Sistem Pemantauan Energi Cerdas: 3 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Kebutuhan energi semakin hari semakin meningkat, Saat ini konsumsi energi listrik dari pengguna di suatu daerah dipantau dan dihitung dengan seringnya kunjungan lapangan yang dilakukan oleh teknisi dari departemen kelistrikan untuk perhitungan tarif energi. Ini adalah tugas yang memakan waktu karena akan ada ribuan rumah di suatu daerah dan banyak apartemen di flat yang sama. Ketika datang ke kota atau kota, ini adalah proses yang sangat sibuk. Tidak ada ketentuan untuk memeriksa atau menganalisis konsumsi energi individu rumah dalam periode waktu tertentu atau membuat laporan aliran energi di area tertentu. Ini hanya terjadi di banyak tempat di dunia.

Belum ada solusi yang diterapkan untuk mengatasi masalah di atas. Oleh karena itu, kami mengembangkan sistem pemantauan energi pintar yang akan memudahkan pemeriksaan, pemantauan, analisis, dan perhitungan tarif energi. Sistem STEMS juga akan memungkinkan pembuatan bagan dan laporan spesifik pengguna atau area tertentu untuk menganalisis konsumsi energi dan aliran energi.

Langkah 1: Alur Kerja

Modul STEMS terutama terdiri dari modul Seeedstudio Wio LTE yang diberi kode pengguna unik untuk mengidentifikasi unit rumah tertentu di mana konsumsi energi harus diukur. Konsumsi daya akan dipantau oleh modul Wio LTE dengan bantuan sensor arus yang dihubungkan menggunakan koneksi analog grove.

Data konsumsi energi, kode pengguna unik, dan lokasi (GPS/GNSS bawaan Wio) modul akan diunggah ke cloud STEMS (dihosting di AWS) secara waktu nyata menggunakan konektivitas Wio LTE dan Soracom Global SIM. Data dari cloud dapat diakses dan dianalisis untuk menghitung konsumsi energi individu, menghasilkan grafik energi individu dan kolektif, menghasilkan laporan energi, dan untuk pemeriksaan energi terperinci. Relai juga dihubungkan untuk memutus peralatan yang terhubung jika konsumsi energi melampaui batas ambang batas. Modul tampilan LCD dapat diintegrasikan ke dalam modul STEMS lokal untuk menampilkan nilai pengukuran energi waktu nyata. Sistem akan bekerja secara independen jika sumber daya portabel seperti baterai sel kering atau baterai Li-Po terpasang. Setup Setup hardware digambarkan di bawah ini:

Pengaturan perangkat keras STEMS

Sinyal GPS ditemukan lebih lemah di dalam gedung. Tetapi begitu modul dipindahkan ke luar, kami akan mulai mendapatkan penerimaan yang baik. Koordinat GPS yang diterima dari modul dibandingkan dengan koordinat GPS sebenarnya di Google Maps. Cukup banyak akurasi diperoleh.

Daya dari listrik AC ditarik dan dilewatkan melalui sensor arus yang terintegrasi ke dalam rangkaian rumah tangga. Arus AC yang melewati beban dirasakan oleh modul sensor arus grove dan data keluaran dari sensor diumpankan ke pin analog modul WIO LTE. Setelah input analog diterima oleh modul WIO, pengukuran daya/energi ada di dalam program. Daya dan energi yang dihitung kemudian ditampilkan pada modul layar LCD.

Dalam analisis rangkaian AC, tegangan dan arus bervariasi secara sinusoidal terhadap waktu.

Daya Nyata (P): Ini adalah daya yang digunakan oleh perangkat untuk menghasilkan pekerjaan yang bermanfaat. Hal ini dinyatakan dalam kW.

Daya Nyata = Tegangan (V) x Arus (I) x cosΦ

Daya Reaktif (Q): Ini sering disebut daya imajiner yang merupakan ukuran daya berosilasi antara sumber dan beban, yang tidak ada kerja yang berguna. Dinyatakan dalam kVAr

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

Daya Semu (S): Ini didefinisikan sebagai produk dari Tegangan Root-Mean-Square (RMS) dan Arus RMS. Ini juga dapat didefinisikan sebagai resultan dari daya nyata dan reaktif. dinyatakan dalam kVA

Daya Semu = Tegangan (V) x Arus (I)

Hubungan antara daya Nyata, Reaktif dan Nyata:

Daya Nyata = Daya Nyata x cosΦ

Daya Reaktif = Daya Semu x sinΦ

Kami hanya peduli pada kekuatan Nyata untuk analisis.

Faktor Daya (pf): Perbandingan daya nyata dengan daya nyata dalam suatu rangkaian disebut faktor daya.

Faktor Daya = Daya Nyata / Daya Nyata

Dengan demikian, kita dapat mengukur semua bentuk daya serta faktor daya dengan mengukur tegangan dan arus dalam rangkaian. Bagian berikut membahas langkah-langkah yang diambil untuk mendapatkan pengukuran yang diperlukan untuk menghitung konsumsi energi.

Keluaran dari Sensor Arus adalah gelombang tegangan AC. Perhitungan berikut dilakukan:

• Mengukur tegangan puncak ke puncak (Vpp)
• Bagi tegangan puncak ke puncak (Vpp) dengan dua untuk mendapatkan tegangan puncak (Vp)
• Kalikan Vp dengan 0,707 untuk mendapatkan tegangan rms (Vrms)
• Kalikan Sensitivitas sensor arus untuk mendapatkan arus rms.
• Vp = Vpp/2
• Vrms = Vp x 0,707
• Irms = Vrms x Sensitivitas
• Sensitivitas untuk modul saat ini adalah 200 mV/A.
• Daya Nyata (W) = Vrms x Irms x pf
• Vrms = 230V (diketahui)
• pf = 0,85 (diketahui)
• Irms = Diperoleh menggunakan perhitungan di atas

Untuk menghitung biaya energi, daya dalam watt diubah menjadi energi: Wh = W * (waktu / 3600000.0)Watt hour ukuran energi listrik yang setara dengan konsumsi daya satu watt selama satu jam. Untuk kWh: kWh = Wh / 1000Total Biaya Energi adalah: Biaya = Biaya per kWh * kWh. Informasi tersebut kemudian ditampilkan ke layar LCD dan secara bersamaan ditulis ke SD Card.

Langkah 2: Pengujian

Saat pengujian dilakukan di dekat balkon, cukup banyak penerimaan GNSS yang diperoleh.

Langkah 3: Rencana Masa Depan

Sebuah aplikasi akan dibuat untuk mengakses data cloud STEMS untuk memantau konsumsi energi pengguna secara real-time dan untuk melihat atau menghasilkan laporan analisis energi. Upgrade ke modul STEMS dapat dengan mudah dilakukan karena kompatibilitas Arduino IDE. Setelah berhasil diselesaikan, modul ini dapat diproduksi di pasar dan dapat digunakan oleh penyedia layanan energi di seluruh dunia.