Добавление счетчика SDM-220 в OpenHab
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.
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 binding — binding-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]" (gSDM220) {modbus="slave1:0"}
Number sdm220_current "Ток [%.2f А]" (gSDM220) {modbus="slave2:0"}
Number sdm220_actpower "Мощность [%.1f Вт]" (gSDM220) {modbus="slave3:0"}
Number sdm220_actcounter "Счетчик электроэнергии [%.1f кВт*ч]" (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: 
Задача вторая: настройка HabPanel и визуализация показаний
OpenHab поддерживает несколько панелей управления. Мне внешне больше всего понравилась HabPanel. Через Paper UI → User Interfaces устанавливаем HabPanel — ui-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://:/' (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: 
Настраиваем пороги для оси напряжения: 
Добавляем Items, указываем для них цвет и тип линии, для напряжения указываем ось Secondary: 
Получаем результат :)
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: 
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: 
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.
