如何可视化水表数据并在用水过多时获得警报

在我居住的村庄，水表每五年更换一次，今年正好是第五年。我借此机会询问市政办公室，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，回家后发现了以下设备：

他们还留下了包装，使我能够猜测模块型号。看起来像是Wehrle生产的"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要贵得多，所以我选择了这个方案。

连接S0接口

基本上，水表有一个光耦（光电耦合器），在我的情况下由内部电池供电。每流过一升水，上面显示的两根电线会短暂连接（例如100毫秒）。在最简单的情况下，可以使用上拉电阻到5V，但这可能会导致问题。最好使用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。由于我在学校学习这个知识已经是很久以前的事了，我请了一位经常做电路的朋友帮忙，他给出了这个图纸：

他告诉我使用以下电阻和电容：

• R1 - 4.7kOhm
• R2 - 470Ohm
• C1 - 100nF
• C2 - 10nF

在家里，我搭建了这个电路（图片上未完全完成）：

如你所见，我使用了旧的PC电源连接器来连接水表，这样可以轻松断开连接。硬件成本到目前为止不到1欧元——当然家里需要有一些工具（例如焊铁）。

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，起初我考虑使用一个，但对我来说这太过头了，因为我想在家庭服务器的容器中进行可视化和警报。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 –> 无需轮询且不会错过脉冲
• WiFi支持连接到我的物联网网络
• 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。在代码的第一部分，我们导入所需的库并定义一些变量：

• WiFi SSID和密码
• 每升水我们要通知的主机和端口——我们将使用InfluxDB，你会看到它让事情变得多么简单
• 连接水表的PIN——确保它支持中断

现在是在启动时执行一次的代码，我们在这里连接到WiFi并附加中断：

最后我们需要由中断调用的代码——它只是为每升水发送一个InfluxDB格式的UDP消息，其余由InfluxDB时间序列数据库完成。

如你所见，代码非常简单——复杂的部分由InfluxDB处理。

可视化和警报

当然，我可以编写自己的可视化和警报系统，过去我也这样做过，但那些日子已经过去了。InfluxDB和同一团队的其他项目为这样的家庭项目做得比我更好。你会看到它真的很容易。我从在Linux家庭服务器上的空LXC容器开始。我在容器中使用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存储库的签名密钥。

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

接着将存储库添加到列表中

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

然后安装软件。

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# apt update
# apt-get install influxdb chronograf kapacitor

默认情况下，InfluxDB上的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"

现在我们只需要启用各种服务

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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内容

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

现在我们只需要创建我们为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

之后只需打开浏览器并连接到http://<服务器IP地址>:8888，并用以下详细信息填写表单：

• 连接字符串：输入运行InfluxDB的主机名或IP，并确保包含InfluxDB的默认端口8086。在我的/我们的情况下是localhost / 127.0.0.1
• 连接名称：为连接字符串输入一个名称
• 用户名和密码：除非你在InfluxDB中启用了授权，否则这些字段可以留空
• Telegraf数据库名称：可选地，为Telegraf数据库输入一个名称。默认名称是Telegraf

其他所有操作都可以通过浏览器完成——只需看看我其中一个仪表板元素的配置——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。在这种情况下，如果一小时内使用超过100升水，我希望收到警报消息——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和警报水表是多么容易。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（约30欧元）上运行，租用虚拟服务器每月1-2欧元，或使用NAS的容器功能。