GitLab 11 does not support Mermaid rendering. Exported 4 diagrams (architecture, auth flow, config flow, energy mapping) as PNG images and updated PRD.md to reference them. Made-with: Cursor
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# Jackery DIY3 系列 Home Assistant 集成插件 (HACS) 产品需求文档
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## 文档版本历史
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| 版本 | 日期 | 作者 | 变更说明 |
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| 1.0 | 2025-03-04 | 黄国庆 | 初稿:完整功能定义、架构设计、实体清单 |
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## 1. 项目概述与用户价值
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### 1.1 项目背景
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Jackery(华宝新能)最新一代户用储能产品 **DIY3** 面向全球市场。为满足极客用户(Geek User)对 **数据主权** 和 **本地化控制** 的强烈诉求,需开发一款基于 Home Assistant Community Store (HACS) 分发的自定义集成插件,将 DIY3 主机及其配套智能配件(Smart CT、Smart Plug)无缝接入 Home Assistant 生态。
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### 1.2 目标用户
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| 用户画像 | 描述 |
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| 核心用户 | 拥有 Jackery DIY3 储能系统、同时是 Home Assistant 活跃用户的技术爱好者 |
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| 典型特征 | 重视数据隐私、偏好本地优先架构、熟悉 HACS 安装流程、有能力自建 HA 实例 |
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| 地域分布 | 欧美及亚太市场的独立屋/别墅用户为主 |
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### 1.3 用户价值
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#### 数据主权 (Data Sovereignty)
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- 所有能源数据通过 **局域网 MQTT** 获取,设备连接用户本地 MQTT Broker,不依赖云端中转。
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- 数据在用户自有 HA 实例内存储与处理,完全由用户掌控。
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- 即使互联网中断,本地数据采集与展示不受影响。
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#### 无缝集成 (Seamless Integration)
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- 一键通过 HACS 安装,标准 Config Flow 配置,无需编写 YAML。
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- 支持 mDNS 设备自动发现,降低手动输入 IP 的门槛。
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- 传感器实体完全适配 HA 原生 **Energy Dashboard**,用户可直接查看太阳能发电、电池充放、电网交互等能源数据。
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#### 与云端共存 (Cloud Coexistence)
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- 本地集成**不影响**设备与 Jackery Cloud 的连接。
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- 用户可同时使用 Jackery APP(云端)和 HA(本地)查看设备数据,两条通道独立并存、互不干扰。
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## 2. 系统架构
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### 2.1 整体架构描述
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### 2.2 前置条件(用户侧)
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Jackery 集成采用 **MQTT 协议** 通信,设备与 HA 之间需要一个 **本地 MQTT Broker** 作为消息中转。用户需在使用前完成以下准备:
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| 序号 | 前置条件 | 说明 | 责任方 |
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| ① | **部署 MQTT Broker** | 用户需在局域网内运行一个 MQTT Broker。推荐使用 Home Assistant 官方的 **Mosquitto broker Add-on**(在 HA 的「设置 → 加载项 → 加载项商店」中安装),也可使用任何标准 MQTT Broker(如 EMQX、HiveMQ 等) | 用户 |
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| ② | **配置 HA 内置 MQTT 集成** | 在 HA 的「设置 → 设备与服务 → 添加集成」中搜索并配置 **MQTT** 集成,填写 Broker 地址、端口、用户名/密码(如有),确保 HA 成功连接到 Broker | 用户 |
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| ③ | **在 Jackery APP 中配置 MQTT 地址** | 在 APP 的设备设置中开启「本地访问 / HA 集成」,输入步骤 ① 中 Broker 的 **IP 地址与端口**,使设备连接到同一个 Broker | 用户 |
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| ④ | **确保网络互通** | HA 运行设备、MQTT Broker、Jackery DIY3 主机三者需处于 **同一局域网**(或网络可达) | 用户 |
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> **为什么需要用户自建 MQTT Broker?**
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> Jackery 集成采用 **Local First** 架构,所有数据在用户本地网络内流转,不经过任何云端服务。MQTT Broker 是实现本地发布/订阅通信的核心组件。Home Assistant 官方提供了开箱即用的 Mosquitto Add-on,安装仅需点击几下,绝大多数用户无需额外配置。
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### 2.3 架构要点
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| 要点 | 说明 |
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| **连接方式** | 设备与 HA 通过局域网内的 MQTT Broker 通信,Token 鉴权 |
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| **MQTT Broker** | 用户自行部署(推荐 HA Mosquitto Add-on),Jackery 集成依赖 HA 内置 MQTT 集成与 Broker 通信 |
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| **设备发现** | 支持 mDNS 自动发现局域网内的 DIY3 设备,同时支持手动输入设备 SN |
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| **数据获取** | 设备通过 MQTT 主动上报状态与事件数据;HA 集成定时通过 MQTT 发送数据请求指令(5 秒间隔),获取主机及全部子设备数据 |
