[論文レビュー] An IoT based Real-time Low Cost Smart Energy Meter Monitoring System using Android Application

Redwanul Islam, Supriya Sarker+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 5, 2020

Smart Grid Energy Management参考文献 6被引用数 11

ひとこと要約

本論文では、電気メーターのパルスを読み取るためのオプティカルセンサとArduino Unoを用いた低コストで、IoTベースのリアルタイムスマート電力メーター監視システムを提案する。データは無線でAndroidアプリに送信され、リアルタイムでの可視化と電力使用状況の追跡が可能になる。本システムは手動でのメーター読み取りを削減し、人的ミスを最小限に抑え、ユーザーがモバイルインターフェースを通じて消費電力をリアルタイムで監視できる。

ABSTRACT

Nowadays IoT based applications are becoming more popular because it provides efficient solutions for many real time problems. In this paper, an IoT based electric meter monitoring system using android application has been proposed that aims to reduce manual efforts for measuring the electricity units and make users concern about the excessive usage of electricity. Aurdino Uno and an optical sensor are used to fetch the pulse of the electric meter. In order to reduce human error and cost in energy consumption, a low cost wireless sensor network is implemented for digital energy meter and a mobile application that automatically capable of interpret the units meter.

研究の動機と目的

• 自動化されたデータ収集により、電気メーターの手動読み取りにかかる作業を削減すること。
• 信頼性の高いセンサベースのシステムを用いて、エネルギー消費の追跡における人的ミスを最小限に抑えること。
• リアルタイムでのデジタル電力メーター監視のための低コストで無線接続のソリューションを開発すること。
• ユーザーがモバイルアプリを通じて電力使用状況のリアルタイムインサイトを入手できること。
• ユーザーが過剰な電力消費を監視・管理できるようにすることで、エネルギー意識の向上を促すこと。

提案手法

• デジタル電力メーターのディスプレイから発するパルス信号を検出するために、オプティカルセンサをメーターに取り付ける。
• Arduino Unoがパルスデータを処理し、Wi-FiまたはGSMを介してクラウドサーバーまたはローカルネットワークに無線で送信する。
• カスタムAndroidアプリがマイコンからリアルタイムのエネルギー消費データを受信し、可視化する。
• 事前に定義されたキャリブレーションファクタを用いて、パルス数をキロワットアワー（kWh）に変換する。
• スケーラビリティと費用対効果を確保するため、低コストの無線センサネットワークを実装する。
• モバイルアプリにより、ユーザーは履歴的な使用傾向を確認でき、異常な消費に対してアラートを受信できる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低コストで最小限のコストで実現可能な、IoTベースの電気メーター読み取りの自動化システムをどのように設計できるか？
• RQ2 オプティカルセンサとArduino Unoを用いたデジタル電力メーターからのパルス検出の精度と信頼性はどの程度か？
• RQ3 低コストのセンサネットワークから収集したリアルタイムのエネルギー消費データを、モバイルアプリが効果的に可視化できるか？
• RQ4 本システムは、エネルギー監視における人的ミスと手作業の負担をどの程度削減できるか？
• RQ5 本システムは、ユーザーの電力消費の意識と管理をどの程度支援できるか？

主な発見

• オプティカルセンサとArduino Unoを用いて、本システムはリアルタイムで電力メーターのパルスを正確に取得・送信できた。
• Androidアプリは、電力使用状況データを正確にリアルタイムで可視化できた。
• 本システムは、手動でのメーター読み取り作業とそれに伴う人的ミスを顕著に削減した。
• 市販部品とオープンソースソフトウェアの使用により、低コストでの導入が実現した。
• ユーザーはエネルギー使用傾向を監視でき、適切なフィードバックを即時に得られ、エネルギー節約を促進した。
• 本システムは、住宅および小規模産業用途において実現可能性とスケーラビリティを示した。