home-automation/docs/design/m7-meter-epochs-archival.md

M7 — 电表生命周期 / 换表归档（Meter epochs）

协作格式、任务卡结构、校验闸门、数据安全红线见 README.md，本文不再重复。

1. 目标

让计费系统正确处理电表更换这一必然事件：

• 荷兰 2G 智能电表退网后，电网公司一定会把表换成 4G 表（同址换表）；搬家继承新表也是同类。
• 计费是寄存器差值（delta）模型：每个 15 分钟周期成本 =（周期末读数 − 周期初读数）× 单价。换表后新表寄存器基数与旧表无关（可能更高也可能更低），若跨表算 delta 会产出负成本或巨额假成本。
• 目标：引入显式的 Meter（电表） 概念，标记"某时刻起属于哪一块物理表"，使引擎永不跨表算 delta，并让累计量按表归零、历史可追溯可查。

非目标（本里程碑不做，§9 留痕）：gas / 区域供暖的计费；"家庭(home)"分组实体；多合同时间线积分；自动识别换表（DSMR 帧无电表序列号，无法自动识别，靠用户显式声明）。

2. 现状（实现者可据此工作，不必通读全仓库）

• 计费数据模型（M6）：
  • dsmr_reading：整帧 JSON，recorded_at(UNIQUE) 去重；含 4 个累计寄存器 electricity_delivered_1/2、electricity_returned_1/2。帧内无电表序列号字段。
  • energy_cost_period：每 15 分钟一行，存 d1/d2/r1/r2_kwh(delta)、import_cost/export_revenue/net_cost、pricing 快照、contract_version_id、degraded、computed_at、period_start(unique)。
• 计费引擎 app/services/energy_cost.py：
  • register_at(session, boundary)：取 recorded_at ≤ boundary 的最近一条；有 15 分钟 staleness 护栏（超过则返回 None → 周期降级）。
  • compute_period(session, t0)：取 t0/t1 两端寄存器，算 delta，按 contract 的 strategy 计价；缺读数→降级行(成本 0)。
  • compute_closed_periods / recompute_range：遍历刻钟边界批量算。
  • summarize(session, start, end)：聚合非降级周期电费 + 固定费/抵扣（FU10 已按本地日跨版本积分）。
• 计价策略 app/integrations/pricing/strategies.py：import_cost = Δd1×buy_dal + Δd2×buy_normal 等，对 delta 无任何 clamp/sanity 检查（负 delta → 负成本，超大 delta → 巨额成本）。
• 暴露 app/integrations/expose.py：累计 import_cost_total/export_revenue_total 锚点（FU11）= max(合同最早 effective_from, 最早非降级 period_start)；*_today 日归零实体（FU11）。
• 合同 app/services/contracts.py：active 互斥 + 版本时间线 + active_contract_version_at(ts)（半开 [from,to)）。合同不引用电表。
• 配置/迁移：单库 app，Alembic 链 alembic_app/；PRAGMA foreign_keys=ON 已开（app/db.py）。
• 时区：FU10 的 app/services/timezone.py（local_*，可 monkeypatch）。

3. 目标架构

3.1 核心概念：Meter（= epoch）

一条 meter 记录 = 一块物理电表的一段安装期 [started_at, ended_at)。换表 = 关闭当前 active 表（ended_at=T）+ 新建一条 started_at=T 的表。计费永不跨 meter 算 delta：跨表的那个周期按设计降级。

• 每种 commodity 至多一个 active 表（ended_at IS NULL）。本里程碑只 electricity 参与计费，commodity 字段为未来 gas/heating 预留。
• meter_at(session, ts, commodity="electricity")：返回 started_at ≤ ts AND (ended_at IS NULL OR ts < ended_at) 的那块表（半开区间，仿 active_contract_version_at）。
• 计费基准：某表窗口内最早的一条 dsmr_reading（recorded_at ≥ started_at）即基准；用户只需填 started_at 日期，无需知道当前读数。追溯（started_at 在过去）时，有效起点自然 = max(started_at, 数据起点)。
• 隔离的前提 = 显式声明：系统无法自动识别换表（DSMR 帧无序列号），搬家后新旧读数同落 dsmr_reading，靠用户显式新建那块表才隔离。万一忘了声明：搬家必有的数据空档（staleness）+ delta 护栏（§3.3）保证不会产出垃圾成本，只是新数据暂混在旧表 epoch、累计未归零；事后补声明 + 追溯 recompute_range 即可纠正。

