鸿蒙app 能耗统计图表（日/周/月用电量分析）【华为云根技术】

引言

技术背景

• 鸿蒙能耗数据来源​
  • 系统级：@ohos.batteryStatistics（部分设备支持获取应用级能耗）
  • IoT设备：通过华为云IoT或私有协议获取智能插座/电表数据
  • 数据库：本地或分布式数据库存储历史用电记录
• 图表绘制：使用鸿蒙 lottie或集成 EChartsWebView 方案，或自绘 Canvas 柱状图/折线图
• 时间维度聚合：按日、周、月对原始数据进行分组求和
• 权限：ohos.permission.READ_METERING_DATA（系统能耗）、ohos.permission.INTERNET（IoT数据）

应用使用场景

原理解释

核心原理

1. 数据采集：定时从系统或IoT设备获取用电量（单位：kWh）。
2. 存储：存入关系型数据库（如 @ohos.data.relationalStore）或分布式数据库。
3. 聚合计算：根据日/周/月维度对数据分组求和。
4. 可视化：将聚合结果渲染为柱状图/折线图。

时间维度聚合公式

• 日：SUM(kWh) WHERE date = 'YYYY-MM-DD'
• 周：SUM(kWh) WHERE week = ISOWeekNumber
• 月：SUM(kWh) WHERE month = 'YYYY-MM'

核心特性

• 支持多数据源（系统+IoT）
• 日/周/月视图切换
• 数据持久化与增量更新
• 图表动画与交互（点击查看详情）
• 分布式数据共享（多设备查看同一份用电数据）

原理流程图

graph TD
    A[数据采集] --> B[存入数据库]
    B --> C{用户选择视图}
    C -->|日| D[按天聚合数据]
    C -->|周| E[按周聚合数据]
    C -->|月| F[按月聚合数据]
    D --> G[生成图表数据]
    E --> G
    F --> G
    G --> H[Canvas/ECharts渲染]
    H --> I[展示用电量图表]

环境准备

• DevEco Studio 4.0+
• HarmonyOS SDK 9+
• Language: ArkTS
• 权限配置（module.json5）：

{
  "module": {
    "requestPermissions": [
      {
        "name": "ohos.permission.INTERNET",
        "reason": "获取IoT设备能耗数据",
        "usedScene": { "abilities": ["MainAbility"], "when": "inuse" }
      },
      {
        "name": "ohos.permission.READ_METERING_DATA",
        "reason": "读取系统能耗统计",
        "usedScene": { "abilities": ["MainAbility"], "when": "inuse" }
      }
    ]
  }
}

实际详细应用代码示例实现

1. 数据模型

export class EnergyRecord {
  id: number = 0;
  deviceId: string = '';
  timestamp: number = 0; // Unix时间戳（毫秒）
  kwh: number = 0;       // 用电量
  cost: number = 0;       // 电费（元）
}

2. 数据库帮助类（RelationalStore）

import relationalStore from '@ohos.data.relationalStore';
import { EnergyRecord } from '../models/EnergyRecord';

export class EnergyDatabase {
  private rdbStore: relationalStore.RdbStore | null = null;
  private tableName: string = 'energy_record';

  async init(context: any): Promise<void> {
    const config: relationalStore.StoreConfig = {
      name: 'energy.db',
      securityLevel: relationalStore.SecurityLevel.S1
    };
    this.rdbStore = await relationalStore.getRdbStore(context, config);
    await this.rdbStore.executeSql(
      `CREATE TABLE IF NOT EXISTS ${this.tableName} (
        id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,
        deviceId TEXT NOT NULL,
        timestamp INTEGER NOT NULL,
        kwh REAL NOT NULL,
        cost REAL NOT NULL
      )`
    );
  }

  async insert(record: EnergyRecord): Promise<void> {
    if (!this.rdbStore) return;
    const values = [record.deviceId, record.timestamp, record.kwh, record.cost];
    await this.rdbStore.insert(this.tableName, values);
  }

  async queryByDay(date: string): Promise<EnergyRecord[]> {
    if (!this.rdbStore) return [];
    const predicates = new relationalStore.RdbPredicates(this.tableName);
    predicates.equalTo('date(timestamp/1000, \'unixepoch\')', date);
    const resultSet = await this.rdbStore.query(predicates, ['deviceId', 'timestamp', 'kwh', 'cost']);
    const list: EnergyRecord[] = [];
    while (resultSet.goToNextRow()) {
      list.push({
        id: resultSet.getLong(resultSet.getColumnIndex('rowid')),
        deviceId: resultSet.getString(resultSet.getColumnIndex('deviceId')),
        timestamp: resultSet.getLong(resultSet.getColumnIndex('timestamp')),
        kwh: resultSet.getDouble(resultSet.getColumnIndex('kwh')),
        cost: resultSet.getDouble(resultSet.getColumnIndex('cost'))
      });
    }
    resultSet.close();
    return list;
  }

  async queryGroupByDay(start: number, end: number): Promise<Map<string, number>> {
    if (!this.rdbStore) return new Map();
    const predicates = new relationalStore.RdbPredicates(this.tableName);
    predicates.between('timestamp', start, end);
    const sql = `SELECT strftime('%Y-%m-%d', timestamp/1000, 'unixepoch') as day, SUM(kwh) as totalKwh FROM ${this.tableName} WHERE timestamp BETWEEN ? AND ? GROUP BY day`;
    const resultSet = await this.rdbStore.querySql(sql, [start, end]);
    const map = new Map<string, number>();
    while (resultSet.goToNextRow()) {
      const day = resultSet.getString(resultSet.getColumnIndex('day'));
      const total = resultSet.getDouble(resultSet.getColumnIndex('totalKwh'));
      map.set(day, total);
    }
    resultSet.close();
    return map;
  }
}

