¿Cómo funciona la medición de consumo de energía en las regletas inteligentes NETIO?

Un PAB (Power Analyzer Block) en NETIO AN49 muestra cómo analizar el consumo de un aparato para contar acciones repetidas (como la cantidad de cafés servidos por una máquina de café o la cantidad de veces que se levantó la barrera de la puerta de un aparcamiento). En AN49, el consumo se mide mediante el dispositivo NETIO, se analiza el consumo de Wh en el tiempo y se muestran los resultados en Node-RED.

El objetivo del análisis AN49 es contar las acciones según patrones de consumo (Wh) preestablecidos e imprimir el número de acciones registradas así como la hora de la última acción en Node-RED. AN49 muestra un caso de uso práctico para la medición de energía con enchufes inteligentes NETIO y Node-RED.

    El ejemplo se divide en varias partes según el resultado deseado:

    AN49a – Muestra un mensaje en un nodo interno Node-RED. Esta versión no tiene interfaz.
    AN49b – Versión del tablero (los parámetros se pueden modificar, se muestran los valores)
    AN49c – Versión de pantalla, salidas a una pantalla LCD de 16×2 caracteres
    AN49d: API XML en lugar de API JSON
    AN49e – Contador de café actualizado continuamente, con la hora del último café

    ¿Qué es un PAB (Power Analyzer Block)?

    Para analizar el comportamiento de un dispositivo a partir de la energía que consume, se necesitan varios enfoques y algoritmos. En NETIO, comenzamos a llamar a estos algoritmos “PAB” (Power Analyzer Block) según sus aplicaciones adecuadas.

    Cómo detectar acciones repetidas por consumo de energía

    La idea principal detrás de NETIO AN49 es contar las acciones repetidas (por ejemplo, el proceso de hacer una taza de café) en tiempo real al observar el historial de tiempo del consumo de electricidad (Wh). El consumo de energía se puede utilizar para determinar si la acción específica ocurrió o no. PAB AN49 es adecuado para máquinas mecánicas y acciones como:

    – Contar las tazas de café hechas por una máquina de café.
    – Contar el número de veces que se abre / cierra una puerta de garaje.
    – Contar el número de viajes de un ascensor.
    – Contar los ciclos de trabajo de una máquina mecánica cualquiera.

    ¿Que es una acción?

    El siguiente gráfico muestra la carga y la energía consumida al preparar una taza de café.

    El gráfico del contador de energía [Wh] muestra el aumento en el contador de consumo de energía, y el gráfico de carga [W] muestra el aumento de potencia [W] (corriente [A]) siempre que el compresor de calor esté funcionando durante el ciclo de preparación de un café.

    El algoritmo PAB AN49 no utiliza la corriente inmediata sino solo el contador de energía. Esto es para evitar errores de medición debido a picos de corriente. En el gráfico de Carga [W], el proceso de preparación de una taza de café es claramente visible. En el gráfico Energy Counter [Wh], no es evidente a primera vista, pero el algoritmo puede detectarlo igualmente.

    Un café (la acción en cuestión) consume 9 Wh en unos 25 segundos. Por tanto, la acción a detectar dura 25 segundos y la diferencia de energía es de 9 Wh; estos valores se utilizan para configurar los parámetros.

    Contando las acciones – PAB (Power Analyzer Block) para AN49

     

    El siguiente gráfico muestra el intervalo que cuenta el algoritmo como una acción, siempre que el aumento del consumo de energía (la diferencia entre el primer y el último valor en el segmento medido) se encuentre dentro de los límites especificados.

    Del gráfico que se muestra arriba se deduce que la acción (una taza de café) consume 9 Wh en aproximadamente 25 segundos. Esto nos permite estimar los límites inferior y superior ((3) – Consumo mínimo en el segmento medido) y ((4) – Consumo máximo en el segmento medido). Límite inferior = 7 Wh y límite superior = 11 Wh.

    El siguiente gráfico muestra los parámetros utilizados en nuestro ejemplo.

    La nota de aplicación AN49 utiliza cinco parámetros.

