Energiamittari Node-REDiin: MQTT, Modbus TCP ja paikallinen API

Energiamittarin integrointi Node-REDiin

Energiamittarin Node-REDiin pitäisi tehdä muutakin kuin näyttää sähködataa laitevalmistajan sovelluksessa. Sen tulisi tarjota avoin rajapinta, jota Node-RED voi lukea paikallisesti, muokata ja käyttää koontinäytöissä, tietokannoissa, hälytyksissä ja automaatiovirroissa.

IAMMETERin Wi-Fi-energiamittarit tukevat useita Node-RED-integraatiopolkuja:

• valmista IAMMETER-solmua nopeaan paikalliseen tai pilvipohjaiseen käyttöön;
• MQTT:tä tapahtumapohjaisiin datavirtoihin;
• Modbus TCP:tä tavalliseen paikalliseen rekisterikyselyyn;
• paikallista HTTP-rajapintaa yksinkertaisiin lähiverkkopyyntöihin.

Nämä vaihtoehdot kattavat yksivaiheisen kodin energianseurannan, kodin aurinkovoiman seurannan ja kolmivaiheiset kaupalliset tai teolliset projektit.

Single-phase or three-phase energy meter
                    │
       ┌────────────┼────────────┐
       │            │            │
     MQTT       Modbus TCP    Local API
       │            │            │
       └────────────┼────────────┘
                    ▼
                 Node-RED
                    │
       ┌────────────┼────────────┐
       ▼            ▼            ▼
   Dashboard     Database    Automation

1. Mikä tekee energiamittarista sopivan Node-REDiin?

Kun valitset energiamittaria Node-REDiin, tarkista, tarjoaako se seuraavat ominaisuudet:

• paikallisen käytön ilman, että jokaisen pyynnön tarvitsee kulkea pilvipalvelun kautta;
• MQTT:n, Modbus TCP:n tai dokumentoidun paikallisen rajapinnan;
• kaksisuuntaiset teho- ja energia-arvot verkon oston ja syötön seurantaan;
• erilliset mittaukset jokaiselle vaiheelle tai kanavalle;
• vakaat data-kentät, joita voidaan käyttää uudelleenkäytettävissä Node-RED-virroissa;
• mittausrakenteen, joka sopii sähköjärjestelmään.

Kaikki nykyiset IAMMETER-energiamittarit voidaan integroida Node-REDiin. Pääasiallinen tuotevalinta riippuu siitä, onko kyseessä asuin- vai kaupallinen/teollinen projekti ja kuinka monta vaihetta tai mittauskanavaa tarvitaan.

2. Valitse energiamittari Node-REDiin

2.1 Kotitalouden energianseuranta

Malli	Sopii parhaiten	Mittausrakenne	Tyypillinen Node-RED-käyttö
WEM3080	Yksivaiheinen kotitaloussähkö	Yksi kanava	Koko kodin kulutus, tehohälytykset ja laiteaikataulut
WEM2067	Yksivaiheinen kodin aurinkovoima tai kaksivaiheinen asuinkiinteistön seuranta	Kaksi kanavaa	Verkon vaihdon ja aurinkoinvertterin tuoton mittaus yhdellä mittarilla
WEM3050T	Kolmivaiheiset kodit tai projektit, jotka vaativat kolme mittauskanavaa	Kolme kanavaa	Vaihekohtainen seuranta, kodin aurinkovoima ja joustavat monikanavaiset virrat

Yksivaiheisessa kodin aurinkovoimajärjestelmässä WEM2067 voi mitata sekä aurinkoinvertterin tuoton että verkon oston/syötön. Node-RED voi sitten käyttää näitä arvoja koontinäytöissä, ylijäämäaurinkovoiman automatisoinnissa ja kuormanohjauksessa.

2.2 Kaupallinen ja teollinen energianseuranta

Malli	Sopii parhaiten	Mittausrakenne	Tyypillinen Node-RED-käyttö
WEM3080T	Vakio kolmivaiheinen tehonseuranta	Kolme vaihetta	Vaihekohtainen seuranta, kysyntähälytykset, lokitus ja ohjauslogiikka
WEM3046T / WEM3046TE	Suurivirtaiset järjestelmät ulkoisilla virtamuuntajilla	Kolme 5 A CT-tuloa	Jakokeskukset, liikekiinteistöt ja teollisuuden seuranta

WEM3046T ja WEM3046TE mittaavat ulkoisten virtamuuntajien 5 A toisiovirran. Ota määritetty CT-suhde huomioon primäärijärjestelmän arvoja tulkitessasi. Tämä on mittarin ja virtamuuntaja-asennuksen ominaisuus, ei Node-REDin rajoitus.

3. Valitse Node-RED-integraatiomenetelmä

Menetelmä	Datan suunta	Internet vaaditaan	Sopii parhaiten	Tärkein huomioitava seikka
IAMMETER-solmu / paikallinen rajapinta	Node-RED pyytää mittaria	Ei paikallisessa käytössä	Nopea käyttöönotto ja mukautetut HTTP-virrat	Node-REDin on yletettävä mittariin lähiverkossa
MQTT	Mittari julkaisee brokerille	Ei, kun käytetään paikallista brokeria	Irrotetut virrat ja useat tilaajat	Määritä broker mittarin WebUI:ssa
Modbus TCP	Node-RED kysyy mittarin rekistereitä	Ei	Vakio paikallinen ja teollinen integraatio	Rekisterien ja skaalauksen oikea tulkinta

Valitse MQTT, kun brokerin tulisi jakaa mittaukset Node-REDille ja muille sovelluksille. Valitse Modbus TCP, kun projektissa käytetään jo teollista rekisterikyselyä. Valitse paikallinen rajapinta tai IAMMETER-solmu, kun haluat lyhimmän reitin mittarilta Node-RED-virtaan.

Laajemman vertailun paikallisista integraatiovaihtoehdoista löydät artikkelista Paikallinen API, Modbus TCP, MQTT ja HTTPS.

4. Pika-aloitus IAMMETER-solmulla

IAMMETER tarjoaa avoimen lähdekoodin node-red-contrib-iammeter -paketin. Se tukee paikallista reaaliaikaista pääsyä IAMMETER-energiamittariin ja pilvipohjaista reaaliaikaista pääsyä IAMMETER-Cloud-tilin kautta.

4.1 Asenna solmu

Node-REDissä:

1. Avaa Manage palette.
2. Valitse Install.
3. Hae node-red-contrib-iammeter.
4. Asenna paketti ja lisää IAMMETER-solmu virtaan.

Lähdekoodi on saatavilla IAMMETER Node-RED GitHub -säilössä.

4.2 Lue mittaria paikallisesti

Käytä paikallista reaaliaikaista solmua ja syötä mittarin lähiverkon IP-osoite. Kytke sen lähtö ensin Debug-solmuun, jotta voit tarkastella palautettua datarakennetta ennen laskentojen tai koontinäyttöjen rakentamista.

Yksivaiheinen mittari palauttaa yhden mittaussarjan. Kaksikanavainen tai kolmivaiheinen mittari palauttaa dataa jokaisesta kanavasta tai vaiheesta. Rakenna virta todellisen taulukon pituuden mukaan äläkä oleta, että jokaisessa mittarissa on sama määrä antureita.

5. MQTT-energiamittarin yhdistäminen Node-REDiin

MQTT on hyödyllinen, kun energiamittarin tulee julkaista dataa brokerille ja yhden tai useamman sovelluksen tulee tilata sitä.

Mittarin asetukset

Määritä mittarin nykyisellä WebUI:lla:

• brokerin isäntänimi tai IP-osoite;
• brokerin portti;
• käyttäjänimi ja salasana tarvittaessa;
• MQTT-topic ja lähetysasetukset.

Home Assistantin MQTT Discovery -ominaisuutta tarvitaan vain, kun Home Assistantin pitäisi löytää mittari automaattisesti. Sitä ei tarvita tavallisessa Node-RED MQTT -virrassa.

Node-REDin asetukset

1. Lisää MQTT in -solmu.
2. Määritä sama broker, jota mittari käyttää.
3. Tilaa mittarin topic.
4. Kytke JSON-solmu, jos hyötykuorma pitää jäsentää.
5. Ohjaa arvot koontinäyttöön, tietokantaan tai automaatiovirtaan.

Katso IAMMETERin määritys MQTT-brokerille ajantasaiset mittarin asetusohjeet.

6. Modbus TCP -energiamittarin yhdistäminen Node-REDiin

Modbus TCP sopii hyvin kolmivaiheiseen energianseurantaan, kaupallisiin projekteihin ja järjestelmiin, joissa käytetään jo Modbus-laitteita.

Tyypillinen Node-RED-virta käyttää Modbus-asiakassolmua mittarin kyselyyn lähiverkon yli. IAMMETER-mittareilla aloita seuraavista asetuksista:

• protokolla: Modbus TCP;
• TCP-portti: 502;
• yksikkö-/laite-ID: 1;
• toiminto: holding-rekisterien luku (03).

Käytä virallista Modbus TCP -rekisteri- ja testausopasta rekisteriosoitteiden, tietotyyppien ja skaalauksen selvittämiseen. Testaa ensin yksi pieni rekisterialue, varmista purettu tulos mittarilta ja laajenna virtaa vasta sen jälkeen.

Käytännön esimerkkejä:

• IAMMETER-energiamittarin kysely Modbus TCP:n kautta Node-REDissä
• Mittarin lukeminen ja releen ohjaus Node-REDissä

7. Paikallisen HTTP-rajapinnan käyttö Node-RED-virrassa

Yksinkertaisessa lähiverkkointegraatiossa HTTP Request -solmu voi kysyä mittarin paikallista rajapintaa suoraan. Tämä on hyödyllistä, kun haluat täyden hallinnan kyselyyn ja jäsentämiseen ilman laitekohtaisen Node-RED-paketin asentamista.

Ennen täyden virran luomista:

1. varmista, että Node-RED ylettää mittarin IP-osoitteeseen;
2. testaa valittu päätepiste IAMMETER Local API Explorerissa;
3. tarkastele vastausta todellisesta mittarimallista;
4. aseta automaatioon sopiva kyselyväli sen sijaan, että luot tarpeettomia pyyntöjä;
5. käsittele aikakatkaisut niin, että tilapäinen Wi-Fi-katkos ei pysäytä virtaa.

API Explorer on avattava laitteesta, joka pääsee mittariin samassa lähiverkossa.

8. Node-REDin käytettävissä oleva data

Mittarimallista ja rajapinnasta riippuen Node-RED-virta voi käsitellä esimerkiksi seuraavia arvoja:

• jännite;
• virta;
• pätöteho;
• loisteho;
• tehokerroin;
• taajuus;
• ostettu energia;
• syötetty energia;
• yksittäisten vaiheiden tai kanavien mittaukset.

Pidä raaka mittaridata erillään lasketuista kentistä. Esimerkiksi kodin aurinkovoimavirta voi laskea kotitalouden kuormituksen verkon vaihdosta ja invertterin tuotosta, kun alkuperäiset mittaukset säilyvät vianmääritystä varten.

9. Node-RED-energianseurannan käyttötapaukset

Kotitalouden sähkönseuranta

• näytä kotitalouden hetkellinen kulutus;
• tallenna tunnittainen ja päivittäinen kulutus;
• ilmoita, kun teho ylittää raja-arvon;
• muuta laiteaikatauluja todellisten mittausten perusteella.

Aurinkovoiman seuranta ja ylijäämän automatisointi

• mittaa aurinkovoiman tuotanto ja verkon osto/syöttö;
• tunnista, milloin aurinkovoimaa syötetään verkkoon;
• kytke siirrettävissä olevia kuormia, kun ylijäämä ylittää turvallisen raja-arvon;
• lähetä mittaukset InfluxDB:hen, SQL:ään tai Grafanaan.

Katso kodin aurinkovoiman kytkentäkaaviot ennen kuin päätät, mihin kukin CT tai mittarikanava asennetaan.

Esimerkkejä:

• Aurinkosähköjärjestelmän seuranta Node-REDissä
• Veden lämmitys aurinkoenergian ylijäämällä Node-REDissä

Kolmivaiheinen kaupallinen seuranta

• vertaa virtaa ja tehoa vaiheiden välillä;
• tunnista vaihe-epätasapaino tai poikkeava kysyntä;
• lokita energiaa jakokeskuksen tai kuorman mukaan;
• käynnistä hälytyksiä tai jatko-ohjauslogiikkaa;
• integroi lukemat paikalliseen EMS-, BMS- tai raportointitietokantaan.

10. Energiadatan tallennus ja visualisointi

Node-RED on ensisijaisesti virta- ja automaatiotyökalu. Pidempiaikaista analyysia varten lähetä normalisoidut mittaukset tietokantaan tai koontinäyttöjärjestelmään.

Yleinen arkkitehtuuri on:

Energy meter → Node-RED → InfluxDB / SQL → Grafana
                         └→ alerts and control

Käytä johdonmukaisia kenttänimiä, yksiköitä ja aikaleimoja. Kolmivaiheisessa mittarissa säilytä sekä vaihekohtaiset arvot että virran laskemat kokonaisarvot.

11. Luotettavuuden tarkistuslista

• Varaa mittarille pysyvä lähiverkon osoite tai DHCP-varaus.
• Varmista etumerkkikäytäntö kaksisuuntaiselle pätöteholle.
• Älä oleta, että yksivaiheisten ja kolmivaiheisten hyötykuormien pituus on sama.
• Käytä ulkoista CT-suhdetta oikein WEM3046T/WEM3046TE-asennuksissa.
• Lisää aikakatkaisun, uudelleenyhdistämisen ja virheellisen hyötykuorman käsittely.
• Vältä useiden asiakkaiden tiheää päällekkäistä kyselyä.
• Testaa automaatiota turvallisilla raja-arvoilla ja viiveillä ennen oikean kuorman ohjausta.
• Pidä sähköasennus ja virtamuuntajien suuntaus kytkentäkaavion mukaisina.

12. Node-RED vai Home Assistant?

Valitse Node-RED, kun projekti tarvitsee joustavaa datan muokkausta, reititystä, mukautettua ohjauslogiikkaa tai integraatiota tietokantoihin ja teollisiin protokolliin.

Valitse Home Assistant, kun tärkeintä ovat valmiit entiteetit, kotitalouden koontinäytöt ja älykotilaitteiden hallinta. Alustoja voidaan käyttää myös yhdessä: Home Assistant voi tarjota käyttöliittymän, kun Node-RED hoitaa monimutkaisemman automatisoinnin.

• Energianseuranta Home Assistantilla
• Avoimen lähdekoodin energianseuranta-alustojen vertailu
• Energianseurantajärjestelmän kehittäminen IAMMETERin ympärille

13. Seuraavat vaiheet

1. Valitse koti- tai kaupallinen energiamittari.
2. Valitse MQTT, Modbus TCP tai paikallinen rajapinta järjestelmäarkkitehtuurin mukaan.
3. Testaa ensimmäinen mittaus Debug-solmussa.
4. Normalisoi arvot ja yksiköt ennen laskentojen lisäämistä.
5. Lisää tallennus, visualisointi ja automaatio vasta, kun syöttödata on varmennettu.

Päivitetty viimeksi: 17. heinäkuuta 2026.