ჭკვიანი ენერგიის მონიტორინგის სისტემა: 3 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:18

ენერგიის მოთხოვნა დღითიდღე იზრდება. ამჟამად, ელექტროენერგიის მოხმარება მომხმარებლების მხრიდან მონიტორინგდება და გამოითვლება ელექტროენერგიის დეპარტამენტის ტექნიკოსების მიერ ხშირი საველე ვიზიტებით, ენერგიის საფასურის გამოსათვლელად. ეს არის შრომატევადი ამოცანა, რადგან ათასობით სახლი იქნება ტერიტორიაზე და მრავალი ბინა იმავე ბინებში. როდესაც საქმე ეხება ქალაქს, ეს არის ძალიან დაძაბული პროცესი. არ არსებობს დებულება, რომ შევამოწმოთ ან გავაანალიზოთ სახლების ინდივიდუალური ენერგიის მოხმარება გარკვეული პერიოდის განმავლობაში და არც შევქმნათ ანგარიში ენერგიის ნაკადის შესახებ გარკვეულ ზონაში. ეს მხოლოდ ასეა მსოფლიოს მრავალ ადგილას.

არ არსებობს არსებული გადაწყვეტილებები ზემოთ აღნიშნული პრობლემის გადასაჭრელად. აქედან გამომდინარე, ჩვენ ვქმნით ენერგიის მონიტორინგის ჭკვიან სისტემას, რომელიც გაამარტივებს ენერგიის საფასურის შემოწმებას, მონიტორინგს, ანალიზს და გამოთვლას. STEMS სისტემა დამატებით საშუალებას მისცემს შექმნას მომხმარებლის სპეციფიკური ან რეგიონის სპეციფიკური დიაგრამები და ანგარიშები ენერგიის მოხმარებისა და ენერგიის ნაკადის გასაანალიზებლად.

ნაბიჯი 1: სამუშაო ნაკადი

STEMS მოდული ძირითადად მოიცავს Seeedstudio Wio LTE მოდულს, რომელსაც ენიჭება უნიკალური მომხმარებლის კოდი კონკრეტული საცხოვრებელი ერთეულის დასადგენად, სადაც უნდა მოხდეს ენერგიის მოხმარების გაზომვა. ენერგიის მოხმარებას მონიტორინგს უწევს Wio LTE მოდული, მიმდინარე სენსორის დახმარებით, რომელიც ანალოგირებულია ანალოგური გროვის კავშირის გამოყენებით.

ენერგიის მოხმარების მონაცემები, უნიკალური მომხმარებლის კოდი და მოდულის მდებარეობა (Wio inbuilt GPS/GNSS) აიტვირთება STEMS ღრუბელში (განთავსებულია AWS– ზე) რეალურ დროში Wio LTE კავშირის და Soracom Global SIM– ის გამოყენებით. ღრუბლის მონაცემებზე წვდომა და ანალიზი შესაძლებელია ინდივიდუალური ენერგიის მოხმარების გამოსათვლელად, ინდივიდუალური და კოლექტიური ენერგიის სქემების შესაქმნელად, ენერგიის ანგარიშების შესაქმნელად და ენერგიის დეტალური შემოწმებისთვის. რელეები ასევე ინტერფეისით არის დაკავშირებული მოწყობილობების გათიშვის შემთხვევაში, თუ ენერგიის მოხმარება გადააჭარბებს ზღვრულ ზღვარს. LCD ეკრანის მოდული შეიძლება ინტეგრირებული იყოს STEMS ადგილობრივ მოდულში, რათა აჩვენოს ენერგიის გაზომვის რეალური მნიშვნელობები. სისტემა დამოუკიდებლად იმუშავებს, თუ თან ერთვის პორტატული ენერგიის წყარო, როგორიცაა მშრალი უჯრედის ბატარეა ან Li-Po ბატარეა. დაყენება აპარატურის დაყენება ნაჩვენებია ქვემოთ:

STEMS აპარატურის დაყენება

შენობის შიგნით აღმოჩნდა GPS სიგნალი სუსტი. მაგრამ მას შემდეგ, რაც მოდულები გარედან გადაინაცვლებს, ჩვენ დავიწყებთ კარგ მიღებას. მოდულიდან მიღებული GPS კოორდინატები შეადარეს Google Maps– ის რეალურ GPS კოორდინატებს. მიღებული იქნა საკმაოდ ზუსტი სიზუსტე.

AC ქსელიდან ენერგია მიიღება და გადის მიმდინარე სენსორზე, რომელიც ინტეგრირებულია საყოფაცხოვრებო წრეში. დატვირთვის გავლით AC დენი იგრძნობა გროვის მიმდინარე სენსორის მოდულის მიერ და სენსორიდან გამომავალი მონაცემები მიეწოდება WIO LTE მოდულის ანალოგურ პინს. მას შემდეგ, რაც ანალოგური შეყვანა მიიღება WIO მოდულის მიერ, ენერგიის/ენერგიის გაზომვა ხდება პროგრამის შიგნით. გამოთვლილი სიმძლავრე და ენერგია ნაჩვენებია LCD ეკრანის მოდულზე.

