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自宅状況の見える化(M5Stack版)

自宅状況の見える化(M5Stack版)

by katsumin
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はじめに

  • 2年ほど前に、自宅状況の見える化という記事を投稿しています。
  • 当該記事はRaspberryPi(実際はNanoPiを使用)ベースだったのですが、今年の10連休を利用(完成はしなかったんですが)してM5Stackベースで作り直したので、そのご紹介記事となります。

装置の外観

view.jpg

  • 表示内容
    • IPアドレス(左上)
    • 現在日時(右上)
    • 上から順に
      • BME280センサーから取得した室温、湿度、気圧
      • スマートメーターから取得した瞬時電力、積算電力量(正方向、負方向)
      • エコキュートから取得した消費電力、タンク残量
      • ダイキンエアコンから取得した消費電力、室温、外気温

M5Stack化のメリット・デメリット

  • メリット
    • QVGAディスプレイによる視認が可能。
      • NanoPiには表示機能がない。
    • 電源ON/OFFのストレスがない。
      • NanoPiの場合、電源OFFの前にssh接続&シャットダウンを行う必要がある。
  • デメリット
    • Pythonに比べて、お手軽さがない。(MicroPythonというものがあるようですが、試したことがありません。)
    • Linuxによるマルチプロセスを期待できないので、一つのプログラム内で作り込む必要がある。
    • Linuxコマンドが使えない。(curlコマンドなど)

プログラムソース、回路図など

  • GitHub(HomeM5)で公開しています。

機能説明

  1. スマートメーター通信

    • 状態遷移     alt
    • 接続状態の動作

      • 10ms1msごとにスマートメーターからの受信がないかポーリングする。

        • EVENT25受信の取りこぼしは、インターバルが長過ぎた(10msで100byteを超えるデータが受信バッファに溜まってしまう)ためと思われ、修正。(2019/6/23)
        • さらに、HardSerialの受信バッファサイズ(デフォルト256byte)を2048byteに拡張。(2019/6/23)

          Serial2.setRxBufferSize(2048);
          
      • 受信電文により、処理を振り分ける。
        • データ受信(取得コマンド応答の瞬時電力値、30分毎にスマートメーターから送られてくる積算電力量値)
        • イベント受信(EVENTxxは、無線モジュールから送られてくる電文)
          • EVENT25…接続完了通知
            • 取得コマンド送信可能状態になる。
          • EVENT26…切断要求通知
            • 切断コマンド(TERM)送信後、接続処理を開始。
          • EVENT27…切断成功通知
            • 切断コマンド(TERM)送信後、接続処理を開始。
          • EVENT28…タイムアウト通知(切断要求に対する応答がなかった)
            • 切断コマンド(TERM)送信後、接続処理を開始。
          • EVENT29…無線送信禁止通知
            • 取得コマンドの送信を止め、EVENT25の受信を待つ
        • 取得コマンド送信可能なら、約2分毎に瞬時電力取得コマンドをスマートメーターに送信する。
      • 切断要求のハンドリングは重要で、定期的にスマートメーターから送られてくるので、うまく再接続処理してやらないと、いつの間にか通信が止まっているという状況になってしまう。
        • NanoPi版で時々接続が切れてしまう事象があって、通信ログを追ったところ、1日に1回くらい切断要求が送られてきていたのを無視していた。
      • 無線送信禁止状態が解除されない場合がある(2019/6/12 追記)
      • EVENT29を受信した後のEVENT25が、時々受信できない。
        • そのため、取得コマンドを送れずに瞬時電力値が得られない。
        • スマートメーターとの接続は切れてないので、30分ごとに送られてくる積算電力量は取得できる。
      • スマートメータからの受信をMicroSDカードにログを取るようにして稼働させてみたところ、下記の状態になっていることを確認できた。

        • 正常(EVENT29が来た後、数秒以内にEVENT25)

          2019/06/10 18:06:08 EV29
          2019/06/10 18:06:08 RXUDP
          2019/06/10 18:06:09 RXUDP
          2019/06/10 18:06:09 RXUDP
          2019/06/10 18:06:09 RXUDP
          2019/06/10 18:06:09 EV25
          
        • 異常(EVENT29が来た後、ずっとEVENT25が来ない)

          2019/06/12 08:32:38 EV29
          2019/06/12 08:32:42 RXUDP
          2019/06/12 08:32:43 RXUDP
          
  2. ネットワーク

    • 起動時にEthernetがLink状態ならEthernetモジュール(WIZ850io)を使用し、それ以外はM5Stack内蔵のWiFiを使用。
    • Echonet通信とNTP取得では、EthernetUDP(または、WiFiUDP)を使用。
    • InfluxDB送信は、EthernetClient(または、WiFiClient)を使用。
  3. BME280センサー

    • 起動直後は、気圧が異常な値(極端に小さい値)になることが多かったので、900hPaを超えるまで繰り返し取得するように。
    • 約2分毎にライブラリ(BME280_Light)経由で計測値を取得。
  4. Echonet通信(エコキュート、ダイキンエアコン)

    • 起動時に受信タスクを起動し、UDPポート3610でEchonetパケットの受信を待つ。
    • 約2分毎に取得要求コマンドを、エコキュートとダイキンエアコンに送信
  5. NTP取得

    • 起動時にNTPサーバーに時刻取得を行う。
    • 以降は、millis()値を定期的に取得し、増分(ms)を加算していく。
    • 「NTP」ボタンが押されたら、NTPサーバーへの再取得を行う。
  6. InfluxDB送信

    • 上記の各計測値(スマートメーターの瞬時電力、積算電力量、BME280センサー値、エコキュート値、ダイキンエアコン値)の取得タイミングで、InfluxDBサーバに計測値を送信する。

今回、ハマったところ

  • InfluxDB送信で、NanoPi版ではcurlコマンドを使用していたので同様にしようと、libcurlの導入を試みたりしました。(これだけで三日くらい費やしている。)
  • ふと思い立って、誰かがライブラリを提供しているんじゃないかと検索したところ、ESP8266_Influx_DBに行き着きました。
    • コードを読んでHttpClientを使えば良いことがわかりました。
    • そのまま当該ライブラリを使ってもよかったんですが、なるべく有線LANでネットワーク接続したかったので、参考にして自作しています。
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