使用智能电表打造家庭用电量监控

创作时间:

作者:

@小白创作中心

使用智能电表打造家庭用电量监控

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/dengyi910/article/details/139865231

本文介绍了一种基于DL/T 645协议的智能电表的家庭用电监控系统搭建方法。从硬件准备、协议交互、数据保存到展示，详细记录了整个系统的实现过程，并分享了一些通过监控发现的有趣现象。

DL/T 645是国内的电力数据传输协议，一些智能电表支持这个协议，淘宝上用这个关键词一搜索就能看到很多电表，一般都可以读取到电压、电流、有功功率等数据。装上这个电表，就可以实时监控家里的用电情况了。

首先上图，第一图是电压和功率状况，第二个图是日用电量。

本文从头开始，一步一步地说明我家里是如何使用这个电表搭建电力监控的。

硬件准备

首先我们需要一个支持 DL/T 645 协议的导轨电表，大概长这个样子。

标准的导轨电表，可以直接装入配电箱。相对于普通电表，除了火零输入和输出以外，还多了两个端口，这两个端口就是通信端口。我的这个电表走的是 RS485 协议，所以我们还需要一个 RS485 转 TTL 的模块。还是淘宝，买一个 USB 口的 RS485 转 TTL 模块，插上电脑后就可以直接从通过串口进行 DL/T 645 通信了。

因为距离很短，我直接用两条铁氟龙线做 RS485 数据线，连屏蔽和双绞都不需要，直接接入弱电箱里的小服务器上。

DL/T 645 协议交互

DL/T 645 协议并不复杂，这里不细说，有兴趣的可以直接找规范原本。我自己用 C 写了一个通过 DL/T 645 读取数据的库，可以直接使用。地址位于: https://github.com/greensea/dlt645

根据实际测试的结果，如果要读取电压、电流、有功功率、频率、总电量这五个数据，耗时大概 700+ms，这速度其实并不快。于是，只好把采样频率设置为每秒一次了，这样在显示数据的时候也比较好处理。

用上面的库，额外写了一个小程序，每秒钟读取一次上述五个数据，然后把数据写入到一个临时文件中。

写入临时文件是有原因的，C 开发起来比较麻烦，拿到数据之后其实就可以用其他语言继续处理了，直接将数据写入临时文件，是一个最为方便的数据传递的方案。虽然说可以用比诸如共享内存、IPC 之类的方式，但这也太麻烦了，还不如直接用 C 把数据写入数据库呢。

数据保存

接下来就使用比较顺手的语言继续开发，这里我直接使用 go. 程序会每隔一秒读取一次临时文件，然后将数据保存到 MySQL 中。MySQL 中保存了时间戳以及上述五个测量数据。

数据展示

数据都有了，接下来的活对程序员来说就很轻车熟路了。以前我使用 netdata 来显示数据，但是用下来觉得 netdata 资源消耗太大，而且还要另写一个 python 脚本把数据喂给 netdata，而且 netdata 总是时不时出现奇怪的问题，后来就给换成 grafana 了。

展示电压、功率的变化情况还是很简单的，直接读取数据库，直接输出就完事了，但日用电量的显示就有一点小麻烦了。

如果我要显示最近 30 日内每日的用电量，按最简单的方法就是读取最近 30 天的数据，然后加加减减，但我们的采样频率是 1Hz，30 天的数据量高达

86400 * 30 = 2592000

条，如果是一个月的时间范围似乎还能接受，但如果要显示最近一年以来每个月的用电量，那这查询的数据量就太大了。

一个比较合理的方案是，读取每个月第一天的 00:00:00 的总用电量，然后做个减法，就可以得到每个月的用电量了。纯 SQL 语句很难实现这个查询，只能使用存储过程来实现。

存储过程没怎么写过，要上手的话还是有点麻烦，于是直接让 AI 写了一个例子，我略微调整之后就可以用了。AI 真方便。

  
BEGIN
    DECLARE i INT DEFAULT 0;
    DECLARE start_date DATE;
    DECLARE end_date DATE;
    DECLARE ts INT;
    DECLARE ee DOUBLE DEFAULT 0;
    
    SET start_date = DATE_SUB(CURDATE(), INTERVAL 11 MONTH);
    SET end_date = CURDATE();
    
    DROP TEMPORARY TABLE IF EXISTS monthly_e;
    CREATE TEMPORARY TABLE IF NOT EXISTS monthly_e (
        ts INT,
        ts_readable DATETIME,
        ee DOUBLE
    );
    
    WHILE i < num_months DO
        SET ts = UNIX_TIMESTAMP(DATE_FORMAT(DATE_ADD(start_date, INTERVAL i+1 MONTH), '%Y-%m-01 00:00:00'));
        -- 由于历史遗留问题，create_time 字段使用了不同的时间戳单位，这里只好用 IF 进行区分处理
        IF tname = 'b_longjing' THEN
        	SET ee = (SELECT `e` FROM b_longjing WHERE create_time < ts ORDER BY create_time DESC LIMIT 1);
        ELSEIF tname = 'b_fz' THEN
        	SET ee = (SELECT `e` FROM b_fz  WHERE create_time < ts * 1000 ORDER BY create_time DESC LIMIT 1);	    
        ELSEIF tname = 'b_fzsolar' THEN
        	SET ee = (SELECT `e` FROM b_fzsolar WHERE create_time < ts * 1000 ORDER BY create_time DESC LIMIT 1);	    	    
        END IF;
        
        INSERT INTO monthly_e (ts, ts_readable, ee)
        VALUES (ts, FROM_UNIXTIME(ts), ee);
        
        SET i = i + 1;
    END WHILE;
    
    SELECT * FROM monthly_e;
    
    DROP TEMPORARY TABLE IF EXISTS mo nt hl y;
END