Monitorização e análise de consumos energéticos em espaços públicos

Abstract

Este documento apresenta o trabalho realizado na dissertação de mestrado em Engenharia de Telecomunicações e Informática e descreve o desenvolvimento, validação e posterior implementação do sistema de Gestão Energética de Edifícios Públicos (GEEP), um sistema com infraestruturas "Internet of Things" (IoT) e comunicação "Long Range Wide Area Network" (LoRaWAN), capaz de monitorizar o consumo de energia em tempo real de edifícios públicos. É um sistema caracterizado pela flexibilidade, eficiência e simplicidade na recolha e armazenamento de dados energéticos, e ainda disponibiliza processos de análise de dados, apresentando uma visão geral de consumo ao longo do tempo, com identificação de padrões de consumo. Neste trabalho, foi projetado e feito todo o processo de desenvolvimento do sistema IoT GEEP, desde a fase de conceção da arquitetura do sistema até à fase de implementação; criado equipamentos de recolha de dados de energia consumida com o uso de placas eletrónicas Arduíno e sensores de transformadores de corrente (TC), transmitindo os dados recolhidos através do protocolo de comunicação LoRaWAN aplicado no campus do Instituto Superior de Ciências do Trabalho e da Empresa, Instituto Universitário de Lisboa (ISCTE-IUL). Todos os restantes processos passam por um microcomputador "Raspberry Pi" usado como servidor de aplicação, bem como aplicações em "cloud", "open-source" e sem licenças pagas, preparadas para visualização de "dashboards" em qualquer dispositivo móvel e computador com ligação à "internet". Todos os equipamentos físicos do sistemas são de baixo custo e fácil implementação, simplificando a sua utilização em diferentes ambientes, desde edifícios públicos, de diferentes dimensões e complexidade. Mas o principal propósito do sistema GEEP é demonstrar e informar utilizadores comuns, sem conhecimentos técnicos em eletricidade, o grau e quantidade de energia que consomem, por via de representações tridimensionais do local, gráficos e estatísticas, e desta forma dar mais informação para tentarem fazer um uso de energia mais sustentável e consciente.

This document presents the work done in the Master's thesis in Telecommunications and Informatics Engineering and describes the development, validation and subsequent implementation of the Public Buildings Energy Management (GEEP) System, a system based on the Internet of Things (IoT) infrastructure and Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) communications, capable of monitoring the real time energy consumption of public buildings. It is a system characterised by flexibility, efficiency and simplicity with regards to the collection and storage of energy data, and also provides data analysis processes, presenting an overview of consumption over time, with identification of consumption patterns. In this work, the entire development process of the IoT GEEP system was designed and carried out, from the design phase of the system architecture to the implementation phase; equipment was created to collect energy consumption information using Arduino electronic boards and current transformer (CT) sensors, transmitting the data collected through the LoRaWAN network located in the campus of the Instituto Superior de Ciências do Trabalho e da Empresa, Instituto Universitário de Lisboa (ISCTE-IUL). All other processes pass through a Raspberry Pi microcomputer used as an application server, as well as applications in cloud, open-source, prepared for viewing dashboards on any mobile device and computer with internet connection. All the physical equipment of the system is low cost and easy to implement, simplifying its use in different public buildings of different dimensions and complexity. But the main purpose of the GEEP system is to demonstrate and inform common users, without technical knowledge in electricity, the degree and amount of energy they consume, by means of three-dimensional representations of the site, graphics and statistics, and thus give more information to try to make a more sustainable and conscious use of energy.