如何可视化水表数据并在用水量过高时获得警报

我居住的村庄每五年更换一次水表，今年正好是第五年。我借此机会与市政办公室沟通，询问是否可以获得带脉冲模块的水表，以便集成到我的家庭网络中。他们同意了——再次感谢！

上周他们来安装了新水表，我不在家，回家后发现了以下情况：

他们还留下了包装，因此我推测模块型号。看起来像是Wehrle公司的“Ringkolben-Patronenzähler MODULARISRTK-OPX”，如数据手册所示。我不完全确定是S0还是M-Bus版本，但朋友告诉我肯定是S0版本，因为M-Bus贵得多，所以我选择了它。

连接S0模块

水表内部有一个光耦（光电耦合器），在我的案例中由内部电池供电。每流过一升水，上图所示的两根线会短暂连接（例如100毫秒）。最简单的方法是使用上拉电阻到5V，但这可能引发问题。更好的方法是使用2个电阻和2个电容来稳定脉冲并防止电磁干扰等不良影响。由于我学校学这个的时间太久了，我请了一位经常做电路的朋友帮忙，得到了这个图纸：

他建议使用以下电阻和电容：

R1 – 4.7kOhm
R2 – 470Ohm
C1 – 100nF
C2 – 10nF

在家，我搭建了这个电路（图片上未完全完成）：

我使用了旧的PC电源连接器来连接水表，以便轻松断开。硬件成本至今低于1欧元——当然，家里需要已有一些工具（如焊铁）。

现在，回到我更熟悉的领域……

将信号接入网络

我家有几个树莓派，最初考虑使用一个，但对我这个案例来说太过了，因为我打算在家庭服务器的容器中进行可视化和告警。我选择了类似Arduino但更便宜的方案。

我选择了NodeMCU，它拥有这个项目所需的一切：

带中断触发的数字输入——>无需轮询，不会错过脉冲
WiFi支持，可连接到我的IoT网络
与Arduino IDE集成
成本低于5欧元

让我们看看我的代码——你可以从这里下载。代码的第一部分导入所需的库并定义一些变量：

WiFi SSID和密码
每升水通知的主机和端口——我们将使用InfluxDB，你会看到它有多简单
连接水表的PIN——确保它支持中断

然后是启动时执行一次的代码，连接WiFi并附加中断：

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// 示例代码片段
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <WiFiUdp.h>

const char* ssid = "your_SSID";
const char* password = "your_PASSWORD";
const char* host = "your_InfluxDB_host";
const int port = 8888;
const int meterPin = D1; // 中断支持引脚

WiFiUDP Udp;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("Connected to WiFi");
  pinMode(meterPin, INPUT_PULLUP);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(meterPin), waterPulse, FALLING);
}

void waterPulse() {
  // 发送UDP消息到InfluxDB
  Udp.beginPacket(host, port);
  Udp.write("water,source=meter value=1");
  Udp.endPacket();
}

void loop() {
  // 空循环，中断处理所有工作
}

最后是需要由中断调用的代码——它只是为每升水发送一个UDP消息，格式为InfluxDB，其余由InfluxDB时间序列数据库处理。

如你所见，代码非常简单——复杂的东西由InfluxDB处理。

可视化和告警

当然，我可以自己写可视化和告警，过去也这样做过，但那些日子已经过去了。InfluxDB和同团队的其他项目为这样的家庭项目做得更好。你会看到它有多简单。我从Linux家庭服务器上的空LXC容器开始。容器中使用Debian 9，但InfluxDB为所有主要发行版打包。

首先，我们需要安装curl和apt的https支持——我的容器尽可能小。

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# apt install curl apt-transport-https

下载InfluxDB仓库的签名密钥。

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# curl -sL https://repos.influxdata.com/influxdb.key | apt-key add -

然后添加仓库到列表。

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# cat >> /etc/apt/sources.list
deb https://repos.influxdata.com/debian stretch stable

安装软件。

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# apt update
# apt-get install influxdb chronograf kapacitor

默认情况下，InfluxDB的UDP接口是禁用的。你需要修改配置文件/etc/influxdb/influxdb.conf，使其看起来类似这样：

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[[udp]]
enabled = true
bind-address = ":8888"
database = "db_iot"

现在只需启用各种服务。

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# systemctl enable influxdb
# systemctl start influxdb
# systemctl enable kapacitor
# systemctl start kapacitor

如果一切正常，你应该看到类似这样的输出：

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# netstat -lpn | grep 8888
tcp6 0 0 :::8888 :::* LISTEN 1505/chronograf
udp6 0 0 :::8888 :::* 1539/influxd

现在只需创建我们为UDP配置的数据库：

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# influx
Connected to http://localhost:8086 version 1.7.6
InfluxDB shell version: 1.7.6
Enter an InfluxQL query
> CREATE DATABASE db_iot
> exit

之后，打开浏览器连接到http://<服务器IP地址>:8888，并填写表单，详情如下：

连接字符串：输入运行InfluxDB的机器的主机名或IP，确保包括InfluxDB的默认端口8086。在我的/我们的案例中是localhost / 127.0.0.1
连接名称：为你的连接字符串输入一个名称。
用户名和密码：这些字段可以留空，除非你在InfluxDB中启用了授权。
Telegraf数据库名称：可选，输入你的Telegraf数据库名称。默认名称是Telegraf。

其他所有都可以通过浏览器完成——只需看看我仪表板元素之一的配置——SQL代码是通过点击编写的:-)。

我的水表仪表板目前看起来像这样：

你也可以定义警报。在这个案例中，我想在每小时用水量超过100升时收到警报消息——我应该知道是否发生这种情况以及是否正常。

我希望你看到可视化水表和设置警报有多简单。它也非常便宜——一切大约5欧元，如果你已经有服务器，否则让它在树莓派上运行（约30欧元），租用虚拟服务器1-2欧元/月，或使用你的NAS的容器功能。

可视化水表数据并实现用水量超限告警的技术指南

本文详细介绍了如何通过S0脉冲模块连接水表，使用NodeMCU采集数据，并通过InfluxDB实现用水量的实时可视化与告警功能，全程硬件成本低于5欧元。

如何可视化水表数据并在用水量过高时获得警报

连接S0模块

将信号接入网络

可视化和告警