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| **云端共存** | DIY3 主机同时保持与 Jackery Cloud 的独立连接,APP 功能不受影响 |
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| **子设备拓扑** | Smart CT 和 Smart Plug 通过主机内部协议连接,HA 仅与主机通信;主机负责聚合子设备数据,统一通过 MQTT 上报 |
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| **安全策略** | 本版本严格只读,仅提供 Sensor 与 Binary Sensor,不包含任何控制类实体 |
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### 2.4 授权流程
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> **前提**:用户已完成 §2.2 中的前置条件(MQTT Broker 已部署、HA MQTT 集成已配置)。
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以下描述用户从零开始完成设备授权与集成配置的完整流程:
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**授权流程分步说明:**
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| 步骤 | 执行方 | 动作 |
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| 1–3 | 用户 → APP | 在 Jackery APP 中找到目标设备,进入「Home Assistant / 本地访问」设置页,打开 MQTT/本地访问开关 |
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| 4 | 用户 → APP | 在 APP 中输入本地 MQTT Broker 地址与端口(即 HA 所在机器的 IP 和 Mosquitto 端口) |
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| 5–6 | APP → 设备 | APP 向设备下发指令,生成一次性 Local Access Token,设备启用 MQTT 功能并连接用户本地 Broker |
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| 7 | APP → 用户 | APP 界面展示 Token 与设备 SN(支持复制) |
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| 8–10 | 用户 → HA | 在 HA 中添加 Jackery 集成,选择已发现设备(或手动输入设备 SN),粘贴 Token |
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| 11 | HA → 设备 | HA 通过 MQTT 订阅设备主题,验证连通性与 Token 鉴权 |
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| 12 | HA | 验证通过后自动识别设备型号,创建 Device 及全部 Sensor 实体 |
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> **注意**:当前版本 Token 无过期机制,也不支持续期。后续版本将考虑 Token 生命周期管理(见第 9 节路线图)。
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## 3. 核心约束
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以下约束在本版本中 **必须严格遵守**,不可协商。
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| 编号 | 约束 | 说明 |
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| C-1 | **HACS 分发** | 以 Custom Component 形式通过 HACS 安装,不进入 HA 官方核心库 |
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| C-2 | **Local First** | 通过局域网本地 MQTT Broker 通信,确保低延迟与断网可用 |
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| C-3 | **云端共存** | 本地连接不影响设备与 Jackery Cloud 的通信,APP 功能完整 |
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| C-4 | **严格只读** | 本版本 **禁止任何控制操作**。不得包含 Switch、Number、Button 等可写实体,仅提供 Sensor 与 Binary Sensor |
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| C-5 | **不暴露 EMS** | 能源管理策略(充电优先级、市电互补等)由设备端黑盒处理,HA 仅展示最终状态 |
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| C-6 | **Token 鉴权** | 使用 Jackery APP 生成的一次性 Token 进行身份验证 |
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## 4. 设备支持范围
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### 4.1 支持设备列表
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| 设备 | 类型 | 数量限制 | 连接方式 |
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| **DIY3 主机** | 储能主机 | 每条集成配置对应 1 台主机;同一 HA 支持添加多台 | 通过局域网 MQTT Broker 通信 |
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| **Smart CT** | 智能互感器 | 每台主机最多 1 台 | 通过主机内部协议连接,数据由主机聚合上报 |
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| **Smart Plug** | 智能插座 | 每台主机最多 10 个 | 通过主机内部协议连接,数据由主机聚合上报 |
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### 4.2 Smart CT 规格
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| 特性 | 说明 |
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| 电气类型 | 支持单相与三相 |
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| 上报数据 | 各相电压 (V)、电流 (A)、有功功率 (W);总有功功率 (W);能量 (kWh) |
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| 典型用途 | 安装于家庭电表侧,监测家庭总负载与电网交互 |
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### 4.3 Smart Plug 规格
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| 特性 | 说明 |
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| 上报数据 | 实时功率 (W)、累计能量 (kWh)、开关状态(只读展示) |
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| 数量 | 单台主机最多配对 10 个 |
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| 注意 | HA 中 **不可控制** 插座开关,遵循只读原则 |
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## 5. 详细功能清单
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### 5.1 配置流程 (Config Flow)
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#### 5.1.1 流程设计
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#### 5.1.2 Config Flow 步骤
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| 步骤 | 名称 | 说明 |
