EnerMon: IoT power monitoring system for smart environments

Abstract

In this research work, we describe the development and subsequent validation of EnerMon a flexible, efficient, edge-computing based IoT LoRa System to monitor power consumption. This system provides real-time information and a descriptive analytics process to provide a ‘big picture’ about energy consumption over time and identify energetic waste. The solution is based on Arduinos, Current Transformer Sensors, Raspberry PI as an application server and LoRa communication alongside a description and information on what is to be expected of it. It describes the development process from the Design phase to the Validation phase with all the steps in between. Due to LoRa low debit communication, an edge computing approach was implemented to create a real-time monitoring process based on this technology. This solution, with the help of descriptive analysis, allows the creation of an energetic local footprint, using a low-cost developed solution for less than 80€ per three-phases monitoring device. It also allows for an easy installation without communication range and obstacles limitations making it easy to be used in a different set of situations from big complex building to smaller consumers, such as electric boilers, or simply to measure the energetic footprint of tourists in a small local tourist apartment.

O presente estudo, realizado no âmbito da tese de mestrado, descreve o desenvolvimento e subsequente validação de EnerMon, um sistema IoT(Internet of Things / Internet das Coisas) LoRa flexível, eficiente e baseado em edge-computing capaz de monitorizar consumo de energia em tempo real. Através de processos de análise descritiva é também apresentada uma visão geral sobre o consumo energético ao longo do tempo com a identificação de desperdícios de energia. Neste trabalho o leitor irá tomar conhecimento do processo de desenvolvimento completo do sistema, desde a fase de design à fase de testes, criado com o uso de Arduinos, Sensores de transformadores de corrente e Raspberry PIs como servidores aplicacionais, bem como informação relacionada com a comunicação LoRa e o que lhe é expectável. Esta solução, com a ajuda de analíticas descritivas, permitem a identificação de pegadas energéticas locais, usando materiais de baixo custo por menos de 80€ por sensor de monitorização de três fases. Permite também a fácil instalação sem limitações de alcance e obstáculos na comunicação, simplificando a sua utilização em diferentes ambientes desde edifícios complexos a consumidores energéticos mais pequenos, como caldeiras elétricas ou simplesmente medir a pegada energética de turistas em alojamento local.