53529 article text 157704 1 10 20201225 4297

https://doi.org/10.37550/tdmu.VJS/2020.06.091 ỨNG DỤNG IoT GIÁM SÁT NĂNG LƯỢNG ĐIỆN Nguyễn Bá Thành(1) (1) Trường Đại học Thủ Dầu Một Ngày nhận 20/08/2020; Ngày gửi phản biện 22/08/2020; Chấp nhận đăng 28/10/2020 Liên hệ email: thanhnb@tdmu.edu.vn https://doi.org/10.37550/tdmu.VJS/2020.06.091 Tóm tắt Năng lượng mơi trường yếu tố định phát triển bền vững kinh tế quốc dân Tiết kiệm lượng phần quan trọng chiến lược phát triển bền vững Để thực hành tiết kiệm, quản lý lượng hiệu cần hệ thống giám sát, thu thập thơng số lượng xác, thời gian thực Bài báo trình bày thiết kế, thi công hệ thống giám sát lượng thông qua IoT dựa vào module đo điện đa PZEM004T Hệ thống giám sát thơng số dịng điện, điện áp, công suất, hệ số công suất gửi lên mạng internet qua ứng dụng Blynk Người quản lý truy cập liệu thời gian nơi đâu thông qua thiết bị laptop, tablet, smartphone kết nối internet Dữ liệu thu thập sử dụng cho ứng dụng khác tính tiền điện, smart grid nhà thơng minh Nghiên cứu góp phần ứng dụng IoT vào sống hỗ trợ giải pháp tiết kiệm lượng cho hộ tiêu thụ Từ khóa: PZEM-004T; Energy Monitoring; IoT, Blynk Abstract MONITORING ELECTRIC ENERGY USING IoT APPLICATION Energy and environment are key factors determining sustainable development of the national economy Saving energy is an important part of the strategy for sustainable development In order to practice saving and effective energy management, it is necessary to have a monitoring system that collects accurate, real-time energy parameters This article presents the design and construction of an energy monitoring system through the IoT based on the PZEM-004T multipurpose metering module The system monitors current, voltage, capacity, power factor parameters and sends it to the internet via Blynk application Managers can access data anytime and anywhere through internet-connected laptop, tablet, or smartphone devices The collected data can be used for other applications such as electricity billing, smart grid and smart home This research contributes to the application of IoT to life and supports energy saving solutions for consumers Giới thiệu Internet vạn vật (IoT) liên mạng, thiết bị, phịng ốc trang thiết bị khác nhúng với phận điện tử, phần mềm, cảm biến, cấu 22 Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 6(49)-2020 chấp hành với khả kết nối mạng máy tính giúp cho thiết bị thu thập truyền tải liệu IoT sử dụng rộng rãi sống ngày IoT giúp người sống làm việc thông minh kiểm sốt tốt sống Bên cạnh việc cung cấp thiết bị thông minh để đại hóa ngơi nhà, IoT cịn cung cấp cho doanh nghiệp tầm nhìn thực tế việc làm để hệ thống công ty thực hoạt động hiệu Do tăng trưởng kinh tế dân số, nhu cầu tiêu thụ lượng tăng đáng kể Điều dẫn đến lượng cần đáp ứng bị thiếu hụt Để khắc phục thiếu hụt lượng, mặt người ta phải tìm kiếm nguồn lượng thay thế, mặt khác, người ta phải tìm cách sử dụng lượng hiệu Muốn sử dụng lượng hiệu quả, cần phải có thiết bị giám sát, theo dõi để từ đưa chiến lược vận hành hộ tiêu thụ cách tối ưu Các hộ tiêu thụ lượng không giám sát điện tiêu thụ sau định kỳ (tháng, quý, năm) mà phải giám sát thời gian thực Ngoài ra, nghiên cứu cho thấy áp dụng phương pháp giám sát thời gian thực giúp hộ gia đình giảm tiêu thụ lượng cách truyền thống (giám sát qua hóa đơn hàng tháng) (Vishwakarma, Upadhyaya, Kumari, Mishra, 2019) Tan, Leee, Mok (2007), Rashdi, Malik, Rashid, Ajmal, Sadip (2013), Prathik, Anitha, Anitha (2018) thiết kế hệ thống giám sát dựa GSM để cung cấp thông tin lượng tiêu thụ đến khách hàng Primicanta, Nayan, Awan (2010) kết hợp ZigBees GSM để truyền liệu Trong báo này, tiến hành thiết kế, thi công hệ thống giám sát hộ tiêu thụ lượng thông qua module PZEM-004T kết nối với ESP8266 tảng ứng dụng Blink Các liệu phụ tải gồm có sát điện áp (V), địng điện (A), cơng suất (W), cos(φ), chuyển từ PZEM – 004T đến ESP8266 EPS8266 xuất liệu lên dabase gửi giá trị, gồm có biểu đồ lên trang web, mobile app, email khách hàng, giúp khách hàng dễ dàng biết tình trạng sử dụng điện đưa chiến lược vận hành thiết bị điện hiệu Hệ thống giám sát lượng qua IoT Với xu kết nối internet, nhiều công ty cho đời hệ thống lượng thông minh Bằng cách sử dụng thiết bị thông minh phân tích liệu hoạt động cơng nghệ IoT giúp tối ưu sử dụng lượng, dự đoán cố thiết bị trước cố gây hỏng hóc, v.v (hình 1) Trong đề tài này, chúng tơi thiết kế hệ thống giám sát lượng với thiết bị PZEM – 004T, ESP8266, trình bày hình Hệ thống giám sát chạy ứng dụng Blynk Các thông số phụ tải (điện áp, dịng điện, tần số, hệ số cơng suất, cơng suất) PZEM-004T gửi thiết bị ESP8266 đưa lên internet Ứng dụng biểu diễn liệu thu dạng thời gian thực, biểu đồ miền, theo giờ, tháng, năm Đặc biệt, hệ thống xuất liệu qua email, từ ta tính tốn chi phí tiêu thụ lượng điện hộ tiêu thụ đề giải pháp tối ưu tiết kiệm chi phí hơn, chuẩn đốn cố có khả xảy 23 https://doi.org/10.37550/tdmu.VJS/2020.06.091 Hình Hệ thống IoT đặc thù (Shakerighadi, Anvari-Moghaddam, Vasques, 2018) Hình Sơ đồ khối hệ thống giám sát lượng Thiết kế, thi công hệ thống giám sát lượng qua IoT 3.1 Các linh kiện 3.1.1 ESP8266 Esp8266 vi điều khiển hệ thống, đóng vai trị giúp chuyển tất liệu đo lên internet (Blynk App) Hình Esp8266 24 Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 6(49)-2020 3.1.2 PZEM-004T 220V-100A PZEM-004T sử dụng để đo theo dõi gần hoàn toàn thông số điện AC mạch điện điện áp hoạt động, dịng tiêu thụ, cơng suất lượng tiêu thụ Mạch sử dụng giao tiếp UART dễ dàng kết nối truyền liệu tới vi điều kiển máy tính, thích hợp cho ứng dụng theo dõi lượng IoT Hình PZEM-004T cuộn biến dòng 3.1.3 Máy biến dòng cuộn dây dẫn Cuộn sơ cấp máy biến dòng loại kết nối trực tiếp với dây dẫn, có nhiệm vụ đo cường độ dòng điện chạy mạch Cường độ dòng điện cuộn thứ cấp phụ thuộc vào tỷ số vòng dây quấn máy biến dòng 3.2 Thi cơng phần cứng Trong đề tài này, nhóm tác giả thiết kế hệ thống giám sát lượng cho dòng điện xoay chiều, pha Sản phẩm thi cơng hình Hình Sản phẩm thiết kế phần cứng 25 https://doi.org/10.37550/tdmu.VJS/2020.06.091 3.3 Thiết kế phần mềm Tác giả thiết kế cho