Sistem Pemantauan Tenaga Pintar: 3 Langkah

2025 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2025-01-23 15:01

Permintaan tenaga meningkat dari hari ke hari, Pada masa ini, penggunaan tenaga elektrik dari pengguna di suatu kawasan dipantau dan dihitung oleh lawatan lapangan yang sering dilakukan oleh juruteknik dari jabatan elektrik untuk pengiraan harga tenaga. Ini adalah tugas yang memakan masa kerana akan ada ribuan rumah di satu kawasan dan banyak pangsapuri di flat yang sama. Ketika datang ke bandar atau bandar, ini adalah proses yang sangat sibuk. Tidak ada ketentuan untuk memeriksa atau menganalisis penggunaan tenaga individu rumah dalam satu jangka waktu atau membuat laporan aliran tenaga di kawasan tertentu. Ini hanya berlaku di banyak tempat di dunia.

Tidak ada penyelesaian yang ada yang dilaksanakan untuk mengatasi masalah di atas. Oleh itu, kami mengembangkan sistem pemantauan tenaga pintar yang akan memudahkan pemeriksaan, pemantauan, analisis, dan pengiraan harga tenaga. Sistem STEMS juga akan membolehkan menghasilkan carta dan laporan khusus pengguna atau kawasan tertentu untuk menganalisis penggunaan tenaga dan aliran tenaga.

Langkah 1: Aliran Kerja

Modul STEMS terutamanya terdiri daripada modul Seeedstudio Wio LTE yang diberi kod pengguna yang unik untuk mengenal pasti unit perumahan tertentu di mana penggunaan tenaga harus diukur. Penggunaan tenaga akan dipantau oleh modul Wio LTE dengan bantuan sensor semasa yang dihubungkan menggunakan sambungan grove analog.

Data penggunaan tenaga, kod pengguna unik dan lokasi (Wio GPS / GNSS inbuilt) modul akan dimuat naik ke awan STEMS (dihoskan di AWS) pada waktu nyata menggunakan sambungan Wio LTE dan Soracom Global SIM. Data dari awan dapat diakses dan dianalisis untuk mengira penggunaan tenaga individu, menghasilkan carta tenaga individu dan kolektif, menghasilkan laporan tenaga dan untuk pemeriksaan tenaga terperinci. Relay juga dihubungkan untuk memotong peralatan yang tersambung sekiranya penggunaan tenaga melampaui had ambang. Modul paparan LCD dapat disatukan ke dalam modul STEMS tempatan untuk menampilkan nilai pengukuran tenaga masa nyata. Sistem akan berfungsi secara bebas jika sumber kuasa mudah alih seperti bateri sel kering atau bateri Li-Po terpasang. Persediaan Persediaan perkakasan digambarkan di bawah:

Persediaan perkakasan STEMS

Isyarat GPS didapati lemah di dalam bangunan. Tetapi setelah modul dipindahkan ke luar, kami akan mula mendapat sambutan yang baik. Koordinat GPS yang diterima dari modul dibandingkan dengan koordinat GPS sebenar di Peta Google. Sejumlah ketepatan telah diperoleh.

Kuasa dari rangkaian AC ditarik dan dilalui sensor semasa yang disatukan ke dalam rangkaian isi rumah. Arus AC yang melewati beban dirasakan oleh modul sensor arus grove dan data output dari sensor dimasukkan ke pin analog modul WIO LTE. Setelah input analog diterima oleh modul WIO, pengukuran daya / tenaga berada di dalam program. Kuasa dan tenaga yang dikira kemudiannya dipaparkan pada modul paparan LCD.

Dalam analisis litar AC, voltan dan arus berbeza mengikut sinusoidal mengikut masa.

Kuasa Sebenar (P): Ini adalah kekuatan yang digunakan oleh peranti untuk menghasilkan karya yang berguna. Ia dinyatakan dalam kW.

Kuasa Sebenar = Voltan (V) x Arus (I) x cosΦ

Kekuatan Reaktif (Q): Ini sering disebut daya khayalan yang merupakan ukuran daya berayun antara sumber dan beban, yang tidak berfungsi dengan baik. Ia dinyatakan dalam kVAr

Daya Reaktif = Voltan (V) x Arus (I) x sinΦ

Kuasa Rupa (S): Ia ditakrifkan sebagai produk Voltan Root-Mean-Square (RMS) dan Arus RMS. Ini juga boleh ditakrifkan sebagai hasil dari daya nyata dan reaktif. Ia dinyatakan dalam kVA

Kuasa Rupa = Voltan (V) x Arus (I)

Hubungan antara kekuatan Nyata, Reaktif dan Rupa:

Kuasa Sebenar = Kuasa Rupa x kosΦ

Kuasa Reaktif = Kuasa Rupanya x sinΦ

Kami hanya mementingkan kekuatan Sebenar untuk analisis.

Faktor Daya (pf): Nisbah daya nyata dengan daya nyata dalam litar disebut faktor kuasa.

Faktor Kuasa = Kuasa Sebenar / Kuasa Rupanya

Oleh itu, kita dapat mengukur semua bentuk kuasa serta faktor daya dengan mengukur voltan dan arus dalam litar. Bahagian berikut membincangkan langkah-langkah yang diambil untuk mendapatkan ukuran yang diperlukan untuk mengira penggunaan tenaga.

Keluaran dari Sensor Semasa adalah gelombang voltan AC. Pengiraan berikut dilakukan:

• Mengukur voltan puncak ke puncak (Vpp)
• Bahagikan voltan puncak ke puncak (Vpp) dengan dua untuk mendapatkan voltan puncak (Vp)
• Gandakan Vp dengan 0.707 untuk mendapatkan voltan rms (Vrms)
• Gandakan Sensitiviti sensor semasa untuk mendapatkan arus rms.
• Vp = Vpp / 2
• Vrms = Vp x 0.707
• Irms = Vrms x Sensitiviti
• Sensitiviti untuk modul semasa adalah 200 mV / A.
• Kuasa Sebenar (W) = Vrms x Irms x pf
• Vrms = 230V (diketahui)
• pf = 0.85 (diketahui)
• Irms = Diperoleh menggunakan pengiraan di atas

Untuk mengira kos tenaga, kuasa dalam watt diubah menjadi tenaga: Wh = W * (masa / 3600000.0) Watt jam ukuran tenaga elektrik setara dengan penggunaan kuasa satu watt selama satu jam. Untuk kWh: kWh = Wh / 1000 Kos Tenaga Total adalah: Kos = Kos per kWh * kWh. Maklumat kemudian dipaparkan ke paparan LCD dan serentak ditulis ke Kad SD.

Langkah 2: Menguji

Semasa ujian dilakukan dekat dengan balkoni, sejumlah penerimaan GNSS telah diperoleh.

Langkah 3: Rancangan Masa Depan

Aplikasi akan dibuat untuk mengakses data awan STEMS untuk memantau penggunaan tenaga pengguna dalam masa nyata dan untuk melihat atau menghasilkan laporan analisis tenaga. Peningkatan ke modul STEMS dapat dilakukan dengan mudah kerana keserasian Arduino IDE. Setelah berjaya disiapkan, modul ini dapat dihasilkan di pasaran dan dapat digunakan oleh penyedia perkhidmatan tenaga di seluruh dunia.