基于Raspberry Pi/ESP32/ESP8266的家庭停电监测技术咨询

一、核心功能实现思路 #

目标是记录停电/来电时间戳、计算单次停电时长、统计每日停电次数。可根据设备特性选择单设备或多设备方案：

• ESP32/ESP8266：功耗低，适合独立监测，可通过电压检测模块直接获取插座供电状态，数据可存储在本地（SPIFFS/SD卡）或同步到Raspberry Pi。
• Raspberry Pi 4：算力更强，适合做数据存储、统计分析，若要在停电时持续工作，需将其连接到逆变器插座。

二、具体实现步骤 #

1. 硬件准备 #

核心是AC电压检测模块（选输出3.3V电平的型号，匹配ESP/RPi的GPIO电压），将模块接入需要监测的插座（主电源/逆变器插座）：

• 插座有电时模块输出高电平，断电时输出低电平，GPIO读取电平变化即可判断供电状态。
• 若要区分主电源和逆变器供电，可接入两个检测模块，分别对应主电源插座和逆变器插座。

2. 软件实现（分设备） #

ESP32/ESP8266（Arduino IDE）

• 状态检测与时间记录：
  初始化GPIO为输入模式，定时读取电平状态。当状态从高变低（停电），记录当前时间；状态从低变高（来电），再次记录时间并计算时长（结束时间-开始时间）。
• 数据存储：
  用SPIFFS将记录写入本地文件，或外接SD卡用SD库存储；若联网，可将数据发送到Raspberry Pi。
• 时间同步：
  联网时用NTP同步时间；无网络时外接DS3231 RTC模块，用RTClib库获取准确时间。

Raspberry Pi 4（Python）

• 状态检测：
  用RPi.GPIO库读取GPIO电平，判断插座供电状态。
• 数据处理与存储：
  用datetime库处理时间戳，sqlite3库将记录存入本地数据库，方便后续统计每日停电次数、计算总时长。
• 停电持续工作：
  将RPi连接到逆变器插座，确保主电源停电时仍能运行，不中断数据记录。

三、问题解答 #

1. 是否可检测Raspberry Pi是由逆变器而非主电源供电？ #

可以，推荐两种简单方法：

• 额外接一个AC电压检测模块到主电源插座，当主电源检测为断电状态，但RPi仍在运行，即可判定当前由逆变器供电。
• 若主电源和逆变器输出的电压纹波、频率有细微差异，可通过高精度电压检测模块采集参数区分，但对初学者来说第一种方法更易实现。

2. 是否需要分别连接主电源与逆变器的多台设备？ #

不需要单设备即可实现，但多设备配合更可靠：

• 单设备方案：用ESP32/8266同时接两个电压检测模块，分别监测主电源和逆变器插座，直接在设备上记录状态变化并判断供电来源。
• 多设备方案：RPi接逆变器（保证停电不中断），ESP接主电源插座并将状态同步到RPi，由RPi负责数据存储和统计。这种方案下，RPi不会因主电源停电丢失数据，稳定性更高。

四、相关开发库 #

ESP32/ESP8266（Arduino环境） #

• WiFi/ESP8266WiFi：用于联网同步数据
• SPIFFS：内置文件系统，本地存储记录
• RTClib：对接RTC模块，获取离线准确时间
• SD：外接SD卡存储数据

Raspberry Pi 4（Python） #

• RPi.GPIO：GPIO引脚控制与状态读取
• datetime：内置库，处理时间戳和日期
• sqlite3：内置库，本地数据库存储与查询
• psutil：监测RPi自身供电状态（可选）

五、初学者注意事项 #

• 操作AC电路时务必断电，避免触电；优先选择成品AC电压检测模块，不要自行搭建分压电路。
• 先实现基础的状态检测和时间记录功能，再逐步添加统计、联网等复杂功能。
• 若设备无法联网，必须外接RTC模块，否则断电后时间会丢失，导致记录无效。
• 数据存储初期用文本文件即可，熟悉后再切换到SQLite数据库，方便统计查询。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Dev Raj