PowerHub电源遥测中枢

24V 直流系统的分电、保护、测量、联网与可视化运维一体化平台。

项目亮点

PowerHub 的核心亮点，不在于“四路输出”本身，而在于每一路都按一个完整的智能通道来设计：

• 四路独立开关控制，支持本地 Web 页面和 MQTT 远程控制
• 每路实时采集电压、电流、功率
• 支持 INA226 自动探测，未焊接通道可离线显示且不影响其他通道
• 支持每路电流偏置与增益校准，并保存到 NVS
• 支持按时间段自动开关
• 支持趋势数据记录与状态监测
• 支持 Wi-Fi 接入、MQTT（含 TLS）、OTA 升级
• 支持串口命令行运维与长期稳定性调试

这使它更像一个“小型联网电源管理系统”，而不仅是一块开关板。项目定位也不仅是“可用”，更强调“可迭代”，便于后续扩展告警策略、调度算法、更多传感器输入和不同云平台接入。

为什么做这个项目

在 DIY 和轻量级工程场景中，24V 直流分电管理常见几个问题：

1. 通道多以后，单纯靠手动插拔和普通开关很难管理
2. 很多方案只能“控制”，却不能“测量”，出了异常很难排查
3. 系统联网之后，缺少统一配置、升级和可视化能力，维护成本高

PowerHub 的设计思路，就是把这些问题一次性拉通：既能独立控制每一路负载，又能持续给出 V/I/P 数据，还能通过网络和上位机形成完整的监控与运维闭环。

硬件架构

总体方案

系统采用 ESP32-C3 作为主控，构建四路 24V 分电与测控系统。每一路以 LM5069MM 作为高边热插拔 / 电子保险丝控制核心，输出到独立 XT60 接口；每路配置 INA226AIDGSR 进行电压、电流、功率采样，四路采样器件共用 I2C 总线。GPIO 控制通道预设为 IO5 / IO4 / IO1 / IO0。输入侧为 24V 母线，配置 470uF / 50V 母线电容；板上由 K7803M-1000R3 生成 3.3V，并保留 Type-C + ME6217 作为调试 / 辅助供电路径；系统同时预留扩展位用于后续模拟量采集和上电状态评估。整体目标是实现四路独立通断、实时测量、联网配置与远程升级，并兼顾 DIY 可焊接性与后续小批量可制造性。

硬件设计思路

这套方案的关键不只是“能控四路电”，而是把每一路都做成了一个完整的智能供电单元：

• 受控上电：高边热插拔 / 电子保险丝结构负责通道级供电管理
• 在线测量：每路具备电压、电流、功率监测能力，避免“黑盒供电”
• 状态独立：单路异常、未焊接或离线不影响其他通道
• 易于扩展：为后续告警、模拟量输入和策略扩展预留空间

硬件框图

软件架构

如果说硬件定义了“每路通道的能力边界”，那么固件则负责把整块板子真正变成一个可长期运行的系统。

固件职责

固件的核心职责主要包括四类：

• 采集：轮询四路 INA226，采集 V / I / P 数据，并维护在线 / 离线状态
• 控制：响应本地 Web 操作和 MQTT 指令，独立控制每一路 GPIO 输出
• 配置：管理 Wi-Fi、MQTT、校准、时间表、告警等参数，并持久化保存
• 运维：提供 OTA、串口命令行和状态检查能力，支持长期稳定性调试

软件分层

项目软件组织为四层：

• 驱动层：INA226、GPIO、Wi-Fi、NVS、时间管理、OTA、MQTT
• 服务层：采集服务、控制服务、状态聚合、自检服务、调度服务
• 策略层：在线检测、校准补偿、阈值判断、自动开关策略、异常处理
• 接口层：本地 Web UI、MQTT 接口、串口 CLI

软件架构图

这种架构划分的好处，是项目不会显得只是“功能堆砌”，而是具备比较清晰的可维护性和后续扩展能力。结合当前功能定义，PowerHub 已经覆盖了从设备采集、联网接入到调度和运维的完整闭环。