AC მიკროსქემის ანალიზისას ძაბვაც და დენიც სინუსოიურად იცვლება დროთა განმავლობაში.

რეალური სიმძლავრე (P): ეს არის ძალა, რომელსაც მოწყობილობა იყენებს სასარგებლო სამუშაოს წარმოებისთვის. ის გამოხატულია კვტ.

რეალური სიმძლავრე = ძაბვა (V) x დენი (I) x cosΦ

რეაქტიული სიმძლავრე (Q): ამას ხშირად უწოდებენ წარმოსახვით ძალას, რომელიც არის ძალაუფლების საზომი წყაროსა და დატვირთვას შორის, რომელიც არ ასრულებს რაიმე სასარგებლო სამუშაოს. ეს გამოიხატება kVAr

რეაქტიული სიმძლავრე = ძაბვა (V) x დენი (I) x sinΦ

მოჩვენებითი სიმძლავრე (ები): ის განისაზღვრება, როგორც ძირეული საშუალო კვადრატის (RMS) ძაბვის და RMS დენის პროდუქტი. ეს ასევე შეიძლება განისაზღვროს როგორც რეალური და რეაქტიული ძალის შედეგი. ის გამოხატულია kVA- ში

მოჩვენებითი სიმძლავრე = ძაბვა (V) x დენი (I)

რეალური, რეაქტიული და მოჩვენებითი ძალის ურთიერთობა:

რეალური ძალა = მოჩვენებითი სიმძლავრე x cosΦ

რეაქტიული სიმძლავრე = მოჩვენებითი სიმძლავრე x sinΦ

ჩვენ გვაინტერესებს მხოლოდ რეალური ძალა ანალიზისთვის.

სიმძლავრის ფაქტორი (პფ): წრეში რეალური სიმძლავრის თანაფარდობა აშკარა სიმძლავრეს ეწოდება სიმძლავრის ფაქტორი.

სიმძლავრის ფაქტორი = რეალური სიმძლავრე/მოჩვენებითი ძალა

ამრიგად, ჩვენ შეგვიძლია გავზომოთ სიმძლავრის ყველა ფორმა და სიმძლავრის ფაქტორი წრედში ძაბვისა და დენის გაზომვით. მომდევნო ნაწილი განიხილავს გადადგმულ ნაბიჯებს ენერგიის მოხმარების გამოსათვლელად საჭირო გაზომვების მისაღებად.

მიმდინარე სენსორიდან არის AC ძაბვის ტალღა. შემდეგი გაანგარიშება ხდება:

• პიკიდან პიკამდე ძაბვის გაზომვა (Vpp)
• გაყავით პიკი მწვერვალზე ძაბვაზე (Vpp) ორზე, რომ მიიღოთ პიკური ძაბვა (Vp)
• გაამრავლეთ Vp 0.707 -ით, რომ მიიღოთ rms ძაბვა (Vrms)
• გაამრავლეთ მიმდინარე სენსორის მგრძნობელობა, რომ მიიღოთ rms დენი.
• Vp = Vpp/2
• Vrms = Vp x 0.707
• Irms = Vrms x მგრძნობელობა
• მგრძნობელობა მიმდინარე მოდულის მიმართ არის 200 მვ/ა.
• რეალური სიმძლავრე (W) = Vrms x Irms x pf
• Vrms = 230V (ცნობილია)
• pf = 0.85 (ცნობილია)
• Irms = მიღებული ზემოაღნიშნული გაანგარიშების გამოყენებით

ენერგიის ღირებულების გამოსათვლელად, სიმძლავრე ვატებში გარდაიქმნება ენერგიად: Wh = W * (დრო / 3600000.0) ვატ საათი ელექტროენერგიის საზომი, რომელიც უდრის ერთი ვატის ენერგიის მოხმარებას ერთი საათის განმავლობაში. KWh: kWh = Wh / 1000 მთლიანი ენერგიის ღირებულებაა: ღირებულება = ღირებულება თითო kWh * kWh. ინფორმაცია შემდეგ ნაჩვენებია LCD ეკრანზე და პარალელურად იწერება SD ბარათზე.

ნაბიჯი 2: ტესტირება

როგორც ტესტირება ჩატარდა აივანის მახლობლად, მიღებული იქნა საკმაოდ დიდი GNSS მიღება.

ნაბიჯი 3: სამომავლო გეგმები

შეიქმნება აპლიკაცია STEMS ღრუბლოვან მონაცემებზე წვდომისათვის მომხმარებლის ენერგიის მოხმარების რეალურ დროში მონიტორინგისთვის და ენერგიის ანალიზის ანგარიშების სანახავად ან გენერირებისთვის. STEMS მოდულის განახლება მარტივად შეიძლება გაკეთდეს Arduino IDE თავსებადობის გამო. წარმატებით დასრულების შემდეგ, ეს მოდული შეიძლება წარმოიშვას ბაზარზე და მისი გამოყენება შესაძლებელია ენერგეტიკული მომსახურების მიმწოდებლების მიერ მთელს მსოფლიოში.