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こんにちは、ゆうかりです。 今回は、以下の記事で中途半端に使ってみたけど放置していたWi-SUN関連機材を使って。 消費電力計を作ってみた、というお話です。 Bルート契約周りとかは、以下記事をご確認くださいな。 obnizでスマートメーターにちょっかいを出してみる https://elchika.com/article/142b9500-8c1c-4b7d-8d38-b515c752925b/ ## 消費電力の可視化 まあ、プロダクトベースだとタブレットだの太陽電池コントローラ上に表示する系の「HEMS」機器や。  https://sumai.panasonic.jp/aiseg/hems/index.html m5stack系オプションに、m5stickCな画面に表示するステキさんとかがあります。  https://booth.pm/ja/items/1650727 ・・・まあこのヘン使うのが、気軽でいいですよ、と。 このお話は、そのへんぶっちぎって適当にWi-SUNモジュールをobniz案件だ！っつーて買った挙句に放置してしまって勿体ないので使いましょう、という、かなりこう意識が低いお話です。 買って放置してたWi-SUNモジュール、ROHMのBP35C0という、まあ比較的使い辛いやーつ。  ## ラズパイでとりあえず制御できるか ラズパイと、秋月のFT232基板使って、適当に組みました。 通信はUSB変換してUSB経由にする方向で。  注意点としては、FT232はIOをスイッチで3.3Vにすることが出来ますが、3.3V電源は搭載していない為、別途用意する必要があること、くらいです。 適当に組んでる時は、ラズパイから3.3Vを貰ってましたとさ。 で、動作確認。 スクリプトは以下URLなどを参照に。 https://qiita.com/rukihena/items/82266ed3a43e4b652adb https://github.com/katsumin/python-echonet-lite なんだけど、、、最近のRaspberry Pi OSはpythonが3系しか搭載しておらず。 まあ結構大胆にスクリプト書き替えが必要でしたとさ、メンディー・・・。  ## 基板作製 ま、動作確認はうまくいったので。 サクッと基板を作りましょう。  秋月のUSBシリアル変換、東芝の3.3V LDO、そして秋月C基板です。 適当に配置検討して。  配線！。  ま、配線は以下を参考に。  こんなかんじで。 RESET端子、制御必要かと思いきや、単純にVCCに吊っちゃっていいみたいです。 |CN No|端子名|接続| |---|---|---| |CN1 1|GND|GND| |CN1 2|ADC1|未接続| |CN1 3|ADC2|未接続| |CN1 4|VCC|3.3V| |CN1 5|VCC|3.3V|

|CN1 7|MODE2|GND| |CN1 8|MODE0|GND| |CN1 9|GND|GND| |CN2 1|GND|GND| |CN2 2|RTS|未接続| |CN2 3|CTS|未接続| |CN2 4|RXD|FT232 TX| |CN2 5|TXD|FT232 RX| |CN2 6|SCL|未接続| |CN2 7|RESET|3.3V| |CN2 8|SDA|未接続| |CN2 9|GND|GND| ## 組み立て ま、適当なマトリクスLED板と、接続基板を用意して。  できました。  ## スクリプト 以下２つを作製。 いずれも、systemdでの自動起動対応、自動リブート用にリセット処理を入れている感じです。 まず、消費電力をメーターから読み取って、「/ramdisk/watt.data」に書き出すスクリプト。 ```python:getwatt.py #!/usr/bin/env python3 # -*- coding: utf-8 -*- import sys import serial import time import os # Bルート認証ID rbid = 'BルートのID' # Bルート認証パスワード rbpwd = 'Bルートのパスワード' # シリアルポートデバイス名 serialPortDev = '/dev/ttyUSB0' # リザルトファイル outputfilename = '/ramdisk/watt.data' def debugwrite(data): # print (data) pass def sendcommand(serialobject,data): data = data + '\r\n' serialobject.write(data.encode()) readdata = serialobject.readline() readdata = serialobject.readline() debugwrite (readdata.decode()) def sendcommandraw(serialobject,data): data = data + '\r\n' serialobject.write(data.encode()) def sendcommandbinary(serialobject,data): serialobject.write(data) # serialobject.flush() def receivecommandraw(serialobject): readdata = serialobject.readline() return (readdata) # main loop while True: # シリアルポート初期化 if not (os.path.exists(serialPortDev)): time.sleep(10) continue debugwrite('[init]') ser = serial.Serial(serialPortDev, 115200) # とりあえずバージョンを取得してみる（やらなくてもおｋ） debugwrite('[version]') sendcommand(ser,'SKVER') # Bルート認証パスワード設定 debugwrite('[password]') sendcommand(ser,'SKSETPWD C ' + rbpwd) # Bルート認証ID設定 debugwrite('[id]') sendcommand(ser,'SKSETRBID ' + rbid) scanDuration = 4; # スキャン時間。サンプルでは6なんだけど、4でも行けるので。（ダメなら増やして再試行） scanRes = {} # スキャン結果の入れ物 debugwrite('[scan]') # スキャンのリトライループ（何か見つかるまで） while not 'Channel' in scanRes: # アクティブスキャン（IE あり）を行う # 時間かかります。