Smart Energy Monitoring System: 3 Mga Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Ang pangangailangan ng enerhiya ay tumataas araw-araw, Kasalukuyan, ang pagkonsumo ng enerhiya sa kuryente mula sa mga gumagamit sa isang lugar ay sinusubaybayan at kinakalkula ng madalas na pagbisita sa patlang na ginagawa ng mga technician mula sa departamento ng kuryente para sa pagkalkula ng pamasahe sa enerhiya. Ito ay isang matagal na gawain dahil magkakaroon ng libu-libong mga bahay sa isang lugar at maraming mga apartment sa parehong mga patag. Pagdating sa isang lungsod o bayan, ito ay isang napakahirap na proseso. Walang probisyon upang suriin o pag-aralan ang indibidwal na pagkonsumo ng enerhiya ng mga bahay sa isang tagal ng oras o upang lumikha ng isang ulat ng daloy ng enerhiya sa isang tiyak na lugar. Kaso ito lang sa buong lugar sa mundo.

Walang mga umiiral na solusyon na ipinatupad upang matugunan ang problema sa itaas. Samakatuwid, bumubuo kami ng isang matalinong sistema ng pagsubaybay sa enerhiya na magpapagaan sa inspeksyon, pagsubaybay, pagsusuri, at pagkalkula ng pamasahe sa enerhiya. Papayagan din ng system ng STEMS ang pagbuo ng tukoy ng mga gumagamit o tukoy na mga tsart at ulat ng lugar upang pag-aralan ang pagkonsumo ng enerhiya at daloy ng enerhiya.

Hakbang 1: Workflow

Pangunahing binubuo ng module ng STEMS ang module na Seeedstudio Wio LTE na binibigyan ng natatanging code ng gumagamit upang makilala ang partikular na yunit ng pabahay kung saan kailangang sukatin ang pagkonsumo ng enerhiya. Ang pagkonsumo ng kuryente ay susubaybayan ng module ng Wio LTE sa tulong ng isang kasalukuyang sensor na nag-interfaced gamit ang koneksyon ng analog grove.

Ang data ng pagkonsumo ng enerhiya, ang natatanging code ng gumagamit at ang lokasyon (Wio inbuilt GPS / GNSS) ng module ay mai-upload sa STEMS cloud (naka-host sa AWS) sa real-time gamit ang pagkakakonekta ng Wio LTE at Soracom Global SIM. Ang data mula sa cloud ay maaaring ma-access at masuri upang makalkula ang indibidwal na pagkonsumo ng enerhiya, bumuo ng indibidwal at sama-samang mga chart ng enerhiya, bumuo ng mga ulat sa enerhiya at para sa detalyadong inspeksyon ng enerhiya. Ang mga relay ay din interfaced upang putulin ang mga konektadong kagamitan kung sakaling ang pagkonsumo ng enerhiya ay lampas sa mga limitasyon ng threshold. Ang isang module ng pagpapakita ng LCD ay maaaring isama sa lokal na module ng STEMS upang maipakita ang mga halaga ng pagsukat ng enerhiya na real-time. Ang system ay gagana nang nakapag-iisa kung ang isang mapagkukunang portable na kapangyarihan tulad ng dry cell baterya o baterya ng Li-Po ay nakakabit. Pag-setup Ang setup ng hardware ay nakalarawan sa ibaba:

Pag-setup ng STEMS Hardware

Napag-alaman na mas mahina ang signal ng GPS sa loob ng gusali. Ngunit sa sandaling ilipat ang mga module sa labas, magsisimula na kaming makakuha ng mahusay na pagtanggap. Ang mga coordinate ng GPS na natanggap mula sa module ay inihambing sa aktwal na mga coordinate ng GPS sa Google Maps. Isang patas na halaga ng katumpakan ang nakuha.

Ang lakas mula sa mains AC ay iginuhit at dumaan sa kasalukuyang sensor na isinama sa circuit ng sambahayan. Ang kasalukuyang AC na dumadaan sa pag-load ay nadarama ng grove kasalukuyang sensor module at ang data ng output mula sa sensor ay pinakain sa analog pin ng module na WIO LTE. Kapag natanggap ang analog input ng module na WIO, ang pagsukat ng lakas / enerhiya ay nasa loob ng programa. Ang kinakalkula na lakas at lakas ay ipinapakita sa module ng pagpapakita ng LCD.

Sa AC circuit analysis, ang parehong boltahe at kasalukuyang nag-iiba-iba ng sinusoidally sa oras.

