Energy consumption monitoring in a smart campus

Abstract

The increase electricity consumption in developed countries, caused by a larger number of more powerful and diversified power-connected devices, creates consumption peaks, which lead to the need of integrating new ways to produce, distribute and consume energy with more efficiency. Also considering the constant increase in fuel prices, the threats of global warming, implications of carbon, among other emissions from traditional fuels, a growing interest in improving energy efficiency arose. In this dissertation we present a scalable prototype which can monitor energy, temperature and luminosity, showing real-time data and afterwards with the gather data, do more specific analysis, allowing for stakeholders to make better informed decisions, to work towards energy efficiency and sustainability. The developed prototype, which includes both hardware and software, is based on low cost IoT devices and LoRa network implementation, to create an appropriate and easily adapted system to any room in the university. We demonstrate the chosen devices and all the implementation done, and, also demonstrate the analysis done with the data gathered during the period of observation, in order to get energy efficiency measures. This approach towards building energy efficiency services, where context information from locally installed sensors, can be manipulated to identify consumption patterns and, later, implement actions in a service basis to save energy in a building. Usage of external information, like local maps, building materials, external weather conditions and room occupancy can be used to improve further saving actions.

O aumento do consumo de eletricidade em países desenvolvidos, causado por um grande número de dispositivos mais potentes e diversificados, cria picos de consumo, que criam uma necessidade de integração de novas formas de produzir, distribuir e consumir energia com mais eficiência. Considerando, também, o aumento constante nos preços dos combustíveis, as ameaças de aquecimento global, as implicações da emissão de carbono, entre outras emissões de combustíveis tradicionais, surgiu um interesse crescente em melhorar a eficiência energética. Nesta dissertação, apresentamos um protótipo escalável, que é capaz de monitorizar energia, temperatura e luminosidade, demonstrando os dados em tempo real e, posteriormente, com os dados recolhidos, podem ser efetuadas análises mais específicas, permitindo que os stakeholders tomem decisões mais informadas, trabalhando para a eficiência energética e sustentabilidade. O protótipo desenvolvido, que inclui tanto hardware como software, é baseado em dispositivos IoT de baixo custo e na implementação da rede LoRa, para criar um sistema apropriado e adaptável a qualquer sala da universidade. São demonstrados os dispositivos escolhidos e toda a implementação feita, e, demonstra-se, também, a análise feita com os dados recolhidos durante o período de observação, para atingir medidas de eficiência energética. Esta abordagem para construir serviços de eficiência energética, onde informações contextual de sensores localmente instalados podem ser manipuladas, para identificar padrões de consumo e, posteriormente, implementar ações de modo a poupar energia no edifício. O uso de informações externas, como mapas locais, materiais de construção, condições externas climáticas e ocupação da sala, pode ser usado para melhorar as ações de poupança.