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| Step 1 | 设备选择 | 展示通过 mDNS 发现的 DIY3 设备列表(显示设备名称 + SN),同时提供「手动输入设备 SN」选项 |
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| Step 2 | Token 输入 | 用户粘贴从 Jackery APP 获取的 Local Access Token,可选填 MQTT 主题前缀(默认 `hb`) |
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| Step 3 | 连接验证 | 集成通过 MQTT 订阅设备主题,验证连通性与 Token 鉴权;失败时显示明确错误信息(见 5.1.3) |
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| Step 4 | 设备创建 | 验证成功后自动识别设备型号及已连接的子设备(CT、Plug),创建 Device 与全部 Sensor 实体 |
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#### 5.1.3 错误处理
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| 错误场景 | 错误码 | 用户提示文案 |
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| MQTT 不可用或设备不可达 | `cannot_connect` | "无法连接到设备,请检查:1) MQTT 集成已配置并连接到 Broker;2) 设备已在 APP 中开启本地访问并连接到同一 Broker" |
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| Token 无效 | `invalid_auth` | "Token 验证失败,请检查 Token 是否正确。可在 Jackery APP 中重新生成" |
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| 设备已被添加 | `already_configured` | "该设备已添加到 Home Assistant" |
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| 设备不支持 | `unsupported_device` | "该设备型号暂不支持,请确认固件已更新至最新版本" |
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| 设备未启用本地访问 | `local_access_disabled` | "设备的本地访问功能未开启,请在 Jackery APP 中开启" |
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#### 5.1.4 多设备支持
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- **不限制实例数量**:用户可重复执行配置流程添加多台 DIY3 主机。
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- 每台主机为独立的 HA Device,其下挂载的 CT 和 Plug 为子设备。
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- 各主机使用独立的 MQTT 主题订阅与数据请求任务,互不影响。
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### 5.2 实体映射 (Entity Mapping)
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#### 5.2.1 Entity ID 命名规范
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```
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sensor.jackery_{device_sn}_{entity_key}
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binary_sensor.jackery_{device_sn}_{entity_key}
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```
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- `device_sn`:设备序列号,自动从 MQTT 消息中获取,全小写,特殊字符替换为下划线。
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- `entity_key`:实体标识,采用 `snake_case`,与下方表格中的 Key 列对应。
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- 子设备 Entity ID 格式:`sensor.jackery_{sub_device_sn}_{entity_key}`
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**示例**:
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```
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sensor.jackery_diy3a12345_battery_soc
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sensor.jackery_diy3a12345_solar_power
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sensor.jackery_ct00001_grid_import_power
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sensor.jackery_plug00001_load_power
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binary_sensor.jackery_diy3a12345_online
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```
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#### 5.2.2 DIY3 主机实体
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DIY3 主机提供以下四类传感器,覆盖实时监控与长期统计需求:
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- **实时功率**:光伏总输入及分路功率、电池充/放电功率、市电购电/馈网功率、EPS 离网输出功率、家庭用电功率(计算值)。
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- **电池状态**:SOC(剩余电量百分比)、SOH(健康度)、电池温度、已连接电池包数量。
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- **能量统计**:光伏累计发电量、电池累计充/放电量、累计购电量、累计馈网电量、EPS 累计输出电量。所有能量传感器均适配 HA **Energy Dashboard**。
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- **运行状态**:在线/离线状态(Binary Sensor)、当前错误码及可读描述。
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#### 5.2.3 Smart CT 实体
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Smart CT 提供电网侧的电气监测数据:
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- **功率**:电网总有功功率,以及各相(A/B/C)有功功率。
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- **电压与电流**:各相电压 (V)、电流 (A)。
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- **能量统计**:累计正向(购电)电量、累计反向(馈网)电量,适配 Energy Dashboard。
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> 单相配置时仅创建 A 相实体;三相配置时自动创建 A/B/C 三相实体,由设备 API 返回的 CT 类型决定。
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#### 5.2.4 Smart Plug 实体
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Smart Plug 提供单一负载的用电监测:
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- **实时功率**:插座负载功率 (W)。
