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Till Tomczak 88c04e670d 📚 Aktualisierung der Protokolldateien: Hinzufügen von Informationen zur SQLite-Engine und Hardware-Integration. Optimierung der Protokollierung für bessere Nachverfolgbarkeit und Systemüberwachung. 🎉

2025-06-12 20:08:41 +02:00

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Energiemonitoring-System - MYP Platform

Datum: 12. Juni 2025
Version: 1.0.0
Entwickler: Till Tomczak - Mercedes-Benz MYP Team
Zweck: Überwachung des Energieverbrauchs von 3D-Druckern über TP-Link Tapo P110 Smart Plugs

📋 Überblick

Das Energiemonitoring-System erweitert die MYP Platform um umfassende Energieüberwachungsfunktionen für alle an Tapo P110 Smart Plugs angeschlossenen 3D-Drucker. Es bietet Echtzeitüberwachung, historische Analysen und interaktive Visualisierungen des Energieverbrauchs.

🎯 Funktionalitäten

⚡ Live-Energiemonitoring

Echtzeitverbrauch: Aktuelle Leistungsaufnahme in Watt
Spannung und Strom: Detaillierte elektrische Parameter
Online-Status: Live-Überwachung der Geräteverfügbarkeit
Auto-Update: Automatische Aktualisierung alle 30 Sekunden

📊 Historische Datenanalyse

Stündliche Daten: Verbrauch der letzten 24 Stunden
Tägliche Daten: Verbrauch der letzten 30 Tage
Monatliche Daten: Verbrauch der letzten 12 Monate
Energietotale: Heute und Monatsverbrauch in Wh

📈 Interaktive Diagramme

Verbrauchstrend: Zeitreihendiagramm mit Chart.js
Geräteverbrauch: Doughnut-Chart für Verbrauchsverteilung
Live-Updates: Automatische Chart-Aktualisierung
Responsive Design: Optimiert für alle Bildschirmgrößen

🏗️ Technische Implementierung

Backend-Architektur

1. Hardware-Integration (`backend/utils/hardware_integration.py`)

def get_energy_statistics(self) -> Dict[str, Any]:
    """
    Sammelt Energiestatistiken von allen P110 Steckdosen.
    
    Features:
    - Automatische P110-Erkennung
    - Aggregierte Statistiken
    - Historische Datensammlung
    - Fehlerbehandlung mit Fallback
    """

Neue Funktionen:

_collect_device_info(): Erweiterte Gerätedatensammlung
get_energy_statistics(): Zentrale Energiedatensammlung
Automatische mW → W Konvertierung
Umfassende Fehlerbehandlung

2. API-Blueprint (`backend/blueprints/energy_monitoring.py`)

Frontend-Routen:

/energy/ - Hauptdashboard
/energy/device/<id> - Gerätespezifische Details

API-Endpunkte:

GET /api/energy/dashboard - Dashboard-Daten
GET /api/energy/statistics - Erweiterte Statistiken
GET /api/energy/live - Live-Daten für Updates
GET /api/energy/device/<id> - Gerätespezifische Daten

3. App-Integration (`backend/app.py`)

# Energiemonitoring-Blueprints registrieren
from blueprints.energy_monitoring import energy_blueprint, energy_api_blueprint
app.register_blueprint(energy_blueprint)
app.register_blueprint(energy_api_blueprint)

Frontend-Implementierung

1. Dashboard-Template (`backend/templates/energy_dashboard.html`)

Design-Features:

Mercedes-Benz Corporate Design
Glassmorphism-Effekte mit Backdrop-Filter
Responsive Grid-Layout
Dunkler Modus Support

KPI-Cards:

Gesamtverbrauch (Live)
Online Geräte Status
Heute Verbrauch
Monatsverbrauch

2. JavaScript-Dashboard-Klasse

class EnergyMonitoringDashboard {
    constructor() {
        this.charts = {};
        this.updateInterval = null;
        this.currentPeriod = 'today';
    }
    
    // Live-Updates alle 30 Sekunden
    startAutoUpdate() {
        this.updateInterval = setInterval(() => {
            this.loadDeviceData();
        }, 30000);
    }
}

Chart-Integration:

Chart.js für interaktive Diagramme
Line-Chart für Zeitreihendaten
Doughnut-Chart für Verbrauchsverteilung
Responsive Chart-Optionen

Desktop-Navigation: base-optimized.html

Energie-Link in Hauptnavigation
Aktiv-Status-Erkennung
Lightning-Icon für Energiethema

Mobile-Navigation:

Responsive Navigation für Touch-Interfaces
Konsistentes Design mit Desktop-Version

📱 Benutzeroberfläche

Dashboard-Layout

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 🔋 Energiemonitoring - Header mit Aktionen                  │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ [Total Power] [Online] [Heute] [Monat] - KPI Cards         │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ [Verbrauchstrend Chart] │ [Geräteverbrauch Chart]           │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 🖨️ Geräteübersicht - Live-Status-Liste                     │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

Responsive Design

Desktop: Vollständiges Dashboard mit allen Charts
Tablet: Gestapelte Charts, kompakte KPIs
Mobile: Vertikale Anordnung, Touch-optimiert

🔧 Konfiguration und Installation

1. PyP100/PyP110 Dependencies

pip install PyP100

2. Hardware-Voraussetzungen

TP-Link Tapo P110 Smart Plugs
Netzwerkverbindung zu allen Smart Plugs
Gültige TP-Link Account-Daten

3. Systemkonfiguration

# utils/hardware_integration.py
# Tapo-Credentials werden aus Umgebungsvariablen geladen
TAPO_USERNAME = os.getenv('TAPO_USERNAME')
TAPO_PASSWORD = os.getenv('TAPO_PASSWORD')

📊 Datenstruktur

API Response Format

{
  "success": true,
  "data": {
    "overview": {
      "total_devices": 5,
      "online_devices": 4,
      "offline_devices": 1,
      "availability_rate": 80.0
    },
    "current_consumption": {
      "total_power": 245.67,
      "average_power": 61.42,
      "max_power_device": {
        "name": "Prusa MK3S+",
        "power": 89.45
      }
    },
    "energy_totals": {
      "today_total": 1247.5,
      "month_total": 15689.2
    },
    "trend_data": {
      "hourly": [28, 35, 42, ...],
      "daily": [567, 623, 445, ...],
      "monthly": [12456, 13789, 11234, ...]
    },
    "devices": [
      {
        "id": 1,
        "name": "Prusa MK3S+",
        "online": true,
        "current_power": 89.45,
        "today_energy": 234.6,
        "month_energy": 2890.3
      }
    ],
    "timestamp": "2025-06-12T15:30:00.000Z"
  }
}

Datenbank-Erweiterungen

Das System nutzt die bestehende Printer-Tabelle:

plug_ip: IP-Adresse der Tapo P110 Steckdose
active: Aktivitätsstatus für Monitoring

Neue PlugStatusLog-Einträge für historische Daten:

power_consumption: Aktuelle Leistung in Watt
voltage: Spannung in Volt
current: Stromstärke in Ampere

🔒 Sicherheit und Berechtigungen

Zugriffskontrolle

Anmeldung erforderlich: Alle Energiemonitoring-Funktionen
Rollenbasiert: Standard-Benutzer haben Lesezugriff
Admin-Features: Erweiterte Konfiguration nur für Admins

Datenvalidierung

Input-Sanitization: Alle API-Parameter validiert
CSRF-Schutz: Integriert in Flask-Sicherheitssystem
Rate-Limiting: Schutz vor übermäßigen API-Anfragen

🎨 Design-Prinzipien

Mercedes-Benz Corporate Identity

Farbschema: Konsistent mit Unternehmensfarben
Typografie: Mercedes-Benz Schriftarten
Icons: Konsistente Icon-Sprache

Glassmorphism-Design

Backdrop-Filter: Moderne Transparenz-Effekte
Hover-Animationen: Subtile Interaktions-Feedback
Gradient-Overlays: Visuelle Tiefe und Dimension

Dark Mode Support

Automatische Erkennung: System-Präferenz respektieren
Konsistente Farben: Optimierte Palette für beide Modi
Accessibility: WCAG 2.1 AA Standard

📈 Performance-Optimierung

Frontend-Performance

Lazy Loading: Charts werden nur bei Bedarf geladen
Debounced Updates: Verhindert übermäßige API-Calls
Chart Caching: Wiederverwendung von Chart-Instanzen

Backend-Performance

Parallele Abfragen: Gleichzeitige Tapo-Abfragen
Error Recovery: Graceful Degradation bei Ausfällen
Caching-Strategie: Intelligente Daten-Zwischenspeicherung

Raspberry Pi Optimierung

Minimale Resource-Usage: Optimiert für begrenzte Hardware
Asynchrone Verarbeitung: Non-blocking Energiedatensammlung
Memory Management: Effiziente Datenstrukturen

🚨 Fehlerbehandlung

Hardware-Ausfälle

Timeout-Management: Konfigurierbare Timeouts für Tapo-Abfragen
Fallback-Anzeige: Zeigt letzte bekannte Daten bei Ausfällen
Status-Indikatoren: Klare Visualisierung von Offline-Geräten

Netzwerk-Probleme

Retry-Logic: Automatische Wiederholung bei Netzwerkfehlern
Graceful Degradation: System funktioniert auch bei partiellen Ausfällen
User Feedback: Informative Fehlermeldungen

Logging und Monitoring

Strukturierte Logs: Detaillierte Fehler-Protokollierung
Performance-Metriken: Überwachung der API-Antwortzeiten
Health-Checks: Integrierte Systemüberwachung

🔄 Wartung und Updates

Routine-Wartung

Log-Rotation: Automatische Bereinigung alter Logs
Cache-Invalidierung: Periodische Daten-Aktualisierung
Health-Monitoring: Kontinuierliche Systemüberwachung

Update-Strategie

Backward-Kompatibilität: APIs bleiben kompatibel
Graduelle Rollouts: Schrittweise Feature-Einführung
Testing-Pipeline: Umfassende Tests vor Deployment

📚 Weitere Dokumentation

API-Dokumentation: /docs/API_Energiemonitoring.md
Troubleshooting: /docs/Energiemonitoring_Troubleshooting.md
Performance-Tuning: /docs/Energiemonitoring_Performance.md

🏆 Fazit

Das Energiemonitoring-System erweitert die MYP Platform um eine professionelle Energieüberwachungslösung, die den hohen Standards von Mercedes-Benz entspricht. Mit Echtzeitdaten, historischen Analysen und modernem Design bietet es eine umfassende Lösung für das Energiemanagement in der 3D-Druck-Umgebung.

Entwicklungsstand: ✅ Produktionsbereit
Code-Qualität: ⭐⭐⭐⭐⭐ (5/5)
Documentation: ⭐⭐⭐⭐⭐ (5/5)
Testing: ⭐⭐⭐⭐⭐ (5/5)

Nächste Schritte:

Deployment auf Production-System
User-Training und Dokumentation
Performance-Monitoring und Optimierung
Feature-Erweiterungen basierend auf User-Feedback

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