Как искать аномалии в исторических данных умного дома — и почему пороги вручную тут не работают

Порог «если напряжение ниже 200 В — пиши письмо» ловит только то, что ты и так заметишь. Настоящие проблемы — деградацию проводки, зависший датчик, постепенный рост потребления — видно не в отдельном значении, а в истории. Разбираю, как я это собрал: статистика по окну, четыре типа детекторов, и нейросеть как аналитик, которому данные отдаются уже подготовленными.

1. Почему «просто порог» не работает

У любой величины в доме есть нормальный разброс, и он непостоянен. Напряжение в сети ходит туда-сюда в зависимости от нагрузки у соседей и времени суток. Температура в комнате зависит от сезона. Влажность почвы — от того, когда поливали. Пыль в воздухе — от того, открыто ли окно.

Что происходит с фиксированным порогом:

• Поставил широкий порог — срабатывает редко, но и настоящие проблемы пропускает. Сеть месяц просаживается на 12 В — это уже признак плохого контакта, но порог молчит.
• Поставил узкий — получаешь ложные срабатывания каждый день. Через неделю письма уходят в спам, и система становится бесполезной.
• Порог знает только «тревога / не тревога» — он не отвечает на вопрос «что изменилось за месяц».

Поэтому норма должна считаться по фактическим данным, а «аномально» — это не «вышло за константу», а «отклонилось от того, как обычно бывает в этот период».

2. Четыре детектора, которых хватает почти всегда

Мне хватило четырёх проверок. Они работают на любом числовом показателе без настройки под конкретный датчик.

Почему медиана и MAD, а не среднее и стандартное отклонение

Классический подход — считать среднее и сигму, и всё, что дальше трёх сигм, объявлять выбросом. В реальных данных это ломается: один большой выброс раздувает среднее и особенно сигму, из-за чего следующий, не менее серьёзный выброс уже «не аномалия». Классический пример: 99 значений около 219 В и одно 300 В — среднее уходит, а сигма вырастает так, что 250 В выглядит нормально.

Устойчивая оценка: медиана как центр (её не сдвигает один выброс) и MAD — медианное абсолютное отклонение (его не раздувает один выброс). Из MAD получается устойчивая «сигма» умножением на 1.4826. Такая оценка спокойно переживает единичные и даже двойные выбросы и продолжает их замечать.

Норма по «окну», а не за всё время

Норма считается за последние window_hours часов: по умолчанию сутки, но для медленных процессов (влажность почвы, температура) разумнее неделя, а для быстрых (ток, мощность) — час-два. Это даёт то, что нужно: вчерашний режим не мешает заметить сегодняшнее отклонение. Меняется расписание, приходит осень, меняется нагрузка — норма подстраивается сама, переучивать пороги не нужно.

Защита от спама

Каждый детектор имеет паузу: однотипная аномалия не повторяется чаще, чем cooldown_events секунд. Без этого одна залипшая величина превратится в сотни записей и писем. С паузой — в одну понятную запись.

3. Три уровня системы

Ключевая мысль: нейросеть не должна работать с сырыми данными. Розетка, которая пишет точку раз в минуту, за год даёт более полумиллиона значений — это дорого отправить и бессмысленно читать модели. Отдавать надо агрегаты: минимум, максимум, среднее, медиану, устойчивую сигму, разбивку по суткам, список уже найденных аномалий. Модель хорошо видит закономерности в таких выжимках и не тратит контекст на шум.

4. Как это выглядит в интерфейсе

Каждое наблюдение — карточка. Ты выбираешь топик, задаёшь интервал съёма, окно нормы и пределы, пишешь промпт. Сервис собирает данные сам. Кнопка «Проанализировать» отправляет запрос и кладёт ответ в карточку. Карточек можно добавлять сколько угодно — они независимы.

Так выглядит реальная панель (тёмная тема, меню, адаптивная вёрстка — как остальные страницы системы). Ниже — то, что карточка отдаёт аналитику.

5. Самый дешёвый пример: одна умная розетка и год истории

Всё, что нужно для самого простого стенда поиска аномалий, — одна розетка с мониторингом мощности. Это самый доступный датчик с реальной пользой: большинство таких розеток умеют Zigbee и отдают не только включена/выключена, но и напряжение, ток, активную мощность и накопленную энергию.

Что нужно

Никаких «умных счётчиков за 30 тысяч» и облачных подписок. Одна розетка в прихожей или на кухне — и через год у тебя есть история фактического состояния сети в квартире.

Сколько данных получится за год

Для контроля качества сети за год хватает минутного интервала: восемнадцати мегабайт база даже не заметит. Десятисекундный нужен, только если охотишься за короткими пусковыми бросками.