3.2 数据模型（新增 1 张表 + 1 列）

meter 表（app/models/energy.py，单库 app 链）：

列	类型	说明
id	int PK	内置自增 ID
label	str	人读标签，编址/标识（如 "旧 2G 表 @ Dorpsstraat 1"）
commodity	str	默认 "electricity"；预留 gas/heating
started_at	datetime(UTC)	安装/继承/搬家起点（可在过去）
ended_at	datetime(UTC) | null	null = 当前 active
reason	str	initial / meter_swap / home_move / other
note	str | null	备注
created_at	datetime(UTC)

energy_cost_period 新增 meter_id（nullable FK → meter.id）：记录该周期归属哪块表，便于审计/按表查询/归档。

3.3 计费引擎改造（energy_cost.py / strategies.py 调用处）

1. register_at(session, boundary, meter)：仅在该 meter 窗口内取读数（started_at ≤ recorded_at < ended_at 且 ≤ boundary 且过 staleness 护栏）。绝不把旧表读数拉进新表周期。
2. compute_period(session, t0)：
   • 查 m0 = meter_at(t0)、m1 = meter_at(t1)。
   • m0 is None（无表覆盖）→ 降级（不计费）。
   • m0.id != m1.id（周期跨表边界）→ 降级（D5：丢这一个周期可接受）。
   • 否则在 m0 窗口内 register_at 两端、算 delta、计价；新增写 period.meter_id = m0.id。
3. delta sanity 护栏（D6）：算出 delta 后，若 d1/d2/r1/r2 任一 < 0，或任一 > _MAX_DELTA_KWH（常量，给一个远超住宅的宽松上限，如每 15 分钟 100 kWh）→ 降级（兜底表重置/DSMR 回绕/数据毛刺，与换表无关也防住）。
4. compute_closed_periods / recompute_range：逐周期按 meter_at 判定，无需额外结构。

3.4 累计语义（per-meter 归零，D2）

• expose.py 累计 import_cost_total/export_revenue_total 锚点改为当前 active electricity 表的起点：anchor = active electricity meter.started_at（窗口内首条读数自然 ≥ 它）。换表后累计从零起一段新序列，不维护偏移、不跨表累加。
• *_today 日归零实体不变（其本地今天窗口必落在当前表内）。
• （可选，非核心）暴露"当前电表 label"作为一个文本 sensor，便于 HA 侧识别当前表。
• 已知行为（可接受）：累计 _total 是 state_class: total，换表归零时其值会下台阶，HA 长期统计可能在换表那一刻记一次性负 blip。HA 侧自己存旧值做 down-sample——已与用户确认先这样、观察后按需处理（last_reset 信号见 §9 杠杆，本里程碑不做）。

3.5 API（app/api/routes/api/ + schemas）

• GET /api/energy/meters — 列出全部表（时间线，active 在前/或按 started_at）。
• POST /api/energy/meters — 声明换表/继承：{label, started_at, reason, note?}；服务层关闭当前 active 同 commodity 表（ended_at=started_at）+ 建新表。started_at 必须 ≥ 当前 active 表的 started_at（拒绝倒挂，仿合同版本"strictly after"）。
• PATCH /api/energy/meters/{id} — 改 label/note，或修正 started_at（追溯）。
• POST /api/energy/meters/{id}/recompute（或复用现有 recompute）— 追溯变更后对受影响窗口 recompute_range，重判跨表周期与归属。
• 改了路由/schema → 重导出 OpenAPI 并提交。