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- **能量统计**:插座累计用电量 (kWh),适配 Energy Dashboard。
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- **开关状态**:以 Binary Sensor 只读展示当前开关状态(开/关),用户 **不可** 在 HA 中操控。
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#### 5.2.5 HA Device 信息
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- 每个设备在 HA 中注册为独立 Device,以序列号 (SN) 唯一标识。
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- 设备显示名称格式:`Jackery {型号} {SN 后 4 位}`(如 "Jackery DIY3 2345")。
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- Smart CT 与 Smart Plug 通过 `via_device` 关联到所属 DIY3 主机,形成设备树。
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#### 5.2.6 错误码
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- 设备端上报数字错误码,集成内置映射表将其翻译为用户可读的描述文案。
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- 错误码分为 Warning(警告)与 Error(故障)两个级别,涵盖电池异常、光伏异常、电网异常、逆变器异常、子设备通讯丢失等类别。
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- 未识别的错误码统一展示为 "Unknown Error ({code})"。
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> 详细的实体字段定义(含 Key、单位、device_class、state_class 等)与错误码映射表见技术设计文档。
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## 6. UI/UX 交互说明
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### 6.1 设备页面
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添加成功后,在 HA **设置 → 设备与服务 → Jackery** 下可看到:
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- **设备列表**:每台 DIY3 主机为一个独立设备,其下关联的 CT 和 Plug 以子设备形式展示。
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- **设备详情**:显示设备型号、SN、固件版本(如有)、在线状态。
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- **实体列表**:该设备下的全部 Sensor 与 Binary Sensor。
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### 6.2 Home Energy Management 适配
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HA 内置的 [Home Energy Management](https://www.home-assistant.io/docs/energy/) 是 Jackery 集成的核心展示场景。该模块支持电网、太阳能、电池、独立设备四大能源维度,Jackery 集成需 **全面适配** 以下各项。
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#### 6.2.1 适配总览
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#### 6.2.2 Electricity Grid(电网用电)
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HA Energy Dashboard 的电网模块需要区分 **从电网购入的电量** 与 **向电网馈出的电量**。
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| Dashboard 配置项 | 对应 Jackery 实体 | 数据来源 | 要求 |
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| Grid consumption (购电) | `sensor.jackery_{sn}_grid_import_energy` | DIY3 主机上报 或 Smart CT 正向电量 | `device_class: energy`, `state_class: total_increasing`, 单位 kWh |
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| Return to grid (馈网) | `sensor.jackery_{sn}_grid_export_energy` | DIY3 主机上报 或 Smart CT 反向电量 | 同上 |
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> **Smart CT 优先**:当 Smart CT 已连接时,建议用户优先使用 CT 的 `grid_import_energy` / `grid_export_energy`,因为 CT 直接安装在电表侧,数据更准确。
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#### 6.2.3 Solar Panels(太阳能)
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| Dashboard 配置项 | 对应 Jackery 实体 | 要求 |
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| Solar production (发电量) | `sensor.jackery_{sn}_solar_energy` | `device_class: energy`, `state_class: total_increasing`, 单位 kWh |
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> 用户也可同时配置 `solar_power`(实时功率 W)用于 Energy Dashboard 的功率展示(HA 2024.x 起支持在 Energy Dashboard 中配置 `state_class: measurement` 的功率传感器)。
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#### 6.2.4 Home Batteries(家庭电池)
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HA 的电池模块需要 **充电电量** 和 **放电电量** 两个传感器。
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| Dashboard 配置项 | 对应 Jackery 实体 | 要求 |
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|-----------------|------------------|------|
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| Energy going in to battery (充电) | `sensor.jackery_{sn}_battery_charge_energy` | `device_class: energy`, `state_class: total_increasing`, 单位 kWh |
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| Energy coming out of battery (放电) | `sensor.jackery_{sn}_battery_discharge_energy` | 同上 |
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> **电池 SOC 展示**:虽然 Energy Dashboard 本身不直接使用 SOC,但用户可在 Dashboard 卡片或自动化中使用 `battery_soc` 传感器,了解当前电池状态。
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#### 6.2.5 Individual Devices(独立设备)
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每个 Smart Plug 的用电量可作为独立设备接入 Energy Dashboard,让用户追踪单一负载的能耗。
