スマートメーターとRaspberry Piで電力計を作った
はじめに
直近のブログで何回か紹介してきましたが、自宅の電力メーターがスマートメーターになったので、Raspberry PiとWi-SUNモジュールを使って自宅全体で使用しているで電力量がどのくらいなのか、リアルタイムに表示する電力計を作りました。
これまでの準備や、実験の様子は次の通りです。
完成品
読んでいただいて期待外れだといけないので、完成品から紹介します。
リアルタイムに約3秒おきくらいで瞬間電力計測値を更新しています。
ソフトウェア
githubに公開しました。
(かなりやっつけで書いています。見にくくてごめんなさい。)
何か所か、環境に合わせて変更が必要です。
- Wi-SUNモジュールのデバイスファイル名
/dev/ttyUSB0ではない場合は、SERIAL_DEVICEの値を変更してください。
- スマートメーターのパスワード
BルートサービスのパスワードをSM_PWDに設定してください。
- スマートメーターの認証ID
Bルートサービスの認証IDをSM_RBIDに設定してください。
- 7セグのLED設定
SEG_A～SEG_Gまでが、7セグ部分です。一番上から時計回りにAからFで、Gが真ん中です。
SEG_Hがドットになりますが、今回は特に未使用です。
- 桁制御の設定
ダイナミック表示していますので、SEG_1からSEG_4で表示する桁を制御しています。
SEG_1が一番右(1の位)、SEG_2が10の位、SEG_3が100の位、SEG_4が1000の位です。
そのほか、githubのREADMEにも若干説明を書いておきました。
参考にしていただければと思います。
Raspberry PiとWi-SUNモジュールでスマートメーターから情報取得
今回は、前回の「スマートメーターと通信するための機器について」で紹介したWi-SUNモジュールを、Raspberry Piに接続し、スマートメーターから情報取得してみます。
Wi-SUNモジュールとRaspberry Piの接続
Wi-SUNモジュールは、USB接続にてRaspberry Piと繋ぎます。
(Wi-SUNモジュールの電源もUSBからとれるので、ケーブル１本でOK)
あらかじめ、Wi-SUNモジュール(厳密にはマザーボードのBP359C)の ディップスイッチやジャンパーピンを適切に、通信：USB、電源：USBとなるように設定してください。
今回使用するRaspberry Piは、余っていたRaspberry Pi 1 B modelになります。
OS(Raspbian)は次の通りです。
Linux raspberrypi 3.18.11+ #781 PREEMPT Tue Apr 21 18:02:18 BST 2015 armv6l
あらかじめWi-SUNモジュールのUSBを接続してからRaspberry Piの電源を投入した方が良いようです。
(電源不足なのか、USB接続時のOSがリブートしてしまうことがありました…)
Raspberry Piから接続確認
OSが起動したら、下記コマンドで認識されているか確認します。
$ dmesg | grep ttyUSB
[ 7.343848] usb 1-1.3: FTDI USB Serial Device converter now attached to ttyUSB0 ←ttyUSB0で認識されています$ ls -l /dev/ttyUSB0
crw-rw---T 1 root dialout 188, 0 8月 20 00:59 /dev/ttyUSB0
シリアルコンソール(minicom)のインストール
Wi-SUNモジュールとシリアル通信するためminicomを使用したいと思います。
インストールされていない場合は、apt-getでインストールしてください。
$ sudo apt-get install minicom
Wi-SUNモジュールの動作確認と出力設定変更
ここでWi-SUNモジュールと正しく通信できているか確認したいと思います。
minicomコマンドで接続し、SKVERとSKINFOを打ってみます。
$ minicom -D /dev/ttyUSB0 -b 115200
SKVER
EVER 1.2.10
OK
SKINFO
EINFO FE80:0000:0000:0000:021D:1290:xxxx:xxxx 001D1290xxxxxxx 22 7490 FFFE ←一部(IPv6アドレス、MACアドレス)はxxxxで伏せています
OK
EVERやEINFOが帰ってくれば成功です。
ついでに、デバッグしやすいようWi-SUNモジュールの出力設定を変更しておきます。
WOPT 1
OK
WOPT 1で、スマートメーターから受信したバイナリデータが16進ASCII文字で表示されます。
minicomを終了するときは、Ctrl-aを押した後、zを押して、xを押して、Enterです。
ECHONET Liteコマンドの作成
もう一つ準備があります。
スマートメーターから情報取得するためのコマンド(ECHONET Lite)がバイナリデータのため、あらかじめファイルとして作成しておきます。
今回は、スマートメーターから瞬時電力計測値(W)[EPC:0xE7]を取得するためのコマンドを作成します。
$ echo -ne '\x10\x81\x00\x01\x05\xFF\x01\x02\x88\x01\x62\x01\xE7\x00' > getE7.dat
$ ls -l getE7.dat
-rw-r--r-- 1 pi pi 14 8月 20 00:36 getE7.dat ←ファイルサイズが14バイトであること
いよいよスマートメーターから情報取得
スマートメーターに接続して、情報取得してみます。
$ minicom -D /dev/ttyUSB0 -b 115200
minicomファイル転送プロトコル設定
ここまでは、先ほどと同じですが、次にminicomのファイル転送プロトコルを設定します。
Ctrl-aを押した後、zを押して、oを押して、[設定]画面に入ってください。
[設定]の”ファイル転送プロトコル”を選択してください。
Jの設定が空いていましたので、jキーを押して、Jを次の通りに設定します。
- 名前：rawfile ←あとでこの名称を選択するので覚えといてください
- プログラム：/bin/cat
- NAME：Y
- U/D：U
- 全画面：N
- IO-Red.：Y
- 複数：N
ESCキーを２回押して、minicom起動直後の画面まで戻ります。
スマートメーターと接続
ようやくスマートメーターと接続を開始します。