việc kết nối PZEM-004T với ESP8266 kết nối ESP8266 với ứng dụng Blynk Hình lưu đồ chương trình đọc, xử lý liệu xuất kết lên ứng dụng điện thoại Qua thử nghiệm cho thấy, hệ thống hoạt động tốt Tuy nhiên, thời gian có hạn, nhóm nghiên cứu chưa kiểm tra độ xác hệ thống cài đặt thiết bị đóng cắt từ xa giúp tối ưu hệ thống Hình Lưu đồ chương trình kết nối PZEM004T, ESP8266 xuất liệu lên ứng dụng điện thoại, email Thử nghiệm Tác giả tiến hành thử nghiệm thiết bị với bóng đèn vào ngày 07/06/2020 Trường Đại học Thủ Dầu Một Kết thử nghiệm hình Hình Kết đánh giá gợi ý 26 Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 6(49)-2020 Kết luận Sự phát triển Internet of Things (IoT) cách mạng hóa hệ thống quản lý lượng để sử dụng lượng thích hợp IoT coi đóng vai trị nịng cốt việc biến hệ thống quản lý lượng thông minh tương lai tới Mỗi thiết bị kết nối với mạng nhiều thơng tin thu thập từ thiết bị kết nối Trong đề tài, nhóm tác giả thiết kế, thi công hệ thống giám sát lượng đơn giản qua ứng dụng Blynk Trong tương lai, tác giả mở rộng số nút giám sát để xây dựng liệu hồn thiện cho cơng trình, phân xưởng sản xuất từ giúp cho việc quản lý tiết kiệm lượng TÀI LIỆU KHAM KHẢO [1] Vishwakarma, S K., Upadhyaya, P., Kumari, B., & Mishra, A K (2019, April) Smart energy efficient home automation system using iot In 2019 4th International Conference on Internet of Things: Smart Innovation and Usages (IoT-SIU) (pp 1-4) IEEE [2] [Tan, H R., Lee, C H., & Mok, V H (2007, December) Automatic power meter reading system using GSM network In 2007 International Power Engineering Conference (IPEC 2007) (pp 465-469) IEEE [3] [Rashdi, A., Malik, R., Rashid, S., Ajmal, A., & Sadiq, S (2013) Remote energy monitoring, profiling and control through GSM network Arabian Journal for Science and Engineering, Vol 38 No 11), 3249-3257 [4] Prathik, M., Anitha, K., & Anitha, V (2018, February) Smart Energy Meter Surveillance Using IoT In 2018 International Conference on Power, Energy, Control and Transmission Systems (ICPECTS) (pp 186-189) IEEE [5] Primicanta, A H., Nayan, M Y., & Awan, M (2010, June) ZigBee-GSM based automatic meter reading system In 2010 International Conference on Intelligent and Advanced Systems (pp 1-5) IEEE [6] Shakerighadi, B., Anvari-Moghaddam, A., Vasquez, J C., & Guerrero, J M (2018) Internet of things for modern energy systems: State-of-the-art, challenges, and open issues Energies, 11(5), 1252 27 ... Surveillance Using IoT In 2 018 International Conference on Power, Energy, Control and Transmission Systems (ICPECTS) (pp 18 6 -18 9) IEEE [5] Primicanta, A H., Nayan, M Y., & Awan, M (2 010 , June) ZigBee-GSM... (2 013 ) Remote energy monitoring, profiling and control through GSM network Arabian Journal for Science and Engineering, Vol 38 No 11 ), 3249-3257 [4] Prathik, M., Anitha, K., & Anitha, V (2 018 ,... hơn, chuẩn đốn cố có khả xảy 23 https://doi.org /10 .37550/tdmu.VJS/2020.06.0 91 Hình Hệ thống IoT đặc thù (Shakerighadi, Anvari-Moghaddam, Vasques, 2 018 ) Hình Sơ đồ khối hệ thống giám sát lượng Thiết