スマートプラグ、Prometheus、Grafana を利用したエネルギー使用量モニタリング
- この投稿は設定の各パートを詳細に解説するチュートリアルではない。Linux とコマンドラインに慣れていれば、この設定をそのまま再現できる。
スマートプラグの購入と設定
- 数年にわたり、コンピューティング構成と家電製品のエネルギー使用量に関心を持っていた。
- 以前は瞬間測定値を得るために簡易デジタル電力メータを使っていたが、長期的に電気機器の電力消費を監視するには適していなかった。
- athom.tech でスマートプラグを購入した。EU 形状の V3 バージョンを選び、クリスマス期間を含めて 9 日かかった。
- プラグにはあらかじめ Tasmota がフラッシュされて付属しており、Wi‑Fi ネットワークに接続する方法が書かれた紙が同梱されている。これを使えば、その後ブラウザからプラグを管理できる。
- Web GUI では数回クリックするだけで、最新バージョンへのファームウェア更新が容易に可能。
ソフトウェアスタック
- 当初の目標は、ホームサーバ、ルータ、ワークステーション、電気給湯器などの電力消費を視覚的に監視することだった。
- 電力メーターデータは、既存のホームサーバの Prometheus インスタンスに取り込まれる。
- サーバでプラグごとに tasmota-power-exporter ソリューションの複数インスタンスを実行し、Prometheus が 1 秒ごとに収集する。
- すでにホームサーバで動いている Grafana インスタンスを再利用して、電力メータ設定の基本グラフを表示している。
観察と発見
- この設定をほぼ 4 か月実行して分かったことは次のとおり。
温水器
- 電気給湯器が最も多くの電力を使うのは、驚くことではない。
- 典型的な電力使用量: 4.51kWh/日
- 観察された最小値: 0.56kWh/日、通常は誰も家にいないときに発生
- 観察された最大値: 11.1kWh/日、洗濯とシャワーが多かった日
ホームサーバ構成
- Zimaboard で全てのホームサーバワークロードを実行している。主要な利点の一つは、非常に低い電力消費だった。
- ISP 提供のモデム／ルーターボックスは Zimaboard より電力消費が大きい。
- 一時的にホームサーバ構成を ASRock Deskmini X300 に切り替えた。Zimaboard よりアイドル時の電力消費がはるかに高い。
電圧
- Tasmota プラグは現在の電圧値も報告する。
- 一般的なピーク電力消費時間帯には電圧が全体的に低下する。
- 電圧降下は、電気給湯器、電気ケトル、電気ストーブ、電子レンジなどの高消費電力機器を使用するときに起こる。
ワークステーション
- 典型的な電力使用量: 0.95kWh/日
- 観察された最小値: 0.07kWh/日
- 観察された最大値: 1.52kWh/日
充電
- このプラグは、さまざまな機器の充電パターンを観察するのに適している。
- 大半の機器は、バッテリーがほぼ満充電になるまで急速充電され、その後速度が落ちる傾向を示す。
安定性
- スマートプラグの安定性はおおむね良好だが、特定のプラグがタイミングよく統計を報告しないことがしばしばある。
- 2 台のプラグを完全に電源オフ／オンし直す必要があった。
今後のアイデア
- プラグは、様々な API を介してデバイスのオンオフを行う方法を提供する。Home Assistant や簡単なスクリプトを使う予定。
まとめの考察
- 全体としてこの設定に非常に満足している。今後、さまざまなコンピューティング構成について信頼できる測定ができ、機器の電力効率を判断するのがずっと容易になった。
GN+ の意見
- 家全体の電力使用量をプラグ単位でこれほど細かく監視できるのは興味深い。普段は月次請求書でしか把握できないのに、1 秒単位で見ることができる！
- 著者の Zimaboard 対 ASRock の電力量比較を見ると、電力効率を意識するなら、CPU がサポートする C-State を上手く活用できるかが重要そうだ。
- 家庭向け IT 環境全体を監視すれば、時間帯別・状況別の電力使用パターンを把握して、料金プランの選択に役立てられる可能性がある。
- スマートホームを構築するなら、このように各種センサーデータを収集・可視化できる Prometheus、Grafana のようなシステムを整備するのが基本になってくるだろう。
- リアルタイムで電力量を監視できれば、ピーク時間帯を避けて電力使用を制御することも可能だろう。電気代の高額請求を避けるのに役立つはずだ。
1件のコメント
Hacker Newsのコメント
要約:
• 自宅の電力計に Zigbee 電力遮断器を接続し、消費電力を e-ink ディスプレイに表示する方法を紹介しています • Rainforest Automation Eagle というデバイスを購入してスマートメーターを読み取り、Prometheus にデータを送信しました