anda di halaman ini:

templates.blakadder.com/plug.html

Untuk peranti yang saya gunakan, konfigurasi ada di sini:

templates.blakadder.com/kogan-KASPEMHUSBA….

Untuk menetapkan konfigurasi kita hanya menyalin teks di bawah Templat. Dalam kes ini adalah:

Kemudian

1) Pergi ke halaman konfigurasi peranti anda https:// [IP palam pintar]

2) Klik konfigurasi, konfigurasikan yang lain

3) Tampal dalam rentetan templat anda

4) Tandakan "Aktifkan MQTT"

5) Klik aktifkan dan Simpan.

Untuk menguji ini telah berjaya, klik "Menu utama" untuk kembali ke halaman utama dan sekarang anda akan melihat angka penggunaan kuasa. Mereka semua akan menjadi sifar, walaupun voltan tetapi ini adalah petanda baik. Klik butang togol dan anda mesti mendengar klik geganti dan melihat voltan naik.

Langkah 5: Kalibrasi Voltan

Saya dapati bacaan voltan menunjukkan tahap tinggi. Sekiranya anda mempunyai sumber bacaan voltan lain di rumah (contohnya meter pintar mungkin ??) maka anda boleh menentukur plag dengan mudah. Untuk membuat ini

1) Dapatkan bacaan voltan yang betul

2) Hidupkan geganti di palam pintar

3) Klik Konsol di laman utama untuk peranti

4) Masukkan arahan "VoltageSet 228" dan tekan enter (ganti 228 dengan voltan anda)

Voltan kini harus ditunjukkan dengan betul.

Langkah 6: Memasang Perisian pada PI

Terdapat beberapa pakej yang perlu dipasang pada PI. Ini mudah dipasang dan boleh dilakukan mengikut arahan dari pelbagai pakej. Saya akan memberikan arahan di sini tetapi perhatikan bahawa mereka boleh berubah dari masa ke masa sehingga arahan saya akan kekal. Pakej adalah:

Grafana (untuk memaparkan grafik)

Influxdb (pangkalan data siri masa yang akan menyimpan data kami)

Telegraf (digunakan untuk memasukkan data ke dalam Influxdb)

Mosquitto (bas mesej digunakan untuk menyebarkan data di sekitar, palam pintar mendorong data di sini)

Rangkaian aliran data seperti ini:

Palam Pintar -> Mosquitto -> Telegraf -> InfluxDB -> Grafana

Sekiranya anda bertanya mengapa kami tidak boleh melewatkan Mosquitto dan Telegraf, itu adalah soalan yang baik. Secara teori Smart Plug boleh mendorong masuk. Masalahnya adalah bahawa ia kemudian harus dikonfigurasi untuk 100-an titik akhir yang berbeza dan itu akan mengunci kita dari beberapa pilihan. Sebilangan besar barang dalam automasi rumah menggunakan Mosquitto untuk menyampaikan mesej. Sebagai contoh, kita boleh menghidupkan dan mematikan palam dengan menghantar mesej ke Mosquitto dan palam pintar akan menerimanya dan bertindak balas.

Langkah 7: Memasang Grafana

Dari:

grafana.com/grafana/download?platform=arm

Atau banyak pilihan lain di sini:

grafana.com/grafana/download

Untuk Pi 1 dan Pi Zero (ARMv6)

sudo apt-get install -y adduser libfontconfig1 # cari versi terbaru dari halaman di topwget https://dl.grafana.com/oss/release/grafana-rpi_7….sudo dpkg -i grafana-rpi_7.0.1_armhf. debsudo / bin / systemctl daemon-reloadsudo / bin / systemctl membolehkan grafana-serverudo / bin / systemctl memulakan grafana-server

Untuk PI yang lebih baru (ARMv7)

sudo apt-get install -y adduser libfontconfig1 # cari versi terbaru dari halaman di topwget https://dl.grafana.com/oss/release/grafana_7.0.1_…sudo dpkg -i grafana_7.0.1_armhf.debsudo / bin / systemctl daemon-reloadsudo / bin / systemctl membolehkan grafana-serverudo / bin / systemctl memulakan grafana-server

