Дистанционный контроль потребляемой энергии в загородном доме

victorborisov — 15.12.2014
Чтобы оценить эффективность работы воздушного теплового насоса в построенном мной загородном доме, и рассчитать его реальный СОР нам необходимы данные о температуре внутри и снаружи, а также почасовое потребление электроэнергии. Как оказалось, на рынке нет простых и доступных решений для этой простейшей операции.

Но я немного подумал и с помощью обычного автомобильного реле за 30 рублей получил дистанционный контроль энергопотребления в любой точке земного шара, где есть доступ в интернет.

Итак, приступим к реализации!


2. Для технического учета электроэнергии в домовом щитке у меня установлен компактный электросчетчик ABB C11. А для расчетов с энергетической компанией используется отдельный опломбированный двухтарифный счетчик установленный на фасаде здания. В настоящий момент C11 измеряет энергопотребление всего дома, но в перспективе я планирую выделить его только на учет потребления воздушного теплового насоса.


Нам нужно решить простейшую задачу — получить данные об энергопотреблении привязанные ко времени. Можно вручную ежедневно переписывать показания с экрана, но разумеется это не самый удобный способ.

Альтернативным вариантом можно рассмотреть установку отдельного гигантского электросчетчика Меркурий 200 с интерфейсом RS485 для передачи данных на компьютер, или ему подобного. Проблема такого решения заключается в том, что вам понадобится сам электросчетчик (занимающий солидный объем щитка и который невозможно прикрыть штатной крышкой т.к. экран смещен относительно штатных отверстий на DIN-рейке), адаптер RS485 - USB и самое главное — круглосуточно включенный компьютер, на котором должен быть запущен софт ведущий учет в реальном времени. Согласитесь, схема очень сложная и неудобная в реализации.

Компактным, но более сложным технически, является сборка собственного мини-компьютера на базе Arduino и Raspberry Pi, и написание программы для него. Вариант подходящий исключительно для фаната и совершенно не подходящий для рядового пользователя.

Серийные бытовые устройства для нашей задачи на рынке отсутствует. Российские компании могут предложить отдельные логгеры из состава систем АСКУЭ, но с совершенно не адекватной стоимостью т.к. придётся собирать полноценный комплекс для мониторинга. Китайцы предлагают беспроводные измерительные устройства (например, Mieo HA104) на основе трансформаторов тока. По такому же принципу должен заработать перспективный стартап Neurio, но ни одного реального устройства они пока не выпустили. Китайское устройство удобно для монтажа простым пользователем (нет необходимости физического подключения к силовой линии), но это же является недостатком. Устройство фиксирует протекающий ток, но не измеряет реальное напряжение в линии (вы задаете его предварительно) и следовательно при отклонении напряжения в сети от заданного будет изменяться точность измерений.


При этом мы знаем, что практически у всех электрических счетчиков электроэнергии есть простейший импульный выход. Принцип его работы такой же, как и у мигающего светодиода на корпусе (кстати, забыл сказать что существуют устройства из Великобритании с оптическим датчиком, который вешается поверх светодиода на счетчике). На счетчике же указывается, что, например 100 импульсов = 1 квтч.

Итак, наша задача использовать существующий импульный выход электросчетчика

3. У меня ранее уже была установлена система дистанционного контроля температуры/влажности, датчики движения и открытия, которая в том числе позволяет контролировать сторонние устройства, такие как умные розетки и выключатели Belkin WeMo, камеры DropCam и термостат Nest. Я уже подробно писал о том, как они устроены.


4. В составе системы имеется беспроводной датчик открытия двери с мощной литиевой батареей CR2545 и контактами под внешний термодатчик D18b20. Помимо измерения температуры и влажности, этот датчик позволяет фиксировать открытие/закрытие двери или окна с помощью подносимого к нему постоянного магнита. Все данные об открытии/закрытии моментально по радиоканалу передаются на базу (фото 3), откуда через интернет попадают в облачный сервис доступный из любой точки земного шара. Уже догадались, что я задумал?


5. Верно! Мы будем самостоятельно генерировавть электромагнитное поле с помощью 5-вольтового источника постоянного тока и автомобильного реле, которое будет активироваться импульсным выходом нашего электросчетчика. Разбираем реле и удаляем контактную пластину. После этого подносим сердечник вплотную к транзистору реагирующему на возникающее электромагнитное поле (фото 4, левый нижний угол).


Готово! Мы «обманули» систему и теперь получаем подробный посекундный лог импульсов, которые система воспринимает как сигналы открытия/закрытия двери и вся эта информация в реальном времени пишется в облако.

6. Веб-интерфейс облачного сервиса мониторинга. Самый нижний Reed Sensor протоколирует потребленную электроэнергию. Особое внимание обратите на напряжение на батарее — данные с датчика на базу по радиоканалу передаются по мере фиксации импульсов (а не каждые 5 минут, как в случае с обычными температурными датчиками). В таком режиме система работает уже две недели и мы не видим явного разряда батареи.


7. А теперь внимание на графики. Как мы помним 100 импульсов = 1 квтч, следовательно 1 импульс = 10 ватт = 1 открытие двери. Смотрим на синий график (красный показывает интервал между открытиями/импульсами и нам не нужен) и умножаем цифры на 10. Возьмем сегодняшний день, 15 декабря 2014 года. В период с 9 до 10 утра было зафиксировано 150 импульсов, что составляет 1,5 квтч потребленной электроэнергии. Сервис пожизненно хранит все данные с начала использования, и кроме этого позволяет экспортировать их в формат CSV для дальнейшей обработки. Я планирую совместить на одном графике температуру внутри, снаружи и количество потребляемой электроэнергии. Это позволит наглядно увидеть преимущество воздушного теплового насоса перед классическими электронагревателями. Тем интереснее будет разглядывать пилообразные графики работы инверторного компрессора, а заодно понаблюдать за продолжительностью циклов разморозки испарителя.


8. Синей изоленты не было, извините :) Прототип устройства в работе. Надо аккуратно собрать и спрятать под крышку электрического щитка. Можно доработать подключив к постоянному питанию, хотя я предполагаю что батареи в таком режиме вполне может хватить на год работы.


Всё гениальное просто!


Более подробную информацию про беспроводные метки смотрите на официальном сайте — http://wirelesstag.net

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив