Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Metody pomiaru zużycia energii elektrycznej

przez odbiorniki oraz ich identyfikacji w energooszczędnym budynku inteligentnym
dr inż Piotr Bilski  |  elektro.info 6/2014  |  24.07.2014  |  1
Rys. 2. Schemat systemu identyfikacji odbiorników energii elektrycznej
Rys. 2. Schemat systemu identyfikacji odbiorników energii elektrycznej
Rys. P. Bilski

Od początku XXI wieku rządy większości państw wysoko rozwiniętych przejawiają wyjątkową dbałość o środowisko naturalne. Niekorzystne zmiany klimatyczne (wliczając w to efekt cieplarniany) oraz coraz wyraźniejsze widmo wyczerpania kopalnianych źródeł energii skłaniają do przyjmowania kolejnych dyrektyw dotyczących przede wszystkim oszczędzania energii.

Oprócz wyszukiwania i inwestowania w wykorzystanie źródeł odnawialnych (tzw. green economy), nacisk kładzie się na optymalizację wykorzystania energii elektrycznej w gospodarstwach domowych. Jak bowiem wykazano, to w nich zużywana jest największa ilość prądu (średnio dziesięciokrotny wzrost w stosunku do połowy XX wieku), tutaj też istnieją potencjalnie największe możliwości minimalizacji jego zużycia.

 

Przeczytaj także: Efektywność zagospodarowania zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego (część 2)

Przyczyną obecnej sytuacji jest wzrost zamożności społeczeństw, pojawienie się nowych rodzajów urządzeń (komputerów, odtwarzaczy DVD, konsol do gier), czy wprowadzenie na szeroką skalę elementów automatycznego sterowania (instalacje alarmowe, przeciwpożarowe itp.). Aby jednak możliwa była minimalizacja użytkowanej energii, konieczne jest uprzednie oszacowanie jej ilości oraz identyfikacja najważniejszych urządzeń odpowiedzialnych za ten stan rzeczy. Wraz z wprowadzeniem i intensywnym rozwojem idei inteligentnego domu (ang. smart house), pojawiło się zapotrzebowanie na metody i narzędzia do monitorowania pracy urządzeń elektrycznych zainstalowanych w budynku lub mieszkaniu. Ze względu na dużą różnorodność odbiorników jest to zadanie trudne, wymagające wieloetapowych metod obejmujących zarówno akwizycję sygnałów, ekstrakcję cech charakterystycznych (symptomów) dla poszczególnych urządzeń, jak i metod identyfikacji.

Przeczytaj także: Rozwiązania inteligentnego budynku w rewitalizacji budynków użyteczności publicznej

W artykule przedstawiono ogólną metodykę dokonywania pomiarów zużycia energii elektrycznej w budynku lub mieszkaniu i na tej podstawie identyfikowania odbiorników pracujących w środku. Najpierw przedstawiono inwazyjne i nieinwazyjne metody monitorowania obciążenia urządzeń. Następnie omówiono rodzaje odbiorników spotykane w typowym gospodarstwie domowym oraz problemy związane z ich identyfikacją. W celu maksymalizacji skuteczności klasyfikacji przedstawione zostały również najważniejsze parametry charakteryzujące odbiorniki, pozyskiwane z mierzonych sygnałów. Wreszcie krótko scharakteryzowano metody klasyfikacji poszczególnych urządzeń, z naciskiem na algorytmy sztucznej inteligencji, stosowanej już powszechnie w większości dziedzin techniki.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

streszczenie

W artykule przedstawiono metodykę pomiarów oraz identyfikacji urządzeń elektrycznych w domu inteligentnym na podstawie pomiaru mocy wydzielającej się w obciążeniu. Ze względu na obecne trendy zmierzające do minimalizacji zużycia energii przez gospodarstwa domowe na całym świecie jest to jedno z priorytetowych zadań stojących przed społeczeństwami rozwiniętymi. Z tego powodu przedstawiono ogólny schemat systemu poboru energii elektrycznej w budynku wraz z klasyfikacją urządzeń w nim wykorzystywanych. W pierwszej kolejności omówiono techniki pomiarowe oraz parametry uzyskiwane za pomocą czujników i mierników, będące podstawą do identyfikacji poszczególnych odbiorników. Następnie przedstawiono klasyfikację metod służących do wykrywania działania poszczególnych rodzajów urządzeń. Ponieważ do tego celu stosowane są głównie metody sztucznej inteligencji, w artykule skupiono się głównie na nich. Na końcu przedstawione zostały wnioski i uwagi na temat potencjalnego rozwoju metodyki.



abstract

Methods of the power consumption measurement and appliances identification in the energy-saving smart house 

