Grafana 能耗仪表板

概述

本节介绍如何设计用于能耗监控的 Grafana 仪表板。学习完成后，您将能够：

设计面向客户展示的能耗仪表板布局
创建实时功率、电压、电流的监控面板
实现能耗趋势分析和对比
配置 Kiosk 模式用于客户演示

Dashboard Architecture

┌──────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                  IoT 能耗监测仪表板                            │
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│                                                               │
│  ┌───────────┐  ┌───────────┐  ┌───────────┐  ┌───────────┐ │
│  │ 当前功率    │  │ 今日用电    │  │ 电压      │  │ 设备温度    │ │
│  │ 42.5 W    │  │ 0.63 kWh  │  │ 223.1 V  │  │ 42.5°C   │ │
│  └───────────┘  └───────────┘  └───────────┘  └───────────┘ │
│                                                               │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│  │  功率趋势 (24小时)                                        │ │
│  │  ╱╲    ╱╲    ╱╲                                           │ │
│  │ ╱  ╲  ╱  ╲  ╱  ╲                                          │ │
│  └─────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│                                                               │
│  ┌──────────────────────────┐  ┌──────────────────────────┐  │
│  │  设备状态表                │  │  能耗排名                 │  │
│  │  ┌────────┬──────┬────┐  │  │  ┌────────┬──────────┐  │  │
│  │  │ 设备   │ 状态 │ 功率│  │  │  │ 设备   │ 今日 kWh │  │  │
│  │  ├────────┼──────┼────┤  │  │  ├────────┼──────────┤  │  │
│  │  │ LINE-1 │ ● 开 │ 42W│  │  │  │ LINE-1 │ 0.63     │  │  │
│  │  │ LINE-2 │ ● 关 │  0W│  │  │  │ LINE-2 │ 0.00     │  │  │
│  │  └────────┴──────┴────┘  │  │  └────────┴──────────┘  │  │
│  └──────────────────────────┘  └──────────────────────────┘  │
│                                                               │
└──────────────────────────────────────────────────────────────┘

Flux Queries

Panel 1: Stat — 当前功率

-- 获取最新的功率值
from(bucket: "nodered")
    |> range(start: -5m)
    |> filter(fn: (r) => r._measurement == "energy_consumption")
    |> filter(fn: (r) => r._field == "power")
    |> filter(fn: (r) => r.device == "${device}")
    |> last()
    |> yield(name: "current_power")

可视化配置:

类型: Stat
单位: Watts (W)
小数: 1
阈值: > 1500W 橙色, > 2000W 红色
刷新: 5s

Panel 2: Stat — 今日用电量

-- 获取今日累计用电量
from(bucket: "nodered")
    |> range(start: -24h)
    |> filter(fn: (r) => r._measurement == "energy_consumption")
    |> filter(fn: (r) => r._field == "today_kwh")
    |> filter(fn: (r) => r.device == "${device}")
    |> last()
    |> yield(name: "today_energy")

可视化配置:

类型: Stat
单位: Kilowatt-hours (kWh)
小数: 2
颜色: 绿色 < 5, 橙色 5-10, 红色 > 10

Panel 3: Time Series — 功率趋势

-- 24 小时功率趋势
from(bucket: "nodered")
    |> range(start: -24h)
    |> filter(fn: (r) => r._measurement == "energy_consumption")
    |> filter(fn: (r) => r._field == "power")
    |> filter(fn: (r) => r.device == "${device}")
    |> aggregateWindow(every: 5m, fn: mean)
    |> yield(name: "power_trend")

可视化配置:

类型: Time Series
线条: Step
填充: 30% 透明度
时间范围: Last 24 hours
刷新: 10s

Panel 4: Time Series — 电压和电流

-- 电压曲线
from(bucket: "nodered")
    |> range(start: -24h)
    |> filter(fn: (r) => r._measurement == "energy_consumption")
    |> filter(fn: (r) => r._field == "voltage")
    |> filter(fn: (r) => r.device == "${device}")
    |> aggregateWindow(every: 15m, fn: mean)
    |> yield(name: "voltage")

-- 电流曲线 (第二个查询在同一面板中)
from(bucket: "nodered")
    |> range(start: -24h)
    |> filter(fn: (r) => r._measurement == "energy_consumption")
    |> filter(fn: (r) => r._field == "current")
    |> filter(fn: (r) => r.device == "${device}")
    |> aggregateWindow(every: 15m, fn: mean)
    |> yield(name: "current")

可视化配置:

类型: Time Series
双 Y 轴: 电压左轴 (V), 电流右轴 (A)
颜色: 电压蓝色, 电流橙色

Panel 5: Table — 设备状态表

-- 所有设备的最新状态
from(bucket: "nodered")
    |> range(start: -5m)
    |> filter(fn: (r) => r._measurement == "energy_consumption")
    |> last()
    |> group(columns: ["device"])
    |> pivot(rowKey: ["_time"], columnKey: ["_field"], valueColumn: "_value")
    |> yield(name: "device_status")

可视化配置:

类型: Table
列: device, power, voltage, current, today_kwh
条件格式: power > 0 显示绿色指示灯

Panel 6: Bar Chart — 能耗排名

-- 各设备今日用电量排名
from(bucket: "nodered")
    |> range(start: -24h)
    |> filter(fn: (r) => r._measurement == "energy_consumption")
    |> filter(fn: (r) => r._field == "today_kwh")
    |> last()
    |> group(columns: ["device"])
    |> yield(name: "energy_ranking")

可视化配置:

类型: Bar Chart
排列: 降序
颜色: 渐变 (低→高: 绿→黄→红)

Dashboard Variables

创建设备选择器

变量名: device

查询:

import "influxdata/influxdb/schema"
schema.tagValues(
    bucket: "nodered",
    tag: "device"
)

配置:

Type: Query
Multi-value: ✅
Include All: ✅
Refresh: On Dashboard Load

Dashboard Provisioning

通过配置文件自动创建仪表板：

apiVersion: 1

providers:
  - name: 'IoT Energy Monitoring'
    orgId: 1
    folder: 'IoT'
    type: file
    disableDeletion: false
    updateIntervalSeconds: 10
    options:
      path: /var/lib/grafana/dashboards

// Dashboard JSON (可导入或通过 API 创建)
{
    "dashboard": {
        "title": "IoT 能耗监测",
        "tags": ["iot", "energy", "monitoring"],
        "timezone": "browser",
        "time": {
            "from": "now-24h",
            "to": "now"
        },
        "refresh": "5s",
        "panels": [
            {
                "title": "当前功率",
                "type": "stat",
                "gridPos": {"h": 4, "w": 4, "x": 0, "y": 0},
                "targets": [{"query": "..."}]
            },
            {
                "title": "今日用电",
                "type": "stat",
                "gridPos": {"h": 4, "w": 4, "x": 4, "y": 0},
                "targets": [{"query": "..."}]
            }
        ]
    }
}

Kiosk Mode for Demo

# 客户展示模式
# URL 参数:
http://localhost:3000/d/{dashboard-uid}/iot-energy?kiosk&refresh=5s

# 参数说明:
# kiosk     - 全屏模式，隐藏 UI 元素
# refresh=5s - 5 秒自动刷新
# from=now-6h/to=now - 显示最近 6 小时

Common Customer Questions

Q1: 能否在手机端查看仪表板？

可以。Grafana 支持响应式布局，在手机浏览器中访问会自动适配。也可以使用 Grafana Mobile App。

Q2: 如何对比不同时间段的能耗？

在面板中增加时间对比功能：使用 Grafana 的 Time Shift 功能，添加同一面板的第二条查询并设置 shift: -7d 实现同比对比。

最佳实践

✅ 推荐做法:

顶部放置关键 KPI（当前功率、今日用电）
使用 Dashboard 变量实现设备筛选
设置合理的刷新间隔（5-30s）
预配置 Kiosk 模式用于演示

❌ 避免做法:

单个仪表板包含过多面板 (>20)
刷新间隔过短 (< 3s)
不使用模板变量硬编码设备
忽略数据保留策略

Summary

Stat 面板展示关键 KPI（当前功率、今日用电）
Time Series展示 24 小时功率趋势
Table展示多设备状态总览
Dashboard 变量实现设备动态筛选
Kiosk 模式适合客户演示场景

Grafana 能耗仪表板

概述

Dashboard Architecture

Flux Queries

Panel 1: Stat — 当前功率

Panel 2: Stat — 今日用电量

Panel 3: Time Series — 功率趋势

Panel 4: Time Series — 电压和电流

Panel 5: Table — 设备状态表

Panel 6: Bar Chart — 能耗排名

Dashboard Variables

创建设备选择器

Dashboard Provisioning

Kiosk Mode for Demo

Common Customer Questions

Q1: 能否在手机端查看仪表板？

Q2: 如何对比不同时间段的能耗？

最佳实践

Summary

References