स्मार्ट प्लग, Prometheus और Grafana के साथ ऊर्जा उपयोग मॉनिटरिंग सिस्टम

स्मार्ट प्लग, Prometheus और Grafana का उपयोग करके ऊर्जा उपयोग मॉनिटरिंग

• यह लेख सेटअप के हर हिस्से को विस्तार से समझाने वाला ट्यूटोरियल नहीं है। अगर आप Linux और कमांड लाइन से परिचित हैं, तो इस सेटअप को सीधे फॉलो करके लागू किया जा सकता है।

स्मार्ट प्लग की खरीद और सेटअप

• पिछले कुछ सालों से मैं कंप्यूटिंग सेटअप और घरेलू उपकरणों की ऊर्जा खपत में रुचि रखता आया हूँ।
• पहले मैं सिर्फ तात्कालिक रीडिंग के लिए एक साधारण डिजिटल ऊर्जा मीटर इस्तेमाल करता था, लेकिन लंबे समय तक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की बिजली खपत मॉनिटर करने के लिए वह ठीक नहीं था।
• मैंने athom.tech से स्मार्ट प्लग खरीदा। EU स्टाइल प्लग वाला V3 वर्ज़न लिया, और डिलीवरी में क्रिसमस का हफ्ता शामिल होने के कारण कुल 9 दिन लगे।
• प्लग के साथ Tasmota पहले से फ्लैश किया हुआ आता है। Wi‑Fi नेटवर्क से जोड़ने के तरीके की एक शीट साथ दी गई थी, और उसके बाद ब्राउज़र से प्लग को मैनेज किया जा सकता है।
• वेब GUI में सिर्फ कुछ क्लिक से फर्मवेयर को नए संस्करण पर अपग्रेड करना आसान है।

सॉफ़्टवेयर स्टैक

• शुरुआत में लक्ष्य था कि होम सर्वर, राउटर, वर्कस्टेशन और इलेक्ट्रिक वॉटर हीटर जैसी चीज़ों की पावर खपत को विज़ुअली मॉनिटर किया जा सके।
• पावर मीटर का डेटा मौजूदा होम सर्वर की Prometheus इंस्टेंस में एकत्र किया गया।
• सर्वर पर प्रत्येक प्लग के लिए tasmota-power-exporter के कई instances चलाए गए, और Prometheus प्रत्येक सेकंड डेटा स्क्रैप करता है।
• पहले से होम सर्वर पर चल रही Grafana इंस्टेंस का पुनः उपयोग करके पावर मीटर सेटअप के बेसिक ग्राफ़ दिखाए।

अवलोकन और खोज

• लगभग 4 महीने इस सेटअप को चलाने के बाद जो बातें सामने आईं:

वॉटर हीटर

• यह कोई चौंकाने वाली बात नहीं है कि इलेक्ट्रिक वॉटर हीटर सबसे ज्यादा बिजली खर्च करता है।
• सामान्य उपयोग: 4.51 kWh/दिन
• न्यूनतम देखी गई: 0.56 kWh/दिन, आमतौर पर जब घर में कोई नहीं होता
• अधिकतम देखी गई: 11.1 kWh/दिन, वह दिन जब बहुत ज्यादा कपड़े धोए गए और कई शॉवर/नहाने के सेशन हुए

होम सर्वर सेटअप

• Zimaboard पर सभी होम सर्वर वर्कलोड रन किए जाते हैं। इसका बड़ा फायदा था बहुत कम पावर कंजम्प्शन।
• ISP द्वारा दिया गया मॉडेम/राउटर बॉक्स Zimaboard से ज्यादा पावर खर्च करता है।
• मैंने अस्थायी रूप से होम सर्वर सेटअप ASRock Deskmini X300 पर बदल दिया। Zimaboard के मुकाबले इसमें idle power consumption काफी ज्यादा है।

वोल्टेज

• Tasmota प्लग वर्तमान वोल्टेज रीडिंग भी देता है। सामान्यतः पीक पावर उपयोग के दौरान वोल्टेज कुल मिलाकर गिरता है।
• वोल्टेज ड्रॉप तब दिखता है जब हाई-पावर उपकरण जैसे वॉटर हीटर, इलेक्ट्रिक केतली, इलेक्ट्रिक स्टोव और माइक्रोवेव चल रहे हों।

वर्कस्टेशन

• सामान्य उपयोग: 0.95 kWh/दिन
• न्यूनतम देखी गई: 0.07 kWh/दिन
• अधिकतम देखी गई: 1.52 kWh/दिन

चार्जिंग

• यह प्लग अलग-अलग उपकरणों की चार्जिंग पैटर्न देखने के लिए भी अच्छा काम करता है।
• अधिकांश डिवाइस में बैटरी लगभग फुल होने तक तेज़ चार्जिंग दिखती है, फिर गति धीमी हो जाती है।

स्थिरता

• स्मार्ट प्लग की reliability कुल मिलाकर ठीक है, लेकिन कुछ प्लग अक्सर समय पर stats रिपोर्ट नहीं करते।
• दो प्लगों को पूरी तरह ऑफ़ करके फिर ऑन करना पड़ा।

भविष्य की योजनाएँ

• स्मार्ट प्लग अलग-अलग API के ज़रिये डिवाइस ऑन/ऑफ करने के तरीके देता है। Home Assistant या किसी सरल स्क्रिप्ट का उपयोग करने की योजना है।

समापन विचार

• कुल मिलाकर मैं इस सेटअप से बहुत संतुष्ट हूँ। अब अलग-अलग कंप्यूटिंग सेटअप के लिए भरोसेमंद मापन करना संभव है, जिससे किसी डिवाइस की पावर दक्षता का आकलन करना कहीं आसान हुआ है।

GN⁺ की राय

• यह देखकर दिलचस्प लगता है कि घर की कुल बिजली खपत को प्लग-स्तर पर इतने बारीक तरीके से मॉनिटर किया जा सकता है। आमतौर पर तो सिर्फ मासिक बिल देखकर ही पता चलता है, जबकि यह तो 1 सेकंड स्तर पर भी देख पा रही है!
• लेखक के Zimaboard और ASRock पावर तुलना को देखें तो लगता है कि पावर दक्षता पर फोकस करने के लिए CPU द्वारा सपोर्ट किए गए C-States का सही उपयोग महत्वपूर्ण है।
• अगर पूरे घरेलू IT सेटअप की मॉनिटरिंग की जाए, तो समय/सिचुएशन के अनुसार power consumption pattern देखकर टैरिफ चुनने में मदद मिल सकती है।
• अगर स्मार्ट होम बनाना हो, तो ऐसी सेंसर-डेटा कलेक्शन और विज़ुअलाइज़ेशन के लिए Prometheus, Grafana जैसी systems बेसिक होनी चाहिए।
• अगर real-time पावर मॉनिटरिंग संभव हो, तो पीक टाइम में उपयोग टालने के लिए कंट्रोल किया जा सकता है, जिससे बिजली के बिल का झटका खाने से बचा जा सके।

[GN⁺]

Hacker News टिप्पणी

सारांश:

• घर के पावर मीटर से Zigbee पावर ब्रेकर जोड़कर बिजली की खपत को e-ink डिस्प्ले पर दिखाने के तरीके साझा किए। • Rainforest Automation Eagle नामक डिवाइस लेकर स्मार्ट मीटर पढ़ा और डेटा को Prometheus में भेजा।

• बिजली कंपनी की प्राइसिंग जानकारी भी Prometheus से जोड़कर Grafana में विज़ुअलाइज़ की। • Emporia Vue 2 को डिस्ट्रीब्यूशन पैनल में इंस्टॉल करके 16 CT और 3-फेज़ पावर की मॉनिटरिंग की, और ESPHome से इंटीग्रेट करके लोकल स्तर पर डेटा कलेक्ट किया।
• Home Assistant और VictoriaMetrics के साथ मिलाकर इसे Grafana में विज़ुअलाइज़ किया। • IoTaWatt डिवाइस को पैनल पर लगाकर सर्किट-वार मॉनिटरिंग की, और सीधे InfluxDB से जोड़कर Grafana में इस्तेमाल किया। • Tapo P110 स्मार्ट प्लग से पावर-यूज़ मेट्रिक्स एकत्र करके Grafana Cloud पर भेजा गया (tapmon का इस्तेमाल करके)।
• लेकिन WiFi-आधारित स्मार्ट प्लग इस्तेमाल करते समय सावधानियाँ ध्यान में रखनी होंगी। • सस्ते ESP32 और लाइट सेंसर को बिजली मीटर से जोड़कर ऊर्जा खपत को Google Sheets पर अपलोड किया और ग्राफ़ के रूप में दिखाया।
• दूसरा ESP32 मोशन सेंसर के साथ जोड़ा गया ताकि परिवार के बुजुर्ग सदस्य की मूवमेंट मॉनिटर की जा सके। • Grafana को IoT/SCADA कंट्रोल की दिशा में आगे बढ़ाकर डेटा विज़ुअलाइज़र और कंट्रोल दोनों का काम करने की उम्मीद की गई।
• Home Assistant की सिफ़ारिश मुझे निजी तौर पर पसंद नहीं है (यह राय Grafana Labs के एक कर्मचारी की है)। • यह भी एक मज़ाक था कि Grafana खुद ही काफी संसाधन-गहन सॉफ़्टवेयर है। • Home Assistant और Power Calc के साथ भरोसेमंद इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की power consumption सिमुलेट की जा सकती है और Sankey चार्ट जैसी विज़ुअलाइज़ेशन बनाई जा सकती है।