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。