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| Dashboard 配置项 | 对应 Jackery 实体 | 要求 |
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| Individual device (单个插座) | `sensor.jackery_{plug_sn}_load_energy` | `device_class: energy`, `state_class: total_increasing`, 单位 kWh |
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> 每个 Smart Plug 可独立添加为一个 Individual Device,最多支持 10 个。
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#### 6.2.6 实体技术要求汇总
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为确保所有能量传感器均能被 HA Energy Dashboard 自动识别,必须满足以下技术要求:
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| 要求 | 说明 |
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| `device_class` | 必须为 `energy` |
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| `state_class` | 必须为 `total_increasing`(累计递增值,HA 自动处理归零/重置) |
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| `native_unit_of_measurement` | 必须为 `kWh` |
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| 数据连续性 | 设备重启或离线恢复后,累计值应从上次值继续递增而非归零 |
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| 更新频率 | 能量值至少每 **60 秒** 更新一次(推荐随功率数据同步更新,即 5 秒) |
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## 7. 非功能性需求
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### 7.1 数据刷新
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| 参数 | 值 | 说明 |
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| 数据请求间隔 | **5 秒** | 集成通过 MQTT 定时发送数据请求指令,兼顾实时性与资源占用 |
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| 协议 | MQTT | 通过局域网本地 MQTT Broker,发布/订阅模式 |
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| 离线判定 | **60 秒** 无数据 | 超过 60 秒未收到设备 MQTT 消息,标记设备离线 |
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### 7.2 离线与异常处理
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| 场景 | 处理策略 |
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| 设备无 MQTT 消息 | 超过 **60 秒** 未收到设备上报数据,将该设备及其子设备全部实体标记为 `Unavailable` |
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| 设备恢复在线 | 收到设备 MQTT 消息后自动恢复所有实体状态为 `Available` |
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| 子设备离线 | CT 或 Plug 从设备 MQTT 消息中消失时,对应实体标记为 `Unavailable`;重新出现时恢复 |
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| Token 失效 | 设备拒绝 Token 鉴权时,记录日志并在 HA 集成页面显示 **"Reauthentication Required"** 提示 |
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| MQTT Broker 不可用 | 集成记录 warning 日志,待 Broker 恢复后自动重新订阅 |
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| 消息格式异常 | JSON 解析失败时保持上一次有效数据,记录 warning 日志 |
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### 7.3 性能要求
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| 指标 | 目标值 |
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| MQTT 消息端到端延迟 | < 500ms(局域网环境) |
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| 内存占用 | < 50MB(10 台设备场景) |
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| CPU 影响 | 单台设备 MQTT 订阅对 HA 主进程 CPU 增量 < 1% |
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### 7.4 兼容性
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| 项目 | 要求 |
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| Home Assistant 最低版本 | **2024.6.0**(需 MQTT 集成与最新 ConfigFlow API 支持) |
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| MQTT 集成 | HA 内置 MQTT 集成需预先配置并连接到本地 Broker |
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| Python 版本 | ≥ 3.12(随 HA 版本要求) |
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| HACS 版本 | ≥ 2.0 |
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| 设备固件 | 需设备端固件支持本地 MQTT 功能(由 Jackery APP ≥ 2.10.18 触发启用) |
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## 8. 风险与限制声明
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### 8.1 为何暂不开放 Write 权限
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| 维度 | 说明 |
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| **安全性** | 储能设备涉及大功率电池充放电,错误的控制指令可能引发电气安全风险。设备端 EMS(能源管理系统)包含复杂的保护逻辑(温度限流、SOC 保护、并离网切换等),在 HA 侧开放控制需确保 **完全复现** 这些保护逻辑,否则存在安全隐患 |
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| **可靠性** | HA 作为第三方平台,其自动化脚本、网络延迟等因素可能导致指令时序异常。储能设备对指令时序有严格要求(如并网/离网切换),不当操作可能导致设备保护性停机 |
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| **责任边界** | 开放控制权限后,因第三方自动化引发的设备异常难以界定责任。从产品合规与用户安全角度,需待本地 API 的安全校验机制成熟后再逐步开放 |
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| **EMS 复杂性** | 能源管理策略涉及电价时段、天气预测、电池寿命优化等多维度决策,当前由设备端黑盒实现。在 HA 侧暴露控制接口需要定义清晰的 API 语义与状态机,这需要更长的设计与测试周期 |
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### 8.2 已知限制
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| 限制 | 说明 | 影响 |