Шаг 1. Собираем данные

Отдельная карточка наблюдения на нужный топик: включаем сбор, ставим интервал съёма (для года — 60 секунд), окно нормы (например сутки). Пределы по напряжению имеет смысл задать по ГОСТ: 230 В плюс-минус 10 %, то есть 207–253 В. Это не «настройка аномалий», а физическая граница, за которой приборы страдают.

Карточка:      Электросеть за год
Топик:         zigbee2mqtt/socket/voltage
Единица:       V
Интервал:      60 сек
Окно нормы:    24 ч
Пределы:       207 … 253 V
Письмо:        при важности «предупреждение» и выше

Шаг 2. Пишем промпт

Промпт — самое важное. Плохой промпт: «проанализируй данные». Хороший — задаёт роль, период, что именно искать, в каком виде ответить и какие выводы нужны. Вот рабочий вариант для годового отчёта по сети:

Ты инженер-электрик и аналитик данных. Ниже — статистика по напряжению
в домашней сети за год, собранная умной розеткой, и список аномалий,
которые система нашла автоматически.

ЗАДАЧА — оценить, насколько перегружена сеть, и какие тенденции видны.

Разбери по пунктам:
1. Уровень напряжения. Насколько оно далеко от номинальных 230 В по ГОСТ 32144-2013
   (допустимо 207-253 В)? Есть ли систематический сдвиг вниз или вверх?
2. Просадки. Когда напряжение падает: в какие часы, дни недели, месяцы?
   Совпадают ли просадки с ростом потребления? Насколько глубоко и как часто?
3. Сезонность и тенденция. Менялось ли напряжение от месяца к месяцу?
   Есть ли медленное ухудшение (признак деградации контактов, износа проводки)?
4. Перегрузка. Если по мощности/току видно пиковое потребление — превышает ли оно
   разумное для одной линии? Какая доля времени линия загружена близко к пределу?
5. Опасные события. Выдели то, что требует внимания в первую очередь,
   с датой и значением из данных.

ТРЕБОВАНИЯ К ОТВЕТУ:
- Опирайся только на приведённые числа, не выдумывай отсутствующее.
- Отдельно перечисли, каких данных не хватает для точных выводов.
- Если данных достаточно для вывода — сформулируй его прямо, без «возможно» и «вероятно».
- Сравнивай с нормативами и давай конкретные пороги: сколько вольт, сколько минут, сколько раз.
- В конце — 3-5 конкретных действий по приоритету, что проверить физически
  (контакты, автомат, отдельная линия, стабилизатор).
- По-русски, кратко, без общих слов и без рассуждений о методике.

Что здесь делает промпт правильным:

• Роль («инженер-электрик») — задаёт уровень и терминологию ответа.
• Период и источник — модель понимает, что перед ней год, а не выборка за час.
• Разбивка по подвопросам — не даёт скатиться в общий пересказ, заставляет пройти по всем аспектам.
• Норматив — конкретный ориентир, а не абстрактное «нормально/плохо».
• Требование не выдумывать и честно указывать, чего не хватает. Это главный способ бороться с галлюцинациями.
• Формат ответа — сравнения в числах, а не общие фразы; список действий вместо «рекомендуется обратиться к специалисту».

Шаг 3. Что подставляется в запрос автоматически

К промпту система добавляет выжимку по данным — не сырые точки, а статистику. Так выглядит то, что уходит в запрос (реальные цифры из моего дома, где окно пока сутки, но структура такая же и для года):

Карточка: Электросеть: напряжение, В
Топик: zigbee2mqtt/fish_light/voltage
Единица: V
Период: 25.09.2026 16:12 — 26.09.2026 16:12 (24 ч)
Точек собрано: 62 (интервал съёма 60 с)

=== Статистика ===
минимум:  215.00
максимум: 222.00
среднее:  217.87
медиана:  217.90
сигма (MAD): 0.812
размах:   7.00
пределы карточки: 198.000 … 253.000

=== По суткам (мин / среднее / макс) ===
2026-09-26: 215.00 / 217.87 / 222.00  (точек 62)

=== Автоматически найденные аномалии: 1 ===
26.09 17:06  dip (warning)  значение 211.0  норма 218.4  просадка: 211.00 при норме 218.40

За год в этот текст добавится разбивка по месяцам — и модель сможет говорить о тенденциях, а не только о текущем состоянии. Именно поэтому агрегаты надо считать в SQL, а не «отдавать как есть»: модель получает готовую картину, а не миллион строк.

Шаг 4. Что вернёт нейросеть

Форма ответа примерно такая (содержание зависит от твоих данных — здесь показан пример оформления, чтобы было понятно, чего ждать):

1. Уровень напряжения
Среднее за период 217.9 В — это на 12.1 В ниже номинала 230 В, в пределах
допуска ГОСТ (207-253 В), но систематически в нижней половине диапазона.
Доля времени ниже 215 В — 1.7 % (171 точка из 10 000).

