Smart Energy Monitoring System: 3 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Energibehovet øker dag for dag. For tiden overvåkes og beregnes det elektriske energiforbruket fra brukere i et område ved hyppige feltbesøk av teknikere fra elektrisitetsavdelingen for beregning av energipris. Dette er en tidkrevende oppgave ettersom det vil være tusenvis av hus i et område og mange leiligheter i de samme leilighetene. Når det gjelder en by eller en by, er dette en veldig hektisk prosess. Det er ingen bestemmelse om å kontrollere eller analysere det individuelle energiforbruket til hus i en periode eller lage en rapport om energiflyt i et bestemt område. Dette er bare tilfelle mange steder i verden.

Det er ingen eksisterende løsninger implementert for å løse problemet ovenfor. Derfor utvikler vi et smart energiovervåkingssystem som vil lette inspeksjon, overvåking, analyse og beregning av energipris. STEMS -systemet vil i tillegg tillate å generere brukerspesifikke eller områdespesifikke diagrammer og rapporter for å analysere energiforbruk og energiflyt.

Trinn 1: Arbeidsflyt

STEMS -modulen består hovedsakelig av Seeedstudio Wio LTE -modulen som får en unik brukerkode for å identifisere den spesifikke boenheten der energiforbruket må måles. Strømforbruket vil bli overvåket av Wio LTE -modulen ved hjelp av en nåværende sensor som er koblet til den analoge grove -tilkoblingen.

Energiforbruksdata, den unike brukerkoden og plasseringen (Wio innebygd GPS/GNSS) til modulen vil bli lastet opp til STEMS-skyen (hostet på AWS) i sanntid ved hjelp av Wio LTE-tilkoblingen og Soracom Global SIM. Dataene fra skyen kan nås og analyseres for å beregne individuelt energiforbruk, generere individuelle og kollektive energikart, generere energirapporter og for detaljert energikontroll. Reléer er også grensesnitt for å kutte de tilkoblede apparatene i tilfelle energiforbruket går utover terskelgrensene. En LCD-displaymodul kan integreres i den lokale STEMS-modulen for å vise sanntids energimåleverdier. Systemet fungerer uavhengig hvis en bærbar strømkilde som tørrcellebatteri eller Li-Po-batteri er tilkoblet. Oppsett Maskinvareoppsettet er vist nedenfor:

STEMS Maskinvareoppsett

GPS -signalet ble funnet å være svakere inne i bygningen. Men når modulene er flyttet utenfor, vil vi begynne å få god mottakelse. GPS -koordinatene mottatt fra modulen ble sammenlignet med de faktiske GPS -koordinatene i Google Maps. En rimelig mengde nøyaktighet ble oppnådd.

Strøm fra vekselstrømnettet trekkes og ledes gjennom strømføleren som er integrert i husholdningskretsen. Vekselstrømmen som passerer gjennom lasten registreres av sensormodulen for lundestrøm og utgangsdataene fra sensoren mates til den analoge pinnen på WIO LTE -modulen. Når den analoge inngangen er mottatt av WIO -modulen, er måling av effekt/energi inne i programmet. Den beregnede effekten og energien vises deretter på LCD -skjermmodulen.

I vekselstrømskretsanalyse varierer både spenning og strøm sinusformet med tiden.

Real Power (P): Dette er kraften som brukes av enheten til å produsere nyttig arbeid. Det er uttrykt i kW.

Real Power = Spenning (V) x Strøm (I) x cosΦ

Reaktiv kraft (Q): Dette kalles ofte imaginær kraft som er et mål på effekt som svinger mellom kilde og belastning, som ikke gjør noe nyttig. Det uttrykkes i kVAr

Reaktiv effekt = Spenning (V) x Strøm (I) x sinΦ

Tilsynelatende effekt (S): Det er definert som produktet av Root-Mean-Square (RMS) spenning og RMS-strøm. Dette kan også defineres som resultatet av reell og reaktiv effekt. Det uttrykkes i kVA

Tilsynelatende effekt = Spenning (V) x Strøm (I)

Forholdet mellom ekte, reaktiv og tilsynelatende makt:

Real Power = Tilsynelatende Power x cosΦ

Reaktiv kraft = Tilsynelatende kraft x sinΦ

Vi er bare bekymret for den virkelige kraften for analysen.

Power Factor (pf): Forholdet mellom den virkelige effekten og den tilsynelatende effekten i en krets kalles effektfaktoren.

Power Factor = Real Power/tilsynelatende kraft

Dermed kan vi måle alle former for kraft så vel som effektfaktor ved å måle spenningen og strømmen i kretsen. Følgende avsnitt diskuterer trinnene som er tatt for å få målingene som er nødvendige for å beregne energiforbruket.

Utgangen fra gjeldende sensor er en AC -spenningsbølge. Følgende beregning er utført:

• Måling av topp til topp spenning (Vpp)
• Del toppen til toppspenningen (Vpp) med to for å få toppspenning (Vp)
• Multipliser Vp med 0,707 for å få rms -spenningen (Vrms)
• Multipliser følsomheten til den nåværende sensoren for å få rms -strømmen.
• Vp = Vpp/2
• Vrms = Vp x 0,707
• Irms = Vrms x Følsomhet
• Følsomheten for gjeldende modul er 200 mV/A.
• Real Power (W) = Vrms x Irms x pf
• Vrms = 230V (kjent)
• pf = 0,85 (kjent)
• Irms = Oppnådd ved å bruke beregningen ovenfor

For å beregne energikostnaden omdannes effekten i watt til energi: Wh = W * (tid / 3600000.0) Wattime et mål på elektrisk energi som tilsvarer et strømforbruk på en watt i en time. For kWh: kWh = Wh / 1000 Total energikostnad er: Kostnad = Kostnad per kWh * kWh. Informasjonen vises deretter på LCD -displayet og skriver samtidig til SD -kortet.

Trinn 2: Testing

Da testen ble utført nær balkongen, ble det oppnådd en god del GNSS -mottak.

Trinn 3: Fremtidsplaner

En app vil bli opprettet for å få tilgang til STEMS-skydata for å overvåke brukerens energiforbruk i sanntid og for å se eller generere energianalyserapporter. En oppgradering til STEMS -modulen kan enkelt gjøres på grunn av Arduino IDE -kompatibiliteten. Når den er vellykket fullført, kan denne modulen produseres på markedet og kan brukes av energitjenesteleverandører over hele verden.