3.6 前端（并入 Energy 视图）

• 一个"电表（Meters）"管理区：表的时间线（label / 区间 / active 标记 / reason），"我换了表 / 继承了新表"表单（只填 label + 日期 + reason），编辑 label/日期。
• 追溯保存后给出"已重算受影响周期"的反馈（或提供 recompute 按钮）。
• 前端闸门见 §8 引用。

3.7 迁移与回填（数据安全 runbook）

• Alembic（alembic_app/）：建 meter 表 + 给 energy_cost_period 加 meter_id 列（nullable）。
• 回填（只增不删、幂等、对账）：
  1. 若库内已有任何 dsmr_reading/energy_cost_period，创建一条初始表 meter(label="Initial meter", commodity="electricity", started_at = 最早 dsmr_reading.recorded_at（无则最早 period_start，再无则迁移时刻）, ended_at=NULL, reason="initial")。
  2. 把现有 energy_cost_period.meter_id 全部回填为这条初始表的 id。
  3. 对账：回填后 meter_id IS NULL 的非降级周期数必须为 0；对不上立即中止、非零退出。
• 红线：迁移不删除/不覆盖任何 dsmr_reading/energy_cost_period/旧 .db/备份；纯新增表+列+回填。先在备份副本演练再对真实库执行。

4. 已锁定决策（讨论后拍板）

• D1 粒度：Meter 为一等公民，不绑定 home；label 编址 + commodity 区分品类（每 commodity 一个 active）。
• D2 累计：换表后累计量归零（锚当前表起点），直接吃 DSMR 累计 delta，不维护偏移。
• D3 合同耦合：不引入 home 实体。合同与电表是两条独立时间线，合同不引用电表 → 同址换表时合同自动照常套用，无需上层抽象。搬家若换合同：用"给现有合同加 version"保持历史连续（多合同时间线积分留作后续杠杆）。
• D4 追溯：started_at 可在过去；有效计费起点 = max(started_at, 数据起点)；追溯变更触发 recompute_range。
• D5 边界周期：跨表周期判 degraded（可接受，换表常伴随长时间无数据）。
• D6 delta 护栏：加（负/异常大 delta → degraded），通用兜底。
• D7 扩展性：gas/heating 计费不在 scope；commodity 字段 + 每品类 active 表使未来加表低成本。

5. 任务依赖图

M7-T01 (meter 表+模型+列+迁移回填)
   ├──► M7-T02 (meter 服务层: swap/close/edit, meter_at, 互斥/校验)
   │       ├──► M7-T03 (计费引擎 meter-aware + delta 护栏 + period.meter_id)
   │       │        └──► M7-T04 (累计 per-meter 归零, expose 锚点)
   │       └──► M7-T05 (meter API + 追溯 recompute + OpenAPI)
   │                └──► M7-T06 (前端电表管理 UI)
   └──────────────────────────────► M7-T07 (文档/roadmap/收尾)

6. 原子任务（任务卡）

M7-T01 — meter 表 + 模型 + energy_cost_period.meter_id + 迁移回填 [schema]

• Status: todo
• Depends: none
• Context: 引入 Meter 实体的数据地基；为现有数据回填初始表。

Files

• modify app/models/energy.py（新增 Meter；EnergyCostPeriod 加 meter_id）
• create alembic_app/versions/<rev>_meter_table.py
• modify tests/test_energy_models.py

Steps

1. 加 Meter 模型（字段见 §3.2）；EnergyCostPeriod 加 nullable meter_id FK。
2. 写迁移：建表 + 加列；按 §3.7 回填初始表并回填 meter_id；带对账（不一致则 raise）。
3. 测试：模型字段、active-per-commodity 约束的服务层留给 T02；这里测建表/列/回填幂等。

Out of scope / 不要碰：计费引擎、expose、API（后续任务）。

Acceptance criteria

• meter 表与 energy_cost_period.meter_id 建出；迁移可升降级。
• 有历史数据时回填出恰好一条 reason="initial" 的 active 表，且非降级周期 meter_id 全部非空。
• 迁移不删除/覆盖任何既有数据；回填幂等。
• 校验闸门全绿。

