Smart Energy Monitoring System: 3 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Die vraag na energie neem elke dag toe. Tans word die elektriese energieverbruik van gebruikers in 'n gebied gemonitor en bereken deur gereelde veldbesoeke deur tegnici van die elektrisiteitsafdeling vir die berekening van energiekoste. Dit is 'n tydrowende taak, aangesien daar duisende huise in 'n gebied en talle woonstelle in dieselfde woonstelle sal wees. As dit by 'n stad of dorp kom, is dit 'n baie gejaagde proses. Daar is geen bepaling om die individuele energieverbruik van huise binne 'n tydperk te kontroleer of te ontleed nie, en ook nie om 'n verslag oor energievloei in 'n sekere gebied op te stel nie. Dit is net die geval op baie plekke in die wêreld.

Daar is geen bestaande oplossings geïmplementeer om bogenoemde probleem aan te pak nie. Daarom ontwikkel ons 'n slim energie -moniteringstelsel wat die inspeksie, monitering, ontleding en berekening van energietariewe vergemaklik. Met die STEMS -stelsel kan u ook gebruikersspesifieke of gebiedspesifieke kaarte en verslae opstel om die energieverbruik en energievloei te ontleed.

Stap 1: Werkstroom

Die STEMS -module bestaan hoofsaaklik uit die Seeedstudio Wio LTE -module wat 'n unieke gebruikerskode ontvang om die spesifieke wooneenheid te identifiseer waar die energieverbruik gemeet moet word. Die kragverbruik sal deur die Wio LTE -module gemonitor word met behulp van 'n stroomsensor wat met die analoog grove -verbinding verbind word.

Die energieverbruiksdata, die unieke gebruikerskode en die ligging (Wio ingeboude GPS/GNSS) van die module word intyds na die STEMS-wolk (aangebied by AWS) opgelaai met behulp van die Wio LTE-verbinding en Soracom Global SIM. Die data van die wolk kan verkry en ontleed word om individuele energieverbruik te bereken, individuele en gesamentlike energiekaarte op te stel, energieverslae op te stel en vir gedetailleerde energie -inspeksie. Relais word ook gekoppel om die gekoppelde toestelle af te skakel as die energieverbruik die drempelgrense oorskry. 'N LCD-skermmodule kan in die plaaslike STEMS-module geïntegreer word om intydse energiemetingswaardes te vertoon. Die stelsel werk onafhanklik as 'n draagbare kragbron, soos 'n droë selbattery of 'n Li-Po-battery, gekoppel is. Opstelling Die hardeware -opstelling word hieronder uitgebeeld:

STAMME Hardeware -opstelling

Daar is gevind dat die GPS -sein swakker is binne die gebou. Maar sodra die modules na buite verskuif is, sal ons goeie ontvangs kry. Die GPS -koördinate wat uit die module ontvang is, is vergelyk met die werklike GPS -koördinate in Google Maps. 'N Redelike mate van akkuraatheid is verkry.

Krag van die wisselstroomnet word deur die stroomsensor getrek wat in die huishoudelike stroombaan geïntegreer is. Die wisselstroom wat deur die las gaan, word waargeneem deur die grove stroom sensormodule en die uitsetdata van die sensor word na die analoog pen van die WIO LTE module gevoer. Sodra die analoog insette deur die WIO -module ontvang is, is die meting van krag/energie in die program. Die berekende krag en energie word dan op die LCD -skermmodule vertoon.

In wisselstroombaan -analise wissel spanning en stroom sinusvormig met tyd.

Werklike krag (P): Dit is die krag wat die toestel gebruik om nuttige werk te lewer. Dit word uitgedruk in kW.

Reële krag = spanning (V) x stroom (I) x cosΦ

Reaktiewe Krag (Q): Dit word dikwels denkbeeldige krag genoem, wat 'n maatstaf is van krag wat tussen bron en las ossilleer, wat geen nuttige werk verrig nie. Dit word uitgedruk in kVAr

Reaktiewe drywing = Spanning (V) x Stroom (I) x sinΦ

Skynbare krag (S): Dit word gedefinieer as die produk van die Root-Mean-Square (RMS) spanning en die RMS-stroom. Dit kan ook gedefinieer word as die gevolg van werklike en reaktiewe krag. Dit word uitgedruk in kVA

Skynbare krag = spanning (V) x stroom (I)

Die verband tussen werklike, reaktiewe en skynbare krag:

Werklike krag = skynbare krag x cosΦ

Reaktiewe Krag = Skynbare Krag x sinΦ

Ons is slegs bekommerd oor die werklike krag vir die analise.

Kragfaktor (pf): Die verhouding tussen die werklike krag en die skynbare krag in 'n stroombaan word die drywingsfaktor genoem.

Kragfaktor = werklike krag/skynbare krag

Ons kan dus alle vorme van krag sowel as die effektiefaktor meet deur die spanning en stroom in die stroombaan te meet. Die volgende gedeelte bespreek die stappe wat geneem is om die metings te verkry wat nodig is om die energieverbruik te bereken.

Die uitset van die huidige sensor is 'n wisselspanningsgolf. Die volgende berekening word gedoen:

• Meet die piek tot piek spanning (Vpp)
• Verdeel die piek tot piek spanning (Vpp) deur twee om piek spanning (Vp) te kry
• Vermenigvuldig Vp met 0,707 om die rms -spanning (Vrms) te kry
• Vermenigvuldig die sensitiwiteit van die huidige sensor om die RMS -stroom te kry.
• Vp = Vpp/2
• Vrms = Vp x 0.707
• Irms = Vrms x Sensitiwiteit
• Die sensitiwiteit vir die huidige module is 200 mV/A.
• Reële krag (W) = Vrms x Irms x pf
• Vrms = 230V (bekend)
• pf = 0,85 (bekend)
• Irms = Verkry met behulp van die berekening hierbo

Vir die berekening van die energiekoste word die krag in watt omgeskakel in energie: Wh = W * (tyd / 3600000.0) Wattuur 'n maatstaf van elektriese energie gelykstaande aan 'n kragverbruik van een watt vir een uur. Vir kWh: kWh = Wh / 1000 Die totale energiekoste is: Koste = koste per kWh * kWh. Die inligting word dan op die LCD -skerm vertoon en terselfdertyd aan die SD -kaart geskryf.

Stap 2: Toets

Aangesien die toetse naby die balkon gedoen is, is 'n redelike hoeveelheid GNSS -ontvangs verkry.

Stap 3: Toekomstige planne

'N App sal geskep word om toegang te verkry tot die STEMS-wolkdata om gebruikers se energieverbruik intyds te monitor en om energie-ontledingsverslae te sien of te genereer. Vanweë die Arduino IDE -verenigbaarheid kan 'n opgradering van die STEMS -module maklik gedoen word. Sodra dit suksesvol afgehandel is, kan hierdie module op die mark geproduseer word en deur energiediensverskaffers regoor die wêreld gebruik word.