10秒ぐらい？ sendcommandraw(ser,'SKSCAN 2 FFFFFFFF ' + str(scanDuration) + ' 0') # スキャン1回について、スキャン終了までのループ scanEnd = False while not scanEnd : line = receivecommandraw(ser) debugwrite (line) if line.startswith(b'EVENT 22') : # スキャン終わったよ（見つかったかどうかは関係なく） scanEnd = True elif line.startswith(b' ') : # スキャンして見つかったらスペース2個あけてデータがやってくる # 例 # Channel:39 # Channel Page:09 # Pan ID:FFFF # Addr:FFFFFFFFFFFFFFFF # LQI:A7 # PairID:FFFFFFFF linedecode =line.decode() cols = linedecode.strip().split(':') scanRes[cols[0]] = cols[1] scanDuration+=1 if 10 < scanDuration and not 'Channel' in scanRes: # 引数としては14まで指定できるが、7で失敗したらそれ以上は無駄っぽい continue if scanEnd == False: ser.close() time.sleep(10) continue # スキャン結果からChannelを設定。 debugwrite('[set channnel]') sendcommand(ser,'SKSREG S2 ' + scanRes['Channel']) # スキャン結果からPan IDを設定 debugwrite('[set panid]') sendcommand(ser,'SKSREG S3 ' + scanRes['Pan ID']) # MACアドレス(64bit)をIPV6リンクローカルアドレスに変換。 # (BP35A1の機能を使って変換しているけど、単に文字列変換すればいいのではという話も？？) debugwrite('[set localaddress]') sendcommandraw(ser,'SKLL64 ' + scanRes['Addr']) readdata = receivecommandraw(ser) ipv6Addr = receivecommandraw(ser).decode().strip() # print(ipv6Addr) # PANA 接続シーケンスを開始します。 debugwrite('[join]') sendcommand(ser,'SKJOIN ' + ipv6Addr) # PANA 接続完了待ち（10行ぐらいなんか返してくる） debugwrite('[wait panaconnect]') bConnected = False bCount = 0 while not bConnected : line = receivecommandraw(ser) debugwrite(line) if line.startswith(b'EVENT 24') : continue elif line.startswith(b'EVENT 25') : # 接続完了！ bConnected = True bCount = bCount + 1 if bCount > 30: continue if bConnected == False: ser.close() time.sleep(10) continue # これ以降、シリアル通信のタイムアウトを設定 ser.timeout = 2 # スマートメーターがインスタンスリスト通知を投げてくる # (ECHONET-Lite_Ver.1.12_02.pdf p.4-16) readdata = receivecommandraw(ser) # 無視 readdata = receivecommandraw(ser) # 無視 time.sleep(2) debugwrite('[start]') protime = time.time() while True: ntime = time.time() ptime = ntime - protime if ptime > 120: break # ECHONET Lite フレーム作成 # 　参考資料 # 　・ECHONET-Lite_Ver.1.12_02.pdf (以下 EL) # 　・Appendix_H.pdf (以下 AppH) echonetLiteFrame = b'' echonetLiteFrame += b'\x10\x81' # EHD (参考:EL p.3-2) echonetLiteFrame += b'\x00\x01' # TID (参考:EL p.3-3) # ここから EDATA echonetLiteFrame += b'\x05\xFF\x01' # SEOJ (参考:EL p.3-3 AppH p.3-408～) echonetLiteFrame += b'\x02\x88\x01' # DEOJ (参考:EL p.3-3 AppH p.3-274～) echonetLiteFrame += b'\x62' # ESV(62:プロパティ値読み出し要求) (参考:EL p.3-5) echonetLiteFrame += b'\x01' # OPC(1個)(参考:EL p.3-7) echonetLiteFrame += b'\xE7' # EPC(参考:EL p.3-7 AppH p.3-275) echonetLiteFrame += b'\x00' # PDC(参考:EL p.3-9) # コマンド送信 command = 'SKSENDTO 1 {0} 0E1A 1 0 {1:04X} '.format(ipv6Addr, len(echonetLiteFrame)) command = command.encode() + echonetLiteFrame + b'\r\n' sendcommandbinary(ser,command) for loopi in range(10): line = receivecommandraw(ser) # 受信データはたまに違うデータが来たり、 # 取りこぼしたりして変なデータを拾うことがあるので # チェックを厳しめにしてます。 if line.startswith(b'ERXUDP') : cols = line.strip().split(b' ') res = cols[9] # UDP受信データ部分 seoj = res[4:7] ESV = res[10:11] if seoj == b'\x02\x88\x01' and ESV == b'\x72' : # スマートメーター(028801)から来た応答(72)なら EPC = res[12:13] if EPC == b'\xe7' : # 内容が瞬時電力計測値(E7)だったら hexPower = res[14:18] # 最後の4バイト（16進数で8文字）が瞬時電力計測値 intPower = int.from_bytes(hexPower, 'big') strPower = str(intPower) if len(strPower) > 0: f = open(outputfilename,'w') f.write (str(intPower)) f.close() protime = time.time() time.sleep(5) break ser.close() ``` rpi-rgb-led-matrixライブラリを使って、「/ramdisk/watt.data」の内容を表示するスクリプト。 ```python:ledoutput.py from PIL import Image, ImageDraw, ImageOps, ImageFont, ImageFilter, ImageChops, ImageColor from rgbmatrix import RGBMatrix, RGBMatrixOptions import time outputfilename = '/ramdisk/watt.data' class ledworker(object): def ledinit(self): self.options = RGBMatrixOptions() self.options.hardware_mapping = "regular" self.options.led_rgb_sequence = "RGB" self.options.rows = 32 self.options.chain_length = 2 self.options.parallel = 1 self.options.pwm_bits = 11 self.options.brightness = 70 self.options.pwm_lsb_nanoseconds = 130 self.options.gpio_slowdown = 3 self.matrix = RGBMatrix(options = self.options) self.fontdata = ImageFont.truetype('/data/Envy Code R Bold.ttf', 32) self.fontdatasmall = ImageFont.truetype('/data/Envy Code R Bold.ttf', 12) def ledoutput(self,data): image = Image.new('RGB', (64, 32), (0, 0, 0)) draw = ImageDraw.Draw(image) outputdata = float(data) / 1000 outputdata = '{:.04f}'.format(outputdata) draw.text((8,-5), '.', (192, 192, 192),font=self.fontdata) draw.text((52,20), 'kw', (192, 192, 192),font=self.fontdatasmall) draw.text((0,-5), outputdata[0], (255, 255, 255),font=self.fontdata) draw.text((17,-5), outputdata[2], (255, 255, 255),font=self.fontdata) draw.text((33,-5), outputdata[3], (255, 255, 255),font=self.fontdata) draw.text((49,-5), outputdata[4], (255, 255, 255),font=self.fontdata) self.matrix.SetImage(image) led = ledworker() led.ledinit() while True: try: f = open(outputfilename, 'r') data = f.read() f.close() led.ledoutput(data) time.sleep(1) except: pass ``` フォントは、「Envy Code」を使っています。 https://damieng.com/blog/2008/05/26/envy-code-r-preview-7-coding-font-released/ ## アンテナの選定 さて、今回使用しているWi-SUNモジュールには。 アンテナが付属しておりません。 で、Wi-SUNの物理層には、「LQI（Link Quality Indication)」という、リンク品質を確認する項目が定義されており、まあそれを使ってアンテナの簡易的な評価をすることができます。 手持ちのアンテナや、そのへんに売っているアンテナを使って、比較してみました。 比較ラインアップは、以下の通り。 ### 適当な2.4GHz用アンテナ NUC的なパソコンについてきたやーつ。 多分WiFiだのBTだの用。  ### 適当なリグ用の標準アンテナ 八重洲のVX-8だそうです。  ### 900MHz帯受信にも対応しているホイップアンテナ ダイヤモンドアンテナの、SRHF10、アキバの富士無線さんで購入。  ### 秋月のラバーダックアンテナ 広帯域で、お安い！。  ## アンテナは、秋月最強でした ほぼ同一条件で、アンテナだけ変更して。 ま、サクッと測ってみたら。 |アンテナ|LQI| |---|---| | 2.4GHzアンテナ | 28 | | VX-8アンテナ | 9C | | SRHF10 | 60 | | 秋月アンテナ | B1 | うむ、高くないし、秋月アンテナ使いましょう！。 　＊アンテナ感度とか確認してないので、よいこはまねしないでくださいね・・・。 ## というわけで、出来ました！ おおきいことはいいことだ！。  いやあ、消費電力がバーンと出てるので、エアコンつけっぱなしとか一発で分かっていい感じです！。 ま、消費電力自体はファイルに書き出しているので、FirebaseだのZabbixだの連携も組もうと思えば組めますが。 とりあえず「その場でパッと分かって節電」的な用途は、満たせた感じ！。 分かりやすいって大事よね！。 ま、つーわけで。 なかなかに満足のいけるものができましたとさ！。 以上です。