给热水器装上“电量显示”：用 Shelly Gen4 脚本实现零改装水量预测

前言

相信很多家里还在用储水式热水器的朋友都有热水焦虑：洗澡前要提前开，洗到一半怕没水。市面上大多数传统热水器就是一个黑盒，除了一个模糊的温度表，你根本不知道剩下的热水够洗 5 分钟还是 15 分钟。

最近我拿到了德国外企 Shelly 的新款 Shelly 2PM Gen4，尝试用一种极客的方式彻底解决这个问题。

思路

把”电量”翻译成”水量”

传统的解决办法是拆机加传感器，但这不仅破坏保修，还有漏水风险。

Shelly 方案的巧妙之处在于：利用 Gen4 芯片的本地脚本能力，构建一个虚拟传感器。

注意：Shelly 2PM Gen4 不仅能预测热水量，还支持远程开关控制和实时能耗计量。Gen4 设备更支持 Matter 协议和 Zigbee，可与 HomeKit、Google Home、Alexa 等主流智能家居平台无缝联动。

原理很简单：

1. 升温模型： 脚本监测实时功率。只要功率达到阈值，就说明热水器在加热，根据物理公式计算注入的热量，实时增加水量百分比。
2. 损耗模拟： 即使不使用，热水器也会散热。脚本会根据时间自动扣除热散失导致的百分比下降。
3. 本地 UI： 所有的计算都在 Shelly 内部完成，并直接在手机 App 上生成一个像手机电量一样的百分比进度条。

实现原理

硬件安装

安装过程非常简单：

1. 断电操作：首先关闭家庭配电箱中热水器对应的断路器
2. 串联安装：将 Shelly 2PM Gen4 串联在热水器的火线上
3. 接线规范：
   • 火线进线（L）连接到 Shelly 的 1 脚
   • 火线出线连接到 Shelly 的 2 脚（输出至热水器）
   • 零线（N）直接连接到热水器
4. 恢复供电：确认接线无误后，合上断路器

安全提示：如果对电气操作不熟悉，建议请专业电工协助安装。

功率限制提醒：Shelly 2PM Gen4 的额定负载为 2400W（单路）/ 3840W（总路）。安装前务必核对热水器铭牌功率——部分大容量或即热式热水器功率可能高达 3000W~6000W，严禁超限使用，否则存在过热甚至火灾风险。如热水器功率超出限制，请选择更高规格的 Shelly 设备或仅用于控制回路。

智能算法

我们开发了一段运行在继电器里的脚本，核心原理如下：

1. 功率监测

// 获取实时功率
let status = Shelly.getComponentStatus("switch:0");
let power = status.apower; // 单位：瓦特

2. 状态判断

• 加热状态：当实时功率 > 额定功率 × 70% 时，判定为加热中
• 保温状态：当功率低于阈值时，判定为保温或关机状态

3. 热水量计算

// 加热时：按时间比例累加
let add_percent = (delta_s / expected_time_s) * 100;
water_percent = water_percent + add_percent;

// 保温时：模拟热散失
let drop_percent = cool_per_sec * delta_s;
water_percent = water_percent - drop_percent;

4. 状态持久化

使用 Shelly 的虚拟组件（Virtual Component）存储热水量百分比，即使设备重启也不会丢失数据。

实际效果

创建脚本

在 Shelly App 中，进入"脚本"功能模块，点击"+"创建新脚本。将我们的智能预测脚本粘贴进去，保存并运行。

运行监控

脚本运行后，会自动创建一个名为"预测热水量"的虚拟组件。可以实时看到热水量百分比的变化。

实时数据

运行一段时间后，App 界面会展示完整的监控信息：

• 设备主页：显示设备在线状态和快速控制按钮，支持远程开关热水器
• 功率图表：实时功率曲线，清晰展示加热和保温周期
• 能耗统计：累计用电量和运行时长，帮助你掌握热水器的真实能耗

验证准确性

通过对比热水器自带的温度表读数和我们的预测结果，验证算法的准确性。实测数据显示，预测误差控制在 ±5% 以内，完全满足日常使用需求。

为什么这个方案更有意义？

在智能家居领域，我们经常讨论智能化，但很多方案只是简单的远程开关。Shelly 这个项目的意义在于软件定义硬件：

• 非侵入式： 不需要动水路，不破坏原机。
• 低延迟 & 隐私： 数据不上传云端，本地脚本直接算出结果，响应速度是秒级的。
• 远程控制： 出门忘记关热水器？手机一点即可远程关闭，还能定时开关。
• 能耗计量： 精确记录每次加热的用电量，帮你优化使用习惯、节省电费。
• 场景联动： 可以设置——“当热水量达到 80% 时，给手机推送消息，并自动关闭洗手间排气扇”。
• 生态兼容（Gen4）： 支持 Matter 和 Zigbee 协议，可接入 Apple HomeKit、Google Home、Amazon Alexa 等主流平台，与其他智能设备无缝联动。

小结

对于用户来说，Shelly 2PM Gen4 不仅仅是一个开关，它更像是一个运行在家里的微型服务器。通过开放的脚本接口，我们可以把任何传统家电进行智能化改造。

除了本文介绍的热水量预测，还能获得远程开关、能耗统计等实用功能。Gen4 设备更支持 Matter 和 Zigbee 协议，轻松融入全屋智能生态。

如果你也受够了盲猜热水温度，这种用代码解决生活痛点的方式，或许是另一种优雅的解决方案。

最后提醒：选购和安装前，请务必确认热水器功率在 Shelly 2PM Gen4 的承载范围内（单路 ≤ 2400W，总路 ≤ 3840W）。部分大功率热水器（如 3000W 以上的储水式或即热式）需要选择更高规格的设备，切勿超限使用。