SKSETPWD C xxxxxxxxxxxx ←Bルートサービスのパスワード
OK
SKSETRBID xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx ←Bルートサービスの認証ID
OK
SKSCAN 2 FFFFFFFF 6 ←スマートメータを探します
OK
EVENT 20 FE80:0000:0000:0000:021D:1290:0003:C7B2
EPANDESC ←スマートメータが見つかりました
Channel:31
Channel Page:09
Pan ID:7999
Addr:001C64000xxxxxxx
LQI:51
PairID:004790AC
EVENT 22 FE80:0000:0000:0000:021D:1290:0003:C7B2
SKSREG S2 31 ←上のChannelの値(31)を入れます
OK
SKSREG S3 7999 ←上のPan IDの値(7999)を入れます
OKSKLL64 001C64000xxxxxxx ←上のAddrの値を入れます
FE80:0000:0000:0000:021C:6400:0xxx:xxxx ←IPv6アドレスが返ってきますSKJOIN FE80:0000:0000:0000:021C:6400:0xxx:xxxx ←上のIPv6アドレス
OKEVENT 21 FE80:0000:0000:0000:021C:6400:0xxx:xxxxx
～～中略(いろいろ返ってきます)～～
EVENT 25 FE80:0000:0000:0000:021C:6400:0xxx:xxxx ←EVENT 25が返ってくれば接続成功
SKSENDTO 1 FE80:0000:0000:0000:021C:6400:0xxx:xxxx 0E1A 1 000E ←(1)
EVENT 21 FE80:0000:0000:0000:021C:6400:0xxx:xxxx 00
OK
ERXUDP FE80:0000:0000:0000:021C:6400:0xxx:xxxx FE80:0000:0000:0000:021D:1290:0xxx:xxxx 0E1A 0E1A 001C64000xxxxxxx 1 0012 1081000102880105FF017201E70400000282 ←(2)SKTERM ←スマートメーターとの接続切断
（１）の入力方法について
”SKSENDTO 1 FE80:0000:0000:0000:021C:6400:0xxx:xxxx 0E1A 1 000E ”の最後の000Eの後に半角スペース含めて入力します。
その後、Ctrl-aを押した後、zを押して、sを押してファイルアップロードをします。
先ほど設定追加したした、rawfileを選択します。
getE7.datファイルのところで、スペースキーを押下して、Okeyでファイルアップロードします。
（２）の出力結果について
この出力結果の最後の8文字(4バイト)が、スマートメーターから取得した瞬時電力計測値(W)になります。
16進数表記なので、今回の00000282は、642W(ワット)ということになります。
かなり駆け足になりましたが、スマートメーターから情報取得することができました。
途中で出てきたECHONET Liteの詳細は、次のホームページで公開されています。
スマートメーターと通信するための機器について
スマートメーターと通信するためには、920MHz無線のWi-SUNという規格対応した通信モジュールが必要になります。
920MHz帯といえば、アナログテレビ放送で使用していた帯域ですね。
今回は、１つから入手できて、比較的安価なROHMのBP35A1という通信モジュールを使ってみたいと思います。
実際は、こんな感じで３つのパーツが必要になります。
あと、BP35A7-accessoriesという、ネジとスペーサーのセットも合わせて用意してください。
いつもお世話になっている、RSコンポーネンツさんで購入しました。(4点セットで15,000円ほど)
一部、組立にはんだ付けが必要です。
また、ROHMではUSBドングル「WSR35A1-00」も出していますので、小ささ重視＆はんだ不要希望ならこちらの方が良いかも。値段は同じくらいです。
USB接続、UART(シリアル通信)でこの通信モジュールとやり取りができます。
次回は、Raspberry Piにこの通信モジュールを接続して、動作確認をします。
電力メーター情報発信サービス（Bルートサービス）に申し込んだ
以前、「スマートメーターがやってきた」で書いた通り、家の電力計がスマートメーターになったので、電力メーター情報発信サービスに申し込んでみました。
電力メーター情報発信サービスは、簡単に言うと、スマートメーターと通信して、現在の電力計測値や積算の電力量などを取得したりできるサービスです。
詳細は下記より。
電力メーター情報発信サービス（Ｂルートサービス）について｜東京電力
スマートメーターが未設置の家庭でも、「申し込みから２～３週間で～」と書いてあったので、すでに設置済みの我が家では、もう少し早いと期待していましたが、きっちり２１日かかりました。
こんな感じで、スマートメーターと通信するための認証IDやパスワードが届きます。
次回は、スマートメーターと通信するための機器について紹介します。
vsftpdでファイルの書き込みができない
よく見ればわかったはずだけど、ちょっとだけハマったのでメモを残します。
vsftpdではデフォルトで書き込みができない…
/etc/vsftpd/vsftpd.confのwrite_enableのコメントを外す！
それだけ。
スマートメーターがやってきた
もう数か月前になりますが、自宅の電力メーターがスマートメータになりました。
特に注文したわけでもなく、東京電力の交換タイミングがやってきたようです。
電力メータ交換の手紙がポストに入っていて、自宅に訪問することなく、不在の間に交換が完了しました。停電もしないなんてすごいですね。
取り付けられたメータを見ると、次のメータであることが判明。
スマートメーター 製品特長 電力管理用計器 | 三菱電機 FA
ちいさな液晶表示には、計量指示値や電力量(kWh)などが表示されていて、数秒で切り替わり表示されています。
なにやらこのスマートメータは、３０分ごとの電力量を東京電力に送信しているらしく、次のサービスで３０分ごとの電力量を確認できます。
登録が必要ですが、無料です。こんな感じで表示されます。
これから冷房の季節なのに、省エネ意識がちょっとだけ高まる気がします。
