Tracing and controls of energy with smart electricity meters

Abstract

Yaşantımızın her alanında ihtiyaç duyduğumuz elektrik enerjisi, kullanılan enerji kaynaklarının sınırlı olması ve enerjiye olan talebin sürekli olarak artması karşısında sürdürebilir olması için enerjinin verimli kullanılması gerekmektedir. Akıllı elektrik sayaçları, bağlı oldukları elektrik şebekesinin elektriksel değerlerini ölçen, ölçüm değerlendirmelerine bağlı olarak fatura hesabı çıkaran, haberleşme teknolojileriyle enerjiyi uzaktan takip ve kontrolünü (açma-kapatma) sağlayan akıllı ölçümleme cihazlarıdır. Bu çalışmada, tek fazlı akıllı elektrik sayacı tasarımı yazılımsal ve donanımsal olarak gerçekleştirilmiş olup laboratuvar ortamında test edilmiştir. Tasarımda kullanılan STM32F103 mikrokontrolcü ile alınan enerji ölçüm verileri, hem Wi-Fi hem de LoRa RF haberleşmesi ile aktarılmıştır. Bunlara ek olarak, mobil uygulama arayüzü geliştirilmiş ve tüm tüketim verileri tüketicilere cep telefonları üzerinden sunulmuştur. Deneysel çalışmaların sonucuna göre cihazın ölçüm doğruluğu %99’dan büyük olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca, proje kapsamında LoRa RF haberleşme altyapısı kurulumu için elektrik sayaçların aynı zamanda modem olarak da kullanılabileceği gösterilmiştir.
 Bu çalışmada, tek fazlı akıllı elektrik sayacı tasarlanmıştır. Tasarımı yapılan STM32F103 mikrokontrolcü tabanlı elektronik cihaz tarafından alınan enerji ölçüm verileri, MQTT haberleşme protokolü üzerinden Shifter.io Cloud sunucusuna aktarılmıştır. App Inventor programında tasarlanan mobil arayüzü uygulaması ile birlikte bahsi geçen tüm veriler bulut sunucusundan alınarak kullanıcılara arayüz ekranlarından anlık olarak akım, gerilim, güç ve fatura verileri hem sayısal hem de grafiksel olarak sunulmuştur. Bu bağlamda, kullanıcılar sürekli ve güncel olarak faturalarını takip edebileceğinden gereksiz harcamalarını azaltılmasını ve fatura fiyatlarını düşürülmesi sağlanacaktır. Ayrıca, kullanıcılar bu arayüz panelinde bulunan uzaktan enerji kesme özelliğiyle birlikte olası olağanüstü durumlarda (Doğal afet, yangın vb.) ya da ihtiyaç dahilinde enerjinin kontrolüne müdahale edebilmektedir. Çalışmada sunulan yöntem ile, akıllı elektrik sayaçlarının elektrik şebekesindeki kullanımının önemi vurgulanmıştır.