स्मार्ट एनर्जी मॉनिटरिंग सिस्टम: 3 चरण

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

ऊर्जा की मांग दिन-ब-दिन बढ़ती जा रही है, वर्तमान में, एक क्षेत्र में उपयोगकर्ताओं से विद्युत ऊर्जा की खपत की निगरानी और गणना की जाती है और ऊर्जा विभाग के तकनीशियनों द्वारा ऊर्जा किराए की गणना के लिए बार-बार क्षेत्र का दौरा किया जाता है। यह एक समय लेने वाला कार्य है क्योंकि एक क्षेत्र में हजारों घर होंगे और एक ही फ्लैट में कई अपार्टमेंट होंगे। जब किसी शहर या कस्बे की बात आती है, तो यह एक बहुत ही व्यस्त प्रक्रिया होती है। एक निश्चित अवधि में घरों की व्यक्तिगत ऊर्जा खपत की जांच या विश्लेषण करने और न ही किसी निश्चित क्षेत्र में ऊर्जा प्रवाह की रिपोर्ट बनाने का कोई प्रावधान नहीं है। दुनिया में कई जगहों पर ऐसा ही है।

उपरोक्त समस्या से निपटने के लिए कोई मौजूदा समाधान लागू नहीं किया गया है। इसलिए, हम एक स्मार्ट ऊर्जा निगरानी प्रणाली विकसित कर रहे हैं जो ऊर्जा किराए के निरीक्षण, निगरानी, विश्लेषण और गणना को आसान बनाएगी। STEMS प्रणाली अतिरिक्त रूप से ऊर्जा खपत और ऊर्जा प्रवाह का विश्लेषण करने के लिए उपयोगकर्ता विशिष्ट या क्षेत्र विशिष्ट चार्ट और रिपोर्ट तैयार करने की अनुमति देगी।

चरण 1: वर्कफ़्लो

STEMS मॉड्यूल में मुख्य रूप से Seeedstudio Wio LTE मॉड्यूल शामिल होता है, जिसे विशेष आवास इकाई की पहचान करने के लिए एक अद्वितीय उपयोगकर्ता कोड दिया जाता है जहां ऊर्जा खपत को मापा जाना होता है। एनालॉग ग्रोव कनेक्शन का उपयोग करके इंटरफेस किए गए वर्तमान सेंसर की सहायता से वाईओ एलटीई मॉड्यूल द्वारा बिजली की खपत की निगरानी की जाएगी।

ऊर्जा खपत डेटा, अद्वितीय उपयोगकर्ता कोड और मॉड्यूल का स्थान (Wio इनबिल्ट GPS/GNSS) Wio LTE कनेक्टिविटी और सोराकॉम ग्लोबल सिम का उपयोग करके वास्तविक समय में STEMS क्लाउड (AWS पर होस्ट किया गया) पर अपलोड किया जाएगा। व्यक्तिगत ऊर्जा खपत की गणना करने, व्यक्तिगत और सामूहिक ऊर्जा चार्ट तैयार करने, ऊर्जा रिपोर्ट तैयार करने और विस्तृत ऊर्जा निरीक्षण के लिए क्लाउड से डेटा का उपयोग और विश्लेषण किया जा सकता है। यदि ऊर्जा की खपत थ्रेशोल्ड सीमा से अधिक हो जाती है, तो कनेक्टेड उपकरणों को काटने के लिए रिले को भी इंटरफेस किया जाता है। वास्तविक समय ऊर्जा माप मूल्यों को प्रदर्शित करने के लिए एक एलसीडी डिस्प्ले मॉड्यूल को स्थानीय एसटीईएमएस मॉड्यूल में एकीकृत किया जा सकता है। यदि पोर्टेबल पावर स्रोत जैसे ड्राई सेल बैटरी या ली-पो बैटरी संलग्न है तो सिस्टम स्वतंत्र रूप से काम करेगा। सेटअप हार्डवेयर सेटअप को नीचे दर्शाया गया है:

STEMS हार्डवेयर सेटअप

इमारत के अंदर जीपीएस सिग्नल कमजोर पाया गया। लेकिन एक बार जब मॉड्यूल बाहर शिफ्ट हो जाते हैं, तो हमें अच्छा स्वागत मिलना शुरू हो जाएगा। मॉड्यूल से प्राप्त जीपीएस निर्देशांक की तुलना Google मानचित्र में वास्तविक जीपीएस निर्देशांक से की गई थी। उचित मात्रा में सटीकता प्राप्त की गई थी।

एसी मेन से बिजली खींची जाती है और वर्तमान सेंसर के माध्यम से पारित की जाती है जिसे घरेलू सर्किट में एकीकृत किया जाता है। लोड से गुजरने वाले एसी करंट को ग्रोव करंट सेंसर मॉड्यूल द्वारा महसूस किया जाता है और सेंसर से आउटपुट डेटा WIO LTE मॉड्यूल के एनालॉग पिन को फीड किया जाता है। WIO मॉड्यूल द्वारा एनालॉग इनपुट प्राप्त होने के बाद, प्रोग्राम के अंदर शक्ति/ऊर्जा का मापन होता है। गणना की गई शक्ति और ऊर्जा को तब एलसीडी डिस्प्ले मॉड्यूल पर प्रदर्शित किया जाता है।

