Խելացի էներգիայի մոնիտորինգի համակարգ `3 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:48

Էներգիայի պահանջարկն աճում է օրեցօր: Ներկայումս էլեկտրաէներգիայի սպառումը սպառողների կողմից վերահսկվում և հաշվարկվում է էներգիայի սակագնի հաշվարկման համար էլեկտրաէներգիայի բաժնի տեխնիկների կողմից հաճախակի կատարվող դաշտային այցելությունների միջոցով: Սա ժամանակատար խնդիր է, քանի որ տարածքում կլինեն հազարավոր տներ և նույն բնակարաններում բազմաթիվ բնակարաններ: Երբ խոսքը վերաբերում է քաղաքին կամ քաղաքին, սա շատ բուռն գործընթաց է: Չկա դրույթ, որը կարող է ստուգել կամ վերլուծել տների անհատական էներգիայի սպառումը որոշակի ժամանակահատվածում, ինչպես նաև որոշակի տարածքում էներգիայի հոսքի հաշվետվություն կազմել: Սա հենց այդպես է աշխարհի շատ վայրերում:

Վերոնշյալ խնդրի լուծման համար գոյություն ունեցող լուծումներ չկան: Այսպիսով, մենք մշակում ենք էներգիայի մոնիտորինգի խելացի համակարգ, որը կհեշտացնի էներգիայի սակագնի ստուգումը, մոնիտորինգը, վերլուծությունը և հաշվարկը: STEMS համակարգը լրացուցիչ թույլ կտա գեներացնել օգտվողի համար հատուկ կամ առանձին ոլորտների գծապատկերներ և հաշվետվություններ `վերլուծելու էներգիայի սպառումը և էներգիայի հոսքը:

Քայլ 1: Աշխատանքային հոսք

STEMS մոդուլը հիմնականում ներառում է Seeedstudio Wio LTE մոդուլը, որին տրվում է յուրահատուկ օգտվողի ծածկագիր `որոշելու այն բնակելի միավորը, որտեղ պետք է չափել էներգիայի սպառումը: Էլեկտրաէներգիայի սպառումը կհսկվի Wio LTE մոդուլով `անալոգային պուրակի միացման միջոցով միացված ընթացիկ սենսորի օգնությամբ:

Էներգիայի սպառման տվյալները, յուրահատուկ օգտվողի կոդը և մոդուլի գտնվելու վայրը (Wio ներկառուցված GPS/GNSS) կբեռնվեն STEMS ամպում (տեղակայված է AWS- ում) իրական ժամանակում ՝ օգտագործելով Wio LTE միացման և Soracom Global SIM- ի միջոցով: Ամպի տվյալները կարող են հասանելի լինել և վերլուծվել ՝ անհատական էներգիայի սպառումը հաշվարկելու, անհատական և կոլեկտիվ էներգիայի գծապատկերներ ստեղծելու, էներգիայի հաշվետվություններ ստեղծելու և էներգիայի մանրամասն ստուգման համար: Ռելեները նույնպես միացված են միացված սարքերը անջատելու դեպքում, եթե էներգիայի սպառումը դուրս է գալիս շեմային սահմաններից: LCD էկրանով մոդուլը կարող է ինտեգրվել տեղական STEMS մոդուլին `իրական ժամանակում էներգիայի չափման արժեքները ցուցադրելու համար: Համակարգը կաշխատի ինքնուրույն, եթե կցված է շարժական էներգիայի աղբյուր, ինչպիսիք են չոր բջջային մարտկոցը կամ Li-Po մարտկոցը: Կարգավորում Սարքավորումների տեղադրումը պատկերված է ստորև.

STEMS Սարքավորման կարգավորում

Պարզվել է, որ GPS ազդանշանը շենքի ներսում ավելի թույլ է: Բայց երբ մոդուլները տեղափոխվեն դրսում, մենք կսկսենք լավ ընդունելության արժանանալ: Մոդուլից ստացված GPS կոորդինատները համեմատվում էին Google Քարտեզներում իրական GPS կոորդինատների հետ: Ստացվել է բավականաչափ ճշգրտություն:

AC ցանցից սնուցվում և անցնում է ընթացիկ սենսորով, որը ինտեգրված է կենցաղային միացման մեջ: Բեռի միջով անցնող AC հոսանքը զգացվում է պուրակի ընթացիկ սենսորային մոդուլով և սենսորից ստացվող տվյալները սնվում են WIO LTE մոդուլի անալոգային քորոցին: Երբ անալոգային մուտքն ընդունվում է WIO մոդուլով, էներգիայի/էներգիայի չափումը կատարվում է ծրագրի ներսում: Հաշվարկված հզորությունն ու էներգիան այնուհետև ցուցադրվում են LCD ցուցադրման մոդուլում:

AC սխեմաների վերլուծության ժամանակ և՛ լարումը, և՛ հոսանքը սինուսոիդորեն տարբերվում են ժամանակի հետ:

Իրական հզորություն (P). Սա սարքի կողմից օգտագործվող հզորությունն է ՝ օգտակար աշխատանք արտադրելու համար: Այն արտահայտված է կՎտ -ով:

Իրական հզորություն = Լարման (V) x Ընթացիկ (I) x cosΦ

Ռեակտիվ հզորություն (Q). Սա հաճախ կոչվում է երևակայական ուժ, որը հզորության չափն է, որը տատանվում է աղբյուրի և բեռի միջև, որը ոչ մի օգտակար աշխատանք չի կատարում: Այն արտահայտվում է kVAr- ով

Ռեակտիվ հզորություն = Լարման (V) x Ընթացիկ (I) x sinΦ

Ակնհայտ հզորություն (ներ). Այն սահմանվում է որպես արմատային միջին քառակուսի (RMS) լարման և RMS հոսանքի արտադրանք: Սա կարող է սահմանվել նաև որպես իրական և ռեակտիվ հզորության արդյունք: Այն արտահայտված է kVA- ով

Ակնհայտ հզորություն = Լարման (V) x Ընթացիկ (I)

Իրական, ռեակտիվ և ակնհայտ ուժի միջև կապը.

Իրական հզորություն = Արտաքին ուժ x cosΦ

Ռեակտիվ հզորություն = Ակնհայտ հզորություն x sinΦ

Վերլուծության համար մեզ մտահոգում է միայն Իրական ուժը:

Էլեկտրաէներգիայի գործոն (պֆ). Շղթայի իրական ուժի և ակնհայտ հզորության հարաբերակցությունը կոչվում է հզորության գործոն:

Հզորության գործոն = Իրական հզորություն/Ակնհայտ հզորություն

Այսպիսով, մենք կարող ենք չափել էներգիայի բոլոր ձևերը, ինչպես նաև հզորության գործակիցները ՝ չափելով միացումում լարումը և հոսանքը: Հետևյալ հատվածը քննարկում է էներգիայի սպառման հաշվարկման համար անհրաժեշտ չափումներ ստանալու ուղղությամբ ձեռնարկվող քայլերը:

Ընթացիկ սենսորից ելքը AC լարման ալիք է: Հետևյալ հաշվարկը կատարվում է.

• Պիկից մինչև լարման լարման չափում (Vpp)
• Գագաթնակետը գագաթին լարման (Vpp) բաժանեք երկուսի `գագաթնակետային լարման ստանալու համար (Vp)
• Rp լարումը ստանալու համար բազմապատկեք Vp- ն 0.707 -ով (Vrms)
• Բազմապատկեք ընթացիկ տվիչի զգայունությունը ՝ rms հոսանքը ստանալու համար:
• Vp = Vpp/2
• Vrms = Vp x 0.707
• Irms = Vrms x ensգայունություն
• Ընթացիկ մոդուլի նկատմամբ զգայունությունը 200 մՎ/Ա է:
• Իրական հզորություն (W) = Vrms x Irms x pf
• Vrms = 230V (հայտնի է)
• pf = 0.85 (հայտնի է)
• Irms = Ստացվել է վերը նշված հաշվարկի միջոցով

Էներգիայի արժեքը հաշվարկելու համար վտ հզորությունը փոխակերպվում է էներգիայի. ԿՎտժ -ի համար. KWh = Wh / 1000 էներգիայի ընդհանուր արժեքը հետևյալն է. Արժեքը = արժեքը մեկ կՎտժ * կՎտժ: Այնուհետև տեղեկատվությունը ցուցադրվում է LCD էկրանին և միաժամանակ գրվում է SD քարտին:

Քայլ 2: Փորձարկում

Քանի որ փորձարկումներն անցկացվել են պատշգամբի մոտ, ստացվել է GNSS ընդունման բավականին մեծ քանակ:

Քայլ 3: Ապագա ծրագրեր

Ստեղծվելու է ծրագիր ՝ STEMS ամպային տվյալներին մուտք գործելու համար ՝ իրական ժամանակում օգտագործողի էներգիայի սպառումը վերահսկելու և էներգիայի վերլուծության հաշվետվություններ դիտելու կամ առաջացնելու համար: STEMS մոդուլի արդիականացումը կարելի է հեշտությամբ կատարել Arduino IDE համատեղելիության շնորհիվ: Հաջողությամբ ավարտելուց հետո այս մոդուլը կարող է արտադրվել շուկայում և կարող է օգտագործվել ամբողջ աշխարհում էներգետիկ ծառայություններ մատուցողների կողմից: