[论文解读] 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 11

一句话总结

本文提出了一种基于Arduino Uno和光学传感器的低成本、物联网（IoT）实时智能电能表监控系统，通过读取电能表脉冲信号，将数据无线传输至安卓应用程序，实现实时可视化和用电量追踪。该系统减少了人工抄表，降低了人为错误，并使用户能够通过移动界面实时监控用电情况。

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.

研究动机与目标

• 通过自动化数据采集，减少人工读取电能表的工作量。
• 通过可靠的传感器系统，最小化用电量追踪中的人为错误。
• 开发一种低成本、无线的实时数字电能表监控解决方案。
• 通过移动应用程序为用户提供实时的用电量洞察。
• 通过使用户能够监控和管理过度用电行为，提升能源意识。

提出的方法

• 将光学传感器安装在数字电能表上，以检测电表显示屏发出的脉冲信号。
• Arduino Uno处理脉冲数据，并通过Wi-Fi或GSM将数据无线传输至云服务器或本地网络。
• 定制的安卓应用程序接收并可视化来自微控制器的实时电能消耗数据。
• 通过预设的校准系数，将脉冲计数转换为千瓦时（kWh）数值。
• 实施低成本无线传感器网络，以确保系统的可扩展性和经济性。
• 移动应用程序使用户能够查看历史用电趋势，并在用电异常时接收警报。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何设计一种低成本的物联网系统，以实现电能表的自动化读取？
• RQ2 使用光学传感器和Arduino Uno从数字电能表检测脉冲信号的准确性和可靠性如何？
• RQ3 移动应用程序能否有效可视化从低成本传感器网络收集的实时电能消耗数据？
• RQ4 该系统在多大程度上减少了电能监控中的人为错误和人工劳动？
• RQ5 该系统如何支持用户对电能消耗的意识提升和管理？

主要发现

• 该系统成功使用光学传感器和Arduino Uno实时捕获并传输电能表脉冲信号。
• 安卓应用程序能够准确地实时可视化电能消耗数据。
• 该系统显著减少了人工抄表的工作量及相关的错误。
• 通过使用现成组件和开源软件，实现了低成本的系统部署。
• 用户能够监控用电趋势并及时获得反馈，从而促进节能行为。
• 该系统在住宅和小型工业应用中展现出可行性与可扩展性。