The paper presents the methodology of measurement and identification of electrical appliances in the smart house based on the power produced in the load. Because of the current trends leading to minimize the energy consumption in households across the whole world, this is one of the priorities in the developed countries. Firstly, the general scheme of the energy collection system and classiciation of appliances are presented. Then, measurement techniques and symptoms acquired by sensors and monitoring devices are discussed. The latter are used to identify subsequent groups of appliances. The taxonomy of methods used to identify the appliances based on the set of symptoms is introduced. They are mainly artificial intelligence approaches, being the main focus in the paper. Finally, conclusions and future prospects about the potential implementation of the methodology are presented.

literatura

  1. G. W. Hart, „Nonintrusive Appliance Load Monitoring”, Proceedings of the IEEE, Vol. 80, No. 12, Dec. 1992, pp. 1870-1891.

  2. M. Zeifman, K. Roth, “Nonintrusive Appliance Load Monitoring: Review and Outlook,” IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol. 57, No. 1, Feb. 2011, pp. 76-84.

  3. J. Powers, B. Margossian, B. Smith, “Using a Rule-Based Algorithm to Disaggregate End-Use Load Profiles from Premise-Level Data,” IEEE Computer Applications in Power, pp. 42-47, 1991.

  4. K. Yoshimoto, Y. Nakano, Y. Amano and B. Kermanshahi, “Non-Intrusive Appliances Load Monitoring System Using Neural Networks,” Information and Electronic Technologies, pp. 183-194.

  5. S. Gupta, M. S. Reynolds and S. N. Patel, “ElectriSense: Single-Point Sensing Using EMI for Electrical Event Detection and Classification in the Home,” Proc. Ubicomp '10 Proceedings of the 12th ACM international conference on Ubiquitous computing, 2010, pp. 139-148.

  6. M. S. Tsai and Y.H. Lin, “Development of a Non-Intrusive Monitoring Technique for Appliance’ Identification in Electricity Energy Management,” International Conference on Advanced Power System Automation and Protection (APAP), 16-20 Oct. 2011, Beijing, China, pp. 108-113.

  7. J. Z. Kolter and T. Jaakkola, “Approximate Inference in Additive Factorial HMMs with Application to Energy Disaggregation,” Proceedings of the 15th International Conference on Artificial Intelligence and Statistics (AISTATS), 2012, La Palma, Canary Islands. Volume XX.

  8. M. Zeifman and K. Roth, “Viterbi Algorithm with Sparse Transitions (VAST) for Nonintrusive Load Monitoring,” IEEE Symposium on Computational Intelligence Applications In Smart Grid (CIASG), Paris, France, 11-15 April 2011, DOI: 10.1109/CIASG.2011.5953328.

  9. A. Reinhardt, D. Burkhardt, M. Zaheer, R. Steinmetz, “Electric Appliance Classification Based on Distributed High Resolution Current Sensing,” Proc. 7th IEEE International Workshop on Practical Issues in Sensor Network Applications, 22 Oct. 2012.

  10. L. Jiang, S. Luo, J. Li, “Automatic power load event detection and appliance classification based on power harmonic features in nonintrusive appliance load monitoring,” IEEE 8th Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA), 2013, pp. 1083-1088.

  11. M. Figueiredo, A. Almeida, B. Ribeiro, “Home electrical signal disaggregation for non-intrusive load monitoring (NILM) systems,” Neurocomputing, 96 (2012), pp. 66–73.

  12. S. P. Kamat, “Fuzzy logic based pattern recognition technique for non-intrusive load monitoring,” IEEE Region 10 Conference TENCON, 24-24 Nov. 2004, Vol. C, pp. 528-530.

  13. Y.-H. Lin, M.-S. Tsai, “Application of Neuro-Fuzzy Pattern Recognition for Non-intrusive Appliance Load Monitoring in Electricity Energy Conservation” WCCI 2012 IEEE World Congress on Computational Intelligence, June, 10-15, 2012, Brisbane, Australia.

Dostęp do pełnej treści tego artykułu jest BEZPŁATNY, wymaga jednak zalogowania.
Logowanie
zapomniałem hasła
Załóż konto
Jeśli nie masz jeszcze Konta Użytkownika - prosimy o wypełnienie formularza rejestracyjnego. Czas potrzebny na założenie Konta Użytkownika to max. 1 minuta.
Chcę założyć konto użytkownika
Dlaczego warto założyć konto użytkownika?
otrzymujesz bezpłatny dostęp do wielu przydatnych informacji: artykułów znanych ekspertów, przeglądów produktów i porad;
dwa razy w tygodniu otrzymasz bezpłatny Newsletter informujący o nowych artykułach, produktach i wydarzeniach związanych z branżą elektroenergetyczną;
będziesz miał możliwość brania udziału w konkursach z cennymi nagrodami;
utworzysz swój Profil, dzięki któremu będziesz mógł wymieniać się poglądami z innymi użytkownikami oraz pisać opinie i komentarze;
będziesz otrzymywać powiadomienia o promocjach i rabatach w naszej Księgarni Technicznej oraz zniżkach w sklepach naszych partnerów biznesowych.
Jednocześnie zapewniamy Cię, iż podczas rejestracji nie zbieramy żadnych szczegółowych danych personalnych i teleadresowych. W każdej chwili możesz zmienić swoje dane lub zażądać usunięcia konta.
Przed założeniem Konta sugerujemy zapoznać się z regulaminem.
Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 6/2014