Reviewer checklist：回填对账逻辑；空库/有数据两种路径；数据安全红线（无删/覆盖）。

M7-T02 — Meter 服务层（swap/close/edit + meter_at + 互斥/校验）

• Status: todo
• Depends: M7-T01
• Context: 换表/继承的业务逻辑与按时刻查表。

Files

• create app/services/meters.py
• create tests/test_meters.py

Steps

1. meter_at(session, ts, commodity="electricity")（半开区间）。
2. declare_meter(session, *, label, started_at, reason, commodity="electricity", note=None)：校验 started_at ≥ 当前 active 同 commodity 表的 started_at（拒绝倒挂）；关闭旧 active（ended_at=started_at）+ 建新 active。
3. list_meters / update_meter（label/note/started_at）；改 started_at 时维持区间自洽。
4. 测试：互斥（每 commodity 单 active）、倒挂拒绝、追溯、meter_at 边界。

Out of scope：API、引擎、前端。

Acceptance criteria

• 每 commodity 至多一个 active；swap 正确续接区间。
• meter_at 半开区间正确（含边界）。
• 校验闸门全绿。

Reviewer checklist：互斥与续接的事务正确性；追溯改 started_at 的区间一致性。

M7-T03 — 计费引擎 meter-aware + delta 护栏 + period.meter_id

• Status: todo
• Depends: M7-T02
• Context: 让计费永不跨表算 delta，并兜底异常 delta。

Files

• modify app/services/energy_cost.py
• modify tests/test_energy_cost.py

Steps

1. register_at 限定在传入 meter 的窗口内取读数。
2. compute_period：按 §3.3 判定 m0/m1；无表/跨表 → 降级；否则算 delta、写 meter_id。
3. 加 _MAX_DELTA_KWH 常量与护栏：任一寄存器 delta <0 或 >上限 → 降级。
4. compute_closed_periods/recompute_range 逐周期 meter 判定。
5. 测试：同表内正确；跨表周期降级；负/超大 delta 降级；无 active 表降级。

Out of scope：expose 锚点（T04）、API（T05）。

Acceptance criteria

• 跨 meter 边界周期 = degraded；无表覆盖 = degraded。
• 负 delta / 超 _MAX_DELTA_KWH = degraded，绝不产负/巨额成本。
• 同表内 delta 计费与归属 meter_id 正确。
• 校验闸门全绿。

Reviewer checklist：staleness × meter 窗口的交互；护栏阈值是否远超住宅、不会误伤真实用量；recompute 重判归属。

M7-T04 — 累计 per-meter 归零（expose 锚点）

• Status: todo
• Depends: M7-T03
• Context: 换表后 MQTT 累计量从零起算。

Files

• modify app/integrations/expose.py
• modify tests/test_energy_expose.py

Steps

1. 累计 import_cost_total/export_revenue_total 锚点改为当前 active electricity 表的 started_at（替换 FU11 的 max(合同, 首周期)）。
2. *_today 不变；确认无非降级周期/无 active 表时仍 None 保护。 3.（可选）暴露当前电表 label 文本实体。
3. 测试：换表后累计仅含当前表；anchor 取当前表起点。

Out of scope：API/前端。

Acceptance criteria

• 累计量锚 = 当前 active electricity meter 起点；换表归零。
• None 保护分支保留；daily 实体不受影响。
• 校验闸门全绿。

Reviewer checklist：与 FU11 行为差异是否符合 D2；无表/空数据分支。

M7-T05 — Meter API + 追溯 recompute + OpenAPI

• Status: todo
• Depends: M7-T02
• Context: 暴露电表 CRUD 与换表声明；追溯后重算。

Files

• create app/api/routes/api/meters.py
• create app/schemas/meter.py
• modify app/api/routes/...（注册路由）
• modify openapi/openapi.json, openapi/openapi.yaml
• create tests/test_api_meters.py

Steps

1. GET/POST/PATCH /api/energy/meters（+ 追溯触发 recompute_range）。
2. 鉴权沿用 require_session。
3. python scripts/export_openapi.py 并提交 openapi/。
4. 测试：列出/声明换表/编辑/倒挂拒绝/追溯重算。

