描述

介紹

目前，一個(gè)地區(qū)的用戶的電能消耗是通過(guò)電力部門(mén)的技術(shù)人員經(jīng)常實(shí)地訪問(wèn)來(lái)監(jiān)測(cè)和計(jì)算能源費(fèi)用的。這是一項(xiàng)耗時(shí)的任務(wù)，因?yàn)橐粋€(gè)地區(qū)將有數(shù)千棟房屋，同一個(gè)公寓內(nèi)將有許多公寓。對(duì)于一個(gè)城市或城鎮(zhèn)，這是一個(gè)非常忙碌的過(guò)程。沒(méi)有規(guī)定檢查或分析一段時(shí)間內(nèi)房屋的個(gè)體能源消耗，也沒(méi)有創(chuàng)建某個(gè)區(qū)域的能量流動(dòng)報(bào)告。世界上許多地方都是如此。

沒(méi)有實(shí)施解決上述問(wèn)題的現(xiàn)有解決方案。我們提出了一個(gè)智能能源監(jiān)控系統(tǒng)，將簡(jiǎn)化能源費(fèi)用的檢查、監(jiān)控、分析和計(jì)算。提議的系統(tǒng)還將允許生成特定于用戶或特定于區(qū)域的圖表和報(bào)告，以分析能源消耗和能源流。

智能能源和公用事業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)

Particle Argon 模塊和 Xenon 具有唯一的用戶代碼，以識(shí)別必須測(cè)量能耗的特定住房單元或區(qū)域。這些模塊將借助一個(gè)方便的 Grove 電流傳感器監(jiān)控功耗，該傳感器使用模擬連接進(jìn)行接口。

?

完整的網(wǎng)格圖

?

能源部在 Argon 的幫助下建立了 Mesh 網(wǎng)關(guān)/云服務(wù)，客戶端 Xenon 模塊連接到該服務(wù)。模塊的能耗數(shù)據(jù)、唯一的用戶代碼和位置（針對(duì)每個(gè)設(shè)備是固定的）將定期上傳到這個(gè) Mesh/Cloud 網(wǎng)絡(luò)。可以訪問(wèn)和分析來(lái)自網(wǎng)格的數(shù)據(jù)，以計(jì)算個(gè)人能源消耗、生成個(gè)人和集體能源圖表、生成能源報(bào)告以及進(jìn)行詳細(xì)的能源檢查。

?

細(xì)胞分裂

?

考慮中的整個(gè)區(qū)域?qū)⒈粍澐譃榫W(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的單元塊，以便于管理數(shù)據(jù)，如下所示。以這樣一種方式選擇塊，即該塊中存在的粒子設(shè)備將能夠覆蓋整個(gè)塊，并且每個(gè)塊將嘗試容納至少一個(gè)粒子設(shè)備以具有更大的操作覆蓋范圍。

?

網(wǎng)

?

該解決方案還通過(guò) Argon 模塊為公用事業(yè)提供防篡改激活/停用服務(wù)。市政當(dāng)局/授權(quán)人員使用這些來(lái)激活/停用配電箱，以防之前的會(huì)費(fèi)長(zhǎng)期未付或因報(bào)告任何非法使用公用事業(yè)而產(chǎn)生。如果能耗超過(guò)閾值限制，客戶端還可以激活/停用某些設(shè)備（一旦它們通過(guò)繼電器連接到氬氣模塊）。

工作流程

?

工作流程

?

來(lái)自交流電源的電力被提取并通過(guò)集成在家用電路中的電流傳感器。流經(jīng)負(fù)載的交流電流由 Grove 電流傳感器模塊感應(yīng)，傳感器的輸出數(shù)據(jù)被饋送到 Argon 模塊的模擬引腳。一旦接收到模擬輸入，功率/能量的測(cè)量就在程序內(nèi)部。然后將計(jì)算出的能量發(fā)布到網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。該信息也顯示在顯示模塊上。為每個(gè)房屋提供單獨(dú)的繼電器，由能源房屋控制。

設(shè)置

在交流電路分析中，電壓和電流都隨時(shí)間正弦變化。

實(shí)際功率 (P)：這是設(shè)備用來(lái)產(chǎn)生有用功的功率。它以千瓦表示。

有功功率 = 電壓 (V) x 電流 (I) x cosΦ

無(wú)功功率 (Q)：這通常稱為虛功率，它是衡量電源和負(fù)載之間振蕩的功率的量度，它沒(méi)有做有用的功。它以 kVA 表示。

無(wú)功功率 = 電壓 (V) x 電流 (I) x sinΦ

視在功率 (S)：定義為均方根 (RMS) 電壓和 RMS 電流的乘積。這也可以定義為有功功率和無(wú)功功率的結(jié)果。以千伏安表示

視在功率 = 電壓 (V) x 電流 (I)

有功功率、無(wú)功功率和視在功率之間的關(guān)系：

有功功率 = 視在功率 x cosΦ

無(wú)功功率 = 視在功率 x sinΦ

我們只關(guān)心分析的真實(shí)功率。

功率因數(shù) (pf)：電路中的有功功率與視在功率之比稱為功率因數(shù)。

功率因數(shù) = 有功功率/視在功率

因此，我們可以通過(guò)測(cè)量電路中的電壓和電流來(lái)測(cè)量所有形式的功率以及功率因數(shù)。以下部分討論了為獲得計(jì)算能耗所需的測(cè)量值而采取的步驟。

交流電流通常使用電流互感器來(lái)測(cè)量。電流傳感器是一種霍爾效應(yīng)電流傳感器，可在感應(yīng)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量電流。檢測(cè)到交流電線周?chē)拇艌?chǎng)，從而提供等效的模擬輸出電壓。模擬電壓輸出然后由微控制器處理以測(cè)量流過(guò)負(fù)載的電流。

霍爾效應(yīng)是在電導(dǎo)體上產(chǎn)生電壓差（霍爾電壓），該電壓差與導(dǎo)體中的電流和垂直于電流的磁場(chǎng)相垂直。

?

霍爾效應(yīng)

?

電流傳感器的輸出是與通過(guò)它的電流成比例的模擬信號(hào)。完成以下計(jì)算：

• 測(cè)量峰峰值電壓 (Vpp)
• 將峰峰值電壓 (Vpp) 除以 2 得到峰值電壓 (Vp)
• 將 Vp 乘以 0.707 得到 rms 電壓 (Vrms)
• 乘以電流傳感器的靈敏度得到 rms 電流。

Vp = Vpp/2

Vrms = Vp x 0.707

Irms = Vrms x 靈敏度

當(dāng)前模塊的靈敏度為 200 mV/A。

實(shí)際功率 (W) = Vrms x Irms x pf

Vrms = 230V （已知）

pf = 0.85 （已知）

Irms = 使用上述計(jì)算獲得

為了計(jì)算能源成本，以瓦特為單位的功率轉(zhuǎn)換為能量：

Wh = W * (時(shí)間 / 3600000.0)

瓦特小時(shí) 相當(dāng)于一小時(shí)消耗一瓦特電能的電能計(jì)量單位。

千瓦時(shí)：

千瓦時(shí) = 時(shí) / 1000

總能源成本為：

成本 = 每千瓦時(shí)成本 * 千瓦時(shí)。

所有連接都是標(biāo)準(zhǔn) Grove 連接，具有如下單獨(dú)布局：

• Current Sensor => A0
• Relay Module => D4
• Display Unit => D2, D3

?

?

?

?

?

?

1 / 2 ? SEUMS 項(xiàng)目 [氬氣裝置]

?

粒子儀表板使用實(shí)時(shí)能源使用統(tǒng)計(jì)信息進(jìn)行更新。

?

帶有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的粒子儀表板

?

儀表板還包含用于遠(yuǎn)程控制繼電器模塊的 Web 元素。

?

繼電器模塊的遠(yuǎn)程控制

?

測(cè)試

看這個(gè)在行動(dòng)

未來(lái)的計(jì)劃

將創(chuàng)建一個(gè)應(yīng)用程序來(lái)訪問(wèn) SEUMS 云數(shù)據(jù)，以實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶能源消耗，并查看或生成能源分析報(bào)告。