एसी सर्किट विश्लेषण में, वोल्टेज और करंट दोनों समय के साथ साइनसॉइड रूप से भिन्न होते हैं।

वास्तविक शक्ति (पी): यह वह शक्ति है जिसका उपयोग उपकरण द्वारा उपयोगी कार्य करने के लिए किया जाता है। इसे kW में व्यक्त किया जाता है।

वास्तविक शक्ति = वोल्टेज (V) x करंट (I) x cosΦ

प्रतिक्रियाशील शक्ति (क्यू): इसे अक्सर काल्पनिक शक्ति कहा जाता है जो स्रोत और भार के बीच शक्ति का एक माप है, जो कोई उपयोगी काम नहीं करता है। इसे केवीएआर में व्यक्त किया जाता है

प्रतिक्रियाशील शक्ति = वोल्टेज (वी) x करंट (I) x sinΦ

स्पष्ट शक्ति (एस): इसे रूट-मीन-स्क्वायर (आरएमएस) वोल्टेज और आरएमएस करंट के उत्पाद के रूप में परिभाषित किया गया है। इसे वास्तविक और प्रतिक्रियाशील शक्ति के परिणाम के रूप में भी परिभाषित किया जा सकता है। यह kVA. में व्यक्त किया जाता है

स्पष्ट शक्ति = वोल्टेज (V) x करंट (I)

वास्तविक, प्रतिक्रियाशील और स्पष्ट शक्ति के बीच संबंध:

वास्तविक शक्ति = स्पष्ट शक्ति x cosΦ

प्रतिक्रियाशील शक्ति = स्पष्ट शक्ति x sinΦ

हम विश्लेषण के लिए केवल वास्तविक शक्ति पर चिंतित हैं।

पावर फैक्टर (पीएफ): सर्किट में वास्तविक शक्ति और स्पष्ट शक्ति के अनुपात को पावर फैक्टर कहा जाता है।

पावर फैक्टर = वास्तविक शक्ति/स्पष्ट शक्ति

इस प्रकार, हम सर्किट में वोल्टेज और करंट को मापकर सभी प्रकार की शक्ति के साथ-साथ पावर फैक्टर को भी माप सकते हैं। निम्नलिखित खंड ऊर्जा खपत की गणना के लिए आवश्यक माप प्राप्त करने के लिए उठाए गए कदमों पर चर्चा करता है।

करंट सेंसर से आउटपुट एक एसी वोल्टेज वेव है। निम्नलिखित गणना की जाती है:

• पीक टू पीक वोल्टेज (वीपीपी) को मापना
• पीक वोल्टेज (वीपी) प्राप्त करने के लिए पीक से पीक वोल्टेज (वीपीपी) को दो से विभाजित करें
• rms वोल्टेज (Vrms) प्राप्त करने के लिए Vp को 0.707 से गुणा करें
• आरएमएस करंट प्राप्त करने के लिए वर्तमान सेंसर की संवेदनशीलता को गुणा करें।
• वीपी = वीपीपी/2
• वीआरएमएस = वीपी x 0.707
• इर्म्स = वीआरएमएस x संवेदनशीलता
• वर्तमान मॉड्यूल के लिए संवेदनशीलता 200 एमवी / ए है।
• वास्तविक शक्ति (W) = Vrms x Irms x pf
• Vrms = 230V (ज्ञात)
• पीएफ = 0.85 (ज्ञात)
• Irms = उपरोक्त गणना का उपयोग करके प्राप्त किया गया

ऊर्जा लागत की गणना के लिए, वाट में शक्ति को ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है: Wh = W * (समय / 3600000.0) वाट घंटा एक घंटे के लिए एक वाट की बिजली खपत के बराबर विद्युत ऊर्जा का एक माप है। kWh के लिए: kWh = Wh / 1000कुल ऊर्जा लागत है: लागत = लागत प्रति kWh * kWh। जानकारी तब एलसीडी डिस्प्ले पर प्रदर्शित होती है और साथ ही एसडी कार्ड पर लिखी जाती है।

चरण 2: परीक्षण

चूंकि परीक्षण बालकनी के पास किया गया था, इसलिए उचित मात्रा में GNSS रिसेप्शन प्राप्त हुआ था।

चरण 3: भविष्य की योजनाएं

वास्तविक समय में उपयोगकर्ता ऊर्जा खपत की निगरानी करने और ऊर्जा विश्लेषण रिपोर्ट देखने या उत्पन्न करने के लिए STEMS क्लाउड डेटा तक पहुंचने के लिए एक ऐप बनाया जाएगा। Arduino IDE संगतता के कारण STEMS मॉड्यूल में अपग्रेड आसानी से किया जा सकता है। एक बार सफलतापूर्वक पूरा हो जाने के बाद, इस मॉड्यूल को बाजार में उत्पादित किया जा सकता है और दुनिया भर में ऊर्जा सेवा प्रदाताओं द्वारा इसका उपयोग किया जा सकता है।