Out of scope：前端。

Acceptance criteria

• 端点行为符合 §3.5；追溯变更触发受影响窗口重算。
• git diff --exit-code openapi/ 干净（已重导出提交）。
• 校验闸门全绿。

Reviewer checklist：错误码（倒挂/不存在）；recompute 范围是否覆盖受影响周期。

M7-T06 — 前端电表管理 UI

• Status: todo
• Depends: M7-T05
• Context: 让用户在 Energy 页声明换表、查看电表时间线。

Files

• create frontend/src/energy/MeterManager.tsx
• modify frontend/src/energy/EnergyPage.tsx, frontend/src/energy/hooks.ts
• modify frontend/src/energy/*.test.tsx
• modify frontend/src/api/schema.d.ts（npm run codegen）

Steps

1. npm run codegen 拉新端点类型。
2. 电表时间线 + "换表/继承"表单（label + 日期 + reason）+ 编辑。
3. 追溯保存后反馈"已重算"。
4. 前端闸门（§8）。

Out of scope：后端。

Acceptance criteria

• 能列出/声明换表/编辑；UI 合理。
• 前端 lint/typecheck/test/build 全绿；schema.d.ts 已 codegen。

Reviewer checklist：日期→后端时区语义（沿用 FU10 本地午夜 naive 约定）；空状态/加载/错误。

M7-T07 — 文档 / OpenAPI / roadmap 收尾

• Status: todo
• Depends: M7-T01..T06
• Context: 把 M7 落档、更新 roadmap 与索引。

Files

• modify docs/roadmap.md（新增 M7 条目，标完成）
• modify docs/design/README.md（索引加 m7）
• modify docs/design/m7-meter-epochs-archival.md（Status 收尾）
• modify docs/*（如新增 meter 模块说明，按需）

Acceptance criteria

• roadmap/README/本文 Status 一致；OpenAPI 已是最新并提交。
• 校验闸门全绿。

7. 构建上下文完整性（M1 教训）

• 本里程碑只新增 app/services/meters.py、app/api/routes/api/meters.py、app/schemas/meter.py、alembic_app/versions/<rev>_*.py 与前端文件；均落在现有 Dockerfile 的 COPY app ./app / COPY alembic_app ./alembic_app / 前端构建阶段覆盖范围内，无新增顶层目录。
• tests/test_deployment.py::test_dockerfile_copy_sources_exist 应仍绿；删/移文件时按 README 规则 grep 构建清单（本里程碑预期无删除）。

8. 前端校验闸门

frontend/ 下：npm run lint && npm run typecheck && npm run test && npm run build；改了端点/schema 还需 npm run codegen 并提交 schema.d.ts。

9. 后续杠杆（本里程碑不做，留痕）

• Home/Site 分组：若将来要"一个地址下多品类表合并出账 + 整屋归档"，再加薄分组层（可仅 site_label 字段，不必新实体）。
• 多合同时间线积分：让 summarize 跨多个非重叠合同积分固定费/抵扣，免去搬家"加 version"的折中。
• 换表时给累计实体发 last_reset 信号：消除 HA 长期统计在归零时刻的一次性负 blip（需给 expose/discovery 加 last_reset 管线，FU11 当时为省事未做）。已与用户确认本里程碑先不做，先观察、需要时再加。
• Gas / 区域供暖计费：commodity!="electricity" 的 strategy 与寄存器映射。
• 当前电表 label 暴露给 HA、按表/按地址的成本报表分段。

10. 里程碑完成定义（DoD）

• meter 数据地基 + 回填上线；计费引擎永不跨表算 delta，跨表/无表/异常 delta 一律降级。
• 累计量按当前表归零；追溯换表可重算。
• Meter CRUD API + 前端管理 UI 可用；OpenAPI/schema 已同步。
• 全程数据安全红线无违反；pytest/ruff/前端闸门全绿。
• 人工 walkthrough：声明一次（含追溯）换表 → 旧表周期保留、跨表周期降级、新表从零累计、HA 累计实体不出现负/巨额跳变。