2. Просадки
Просадки приходятся на 17:00-20:00 — совпадают с вечерним пиком потребления
и с включением обогревателя (мощность растёт с 19 до 60+ Вт). Минимум 211 В,
ниже предела ГОСТ не опускалось ни разу. За сутки 2 события глубже 2 % от нормы.

3. Сезонность и тенденция
За наблюдаемый период систематического ухудшения не видно: минимум по месяцу
стабилен (211-215 В). Для вывода о деградации нужен минимум 3 месяца данных.

4. Перегрузка
Пиковое потребление по этой линии 20 Вт против типичного 19 Вт — линия загружена
на единицы процентов от бытового предела. Перегрузки нет.

5. Опасные события
- 26.09 17:06 — просадка до 211 В при вечернем включении нагрузки.
  Одиночное событие, к действиям не обязывает, но при повторении 3+ раз
  за неделю — проверить контакт в розетке.

Чего не хватает для точных выводов:
- нет тока и мощности за тот же период в этой выжимке (есть в отдельных карточках);
- для оценки деградации нужно не менее года наблюдений;
- неизвестна нагрузка соседних линий и состояние самого автомата.

Действия по приоритету:
1. Ничего срочного: все значения в допуске ГОСТ.
2. Продолжать накопление — для вывода о тенденции нужен год.
3. При повторяющихся вечерних просадках глубже 210 В — проверить контакт
   в розетке и затяжку в автомате.
4. Если в доме есть мощные потребители — вынести их на отдельную линию.

Что можно вытащить из такого года истории

• Суточный профиль — в какие часы сеть просаживается, и совпадает ли это с твоим потреблением или с соседями.
• Сезонная картина — зимой напряжение обычно ниже (больше нагрузка), летом выше.
• Тенденция — медленное сползание среднего или рост числа просадок за месяцы: это ранний признак проблем с проводкой.
• Деградация техники — рост потребления одного и того же прибора при том же режиме: износ, засорение, утечка.
• Проверка расписаний — свет и обогреватель включаются по правилам; история показывает, действительно ли это происходит и сколько это стоит по энергии.
• Ложные срабатывания датчиков — постоянное значение или отсутствие изменений месяцами означает залипший или замёрзший датчик.

6. Промпты для других задач

Схема одна: роль → данные и период → что искать по пунктам → формат ответа → чего не хватает. Меняется только содержание.

Микроклимат за год

Ты специалист по микроклимату помещений. Ниже статистика по температуре и влажности
спальни за год и найденные аномалии.

Оцени: 1) выход за комфортный диапазон (18-24 °C, 40-60 %) — сколько времени
и в какие периоды; 2) связь с сезоном и с отоплением; 3) признаки конденсата
и риска плесени (влажность выше 65 % при холодных стенах); 4) ночные значения —
не слишком ли холодно/жарко для сна; 5) тренд за год.

Только по приведённым числам. Отдельно — каких данных не хватает.
В конце — что проверить и что перенастроить (проветривание, увлажнитель, отопление).

Полив и влажность почвы

Ты агроном. Ниже история влажности почвы в горшке и работы крана за период.

Разбери: 1) как быстро сохнет земля (скорость падения влажности после полива);
2) достаточно ли текущего порога полива или растение пересыхает между циклами;
3) нет ли признаков перелива (долго держится высокая влажность);
4) есть ли циклы, когда кран открывался, но влажность не росла — признак,
что вода не доходит (засор, перекрытый вентиль, кран не тот);
5) как меняется картина с сезоном.

Отдельно: чего в данных не хватает. В конце — конкретная настройка порогов полива.

Потребление энергии

Ты энергоаудитор. Ниже месячные показатели потребления и пиковой мощности за год.

Ответь: 1) как менялось потребление по месяцам и есть ли тренд роста;
2) какие приборы дают основной вклад (по времени работы и мощности);
3) сколько стоит самый дорогой режим и что можно перенести в дешёвые часы;
4) есть ли аномальные всплески, не объяснимые расписанием;
5) прогноз на следующий месяц по текущей тенденции.

Считай только по приведённым данным, доли и проценты — явно. В конце — план экономии.

7. Правила, без которых получится ерунда

8. Итог

Рабочая связка выглядит так:

1. Один дешёвый датчик с историей (умная розетка — идеальный старт).
2. Сбор точек в базу и агрегированная история, чтобы год действительно накапливался.
3. Четыре детектора на устойчивой статистике (медиана и MAD) с окном нормы и паузой от спама.
4. Журнал аномалий, который человек реально смотрит, и письмо только при важном.
5. Нейросеть — по кнопке и с правильным промптом: объяснить период, найти тенденции, предложить действия.

Самое ценное здесь то, что детекторы не надо переучивать: норма считается по фактическим данным и подстраивается сама. А нейросеть занимается тем, что у неё получается лучше всего — разбором и объяснением подготовленной выжимки. Никаких «умных порогов из головы», никаких облачных подписок: розетка, одноплатник, база и промпт.