Smart Energy Monitoring System: 3 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

Energibehovet ökar dag för dag. För närvarande övervakas och beräknas elektrisk energiförbrukning från användare i ett område genom frekventa fältbesök som görs av tekniker från elavdelningen för beräkning av energipris. Detta är en tidskrävande uppgift eftersom det kommer att finnas tusentals hus i ett område och många lägenheter i samma lägenheter. När det gäller en stad eller stad är detta en mycket hektisk process. Det finns ingen bestämmelse för att kontrollera eller analysera husens individuella energiförbrukning under en tidsperiod eller att skapa en rapport om energiflöde i ett visst område. Detta är bara fallet på många platser i världen.

Det finns inga befintliga lösningar för att hantera ovanstående problem. Därför utvecklar vi ett smart energiovervakningssystem som underlättar inspektion, övervakning, analys och beräkning av energipris. STEMS -systemet gör det också möjligt att generera användarspecifika eller områdesspecifika diagram och rapporter för att analysera energiförbrukning och energiflöde.

Steg 1: Arbetsflöde

STEMS -modulen består huvudsakligen av Seeedstudio Wio LTE -modulen som har en unik användarkod för att identifiera den specifika bostadsenhet där energiförbrukningen måste mätas. Strömförbrukningen kommer att övervakas av Wio LTE -modulen med hjälp av en strömgivare som är ansluten med den analoga lundanslutningen.

Energiförbrukningsdata, den unika användarkoden och platsen (Wio inbyggd GPS/GNSS) kommer att laddas upp till STEMS-molnet (värd vid AWS) i realtid med hjälp av Wio LTE-anslutningen och Soracom Global SIM. Data från molnet kan nås och analyseras för att beräkna individuell energiförbrukning, generera individuella och kollektiva energikartor, generera energirapporter och för detaljerad energikontroll. Reläer är också anslutna för att stänga av de anslutna apparaterna om energiförbrukningen går över tröskelgränserna. En LCD-displaymodul kan integreras i den lokala STEMS-modulen för att visa energimätningsvärden i realtid. Systemet fungerar oberoende om en bärbar strömkälla som torrcellsbatteri eller Li-Po-batteri är ansluten. Installation Hårdvaruinställningarna visas nedan:

STEMS Maskinvaruinställningar

GPS -signalen befanns vara svagare inne i byggnaden. Men när modulerna har flyttats utanför kommer vi att få bra mottagning. GPS -koordinaterna som mottogs från modulen jämfördes med de faktiska GPS -koordinaterna i Google Maps. En ganska stor noggrannhet erhölls.

Strömmen från AC -nätet dras och passerar genom den aktuella sensorn som är integrerad i hushållskretsen. Växelströmmen som passerar genom lasten avkänns av larmströmsensormodulen och utdata från sensorn matas till den analoga stiftet på WIO LTE -modulen. När den analoga ingången har mottagits av WIO -modulen är mätningen av effekt/energi inne i programmet. Den beräknade effekten och energin visas sedan på LCD -displaymodulen.

Vid AC -kretsanalys varierar både spänning och ström sinusformat med tiden.

Real Power (P): Detta är den effekt som enheten använder för att producera användbart arbete. Det uttrycks i kW.

Verklig effekt = Spänning (V) x Ström (I) x cosΦ

Reaktiv kraft (Q): Detta kallas ofta föreställd kraft som är ett mått på makt oscillerar mellan källa och belastning, som inte gör något användbart arbete. Det uttrycks i kVAr

Reaktiv effekt = Spänning (V) x Ström (I) x sinΦ

Skenbar effekt (S): Den definieras som produkten av Root-Mean-Square (RMS) spänningen och RMS-strömmen. Detta kan också definieras som resultatet av verklig och reaktiv effekt. Det uttrycks i kVA

Tydlig effekt = spänning (V) x ström (I)

Förhållandet mellan verklig, reaktiv och skenbar kraft:

Verklig effekt = skenbar effekt x cosΦ

Reaktiv effekt = skenbar effekt x sinΦ

Vi är bara bekymrade över den verkliga kraften för analysen.

Effektfaktor (pf): Förhållandet mellan den verkliga effekten och den skenbara effekten i en krets kallas effektfaktorn.

Effektfaktor = Verklig effekt/skenbar effekt

Således kan vi mäta alla former av effekt såväl som effektfaktor genom att mäta spänningen och strömmen i kretsen. I följande avsnitt diskuteras de steg som har tagits för att erhålla de mätningar som krävs för att beräkna energiförbrukningen.

Utsignalen från strömgivaren är en växelspänningsvåg. Följande beräkning görs:

• Mätning av topp till topp spänning (Vpp)
• Dela topp till topp spänning (Vpp) med två för att få topp spänning (Vp)
• Multiplicera Vp med 0,707 för att få rms -spänningen (Vrms)
• Multiplicera känsligheten hos den aktuella sensorn för att få rms -strömmen.
• Vp = Vpp/2
• Vrms = Vp x 0,707
• Irms = Vrms x Känslighet
• Känsligheten för strömmodulen är 200 mV/A.
• Verklig effekt (W) = Vrms x Irms x pf
• Vrms = 230V (känd)
• pf = 0,85 (känd)
• Irms = Erhålls med hjälp av ovanstående beräkning

För beräkning av energikostnaden omvandlas effekten i watt till energi: Wh = W * (tid / 3600000.0) Wattimme ett mått på elektrisk energi motsvarande en effektförbrukning på en watt i en timme. För kWh: kWh = Wh / 1000 Den totala energikostnaden är: Kostnad = kostnad per kWh * kWh. Informationen visas sedan på LCD -skärmen och skrivs samtidigt till SD -kortet.

Steg 2: Testning

Eftersom testningen gjordes nära balkongen, erhölls en hel del GNSS -mottagning.

Steg 3: Framtidsplaner

En app kommer att skapas för att komma åt STEMS molndata för att övervaka användarens energiförbrukning i realtid och för att visa eller generera energianalysrapporter. En uppgradering av STEMS -modulen kan enkelt göras på grund av Arduino IDE -kompatibiliteten. När den väl har slutförts kan denna modul produceras på marknaden och kan användas av energitjänstleverantörer över hela världen.