Išmanioji energijos stebėjimo sistema: 3 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Energijos poreikis didėja kiekvieną dieną. Šiuo metu tam tikros vietovės vartotojų elektros energijos suvartojimas yra stebimas ir apskaičiuojamas dažnai lankantis elektros departamento technikų, kurie apskaičiuoja energijos kainą. Tai užima daug laiko, nes rajone bus tūkstančiai namų ir daug butų tuose pačiuose butuose. Kalbant apie miestą ar miestelį, tai labai įtemptas procesas. Nėra jokių nuostatų, skirtų patikrinti ar išanalizuoti individualų namų energijos suvartojimą per tam tikrą laikotarpį arba sukurti ataskaitą apie energijos srautą tam tikroje srityje. Taip yra daugelyje pasaulio vietų.

Nėra jokių esamų sprendimų, kurie padėtų išspręsti pirmiau minėtą problemą. Todėl mes kuriame pažangią energijos stebėjimo sistemą, kuri palengvins energijos kainos tikrinimą, stebėjimą, analizę ir apskaičiavimą. Sistema STEMS papildomai leis sukurti konkretaus vartotojo ar konkrečios srities diagramas ir ataskaitas, kad būtų galima analizuoti energijos suvartojimą ir energijos srautą.

1 žingsnis: darbo eiga

STEMS modulį daugiausia sudaro „Seeedstudio Wio LTE“modulis, kuriam suteikiamas unikalus vartotojo kodas, skirtas identifikuoti konkretų būstą, kuriame reikia išmatuoti energijos suvartojimą. Energijos suvartojimą stebės „Wio LTE“modulis, naudojant srovės jutiklį, sujungtą naudojant analoginį giraitės ryšį.

Energijos suvartojimo duomenys, unikalus vartotojo kodas ir modulio vieta („Wio“integruotas GPS/GNSS) bus įkelti į STEMS debesį (priglobtą AWS) realiuoju laiku, naudojant „Wio LTE“ryšį ir „Soracom Global SIM“. Duomenis iš debesies galima pasiekti ir analizuoti, kad būtų galima apskaičiuoti individualias energijos sąnaudas, sudaryti individualias ir kolektyvines energijos diagramas, generuoti energijos ataskaitas ir atlikti išsamų energijos tikrinimą. Relės taip pat yra sujungtos, kad nutrauktų prijungtus prietaisus, jei energijos suvartojimas viršija ribines ribas. LCD ekranas gali būti integruotas į vietinį STEMS modulį, kad būtų rodomos realaus laiko energijos matavimo vertės. Sistema veiks nepriklausomai, jei prijungtas nešiojamasis maitinimo šaltinis, pvz., Sausų elementų baterija arba Li-Po baterija. Sąranka Techninės įrangos sąranka pavaizduota žemiau:

STEMS Aparatūros sąranka

Nustatyta, kad pastato viduje GPS signalas yra silpnesnis. Bet kai moduliai bus perkelti į lauką, mes pradėsime gauti gerą priėmimą. Iš modulio gautos GPS koordinatės buvo lyginamos su faktinėmis GPS koordinatėmis „Google“žemėlapiuose. Buvo gautas gana didelis tikslumas.

Maitinimas iš kintamosios srovės tinklo paimamas ir perduodamas per srovės jutiklį, integruotą į buitinę grandinę. Krovimo srovę, einančią per apkrovą, nustato giraitės srovės jutiklio modulis, o išvesties duomenys iš jutiklio tiekiami į analoginį WIO LTE modulio kaištį. Kai WIO modulis gauna analoginę įvestį, galios/energijos matavimas yra programos viduje. Tada LCD ekrane rodoma apskaičiuota galia ir energija.

Kintamosios srovės grandinės analizėje tiek įtampa, tiek srovė kinta sinusoidiškai laikui bėgant.

Tikroji galia (P): tai galia, kurią prietaisas naudoja naudingiems darbams atlikti. Jis išreiškiamas kW.

Tikroji galia = įtampa (V) x srovė (I) x cosΦ

Reaktyvioji galia (Q): Tai dažnai vadinama įsivaizduojama galia, kuri yra galios matas, svyruojantis tarp šaltinio ir apkrovos, o tai nėra naudinga. Jis išreiškiamas kVAr

Reaktyvioji galia = įtampa (V) x srovė (I) x sinΦ

Matoma galia (S): ji apibrėžiama kaip vidutinio kvadrato (RMS) įtampos ir RMS srovės sandauga. Tai taip pat galima apibrėžti kaip tikrosios ir reaktyviosios galios rezultatą. Jis išreiškiamas kVA

Matoma galia = įtampa (V) x srovė (I)

Santykis tarp tikrosios, reaktyviosios ir tariamosios galios:

Tikroji galia = tariama galia x cosΦ

Reaktyvioji galia = tariama galia x sinΦ

Mums rūpi tik tikroji analizės galia.

Galios koeficientas (pf): tikrosios galios ir tariamos grandinės galios santykis vadinamas galios koeficientu.

Galios koeficientas = tikroji galia/tariama galia

Taigi, mes galime išmatuoti bet kokią galią ir galios koeficientą, išmatuodami įtampą ir srovę grandinėje. Kitame skyriuje aptariami veiksmai, kurių imtasi norint gauti matavimus, reikalingus apskaičiuoti energijos suvartojimą.

Srovės jutiklio išėjimas yra kintamosios srovės įtampos banga. Atliekami šie skaičiavimai:

• Maksimalios įtampos (Vpp) matavimas
• Padalinkite didžiausią įtampą (Vpp) iš dviejų, kad gautumėte didžiausią įtampą (Vp)
• Padauginkite Vp iš 0,707, kad gautumėte efektyviąją įtampą (Vrms)
• Padauginkite srovės jutiklio jautrumą, kad gautumėte efektyviąją srovę.
• Vp = Vpp/2
• Vrms = Vp x 0,707
• Irms = Vrms x jautrumas
• Srovės modulio jautrumas yra 200 mV/A.
• Tikroji galia (W) = Vrms x Irms x pf
• Vrms = 230 V (žinoma)
• pf = 0,85 (žinoma)
• Irms = gautas naudojant aukščiau pateiktą skaičiavimą

Norint apskaičiuoti energijos sąnaudas, galia vatais paverčiama energija: Wh = W * (laikas / 3600000,0) vatų valanda - elektros energijos matas, atitinkantis vieno vato energijos suvartojimą per vieną valandą. KWh: kWh = Wh / 1000 Bendros energijos sąnaudos yra: Kaina = Kaina už kWh * kWh. Tada informacija rodoma LCD ekrane ir tuo pačiu metu įrašoma į SD kortelę.

2 žingsnis: bandymas

Kadangi bandymai buvo atlikti netoli balkono, buvo gautas nemažas GNSS priėmimo kiekis.

3 žingsnis: ateities planai

Bus sukurta programa, skirta prieiti prie STEMS debesies duomenų, kad būtų galima realiu laiku stebėti vartotojo energijos suvartojimą ir peržiūrėti ar generuoti energijos analizės ataskaitas. Dėl „Arduino IDE“suderinamumo galima lengvai atnaujinti STEMS modulį. Sėkmingai užbaigtas, šis modulis gali būti gaminamas rinkoje ir gali būti naudojamas energijos paslaugų teikėjų visame pasaulyje.