Tunay na Lakas (P): Ito ang kapangyarihan na ginagamit ng aparato upang makabuo ng kapaki-pakinabang na gawain. Ito ay ipinahayag sa kW.

Tunay na Lakas = Boltahe (V) x Kasalukuyang (I) x cosΦ

Reactive Power (Q): Ito ay madalas na tinatawag na haka-haka na lakas na kung saan ay isang sukat ng lakas na uma-oscillate sa pagitan ng mapagkukunan at pagkarga, na walang kapaki-pakinabang na gawain. Ito ay ipinahayag sa kVAr

Reactive Power = Boltahe (V) x Kasalukuyang (I) x sinΦ

Maliwanag na Lakas (S): Ito ay tinukoy bilang ang produkto ng Root-Mean-Square (RMS) Boltahe at ang Kasalukuyang RMS. Maaari rin itong tukuyin bilang resulta ng tunay at reaktibong lakas. Ito ay ipinahayag sa kVA

Maliwanag na Lakas = Boltahe (V) x Kasalukuyang (I)

Ang ugnayan sa pagitan ng Tunay, Reaktibo at Maliwanag na kapangyarihan:

Tunay na Lakas = Maliit na Lakas x cosΦ

Reaktibong Kapangyarihan = Maliwanag na Kapangyarihan x sinΦ

Nag-aalala lamang kami sa Tunay na kapangyarihan para sa pagtatasa.

Power Factor (pf): Ang ratio ng tunay na lakas sa maliwanag na kapangyarihan sa isang circuit ay tinatawag na power factor.

Power Factor = Tunay na Lakas / Maliit na Lakas

Kaya, maaari nating masukat ang lahat ng anyo ng lakas pati na rin ang kadahilanan ng kuryente sa pamamagitan ng pagsukat ng boltahe at kasalukuyang sa circuit. Tinatalakay ng sumusunod na seksyon ang mga hakbang na kinuha upang makuha ang mga sukat na kinakailangan upang makalkula ang pagkonsumo ng enerhiya.

Ang output mula sa Kasalukuyang Sensor ay isang boltahe ng boltahe ng AC. Ang sumusunod na pagkalkula ay tapos na:

• Pagsukat sa rurok hanggang sa rurok na boltahe (Vpp)
• Hatiin ang rurok sa rurok na boltahe (Vpp) ng dalawa upang makakuha ng boltahe ng rurok (Vp)
• I-multiply ang Vp ng 0.707 upang makuha ang boltahe ng rms (Vrms)
• I-multiply ang Sensitivity ng kasalukuyang sensor upang makuha ang kasalukuyang rms.
• Vp = Vpp / 2
• Vrms = Vp x 0.707
• Irms = Vrms x Sensitivity
• Ang pagiging sensitibo para sa kasalukuyang module ay 200 mV / A.
• Tunay na Lakas (W) = Vrms x Irms x pf
• Vrms = 230V (kilala)
• pf = 0.85 (kilala)
• Irms = Nakuha gamit ang pagkalkula sa itaas

Para sa pagkalkula ng gastos sa enerhiya, ang lakas sa watts ay ginawang enerhiya: Wh = W * (time / 3600000.0) Watt hour isang sukat ng elektrikal na enerhiya na katumbas ng pagkonsumo ng kuryente ng isang watt sa loob ng isang oras. Para sa kWh: kWh = Wh / 1000Ang Kabuuang gastos sa Enerhiya ay: Gastos = Gastos bawat kWh * kWh. Pagkatapos ay ipinakita ang impormasyon sa display ng LCD at kasabay na sumulat sa SD Card.

Hakbang 2: Pagsubok

Habang ang pagsubok ay tapos na malapit sa balkonahe, isang makatarungang halaga ng pagtanggap ng GNSS ang nakuha.

Hakbang 3: Mga Plano sa Hinaharap

Gagawa ng isang app upang ma-access ang data ng cloud ng STEMS upang subaybayan ang pagkonsumo ng enerhiya ng gumagamit sa real-time at upang tingnan o makabuo ng mga ulat sa pagtatasa ng enerhiya. Ang isang pag-upgrade sa module ng STEMS ay madaling gawin dahil sa pagiging tugma ng Arduino IDE. Kapag matagumpay na natapos, ang modyul na ito ay maaaring magawa sa merkado at maaaring magamit ng mga service provider ng enerhiya sa buong mundo.