核心功能

四路独立分电控制

每路输出都可独立开启和关闭，既支持本地 Web 界面，也支持 MQTT 指令远程控制。这使项目可以非常自然地用于多设备分组供电和远程重启。

实时电参采集

系统持续采集每一路的电压、电流、功率数据，并支持数据可视化展示。相比“只会通断”的方案，这使 PowerHub 具备了真正的可观测性。

传感器在线状态管理

针对 DIY 场景里“并非四路都焊接”的情况，系统支持 INA226 自动探测。缺失或异常通道会显示为离线，但不会影响其他通道继续工作。

校准能力

支持每路电流偏置和增益参数在线配置并保存到 NVS，可对实际走线、采样链路与负载差异进行修正，提升读数可信度。

时段自动化

支持按时间段配置自动开关，例如工作日白天开启、夜间关闭，适合路由器、实验设备和常驻节点等重复性供电任务。

历史趋势与健康监测

支持趋势记录与状态查看，便于发现电压波动、异常耗流等问题，为长期运行监控提供基础。

联网与远程集成

支持 Wi-Fi 接入、MQTT（含 TLS）上报，可接入 Home Assistant 或自建监控平台。

OTA 与串口运维

支持 OTA 远程升级，降低拆机刷写成本；同时保留串口命令行，可查询状态、通道数据和内存占用，便于长期稳定性调试。

本地 Web 管理界面

项目配套的本地 Web 页面承担了设备侧运维中心的角色。围绕项目当前功能定义，页面能够承载 Wi-Fi 配置、通道控制、参数校准、时间表管理、状态查看、MQTT 接入和 OTA 升级等能力。这样用户在大多数情况下无需重新编译固件，也无需频繁接串口，就能完成基础配置和日常维护。

上位机 / 后端扩展

PowerHub 的设计并不止步于“设备侧网页”。从系统定位上，它天然适合继续向上扩展为 设备端 + 数据上报 + 看板可视化 的完整方案。设备可以通过 MQTT 将通道状态和测量数据上送，由上位机或后端服务完成历史归档、聚合统计、曲线展示、告警转发和多设备集中管理。这种设计思路，与项目“可用且可迭代”的定位是完全一致的。

典型应用场景

PowerHub 非常适合以下场景：

• 桌面充电站 / 开发工位中的多设备供电分组管理
• 路由器、NAS、边缘网关、小型工控节点的分路上电与远程重启
• 创客空间和实验室中的低成本 DC 配电可视化
• 家庭自动化中需要“按时开关 + 状态监测 + 远程维护”的直流设备集群

这些场景的共同点是：供电不只是“有电”，还需要 可分组、可控制、可看见、可长期维护。

快速开始

1. 硬件准备

• PowerHub 主板
• 24V 直流输入电源
• 待控制负载
• Wi-Fi 网络环境
• Type-C 调试线
• 已焊接的目标通道

项目支持 INA226 自动探测，因此开发阶段可以先从单路焊接与调试开始，不必一次性焊满全部通道。

2. 上电与接线

1. 接入 24V 输入电源
2. 将负载连接到对应通道输出
3. 检查目标通道控制与测量链路是否焊接完成
4. 首次调试时可使用 Type-C 进行辅助上电与诊断
5. 上电后观察设备自检状态和通道在线状态

3. 首次联网配置

（可选）二次配网
1. 打开设备本地管理页面
2. 进入 Wi-Fi 设置
3. 填写 SSID 和密码并保存
4. 等待设备接入局域网
5. 在首页确认 IP、时间和通道状态是否正常

4. 通道控制与校准

1. 在首页查看各通道在线状态
2. 打开某一路输出并连接负载
3. 观察电压、电流、功率读数
4. 若读数存在偏差，进入校准页面调整偏置与增益
5. 保存后重新观察数值变化

5. MQTT 接入

1. 配置 Broker 地址、端口和认证信息
2. 设置数据上报与控制主题
3. 视情况启用 TLS
4. 在上位机、Home Assistant 或自建平台订阅数据
5. 验证远程控制与状态上报是否正常

6. OTA 升级

1. 进入 OTA 页面
2. 上传新固件
3. 等待设备写入并自动重启
4. 重连后检查版本和功能状态

7. 日程自动化

1. 进入时间表编辑页面
2. 为指定通道设置时间段
3. 保存并观察是否按计划执行
4. 结合趋势与状态数据验证调度效果

开源价值

PowerHub 的开源价值，不只是提供一块四路分电板，而是提供一整套 直流分电 + 在线测量 + 联网管理 + 可视化运维 的完整参考实现。它既适合创客用户快速复现和二次开发，也具备继续打磨为小批量应用方案的基础。项目希望通过开源，把个人工程沉淀成更具示范意义的电源管理方案，让更多开发者在这类项目上少走弯路。

未来计划

• 智能保护与自动恢复：支持过流/欠压/功率异常自动处理，提供断电、告警与自恢复策略
• 规则驱动的自动化控制：在时间表基础上增加条件触发，实现按状态自动决策
• 多设备协同能力：支持设备标识与在线状态管理，便于集中监控与统一控制
• 更流畅的本地 Web 体验：引入实时数据推送与趋势展示，支持配置导入导出
• 长期运行稳定性优化：完善异常恢复与资源管理机制，保障无人值守场景稳定运行

致谢

感谢立创开源社区在电源管理、嵌入式开发、物联网接入和可视化领域积累的大量经验。同时，特别感谢“星火计划”对本项目的全方位支持。PowerHub希望在这些支持与积累之上，成为一个兼顾DIY 友好性、工程完整性和二次开发空间的开源智能分电方案。