[논문 리뷰] An IoT based Real-time Low Cost Smart Energy Meter Monitoring System using Android Application

Redwanul Islam, Supriya Sarker외 2명|arXiv (Cornell University)|2020. 01. 05.

Smart Grid Energy Management참고 문헌 6인용 수 11

한 줄 요약

이 논문은 아두이노 유노와 광학 센서를 사용하여 전기 미터 펄스를 읽고, 무선으로 데이터를 전송하여 실시간으로 전력 소비를 시각화하고 추적할 수 있는 저비용, IoT 기반 실시간 스마트 에너지 미터 모니터링 시스템을 제시한다. 이 시스템은 수동적인 미터 읽기 작업을 줄이고, 인간의 실수를 최소화하며, 사용자가 모바일 인터페이스를 통해 실시간으로 소비량을 모니터링할 수 있도록 한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 자동화된 데이터 수집을 통해 전기 미터를 수기로 읽는 데 드는 노력의 감소.
• 신뢰할 수 있는 센서 기반 시스템을 사용하여 에너지 소비 추적 시 인간의 실수 최소화.
• 실시간 디지털 에너지 미터 모니터링을 위한 저비용, 무선 솔루션 개발.
• 사용자가 모바일 애플리케이션을 통해 실시간 전력 사용량에 대한 통찰을 확보할 수 있도록 제공.
• 과도한 전력 소비를 모니터링하고 관리할 수 있도록 해, 에너지 인식 향상

제안 방법

• 디지털 에너지 미터에 광학 센서를 부착하여 미터 디스플레이의 펄스 신호를 감지.
• 아두이노 유노가 펄스 데이터를 처리하고, 와이파이 또는 GSM을 통해 클라우드 서버 또는 국지 네트워크로 무선 전송.
• 사용자 정의된 안드로이드 애플리케이션이 마이크로컨트롤러로부터 실시간 에너지 소비 데이터를 수신하고 시각화.
• 사전 정의된 校정 계수를 사용하여 펄스 수를 킬로와트시(kWh) 값으로 해석.
• 확장성과 경제성을 확보하기 위해 저비용 무선 센서 네트워크를 구현.
• 모바일 애플리케이션이 과거 사용 추세를 시각화하고, 비정상적인 소비에 대한 알림을 제공할 수 있도록 함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 저비용으로 설계된 IoT 기반 시스템을 통해 어떻게 전기 미터 읽기를 자동화할 수 있는가?
• RQ2 광학 센서와 아두이노 유노를 사용하여 디지털 에너지 미터의 펄스를 감지할 때 정확도와 신뢰성은 어느 정도인가?
• RQ3 저비용 센서 네트워크에서 수집한 실시간 에너지 소비 데이터를 효과적으로 시각화할 수 있는가?
• RQ4 이 시스템은 에너지 모니터링에서 인간의 실수와 수동 노동을 어느 정도 줄이는가?
• RQ5 이 시스템은 사용자의 전력 소비에 대한 인식 향상과 관리에 어떻게 기여하는가?

주요 결과

• 광학 센서와 아두이노 유노를 사용하여 시스템이 실시간으로 에너지 미터 펄스를 성공적으로 캡처하고 전송한다.
• 안드로이드 애플리케이션이 정확한 실시간 시각화를 제공한다.
• 수동적인 미터 읽기 작업과 관련된 인간의 실수를 크게 줄였다.
• 일반 소비자용 부품과 오픈소스 소프트웨어를 사용하여 저비용 구현을 달성하였다.
• 사용자는 에너지 소비 추세를 모니터링하고 즉각적인 피드백을 받을 수 있어 에너지 절약을 촉진한다.
• 주거용 및 소규모 산업용 응용 분야에 대해 실현 가능성과 확장성을 입증하였다.