IoT-based energy monitoring flexible Solutions: a new smart energy meter

Abstract

O aumento significativo no consumo de energia, seja pelo crescimento da população ou pelo uso de novos equipamentos no dia-a-dia ou com o desenvolvimento industrial, trouxe grandes desafios para a segurança energética e para o meio ambiente, que estimulam o uso dos recursos energéticos numa direção mais consciente. Há uma necessidade de que os consumidores acompanhem o uso diário e entendam os padrões de consumo para se organizarem melhor, a fim de obter uma maior economia de recursos. Com o aprimoramento da tecnologia de redes inteligentes para melhor suprimento de energia, um medidor inteligente de energia não é mais um simples dispositivo de medição. Esse dispositivo possui funções adicionais, como controle inteligente de equipamentos, comunicação bidirecional, permitindo integração do usuário à rede, entre outras funcionalidades. Os medidores inteligentes de energia são os componentes mais fundamentais em redes elétricas inteligentes. Além disso, os medidores de energia inteligentes utilizados junto à um sistema de gerenciamento, podem ser usados para monitorar e controlar eletrodomésticos e outros dispositivos, de acordo com a necessidade dos usuários. Uma solução de um sistema integrado e único é uma abordagem eficiente e mais econômica. Ambientes inteligentes estão se tornando uma peça-chave na futura rede de energia verde e sustentável, devido à integração de fontes de energia e às capacidades de controle por parte da demanda. Sistemas avançados de medição tornam-se necessários para o futuro funcionamento da rede inteligente. Os sistemas inteligentes de medição permitem o monitoramento do consumo de energia dos consumidores finais, enquanto fornecem informações úteis sobre a qualidade da energia. As informações fornecidas por esses sistemas são usadas pelo operador do sistema para melhorar o fornecimento de energia e diferentes técnicas - como programação de custos, gerenciamento do lado da demanda - pode ser aplicado para esta finalidade. A Internet das Coisas está se tornando uma grande aliada no gerenciamento e consumo de energia em cenários de sistemas inteligentes. Este xiv trabalho tem como objetivo apresentar e validar o desenvolvimento de um medidor de energia inteligente, seguindo uma abordagem orientada a IoT, com os desafios e benefícios associados. Considerando os requisitos de IoT, esta dissertação explora uma análise de revisão das principais funcionalidades que os contadores de energia inteligentes devem fornecer, juntamente com a análise das soluções existentes que utilizam contadores de energia inteligentes para redes inteligentes. É proposto, apresentado e validado um projeto de medidor inteligente de energia, de baixo custo e habilitado para IoT, multiprotocolo e modular, capaz de coletar, processar e transmitir várias informações relacionadas à energia elétrica, focadas principalmente no lado do consumidor. E, por fim, é apresentado a integração da solução com o middleware, desenvolvido pelo IoT Research Group – Inatel, capaz de receber os dados coletados pelo smart energy meter, executar os tratamentos necessários e fazer o armazenamento desses dados para que a aplicação possa, via Internet, acessar os dados presentes no middleware e disponibilizar informação aos usuários. A solução é demonstrada, validada e está pronta para uso.