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| Token 无续期 | 当前 Token 一次性生成,无过期与续期机制 | 若 Token 泄露,需用户在 APP 重新生成 |
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| 无 TLS 加密 | 当前本地 MQTT 通信为明文 | 局域网内风险可控,但不适用于跨网段访问 |
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| 不支持固件升级 | HA 集成不提供 OTA 功能 | 固件升级需通过 Jackery APP 完成 |
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| 无历史数据回填 | 集成仅采集实时与累计数据 | 集成首次安装前的历史数据不可追溯 |
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| 仅支持 DIY3 | 当前版本仅适配 DIY3 系列 | 其他型号需后续版本支持 |
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## 9. 后期规划路线图
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以下为基于当前版本的能力演进规划,按优先级排列:
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| 优先级 | 阶段 | 功能 | 说明 |
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|--------|------|------|------|
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| P0 | V1.0 | **本版本交付内容** | 只读集成、mDNS 发现、MQTT 订阅与定时请求、全量 Sensor |
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| P1 | V1.1 | **Token 生命周期管理** | Token 过期提醒、APP 端续期/吊销、HA 侧 Reauthentication Flow |
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| P1 | V1.1 | **TLS 加密** | MQTT Broker 启用 TLS(自签证书或 Jackery CA 签发),保护局域网通信 |
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| P2 | V1.2 | **诊断与日志** | 在 HA 集成页面提供「诊断」按钮,导出连接日志与设备状态快照 |
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| P2 | V1.2 | **可配置请求间隔** | 在集成 Options Flow 中允许用户调整数据请求频率(1s–30s) |
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| P2 | V1.2 | **设备友好命名** | 支持在配置流或 Options 中自定义设备显示名称 |
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| P3 | V2.0 | **有限控制权限** | 开放低风险操作(如设置 SOC 上/下限),需设备端 API 支持指令校验 |
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| P3 | V2.0 | **多型号支持** | 扩展至其他 Jackery 储能产品线 |
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| P3 | V2.0 | **OAuth 2.0 授权** | 替换一次性 Token,实现标准化的 OAuth 2.0 Device Flow 授权 |
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| P4 | V2.x | **EMS 策略透传** | 在 HA 中展示/切换设备端预定义的 EMS 策略(如「自用优先」「馈网优先」),但策略执行仍由设备端负责 |
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| P4 | V2.x | **HA 官方核心集成** | 代码质量与覆盖率达标后,提交至 HA 核心仓库,成为官方内置集成 |
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| P4 | V2.x | **固件版本展示** | 在 HA Device 信息中展示当前固件版本,并提示是否有新版本可用(不执行 OTA) |
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## 附录 A:术语表
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| 术语 | 说明 |
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| DIY3 | Jackery 最新一代户用储能产品项目代号/型号 |
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| Smart CT | 智能互感器,安装于电表侧,监测电网交互数据 |
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| Smart Plug | 智能插座,监测单一负载的功率与用电量 |
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| EMS | Energy Management System,能源管理系统 |
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| SOC | State of Charge,电池剩余电量百分比 |
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| SOH | State of Health,电池健康度百分比 |
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| EPS | Emergency Power Supply,应急电源/离网输出 |
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| HACS | Home Assistant Community Store,社区插件商店 |
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| mDNS | Multicast DNS,局域网设备自动发现协议 |
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| Config Flow | HA 标准配置向导 UI 框架 |
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| Energy Dashboard | HA 内置能源仪表盘 |
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## 附录 B:参考资料
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| 资源 | 链接 |
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| Home Assistant 开发文档 | https://developers.home-assistant.io/ |
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| HACS 开发指南 | https://hacs.xyz/docs/developer/start |
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| HA Energy Dashboard 文档 | https://www.home-assistant.io/docs/energy/ |
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| HA Config Flow 文档 | https://developers.home-assistant.io/docs/config_entries_config_flow_handler |
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| HA Sensor Entity 文档 | https://developers.home-assistant.io/docs/core/entity/sensor |
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| Power Flow Card Plus | https://github.com/flixlix/power-flow-card-plus |
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*文档结束*
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