3. 能耗数据服务（模拟IoT数据）

import { EnergyRecord } from '../models/EnergyRecord';
import { EnergyDatabase } from '../database/EnergyDatabase';

export class EnergyService {
  private dbHelper = new EnergyDatabase();

  async init(context: any) {
    await this.dbHelper.init(context);
    // 模拟插入一些数据
    await this.mockData();
  }

  private async mockData() {
    const now = Date.now();
    const oneDay = 86400000;
    for (let i = 6; i >= 0; i--) {
      const ts = now - i * oneDay;
      await this.dbHelper.insert({
        deviceId: 'plug_01',
        timestamp: ts,
        kwh: 2 + Math.random() * 3,
        cost: 1.2 + Math.random() * 2
      });
    }
  }

  async getDailyUsage(date: string): Promise<EnergyRecord[]> {
    return await this.dbHelper.queryByDay(date);
  }

  async getWeeklyUsage(): Promise<Map<string, number>> {
    const now = Date.now();
    const weekStart = now - 7 * 86400000;
    return await this.dbHelper.queryGroupByDay(weekStart, now);
  }

  async getMonthlyUsage(): Promise<Map<string, number>> {
    const now = Date.now();
    const monthStart = now - 30 * 86400000;
    return await this.dbHelper.queryGroupByDay(monthStart, now);
  }
}

4. 图表绘制（Canvas 柱状图示例）

import { CanvasRenderingContext2D } from '@ohos.graphics.canvas';

@Component
export struct BarChart {
  @Prop data: Map<string, number> = new Map();
  @Prop barColor: string = '#4CAF50';

  private ctx: CanvasRenderingContext2D | null = null;

  build() {
    Canvas(this.context)
      .width('100%')
      .height(300)
      .onReady((ctx: CanvasRenderingContext2D) => {
        this.ctx = ctx;
        this.draw();
      })
  }

  private draw() {
    if (!this.ctx || this.data.size === 0) return;
    const width = this.ctx.width;
    const height = this.ctx.height;
    const keys = Array.from(this.data.keys());
    const values = Array.from(this.data.values());
    const maxVal = Math.max(...values);
    const barWidth = width / keys.length * 0.8;
    const gap = width / keys.length * 0.2;

    this.ctx.clearRect(0, 0, width, height);
    this.ctx.fillStyle = this.barColor;
    keys.forEach((key, idx) => {
      const x = idx * (barWidth + gap);
      const barHeight = (values[idx] / maxVal) * (height - 20);
      const y = height - barHeight - 10;
      this.ctx.fillRect(x, y, barWidth, barHeight);
      // 绘制标签
      this.ctx.fillStyle = '#000';
      this.ctx.font = '12px sans-serif';
      this.ctx.fillText(key, x, height - 5);
      // 绘制数值
      this.ctx.fillText(values[idx].toFixed(2) + 'kWh', x, y - 5);
      this.ctx.fillStyle = this.barColor;
    });
  }
}

5. 主页面集成

import { EnergyService } from '../services/EnergyService';
import { BarChart } from '../components/BarChart';

@Entry
@Component
struct Index {
  @State viewType: 'day' | 'week' | 'month' = 'week';
  @State chartData: Map<string, number> = new Map();
  private energySvc = new EnergyService();

  aboutToAppear() {
    this.energySvc.init(getContext(this)).then(() => {
      this.loadData();
    });
  }

  loadData() {
    if (this.viewType === 'week') {
      this.energySvc.getWeeklyUsage().then(data => this.chartData = data);
    } else if (this.viewType === 'month') {
      this.energySvc.getMonthlyUsage().then(data => this.chartData = data);
    }
  }

  build() {
    Column({ space: 20 }) {
      Text('用电量分析').fontSize(24).fontWeight(FontWeight.Bold)
      Row() {
        Button('日').onClick(() => { this.viewType = 'day'; this.loadData(); })
        Button('周').onClick(() => { this.viewType = 'week'; this.loadData(); })
        Button('月').onClick(() => { this.viewType = 'month'; this.loadData(); })
      }
      BarChart({ data: this.chartData, barColor: '#2196F3' })
    }
    .width('100%').height('100%').justifyContent(FlexAlign.Center)
  }
}

运行结果

• 页面顶部显示“用电量分析”标题与日/周/月切换按钮。
• 选择“周”视图，柱状图显示最近 7 天每天的总用电量（kWh）。
• 柱高与数值成正比，底部显示日期，顶部显示具体用电量。

测试步骤以及详细代码

1. 创建 HarmonyOS 项目，添加上述文件与权限。
2. 真机运行，观察模拟数据生成的图表。
3. 替换 mockData为真实 IoT 数据接口（HTTP 请求智能插座）。
4. 验证日/周/月数据聚合正确性。
5. 多设备登录同一账号，检查分布式数据库同步（需配置 distributedKVStore）。

部署场景

• 家庭能源管家 App：实时监控并分析全屋用电。
• 物业管理系统：统计各户月度用电，生成账单。
• 工业设备监控：分析产线设备能耗趋势。

疑难解答

未来展望

• 接入 AI 预测模型，预测未来用电峰值。
• 与鸿蒙智慧屏联动，大屏展示家庭能耗热力图。
• 支持碳排放换算与环保积分。

技术趋势与挑战

• 趋势：端云协同能耗分析；联邦学习保护隐私下的多户能耗模型训练。
• 挑战：海量 IoT 数据实时聚合性能；跨时区时间分组准确性；设备离线数据补传。

总结