A calibração do sistema de captura dos consumos foi feita através de ensaios. Para averiguar qual seria o valor das constantes a aplicar para calcular o valor medido através de amostragem dos sinais condicionados da tensão e corrente.
Para a estipulação do valor constante utilizado no cálculo da tensão, foi utilizado um multímetro digital para comparar o valor da tensão da rede com o valor da tensão medido pelo microcontrolador. Apurou-se que a constante a utilizar para a tensão tem o valor de 0,9.
Foi utilizada uma lâmpada de 100 Watt de potência para ajudar o valor da corrente. Obteve-se o valor constante de 0,29.
Devido ao Arduino não ter capacidade de ler o sinal da tensão e corrente em simultâneo, foi necessário adicionar uma compensação que movimenta a onda da tensão no tempo para compensar a diferença temporal das leituras através da soma de uma constante. Caso contrário, ocorreria um erro de leitura relativamente aos valores da potência devido aos sinais da corrente e tensão serem obtidos em momentos distintos, atrasados no tempo.
Após serem feitos os ensaios de calibração o sistema foi ligado no quadro geral da habitação, medindo assim o consumo total da mesma. Foram obtidas leituras ao longo de vários dias, originando uma imensa quantidade de informação. Analisada essa informação obtiveram-se os seguintes valores médios, máximos e mínimos (Tabela 5).
Resumo das medições efetuadas durante 24 horas
Valor
|
Tensão (V)
|
Corrente (A)
|
FP
|
Médio
|
232.64
|
1.44
|
0.85
|
Mínimo
|
230.04
|
0.58
|
0.71
|
Máximo
|
237.06
|
10.23
|
0.97
|
Conclusão
Conclusões
A revisão feita ao estado da arte permitiu identificar várias tecnologias utilizadas em sistemas de automação em edifícios. As suas principais funcionalidades foram enumeradas, assim como as suas vantagens e desvantagens. Esta revisão ajudou na identificação de tecnologias a utilizar neste projeto.
Nem todos os objetivos traçados foram cumpridos. No entanto, os objetivos que ficaram por concretizar foram tidos em conta de modo igual aos objetivos cumpridos, isto é, a sua adição ao SISGE será de fácil introdução tendo em conta que o trabalho base se encontra realizado.
Em certo aspeto o SISGE insere-se na ideologia IoT devido à interação que proporciona entre as várias camadas do sistema. As comunicações MQTT são de rápido desenvolvimento e conseguem facilmente superar os requisitos de comunicação dos sensores utilizados.
A capacidade do SISGE para medir os consumos numa instalação, permite ao utilizador retirar ilações da relação direta entre o estado de certo equipamento e o consumo, isto em tempo real. A apresentação do preço atual permite ao utilizador decidir se, na altura em que está a efetuar a análise, deve ou não efetuar determinado gasto energético. A apresentação do consumo ao longo das últimas doze horas permite a identificação das fontes de consumo de fundo, ou seja, que estão sempre a consumir, na maior parte do tempo são apenas aparelhos em standby.
Os valores medidos são aproximados, mas devido à simplicidade das técnicas utilizadas os resultados são satisfatórios. Este será um dos principais pontos a ter em conta para futuros desenvolvimentos. A medição dos valores da corrente é limitada, isto devido à resolução do ADC do Arduino Mega não permitir que valores mais baixos sejam detetados.
A simples deteção de presença é suficiente para a deteção de intrusões. O sensor PIR utilizado é de baixa qualidade, no entanto os resultados obtidos são bastante satisfatórios, com o sensor a detetar corretamente a existência de movimento durante os ensaios efetuados.
Ao longo da implementação do projeto surgiram diversos contratempos que obrigaram à reformulação de alguns aspetos do projeto. Foram sentidas dificuldades na implementação da aplicação, devido ao desconhecimento das linguagens de programação orientadas para páginas web. Contudo, estas dificuldades foram superadas e a plataforma cumpre a maior parte dos requisitos que inicialmente foram propostos.
O desenvolvimento deste projeto permitiu a aquisição e aplicação de conhecimentos nas mais diversas áreas. Por vezes, foram tomadas decisões que mais tarde se vieram a revelar menos corretas, o que deixa em aberto a necessidade de desenvolvimentos futuros.
Conclui-se que o SISGE tem de facto utilidade prática e é neste momento um projeto com uma flexibilidade expansiva enorme, podendo o mesmo servir de base para desenvolvimentos futuros.
Futuros desenvolvimentos
No decorrer da realização deste trabalho foram identificados vários aspetos que merecem ser investigados futuramente, nomeadamente:
Análise dos consumos em instalações trifásicas;
Adoção de ligações sem fios para todas as unidades periféricas;
Utilizar uma unidade central mais capacitada ou escolher aplicações mais simples de modo a aumentar o desempenho da unidade;
Desenvolver uma placa de aquisição dos dados do consumo com microcontrolador integrado na mesma.
Adicionar sensores às unidades periféricas, e.g. temperatura, humidade, fumo entre outros;
Adicionar um elemento para armazenamento de informação nas unidades periféricas;
Desenvolver código para o Arduino para utilizar as quatro entras para sensores de corrente.
Durante a análise de resultados deu-se conta de algumas falhas que poderiam ter sido evitadas ao serem utilizados outros métodos para captar os sinais de amostra.
A utilização de resistências com valores elevados, apesar de terem baixos consumos de potência, inserem ruído no sinal que se deseja medir. Isto é particularmente desvantajoso quando se estão a medir diferenças mínimas de tensão. Uma das soluções para este problema é utilizar um retificador precisão.
O cérebro da unidade central é o software Node-Red. As tarefas para as quais foi programado tornam-se demasiado “pesadas” para as capacidades da unidade Raspberry Pi. Uma das soluções para este problema passa pela utilização de outro computador mais potente para servir unidade central. A aplicação carece de uma ligação direta à base de dados, o que permitiria resolver parte do problema das tarefas do Node-Red.
Referências Bibliográficas
[1]
|
Springer, Handbook of Automation, Springer.
|
[2]
|
DGEG/MAOTE, PORDATA, “Consumo de energia eléctrica: total e por tipo de consumo,” Junho 2015. [Online]. Available: http://www.pordata.pt/Portugal/Consumo+de+energia+el%C3%A9ctrica+total+e+por+tipo+de+consumo-1124.
|
[3]
|
S. Wang, Intelligent Buildings and Building Automation, Paperback, 2010.
|
[4]
|
P. Coelho, Documentos de apoio à unidade curricular de Controlo de Sistemas e Domótica, Tomar, 2013.
|
[5]
|
I. O. f. Standardization, Norma ISO 50001 Gestão Energia: Desenvolvimento de sistemas de gestão para efeciencia energética, 2011.
|
[6]
|
Associação Portuguesa de Segurança Eletrónica e de Proteção de Incêndio, “Sector da Segurança em Portugal,” [Online]. Available: http://www.apsei.org.pt/. [Acedido em Abril 2015].
|
[7]
|
G. G. Teixeira, “Sistemas de Automação e Manutenção de Edifícios - Concepção dos Sistemas de Detecção e Proteção contra Incêndios de Uma Unidade Industrial,” Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, Lisboa, 2013.
|
[8]
|
N. Hanna, “Introduction to Fieldus Systems,” [Online]. Available: http://people.cs.pitt.edu/~mhanna/Master/Introduction.pdf. [Acedido em Agosto 2015].
|
[9]
|
“Bluetooth,” [Online]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Bluetooth. [Acedido em Agosto 2015].
|
[10]
|
Diffen, “Bluetooth vs. Wi-Fi,” [Online]. Available: http://www.diffen.com/difference/Bluetooth_vs_Wifi. [Acedido em Agosto 2015].
|
[11]
|
Ó. D. Javier Garcia, ZibBee: IEEE 802.15.4, Tampere: Tampere University of Technology, 2007.
|
[12]
|
Z-Wave LTD, “Z-Wave,” [Online]. Available: http://www.z-wave.com/what_is_z-wave. [Acedido em Setembro 2015].
|
[13]
|
“Z-Wave,” [Online]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Z-Wave. [Acedido em Setembro 2015].
|
[14]
|
“Ethernet definition,” [Online]. Available: http://searchnetworking.techtarget.com/definition/Ethernet. [Acedido em Setembro 2015].
|
[15]
|
“TCP/IP,” [Online]. Available: https://pt.wikipedia.org/wiki/TCP/IP. [Acedido em Setembro 2015].
|
[16]
|
X. Carcelle, Power Line Communications in Practice, Artech House, 2009.
|
[17]
|
Homeplug Alliance, [Online]. Available: http://www.homeplug.or/. [Acedido em Setembro 2015].
|
[18]
|
G. Almeida, A Domótica e a Casa do Futuro, Aveiro, 2006.
|
[19]
|
KNX Association, [Online]. Available: http://www.knx.org/. [Acedido em Agosto 2015].
|
[20]
|
KNX Association, “KNX System Specifications - Architecture,” 29 Novembro 2013. [Online]. Available: http://www.knx.org/media/docs/downloads/KNX-Standard/Architecture.pdf. [Acedido em Outubro 2015].
|
[21]
|
Galaxias, “Technology Glance,” [Online]. Available: http://www.galaxias.in/technology/.
|
[22]
|
“LonWorks,” [Online]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/LonWorks.
|
[23]
|
Echelon, “Introduction to the LonWorks Platform Rev2,” 2009. [Online]. Available: http://downloads.echelon.com/support/documentation/manuals/general/078-0183-01B_Intro_to_LonWorks_Rev_2.pdf. [Acedido em Outubro 2015].
|
[24]
|
Enerlon, “LonTalk Adressing Part1,” [Online]. Available: http://www.enerlon.com/JobAids/LonTalk%20Addressing.doc. [Acedido em 2015 Outubro].
|
[25]
|
Echelon, “LonWorks,” [Online]. Available: www.echelon.com/technology/lonworks/.
|
[26]
|
“X10 Home Gadgets,” [Online]. Available: http://www.x10.com/. [Acedido em Outubro 2015].
|
[27]
|
Powerhouse, X-10 Technical Note, Power Line Interface and Two-way Power Line Interface.
|
[28]
|
Bernardo, “M2M (Machine-To-Machine),” [Online]. Available: http://www.gta.ufrj.br/ensino/eel879/trabalhos_vf_2014_2/bernardo/pages/introducao.html.
|
[29]
|
“ Taking the First Step with PDCA,” 2009. [Online]. Available: http://www.bulsuk.com/2009/02/taking-first-step-with-pdca.html.
|
[30]
|
Domática, “Domática M2M Gateway,” [Online]. Available: http://www.domaticasolutions.com/products/domatica-m2m-gateway/.
|
[31]
|
Domatica, “I/O Controller,” [Online]. Available: http://www.domaticasolutions.com/products/io-controller/.
|
[32]
|
Honeywell, “HALL EFFECT SENSING AND APPLICATION,” [Online]. Available: http://sensing.honeywell.com/index.php?ci_id=47847. [Acedido em 2015 Setembro].
|
[33]
|
BBC, “Can a £15 computer solve the programming gap?,” [Online]. Available: http://news.bbc.co.uk/2/hi/programmes/click_online/9504208.stm.
|
[34]
|
Arduino, “Arduino Mega 2560,” [Online]. Available: https://www.Arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMega2560.
|
[35]
|
Hahn, “BV 202 0157,” [Online]. Available: http://www.hahn-trafo.com/deutsch/daten/2020157.htm.
|
[36]
|
Adafruit, “PIR Sensors,” [Online]. Available: https://learn.adafruit.com/downloads/pdf/pir-passive-infrared-proximity-motion-sensor.pdf. [Acedido em Outubro 2015].
|
[37]
|
Arduino, “PIRsense code,” [Online]. Available: http://playground.Arduino.cc/Code/PIRsense.
|
[38]
|
IBM, “MQTT Protocol Specification,” [Online]. Available: http://public.dhe.ibm.com/software/dw/webservices/ws-mqtt/mqtt-v3r1.html. [Acedido em Novembro 2015].
|
[39]
|
Atmel, “Single phase power energy meter with tamper detection ap notes,” AVR, 2013.
|
[40]
|
ERSE, “Periodos Horarios,” [Online]. Available: http://www.erse.pt/pt/electricidade/tarifaseprecos/periodoshorarios.
|
[41]
|
I. E. Agency, “International Energy Agency, Secure Sustainable Together,” [Online]. Available: http://www.iea.org/. [Acedido em Março 2015].
|
[42]
|
“KNX (standard),” [Online]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/KNX_(standard).
|
[43]
|
Element14, “Raspberry Pi 2 Model B GPIO 40 Pin Block Pinout,” [Online]. Available: http://www.element14.com/community/docs/DOC-73950/l/raspberry-pi-2-model-b-gpio-40-pin-block-pinout.
|
[44]
|
J. Paiva, Redes de Energia Eléctrica - Uma Análise Sistémica, Ist Press, 2005.
|
[45]
|
http://www.knx.org/.
|
[46]
|
YHDC, “YHDC SCT-013-030,” [Online]. Available: http://www.yhdc.com.
|
[47]
|
GIT - stonehippo, “Setting up a Raspberry Pi as a dashboard server with Dashing,” [Online]. Available: https://gist.github.com/stonehippo/5896381.
|
[48]
|
Farnell, “Raspberry Pi 2,” [Online]. Available: http://pt.farnell.com/productimages/standard/en_GB/2461029-40.jpg.
|
Anexos Anexo A – Portas Raspberry Pi2
Autor: Element14, retirada a página de venda do equipamento.
Compartilhe com seus amigos: |