Untuk menguji:

Pergi ke https:// [IP of PI]: 3000

nama pengguna / kata laluan adalah admin / admin, ia akan meminta anda mengubahnya, anda boleh melangkau sekarang

Sekiranya anda mendapat GUI maka semuanya bagus, beralih ke langkah seterusnya

Langkah 8: Memasang InfluxDB

Jalankan arahan ini di PI:

curl -sL https://repos.influxdata.com/influxdb.key | sudo apt-key add -source / etc / os-releasetest $ VERSION_ID = "7" && echo "deb https://repos.influxdata.com/debian wheezy stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/influxdb.listtest $ VERSION_ID = "8" && echo "deb https://repos.influxdata.com/debian jessie stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/influxdb.listtest $ VERSION_ID = "9" && echo "deb https://repos.influxdata.com/debian stretch stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/influxdb.listtest $ VERSION_ID = "10" && echo "deb https://repos.influxdata.com/debian buster stable" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/influxdb.listsudo apt-get updatesudo apt-get install influxdbsudo systemctl membolehkan influxdbsudo systemctl mula influxdb

Uji dengan menaip "kemasukan". Ini akan memasukkan anda ke dalam baris arahan influxdb. Ketik "tunjukkan pangkalan data", belum ada pangkalan data tetapi jika anda mendapat senarai kosong tanpa ralat maka semuanya bagus.

Langkah 9: Memasang Telegraf

Yang ini sangat mudah, kerana kami menambahkan repos influxdb yang boleh kami taip:

sudo apt-get install telegrafsudo systemctl aktifkan telegrafsudo systemctl mulakan telegraf

Pada tahap ini Telegraf sudah menjadi metrik sistem pembalakan ke influxdb. Anda dapat melihatnya dengan menaip arahan berikut:

pangkalan data influxshow menggunakan siri telegrafshowSELECT * FROM cpu LIMIT 10;

Langkah 10: Pasang Mosquitto

Bahagian ini mudah kerana kami hanya memasang versi lalai yang dibungkus dengan raspian:

sudo apt-get -y install mosquittosudo apt-get -y install mosquitto-clientssudo systemctl membolehkan mosquittosudo systemctl memulakan mosquitto # buat kata laluan untuk mosquittosudo mosquitto_passwd -c / etc / mosquitto / tasmota tasmota # masukkan kata laluan. Tuliskan kata laluan ini kerana kami perlu memberikannya kepada palam pintar

Untuk menguji:

jalankan ini dalam satu sesi SSH:

ujian mosquitto_sub -t

Jalankan ini di lain

mosquitto_pub -t test -m mymessage

Anda mesti melihat mesej anda pada sesi SSH pertama

Langkah 11: Menghantar Data Dari Palam Pintar ke Mosquitto

Sekarang kita menjalankan mosquitto, kita perlu mengkonfigurasi plug pintar untuk menghantar data ke mosquitto. Perkara ini agak mudah dilakukan. Kami memerlukan kata laluan yang dimasukkan untuk nyamuk dari langkah sebelumnya.

1) Log masuk ke laman web palam pintar anda

2) Klik Konfigurasi, kemudian Konfigurasi Pembalakan

3) Tetapkan tempoh telemetri ke 10 dan klik simpan.

4) Klik Konfigurasikan MQTT

5) Untuk host masukkan alamat IP PI anda

6) Untuk nama pengguna masukkan tasmota

7) Untuk kata laluan masukkan kata laluan dari langkah sebelumnya

8) Untuk topik masukkan tasmota1

9) Klik simpan

Untuk menguji:

Pada PI, taipkan arahan di bawah. Dalam masa 10 saat anda akan melihat data masuk.

mosquitto_sub -t tele / tasmota1 / SENSOR

Data kelihatan seperti ini:

Langkah 12: Gunakan Telegraf untuk Mendorong Data Dari Mosquitto ke Influx

Kami sekarang akan mengkonfigurasi Telegraf untuk membaca data dari mosquitto dan mendorong ke influxdb. Pada PI:

1) sudo mv /etc/telegraf/telegraf.conf /etc/telegraf/telegraf.conf.bak

2) sudo vi /etc/telegraf/telegraf.conf

Catatan vi tidak terlalu mesra untuk pengguna baru, jika anda lebih suka penyunting teks berasaskan menu gunakan nano sebagai gantinya:

sudo nano /etc/telegraf/telegraf.conf

3) Tampal dalam konfigurasi dari fail yang dilampirkan

4) sudo systemctl mulakan semula telegraf

Untuk menguji ketik ini pada PI:

kemasukan

tunjukkan pangkalan data

anda harus melihat pangkalan data ujian. Sekiranya anda tidak menyukai ujian nama, anda boleh menukar dest_db dalam fail telegraf.conf.

Langkah 13: Akhirnya, Buat Grafik di Grafana

Akhirnya kami dapat melihat beberapa data:-):-)

Mula-mula kita perlu membuat sambungan ke pangkalan data. Pergi ke laman web grafana http: [ip of PI]: 3000

1) Log masuk dengan admin / admin

2) Di lajur kiri klik ikon roda gigi dan sumber data

3) Klik tambah sumber data

4) Klik influxdb

5) Untuk URL masukkan https:// localhost: 8086

6) Untuk pangkalan data masukkan ujian

7) Untuk HTTP masukkan GET

8) Untuk selang waktu min masukkan 10s

9) Klik Simpan dan Uji, semestinya "Sumber data berfungsi"

OK, sekarang kita mempunyai sambungan ke pangkalan data sehingga kita dapat membuat grafik … akhirnya.

1) Di lajur kiri klik + dan kemudian Papan Pemuka dan Tambah Panel Baru

2) Untuk pangkalan data, klik InfluxDB

3) Klik ukuran dan pilih Kogan

4) Untuk bidang pilih Energy_Power.

5) Untuk alias, beri nama siri anda (contohnya Mesin Pencuci Pinggan)

6) Di sebelah kanan untuk Judul Panel beri nama, contohnya Power.

7) Itu sahaja, anda mesti melihat data. Klik butang anak panah kiri untuk keluar dari pengeditan dan kemudian klik simpan, beri nama papan pemuka anda.

Sekiranya anda berjaya sejauh ini, kerja yang hebat, serius.

Langkah 14: Beberapa Petua

Konfigurasi Telegraf lalai yang saya sediakan sedikit memerlukan pemeliharaan kerana bahagian baru perlu ditambahkan untuk setiap peranti dan memulakan semula Telegraf perlu dilakukan. Dengan perubahan di bawah ini menjadikan perkara menjadi lebih dinamik kerana peranti dapat ditambahkan atau dinamakan semula dalam konfigurasi Tasmota tanpa perlu mengubah Telegraf.

Perubahan pertama adalah meletakkan + pada nama topik, ini pada dasarnya adalah wildcard. Ini dengan sendirinya akan mencukupi kecuali ketika anda membuat grafik di Grafana, peranti muncul dengan nama seperti "tele / WashingMachine / SENSOR". Bahagian kedua konfigurasi Telegraf di bawah adalah pemproses regex. Ini menarik teks "WashingMachine" dari pusat dan mengubahnya menjadi tag baru yang didorong ke InfluxDB.

Catatan: pastikan untuk menyediakan nama topik yang berbeza dalam konfigurasi Tasmota untuk setiap peranti

[inputs.mqtt_consumer.tags] dest_db = "ujian"

Setelah ini dilakukan, sangat mudah untuk mengkonfigurasi Grafana untuk menunjukkan banyak peranti pada satu grafik. Gambar yang dilampirkan pada langkah ini menunjukkan apa yang perlu dilakukan. Cukup klik tanda + pada kumpulan mengikut baris dan pilih teg (peranti). Bahagian bawah di Alias Dengan memasukkan $ tag_device. Anda sekarang mesti melihat beberapa siri pada satu graf. Anda boleh mengklik teks setiap item untuk menghidupkan dan mematikannya (klik ctrl berfungsi untuk memilih gandaan)