通过物联网使用云数据存储的智能电力监控系统-智慧用电
发布日期:2018-11-12 浏览量:

概述
背景/目标:当前世界建立的资源不足正在引发每个人的注意力,在所有这些资源中,电力是需要根据需要进行监测和控制的资源,因为电力消耗每天都在增加。方法/统计分析:物联网减少了通过引入机器与机器交互的人力。这项工作旨在实现智慧用电能通过物联网使用云数据存储监控系统。调查结果:各种电器消耗的功率通过基于ARM的控制器监控,该控制器与霍尔效应电流传感器接口并存储在云数据库中被称为Xively。通过诸如可以控制的继电器之类的致动器实现家用电器的功率控制由客户端在Web服务器的帮助下。 Web服务器使用超文本传输​​协议进行通信通过在客户端和服务器之间建立远程过程调用来实现客户端和服结论/改进:设计的系统使客户能够从任何能使用物联网功能的地方监控家中的设备从而可以减少能量的浪费

介绍

现代生活中,电力是每个人最基本的需求。能耗图表正在增加日复一日,能源资源正在逐渐减少平行。电力的使用正在急剧增加。节能技术和可再生能源方法正在挖掘。为了预防能源消耗过快,在资源消失之前应该提高能耗的意识。工业用户消费约占37%总能源,个人和商业运输消耗20%,而住宅用具消耗11%;和商业用途相当于能源传输和能源损失总能耗的5%和世界能源剩余的27%代。智能电力监控系统的设计将有助于减少能源通过不断监测和控制来减少浪费电器。在所有微控制器中,选择mbed是因为它具有简洁的特点,在线编译,舒适的启动和外围设备库。由于mbed具有10 / 100MBit以太网兼容性,它可以按顺序连接到以太网调制解调器实施物联网。来自传感器的监测值可以在云数据库中持续存储和更新。有许多这样的开源云平台作为Ubidots,Xively和Thing等几个仪表板说话设备。 Xively提供库和BSP文件mbed。这就是选择Xively作为当前测量监控数据的存储平台的原因传感器。控制设备是另一项任务可以做到节省能源。继电器可用作执行器为了打开和关闭设备根据需要。在线自动化系统使用户即使用户不在附近也能操作系统自动化系统。在此背景下,物联网概念已经发起。物联网代表了设备的集成通过互联网暗示设备利用IP(Internet协议)地址作为唯一标识符。什么时候
接口到以太网,每个mbed生成唯一的IP地址。根据房间的内部需要和数量,用户可以控制每个房间。

史蒂文兰齐塞拉1 提出节能解决方案使用CPS的新概念(通信能力用品)便于信息传递能量和控制设备之间的信息和建筑管理系统。的组成部分CPS是一个控制所有信息的mbed控制器以及与用户通信的RF收发器。一切获得的数据可以使用存储在云数据库中物联网平台。该系统在三种设备上进行测试,即电视,视频播放器和LED灯。 CPS设备是集成到产品中以提供本机控制和自动包含产品标识信息。
QinranHu2 发起了一个包含的硬件系统智能家居能源管理系统-智慧用电(SHEMS)包括通信,传感等应用技术和机器学习算法。谢姆斯包括用于检测人类活动的传感器借助这些数据,机器学习算法因此被执行。执行减少了没有任何需要的消费者总电费人的存在
Mansour H. Assaf3 介绍家庭控制和基于现场可编程阵列的安全系统。
使用的FPGA是Nios开发板Cyclone-II为开发提供硬件平台的版本基于Altera Cyclone-II器件的嵌入式系统提出了系统的模型和相关性软件和硬件的执行。逻辑控制是在FPGA中设计并进行通信的通过Web服务器给用户。 Web服务器已创建通过使用基于HTML或Java的脚本。提供用户警报通过PHP设计的Web服务器从而放置切换模块并通过控制器控制它们提供整个安全系统。 Dae-Man Han4 煽动智能家居界面和设备定义,以允许ZigBee之间的互操作性由各种电气制造商生产的设备设备,仪表和智能能源产品。ZigBee可用于传输信息关于家用电器的功率和能量。对于监控太阳能电池板,电力线通信
被利用。该协议建立无线网络,基于Kruskal的算法值来衡量射频收音机。Jinsoo Han5提出了光伏系统管理基于PLC改善家庭能源管理由PLC调制解调器,可再生能源网关组成(REG)和智能设备源。 PLC调制解调器通信与REG通过电源线将PV模块产生的直流电传输到并网逆变器。 REG存储和处理
收到的状态值。智能设备应用程序提供整个光伏系统的状态和这个方法允许客户端限制故障并快速修复他们。

2.系统架构
2.1所需组件
2.1.1硬件组件
该系统的硬件包括mbed微控制器(LPC1768),霍尔效应电流传感器,以太网调制解调器,RJ45以太网电缆,以太网断路器,2通道继电器和10W灯泡和12v等电器直流风扇。继电器需要12v电源。
2.1.1.1 mbed控制器
为此选择了恩智浦LPC1768微控制器应用程序,因为它提供外围支持以太网有助于实现IoT的一部分
系统。 mbed有为Xively(云端)构建的库文件平台),有助于监测传感器的价值通过互联网。它消耗的功率很低,也很低成本,它可以运行高达100MHz。它促进了以太网和USB同时运行而不会影响表现。
2.1.1.2槽式电传感器
为了测量每个消耗的功率器具,应监测电流。为此目的,电力传感器模块基于TA12-200电流变压器,有能力改变大的交流电流变成小振幅。这个传感器可以测量高达5A的交流电流。
2.1.1.3双通道继电器
继电器可以使用磁路控制任何设备介绍它。双通道继电器基本上可以控制2家电。它需要12v电源。当接力得到触发它打开内部的磁路并转动关闭设备。 2通道继电器可以控制两个设备一时间在此应用中,使用双通道继电器每个节点。
2.1.1.4以太网路由器
Zyxel NBG-419N v2无线路由器用于LAN连接为了提供以太网接口到mbed。它采用802.11n标准。
2.1.2软件
2.1.2.1 mbed在线编译器mbed软件开发工具包(SDK)便于使用mbed C / C ++软件平台还提供了一个
API驱动的微控制器编码方法。
2.1.2.2 Xively
Xively是支持云数据存储的软件。它是开源软件,有mbed库。 2.2设计图拟议的系统适用于存在的情况两个房间。在每个房间,一个mbed微控制器和设计了传感器 - 执行器单元。两个控制器使用以太网路由器连接到Internet。参考图1为相同的。
3.实施
3.1流程图
图2和图3中的执行流程从检查以太网连接。如果以太网连接是正确的,然后IP地址显示在串行终端。
如果以太网出现问题,则显示错误。后检查以太网连接,服务器端口配置已经过验证。如果有一些问题错误消息出现在串行终端中。如果是服务器端口配置然后服务器运行,TCP套接字连接和RPC建立。用户可以在网上提供选项服务器控制设备。内部PPC命令调用微控制器动作。当TCP连接时建立后,HTTP服务器开始运行。然后HTML5代码也会启动。当IP是在URL中给出后台HTML5代码运行和
显示网页。当用户给出信号时启动相应的RPC并执行操作由m执行
3.2 Xively实施读取Feed ID并保持Feed数据流的计数和将数据流数据点计数为1.方向数据流指向源数据流并进行复制到Xively数据流。目前的方向指向数据流的方向。 Cosm库已创建。API密钥,HTTP,feed id被赋予Xively上下文。现在将值设置为当前方向缓冲区。发送所有值到Xively服务器。更新Xively中的值。流动执行可以在图3中看到。
4.结果
4.1实验设置
整个系统的设置如图4所示系统由两个节点组成。每个节点由一个mbed接口传感器和继电器。两个家电即使用两个LED控制10 W LED灯泡和12v DC风扇频道转发。
4.2在Xively中监控当前值来自传感器的测量数据可以存储在Xively数据库。对于每个要测量的通道Xively提供feed id和API密钥。 Feed ID和API密钥是提供给mbed然后执行代码以更新Xively中的值。 Xively的输出可以是如图5所示。
4.3客户端 - 服务器通信客户端 - 服务器通信使用RPC完成(远程过程调用)。 HTTP就是通信使用的协议。命令和参数被传递在客户端和服务器之间。发送和输出接收数据可以在图6中找到。
4.4用于控制设备的Web服务器当mbed与以太网接口时,它会生成一个独特的IP。因此,在该系统中,生成两个不同的IP由两个不同的mbed控制器。网页设计这样当URL在URL中提供控制页面时如图7所示打开并且用户可以控制灯和通过选择按钮打开或关闭风扇。用户内部在内部选择开或关按钮,RPC命令是开始用于控制继电器的通道。
5.结论
结果表明,在设计系统测试时,这些电器的平均能耗是因为它们在未使用时被关闭而减少了。图表
如图8所示,显示了家用电器每小时的能耗。通过雇用提出自动化系统,总能耗降低了。总体而言,一年内高达15%过实施可以节省住宅建筑的通过物联网智能电力监控系统能源使用。
6.参考文献
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