    1. Período de sondeo de datos del dispositivo NETIO
    2. Duración del segmento medido
    3. Consumo mínimo en el segmento medido
    4. Consumo máximo en el segmento medido
    5. Zona de guardia

    La siguiente figura muestra algunas acciones de muestra (a) a (d) en el segmento medido.

    a) Esta acción no se cuenta porque el aumento es demasiado pronunciado. Para contar esta acción, el segmento medido tendría que ser más corto ((2) – Duración del segmento medido) y los límites inferior y superior (3) – Consumo mínimo en el segmento medido y (4) – Consumo máximo del segmento , porque la acción consume mucha más energía de la que especifican los parámetros.

    b) Esta acción se cuenta porque la diferencia entre el último y el primer valor en el segmento medido está dentro de los límites de (3) – Consumo mínimo en el segmento medido y (4) – Consumo máximo del segmento medido, por lo tanto, las condiciones para contando las acciones se cumplen.

    c) Esta es una trampa. Ninguna acción puede verse así. Los valores se leen en el contador de energía de su dispositivo NETIO, que cuenta de forma acumulativa y solo puede aumentar. Todas y cada una de las lecturas solo pueden ser iguales o superiores al valor anterior.

    d) Esta acción no se cuenta porque la diferencia entre el último y el primer valor en el segmento medido es inferior a (3) – Consumo mínimo en el segmento medido, por lo que no se cumplen las condiciones para contar la acción. Para contar tal acción, el (3) – Consumo mínimo en el segmento medido y (4) – Consumo máximo del segmento medido.

    Estructura AN49

    1. Lanzamiento de NETIO AN49a por primera vez
    2. Parámetros
    3. Opciones de ajuste y personalización
    4. Preguntas más frecuentes

    1) Lanzamiento de NETIO AN49a por primera vez

    Al iniciar NETIO AN49a por primera vez, es necesario configurar el protocolo API JSON en su regleta inteligente NETIO, importar el flujo de NETIO Power Analyzer y configurar los nodos de “solicitud http”.

    Configuración de la regleta inteligente NETIO

    En la sección Protocolos de API M2M – API JSON de la interfaz web, habilite la API JSON.

    Configure el nombre de usuario y la contraseña para el acceso de LECTURA-ESCRITURA.

    Las credenciales READ-WRITE permiten tanto la lectura como la escritura. Las mismas credenciales READ-WRITE se pueden usar en ambos tipos de nodos de solicitud HTTP (POST y GET).

    Haga clic en Guardar cambios. Después de guardar los cambios, el dispositivo se reinicia (esto demora aproximadamente 1 minuto).

    Node-RED

    Node-RED es una herramienta de programación para conectar dispositivos hardware, API y servicios on-line. Node-RED proporciona un editor de flujo basado en navegador y una amplia variedad de nodos y opciones. Está construido sobre Node.JS, lo que lo hace ideal para ejecutarse en hardware de bajo costo como Raspberry Pi, o en la nube.

    Flujo AN49a (script)

    La configuración de Node-RED se especifica en una estructura json y se puede pegar a través del portapapeles.

    Descargar NETIO AN49 – Node-RED Flow

    Importación del flujo AN49a a Node-RED

    En el menú, seleccione Importar -> Portapapeles.

    Luego, copie el texto en el campo indicado y haga clic en Importar.

    Instalación de nodos faltantes.

    Los nodos se cargan en el flujo seleccionado. Es posible que se muestre un mensaje de error con una lista de nodos que deben importarse pero que aún no están instalados en Node-RED. En este caso, es necesario instalar los nodos que faltan.

    Si faltan nodos, seleccione “Administrar paleta” en el menú, haga clic en Instalar y busque los nodos que faltan.

    Para obtener una descripción detallada de cómo instalar los nodos faltantes e importar el flujo, consulte AN29: Ejemplo Node-RED de comunicación URL API con NETIO 4x

    Flujo NETIO AN49a

    Si todo funciona como se esperaba, el flujo debe importarse y debe verse así:

    Ahora configure la dirección de su regleta inteligente NETIO en el nodo de solicitud http.

    En el nodo de solicitud http, inserte la dirección de su dispositivo inteligente NETIO y las credenciales de acceso READ-WRITE (si están configuradas).

    En este punto, su flujo AN49a debería haber sido importado y  el nodo de solicitud http configurado. La siguiente sección muestra el paso restante: cómo configurar los parámetros del programa.

    2) parámetros PAB

    Nota: En AN49, la producción de una taza de café se utiliza como ejemplo de la acción a detectar.

    El PAB (Power Analyzer Block) en AN49 necesita 5 parámetros para funcionar correctamente:

    1. Período de sondeo de datos del dispositivo NETIO: el valor predeterminado es 1 segundo. Este parámetro se puede cambiar, pero recomendamos mantener el valor predeterminado.

    2. Duración del segmento medido (total_duration) [s]: determina la duración del segmento medido (cuántos valores deben estar contenidos en el segmento).