Komentarze

(1)
sylvek | 21.11.2014, 09:22
inteligentny budynek
   1 / 1   

Wybrane dla Ciebie



Potrzebujesz pomocy przy projektowaniu instalacji elektrycznych? Skorzystaj!

Systemy fotowoltaiczne. Jak zwiększyć efektywność energetyczną?

Materiały do przygotowania projektu elektrycznego Rola miedzi w energetyce słonecznej
Nowoczesne systemy napędowe i pozycjonowania wymagają zastosowania rozwiązania zapewniającego absolutne wykrywanie w czasie rzeczywistym bieżącej pozycji(...) czytam dalej » Sektor energii słonecznej umacnia się coraz bardziej. Według Solar Power Europe, w roku 2017 została zainstalowana globalnie większa moc energii fotowoltaicznej niż (...) czytam dalej »

Zobacz nowe funkcje kamer termowizyjnych »

Kamera termowizyjna przy badaniu sieci elektrycznej Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można uniknąć poważnych awarii, nadmiernych strat energii i w najgorszym wypadku (...) czytam dalej »


Sposoby oznaczania kabli i przewodów»

Zobacz jakie nowośći pokazano na Targach Energetab 2018 »

Oznaczanie kabli przewodów i urządzeń Enegetab targi 2018
Jak trwale i czytelnie oznaczyć kable, przewody i urządzenia w sieci elektrycznej, żeby potem łatwo (...) czytam dalej » Przed nami 31. edycja targów ENERGETAB 2018. Przez kolejne trzy dni będą spotykać się czołowi przedstawiciele sektora elektroenergetycznego i poznawać najnowsze rozwiązania (...) czytam dalej »

Projektuj za pomocą bezpiecznej i niezawodnej aparatury łączeniowej »
Projektowanie z aparaturą łączeniową

Aparatura łączeniową i sterownicza dla automatyki przemysłowej, techniki medycznej oraz automatyki budynków... czytam dalej »


Jak sprawdzić gdzie mogą nastąpić awarie w urządzeniach elektrycznych»

Pierwszy oscyloskop klasy średniej z pasmem 8 GHz i prędkością próbkowania 25 GS/s jednocześnie na wszystkich 4 kanałach»

Diagnozowanie urządzeń elektrycznych Oscyloskop klasy średniej
Wykrycie elementu przegrzanego i prawidłowa klasyfikacja zagrożenia w zależności od obciążenia prądowego i przyrostu temperatury – to typowe zadania ... czytam dalej » Tektronix oferuje jeszcze większą prędkość próbkowania oraz najniższy poziom szumów zapewniając najwyższą wiarygodność pomiaru dzięki MSO serii 6 Mixed Signal Oscilloscope (...) czytam dalej »

Bezpłatne ebooki dla elektryków i nie tylko !
Ebooki dla elektryków i nie tylko

Darmowe ebooki i poradniki: projektowanie, budowa, osprzęt... (...) czytam dalej »


Jak w czasie rzeczywistym monitorować pobór mocy i jakość dostarczanej energii?

Projektowanie i wykonawstwo instalacji elektrycznych średnio- i niskonapięciowych»

Monitoring poboru mocy Prąd budowlany - skąd czerpać?
Jak pozyskiwać, gromadzić, przetwarzać oraz archiwizować dane o poborze energii, jej rozpływie, wielkość mocy czynnej i biernej, a także... czytam dalej » Zasoby materialne w dziedzinie projektowania nowoczesnych (pod względem technicznym) konstrukcji i technologii oraz wykonywania niezbędnego oprzyrządowania zadaniowego do realizacji produkcji podstawowej i usług oraz planowanych prac modernizacyjnych i (...) czytam dalej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
9/2018

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 9/2018
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowoczesne urządzenia rozdzielcze zwiększające bezpieczeństwo pracy
  • - Projekt zasilania osiedla domków jednorodzinnych w energię elektryczną
Zobacz szczegóły
Essentra Components Essentra Components
Essentra plc jest spółką notowaną w indeksie FTSE 250 i wiodącym międzynarodowym dostawcą specjalistycznych produktów i rozwiązań ....
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl