feat(backend): detecte les alertes internes a partir des lectures et previsions

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Dorian
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from collections.abc import Sequence
from datetime import UTC, datetime, timedelta
from app.models.energy import Alert
from app.models.energy import Alert, Prediction, Reading, Site
from app.repositories.alert import AlertRepository
from app.repositories.prediction import PredictionRepository
from app.repositories.reading import ReadingRepository
from app.repositories.site import SiteRepository
# Fenêtre de lectures/prédictions analysée à chaque exécution : assez large pour couvrir une paire
# de lectures consécutives (spike) et une coupure prolongée (outage), sans réanalyser tout
# l'historique à chaque lancement manuel du script de détection.
LOOKBACK = timedelta(hours=48)
# Cadence nominale d'une lecture : le CSV historique comme l'API Mock livrent un pas horaire.
EXPECTED_INTERVAL = timedelta(hours=1)
# Au-delà de trois pas manqués, on parle de coupure plutôt que d'un simple retard d'ingestion.
OUTAGE_THRESHOLD = EXPECTED_INTERVAL * 3
# +/-50% entre deux lectures consécutives du même site.
SPIKE_RELATIVE_THRESHOLD = 0.5
# 30% d'écart entre la consommation réelle et la prévision du même site/instant.
ANOMALY_RELATIVE_THRESHOLD = 0.3
# Une prévision quasi nulle rend l'écart relatif ininterprétable ; on l'ignore plutôt.
ANOMALY_MINIMUM_PREDICTED_VALUE = 1e-6
THRESHOLD_METRIC = "consumption_kw"
ANOMALY_METRIC = "consumption_kwh"
# `data_quality` -> sévérité du capteur défaillant. `good` est volontairement absent : il ne
# déclenche jamais d'alerte.
QUALITE_VERS_SEVERITE: dict[str, str] = {
"partial": "low",
"degraded": "medium",
"critical": "critical",
}
class AlertService:
def __init__(self, *, alerts: AlertRepository) -> None:
def __init__(
self,
*,
alerts: AlertRepository,
readings: ReadingRepository,
predictions: PredictionRepository,
sites: SiteRepository,
) -> None:
self._alerts = alerts
self._readings = readings
self._predictions = predictions
self._sites = sites
async def list_all(
self, *, site_id: str | None = None, severity: str | None = None
) -> Sequence[Alert]:
return await self._alerts.list_all(site_id=site_id, severity=severity)
async def detect(
self, *, now: datetime | None = None, site_id: str | None = None
) -> Sequence[Alert]:
"""Compare les lectures/prévisions récentes aux cinq règles internes et enregistre les
alertes déclenchées (`source='enervision'`). Idempotent grâce à `source_alert_id` :
rejouer sur une fenêtre déjà analysée ne recrée pas les mêmes lignes."""
instant = now or datetime.now(UTC)
depuis = instant - LOOKBACK
sites = await self._sites.list_all()
if site_id is not None:
sites = [site for site in sites if site.site_id == site_id]
sites_par_id = {site.site_id: site for site in sites}
if not sites_par_id:
return []
lectures = [
lecture
for lecture in await self._readings.list_since(since=depuis, site_id=site_id)
if lecture.site_id in sites_par_id
]
predictions = [
prediction
for prediction in await self._predictions.list_since(since=depuis, site_id=site_id)
if prediction.site_id in sites_par_id
]
dernieres_lectures = {
lecture.site_id: lecture
for lecture in await self._readings.latest_by_site()
if lecture.site_id in sites_par_id
}
candidates = [
*_detect_threshold(lectures, sites_par_id),
*_detect_spike(lectures),
*_detect_anomaly(lectures, predictions),
*_detect_outage(sites, dernieres_lectures, instant),
*_detect_sensor(lectures),
]
if not candidates:
return []
return await self._alerts.create_many(candidates)
def _severity_from_ratio(ratio: float) -> str:
if ratio >= 2.0:
return "critical"
if ratio >= 1.5:
return "high"
if ratio >= 1.2:
return "medium"
return "low"
def _detect_threshold(lectures: Sequence[Reading], sites_par_id: dict[str, Site]) -> list[Alert]:
# Seuil fixe = la capacité déclarée du site : dépasser `capacity_kw` est un dépassement
# matériel, pas une simple variation, et évite un seuil arbitraire non fourni par le domaine.
alertes = []
for lecture in lectures:
site = sites_par_id[lecture.site_id]
valeur = lecture.consumption_kw
if site.capacity_kw is None or site.capacity_kw <= 0 or valeur is None:
continue
if valeur <= site.capacity_kw:
continue
alertes.append(
Alert(
source_alert_id=f"threshold:{THRESHOLD_METRIC}:{lecture.timestamp.isoformat()}",
site_id=lecture.site_id,
source="enervision",
timestamp=lecture.timestamp,
type="threshold",
severity=_severity_from_ratio(valeur / site.capacity_kw),
message=(
f"Puissance appelée {valeur:.1f} kW au-dessus de la capacité du site "
f"({site.capacity_kw:.1f} kW)"
),
value=valeur,
threshold=site.capacity_kw,
metric=THRESHOLD_METRIC,
prediction_id=None,
raw_data={},
)
)
return alertes
def _detect_spike(lectures: Sequence[Reading]) -> list[Alert]:
# `lectures` est triée par site puis par heure (cf. `ReadingRepository.list_since`) : deux
# lignes consécutives du même site sont donc deux mesures consécutives dans le temps.
alertes = []
precedente: Reading | None = None
for lecture in lectures:
if precedente is None or precedente.site_id != lecture.site_id:
precedente = lecture
continue
avant, apres = precedente.consumption_kw, lecture.consumption_kw
precedente = lecture
if avant is None or apres is None or avant == 0:
continue
variation = abs(apres - avant) / abs(avant)
if variation < SPIKE_RELATIVE_THRESHOLD:
continue
alertes.append(
Alert(
source_alert_id=f"spike:{THRESHOLD_METRIC}:{lecture.timestamp.isoformat()}",
site_id=lecture.site_id,
source="enervision",
timestamp=lecture.timestamp,
type="spike",
severity=_severity_from_ratio(variation / SPIKE_RELATIVE_THRESHOLD),
message=(
f"Variation brutale de {variation * 100:.0f}% entre deux lectures "
f"consécutives ({avant:.1f} kW -> {apres:.1f} kW)"
),
value=apres,
threshold=avant,
metric=THRESHOLD_METRIC,
prediction_id=None,
raw_data={},
)
)
return alertes
def _detect_anomaly(lectures: Sequence[Reading], predictions: Sequence[Prediction]) -> list[Alert]:
# Alignement strict (site_id, target_at == timestamp) : `enervision_ml.score` produit une
# cible à l'heure pile suivant la dernière lecture, sur la même grille horaire que `reading`.
predictions_par_cle = {
(prediction.site_id, prediction.target_at): prediction
for prediction in predictions
if prediction.target_metric == ANOMALY_METRIC
}
alertes = []
for lecture in lectures:
prediction = predictions_par_cle.get((lecture.site_id, lecture.timestamp))
reel = lecture.consumption_kwh
if prediction is None or reel is None or prediction.predicted_value is None:
continue
predite = prediction.predicted_value
if abs(predite) < ANOMALY_MINIMUM_PREDICTED_VALUE:
continue
ecart = abs(reel - predite) / abs(predite)
if ecart < ANOMALY_RELATIVE_THRESHOLD:
continue
alertes.append(
Alert(
source_alert_id=f"anomaly:{ANOMALY_METRIC}:{lecture.timestamp.isoformat()}",
site_id=lecture.site_id,
source="enervision",
timestamp=lecture.timestamp,
type="anomaly",
severity=_severity_from_ratio(ecart / ANOMALY_RELATIVE_THRESHOLD),
message=(
f"Écart de {ecart * 100:.0f}% entre la consommation mesurée ({reel:.1f} kWh) "
f"et la prévision ({predite:.1f} kWh)"
),
value=reel,
threshold=predite,
metric=ANOMALY_METRIC,
prediction_id=prediction.prediction_id,
raw_data={},
)
)
return alertes
def _detect_outage(
sites: Sequence[Site], dernieres_lectures: dict[str, Reading], now: datetime
) -> list[Alert]:
alertes = []
for site in sites:
derniere = dernieres_lectures.get(site.site_id)
if derniere is None:
alertes.append(
_outage_alert(
site.site_id,
now,
reference=None,
message="Aucune lecture n'a jamais été reçue pour ce site",
severity="critical",
)
)
continue
absence = now - derniere.timestamp
if absence < OUTAGE_THRESHOLD:
continue
alertes.append(
_outage_alert(
site.site_id,
now,
reference=derniere.timestamp,
message=(
f"Aucune lecture depuis {absence} (dernière lecture : "
f"{derniere.timestamp.isoformat()})"
),
severity=_severity_from_ratio(absence / OUTAGE_THRESHOLD),
)
)
return alertes
def _outage_alert(
site_id: str, now: datetime, *, reference: datetime | None, message: str, severity: str
) -> Alert:
return Alert(
source_alert_id=f"outage:{reference.isoformat() if reference is not None else 'jamais'}",
site_id=site_id,
source="enervision",
timestamp=now,
type="outage",
severity=severity,
message=message,
value=None,
threshold=None,
metric=None,
prediction_id=None,
raw_data={},
)
def _detect_sensor(lectures: Sequence[Reading]) -> list[Alert]:
alertes = []
for lecture in lectures:
severite = QUALITE_VERS_SEVERITE.get(lecture.data_quality or "")
if severite is None:
continue
raisons = ", ".join(lecture.null_reasons or []) or "raison non précisée"
alertes.append(
Alert(
source_alert_id=f"sensor:{lecture.timestamp.isoformat()}",
site_id=lecture.site_id,
source="enervision",
timestamp=lecture.timestamp,
type="sensor",
severity=severite,
message=f"Qualité de mesure {lecture.data_quality} ({raisons})",
value=None,
threshold=None,
metric=None,
prediction_id=None,
raw_data={},
)
)
return alertes