    3. Consumo mínimo en el segmento medido (min_difference) [Wh] – Límite inferior del consumo en el segmento medido. Para que se cuente una acción, la diferencia entre el primer y el último valor medido en el segmento medido debe ser igual o superior a este parámetro. Recomendamos establecer este valor entre un 10% y un 30% menos que el Wh consumido por la acción.

    4. Consumo máximo en el segmento medido (diferencia_máx) [Wh] – Límite superior del consumo en el segmento medido. Para que se cuente una acción, la diferencia entre el primer y el último valor medido en el segmento medido debe ser igual o menor que este parámetro. Recomendamos establecer este valor entre un 10% y un 30% más que el Wh consumido por la acción.

    5. Zona de guardia (post_trigger_waiting) [s]: este parámetro ayuda a separar las acciones individuales si ocurren en una sucesión rápida, o si el dispositivo medido es volátil y existe el riesgo de contar varias acciones como una. El parámetro especifica cuántas veces seguidas debe permanecer insatisfecha la condición (consumo mínimo en el segmento medido) antes de que se pueda contar la siguiente acción.

    A continuación se muestra un ejemplo para aclarar los parámetros. Queremos medir cuántas tazas de café produce la máquina de café en un día. Sabemos que la preparación de una taza de café (la acción) toma 25 segundos y consume 7 Wh. Dejamos el período de sondeo de datos del dispositivo NETIO configurado en 1s. Sabemos que la duración del segmento medido es de 25 segundos. Dado que una taza de café consume 7 Wh, establecemos el Consumo mínimo en el segmento medido en 6 Wh y el Consumo máximo en el segmento medido en 8 Wh. Configuramos la zona de guardia en 5 segundos porque sabemos que la cápsula de café debe cambiarse en la máquina y esto demora al menos 5 segundos.

    Determinando los parámetros

    Para determinar los parámetros, recomendamos utilizar el analizador de energía NETIO descrito en AN42.

    Nota: Para obtener instrucciones detalladas sobre cómo descargar, configurar y usar el analizador de energía NETIO, consulte NETIO AN42.

    Paso 1) Inicie el analizador de energía NETIO
    Paso 2) Complete el nombre de ruta de un archivo .csv para registrar los valores (para obtener más detalles, consulte AN42)
    Paso 3) Inicie la medición
    Paso 4) Realice la acción que debe contarse
    Paso 5) Detenga la medición (para mayor claridad en los datos, recomendamos esperar unos segundos antes y después de la acción)
    Ahora debería tener un archivo .csv con este aspecto:

    Nos interesan los valores de las columnas C (voltaje), D (energía) y E (corriente). A partir de los aumentos de voltaje, energía o corriente, debería ser evidente cuándo comenzó la acción medida y cuándo terminó.

    Esto nos permite determinar la duración del segmento. La diferencia entre el último valor energético y el primero es la energía consumida [Wh]; esto nos permite establecer los límites superior e inferior.

    En este ejemplo: De la parte resaltada del .csv determinamos que la duración del segmento es 27 segundos. La diferencia entre el primer y el último valor energético del segmento determina el consumo: 33136 – 33127 = 9 Wh. Como ya se mencionó, recomendamos establecer los límites de consumo inferior y superior entre un 10% y un 30% por debajo y por encima del consumo determinado, por lo que min = 7 Wh y max = 11 Wh. Los detalles de la acción a medir deben tenerse en cuenta al determinar el consumo mínimo y máximo y la zona de guarda entre acciones.

    Configuración de los parámetros

    1. Período de sondeo de datos del dispositivo NETIO: recomendamos mantener el valor predeterminado
    2. Duración del segmento medido
    3. Consumo mínimo en el segmento medido
    4. Consumo máximo en el segmento medido
    5. Zona de guardia

    Los parámetros se establecen únicamente en el nodo de función lógica principal.

    Configure los parámetros como le mostramos a continuación:

    Nota:

    Si cambia el período de sondeo de datos del dispositivo NETIO, el cambio también afecta la Duración del segmento medido. Por ejemplo, si el período de sondeo de datos del dispositivo NETIO se establece en 2 s para reducir la frecuencia de sondeo (por ejemplo, la acción tarda hasta 2 minutos, por lo que es fácil de detectar), la duración del segmento medido debe reducirse a la mitad (3 s – reducido a un tercio, 4 s – a un cuarto). Esto se debe a que el analizador de energía AN42 NETIO lee los datos y los registra en el csv una vez por segundo, pero en este AN49 el período de sondeo se estableció en 2 segundos.

    Si siguió las instrucciones, su programa debería estar completamente configurado.

    3) Opciones de ajuste y personalización

    AN49b – Versión Dashboard

    En esta versión, los parámetros se pueden modificar en el dashboard. Además, los valores se leen desd la regleta inteligente NETIO y se muestran en tiempo real.

    NETIO AN49b Descargar flujo de Node-RED

    AN49c – Versión de pantalla

    Esta versión de NETIO AN49 muestra cómo implementar un flujo con una pantalla (como una pantalla conectada a una Raspberry Pi). En nuestra versión, usamos la pantalla LCD Serial Enabled 16×2. Su pantalla probablemente sea diferente, por lo que recomendamos leer sus especificaciones técnicas

    NETIO AN49c Descargar flujo de Node-RED

    AN49d: API XML en lugar de API JSON

    Este ejemplo usa XML en lugar de JSON. Es útil si necesita tener la API XML habilitada en su conector inteligente NETIO en lugar de la API JSON.

    Nota: Para obtener detalles sobre la configuración de la API XML en su dispositivo de enchufe inteligente o en Node-RED, consulte la Nota de aplicación AN31: Ejemplo de comunicación XML de Node-RED con NETIO 4x.

    NETIO AN49d Descargar flujo de Node-RED

    AN49e – Contador de café actualizado continuamente, con la hora del último café

    En AN49a, el contador solo se muestra después de una acción detectada con éxito.

    NETIO AN49e Descargar flujo de Node-RED

    El flujo es idéntico al AN49a, excepto que muestra el contador cada segundo (para ser precisos, de acuerdo con el (1) parámetro de período de sondeo de datos)

    Leer datos de una salida diferente a “1”
    Algunos productos NETIO tienen más resultados y puede ser necesario analizar, p. Ej. salida no. 3. El número de la salida debe cambiarse en el nodo de función lógica principal. En este contexto, ¡los números de salida comienzan desde cero! Por lo tanto, la primera salida tiene el número 0 y la cuarta salida tiene el número 3.

    Y así es como hacen el análisis de energía en la oficina NETIO:

    Preguntas más frecuentes / FAQ

    1) ¿Es posible utilizar una dirección IP diferente a la precargada?

    Sí, use la dirección IP de su propio dispositivo. La dirección IP se especifica en el nodo Solicitud HTTP.

    2) ¿Dónde puedo encontrar instrucciones para instalar node-RED?

    Para obtener instrucciones detalladas sobre cómo instalar node-RED, consulte AN29: ejemplo de Node-RED de comunicación URL API con NETIO 4x

    3) ¿Es posible probar NETIO AN49 con la demostración en línea de NETIO?

    Sí, NETIO AN49 se puede probar con dispositivos de demostración en línea de NETIO.

    Para acceder a las demostraciones en línea de NETIO, inicie sesión como demo / demo en los siguientes sitios:

    https://netio-4c.netio-products.com/

    http://pc-rest.netio-products.com/

    4) Al usar NETIO Power Analyzer, no se creó el archivo de registro csv. ¿Qué ocurre?

    La ruta del archivo probablemente sea incorrecta. La ruta y el nombre del archivo deben tener un aspecto similar a esto: C: /Users/John/Desktop/log.csv

    5) ¿Dónde puedo encontrar instrucciones sobre cómo instalar los nodos que faltan?

    Para obtener una descripción detallada sobre cómo instalar los nodos que faltan en un flujo importado, consulte: AN29: Ejemplo Node-RED de comunicación URL API con NETIO 4x

    6) En la sección de depuración de Node-RED, aparece el siguiente mensaje: Error: conectar ETIMEDOUT.

    Lo más probable es que la dirección IP en el nodo de solicitud http sea incorrecta.

    7) En la sección de depuración de Node-RED, aparece el siguiente mensaje: {“Resultado”: {“Error”: {“Código”: 401, “Mensaje”: “No autorizado”}}}

    Las credenciales de inicio de sesión en el nodo de solicitud http son incorrectas.

    8) He cambiado el flujo en Node-RED pero los cambios no se reflejan en el Tablero/Dashboard.

    Para guardar y mostrar todos los cambios en un flujo, es necesario hacer clic en Implementar en la esquina superior derecha en Node-RED.

    9) Mi acción se cuenta varias veces.

    La zona de guardia (post_trigger_waiting) probablemente esté configurada demasiado baja.

    10) Mi acción no se cuenta.

    Los parámetros son incorrectos. Lo más probable es que los límites de diferencia de energía (consumo mínimo en el segmento medido (diferencia_mín) y consumo máximo en el segmento medido (diferencia_máxima)) sean incorrectos.

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