Παρακολούθηση Κατανάλωσης Ενέργειας - Ιοτ: Έξυπνο Σπίτι

Abstract

Τα τελευταία χρόνια εφαρμογές Internet of Things (ΙοΤ) χρησιμοποιούνται σε όλο και μεγαλύτερο βαθμό διευκολύνοντας σημαντικά την καθημερινότητα τωνανθρώπων. Ένας από τους τομείς στους οποίους εισέρχονται ολοένα και περισσότερο αυτές οι εφαρμογές είναι ο τομέας της παρακολούθησης κατανάλωσης ενέργειας σε οικιακό χώρο. Με την παρούσα εργασία επιχειρείται η δημιουργία και κατασκευή ενός τέτοιου συστήματος παρακολούθησης και ελέγχου με τη χρήση ενσωματωμένων συστημάτων, αισθητήρων, ανάπτυξης ιστοσελίδας και εφαρμογών Android. Αρχικά, παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο το οποίο αξιοποιείται στην υλοποίηση του εν λόγω συστήματος. Ξεκινώντας, εξηγούνται τα γενικά χαρακτηριστικά τα οποία διαθέτει ένα τέτοιο σύστημα καθώς και τα στοιχεία αρχιτεκτονικής του. Ακολούθως, αναφέρονται ορισμένα βασικά στοιχεία θεωρίας αναφορικά με το ΙοΤ, πρωτόκολλα επικοινωνίας, ενσωματωμένα συστήματα και μικροελεγκτές, τα οποία αξιοποιούνται στο προς υλοποίηση σύστημα παρακολούθησης και ελέγχου. Στη συνέχεια, γίνεται η σχεδίαση και η παρουσίαση της λειτουργίας του συστήματος, το οποίο αποτελείται από τρία ξεχωριστά τμήματα: το σύστημα καταγραφής και αποθήκευσης των μετρήσεων που λειτουργεί ταυτόχρονα και ως εξυπηρετητής (server), την ιστοσελίδα οποία δίνει στον πελάτη (client) τη δυνατότητα επικοινωνίας με τον εξυπηρετητή και την εφαρμογή Android που συνδέει το σύστημα στο WiFi. Η επιλογή και η κατασκευή του υλικού (hardware) του συστήματος έγινε λαμβάνοντας υπόψη την απλότητα και την εξοικονόμηση κόστους που χρειάζεται ένα τέτοιο σύστημα και την ανεξαρτησία που είναι και ο στόχος της συγκεκριμένης εργασίας. Για τη λειτουργία των τριών τμημάτων του συστήματος αναπτύχθηκαν τρία ξεχωριστά λογισμικά που ρυθμίζουν τη λειτουργικότητα και την επικοινωνία του συστήματος. Εν γένει, η επικοινωνία βασίζεται στην ανταλλαγή συμβολοσειρών μεταξύ εξυπηρετητή και πελάτη. Συγκεκριμένα, ο μικροελεγκτής-εξυπηρετητής αποστέλλει μετρήσεις και παρέχει τη δυνατότητα ελέγχου των ψηφιακών του εξόδων κατόπιν αντίστοιχου αιτήματος από τον πελάτη. Ο πελάτης με τη σειρά του μέσω της ιστοσελίδας, την οποία παρέχει ο εξυπηρετητής, έχει πρόσβαση σε αυτές τις μετρήσεις και μπορεί να διαχειρίζεται τα αρχεία καταγραφών. Τέλος, μέσω της Android εφαρμογής ο πελάτης δύναται να επιλέγει το δίκτυο στο οποίο θα συνδέεται ο εξυπηρετητής. Τέλος, εκτελούνται δύο δοκιμές λειτουργίας του συστήματος καταγράφοντας μετρήσεις για δύο μικρά οικιακά φορτία, ένα ωμικό και ένα επαγωγικό φορτίο. Στις δοκιμές αυτές διαπιστώνονται η ακρίβεια του συγκεκριμένου συστήματος αλλά και τα μειονεκτήματα του. Η απλότητα του συστήματος και οι περιορισμοί που περιέχει καθιστούν απαραίτητη την περαιτέρω μελέτη και ανάπτυξή του. Συμπερασματικά, κρίνεται πως το υλοποιούμενο σύστημα αποτελεί μια αξιόπιστη βάση ανάπτυξης πολυπλοκότερων συστημάτων παρακολούθησης κατανάλωσης ενέργειας.