Real-Time Data Analytics for Monitoring Electricity Consumption Using IoT Technology

Rising electricity bills as a result of climate variability and new home electrical and electronic appliances are becoming a major source of concern for most end users. Consumers are typically unaware of their household electricity consumption patterns and the costs associated with them, making proper planning and budgeting difficult. Monitoring and controlling energy consumption on appliances can reduce energy costs for end-users. The Internet of Things (IoT) has the potential to provide remote monitoring and control of devices via automated monitoring and control. In this study, we propose an IoT-enabled system for monitoring and controlling energy consumption in homes to save money and make electricity more affordable to low-income people. Autonomous sensor nodes attached to power outlets collect and route power consumption data to the GSM-enabled gateway. Data aggregation is performed by the gateway for data received from all end-nodes within its coverage area. The gateway sends the data to the cloud, where real-time data analytics is performed. We also developed an algorithm that enables users to not only understand their usage patterns but also remotely control their appliances at any time. Mobile phones are used to remotely turn on and off household appliances via a machine-to-machine interface, as well as to provide real-time visualization of household energy consumption patterns

Internet of Things (IoT) based Energy Tracking and Bill Estimation System

Electrical energy is an important form of energy in the present times. For better or worse electricity is indispensable to life as we know it. Although we may not yet be able to produce enough clean energy to power the world, we can reduce environmental damage by learning how to save electricity is becoming a priority for more and more people. The purpose of this project is to design a system which can track and estimate the bill using IOT from anywhere in world. The project design comprises of NodeMCU, four channel relay, OLED display and MIT app Inventor 2  as cloud Interface. Here NodeMCU fetches  average consumption detail of loads from and logs estimated bill to the cloud-hosted database, monitors the duration for which each relay in a 4-channel relay module was switched-on, performs calculations, and transmits real-time results to an IoT cloud interface. 4-channel relay module executes switching instructions on loads sent over the internet via the control unit. This paper provides highlights on cloud-hosted database details, hardware design, IoT cloud interface application design, and working principle with mathematical modeling of the proposed system and tested results of this system are discussed, with the cloud-hosted database and IoT cloud interface

Design and Implementation of Automated Irrigation Control System using WSN: An overview

Agriculture plays an important role in Indian economy. It is the biggest water user with the irrigation accounting for 70 percent of global water usage. It is assumed that without improved efficiency of water usage, the consumption of agriculture water can increase by 20 percent by 2050 at global level. In our country rainfall controls the agriculture; but the rainfall is non-uniform and irregular. This creates hassle in irrigation which badly affects the agriculture produce. This paper reviews different smart irrigation methods to achieve the efficiency in water use, higher production levels, low cost, decreased manpower requirements, higher reliability in water supply and certainly higher profits to farmers. The smart irrigation system should be cost effective so that the farmers can use it in the farm field

Development of an IoT platform to monitor storage conditions and packaging optimization in industry environment

Food production and storage is of major importance in the modern world. Markets and industry must guarantee supply to millions of people. Storing these quantities of food require a lot of management skills and large spaces with good conditions to ensure food quality. One particular area is the olive oil industry which requires large spaces and large tanks prepared with dozens of thousands of liters of capacity. This storage can sometimes create problems in the management caused by misinfor mation provoked by human error in checking storage the status. One such Institution where this problem has appeared is Cooperativa Agrícola de Beja e Brinches (CABB), Portugal, which inspired us to study and develop the product of this thesis. In CABB it was verified that sometimes, due to its storage conditions, the registered quantities of olive oil stored in the tanks would not correspond to the real state, sometimes varying as much as 20 000 liters. In this work, to facilitate olive oil management in CABB, we suggest the use of Internet of Things (IoT) technologies. This can rectify the verification of quantities of olive oil stored in tanks and indirectly improve the quality of information needed for better management of olive oil. Tests revealed that the technology developed during this project might improve the functioning of CABB, making it better to read values associated to olive oil levels inside tanks.A produção e armazenamento de comida é de maior importância no mundo moderno, os mercados e a indústria têm de garantir produtos a milhões de pessoas. Armazenar estas quantidades de comida requer muita qualidade de gestão e largos espaços com boas condições para garantir a qualidade da comida. Uma indústria onde se verifica esta necessidade é na produção de azeite que necessita de grandes depósitos com dezenas de milhares de litros de capacidade. Este armazenamento pode por vezes criar problemas de gestão causados pela má informação provocada por erro humano. Uma das instituições onde se verificou o aparecimento deste problema foi na Cooperativa Agrícola de Beja e Brinches (CABB), Portugal, que nos inspirou para desenvolver o produto estudado nesta tese. Na CABB foi verificado que por vezes, dadas as condições de armazenamento, o registo de quantidades de azeite dentro dos tanques não corresponde ao estado real, por vezes com variação de valores acima dos 20000 litros. Neste documento, para facilitar a gestão de azeite na CABB sugerimos o uso de serviços de Internet of Things (IoT). O uso desta tecnologia pode retificar verificação de quantidades de azeite armazenado em tanques e indiretamente melhorar a qualidade de informação necessária para a gestão de azeite. Os testes revelam que a tecnologia desenvolvida durante o projeto poderá melhorar o funcionamento da CABB corrigindo a leitura de valores associados ao nível de azeite armazenado nos tanques

Low-cost SCADA platforms for a solar energy system

Conventional energy has been used from ancient times. Coal, natural gas, oil, uranium, and firewood are example of conventional source. These sources are consider the main source of air pollution. So, it is desired to use clean energy sources such as solar power, wind turbine, and hydro-electric power. We need to monitor and control parameters of clean energy sources when they are working as a power source. In this research, few low-cost Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) systems have been designed for a small photovoltaic system to save data in a text file and show it on monitor screen as a number or graph. The proposed system is designed using four methods. The first method, is based on low cost sensors, Arduino Uno, and Raspberry pi. These components are connected together to send data to web server on the internet (www.ubidots.com). Second method, is based on three things: low cost sensors, Arduino Uno, and free Reliance SCADA software. In this method, the data is sent to user interface -which are created by Reliance Software- from Arduino by using mini USB. Third method, is based on a low-cost ESP32, SD card reader, Wi-Fi, and sensors. The purpose of SD card is to save data as text file which come from sensors by ESP32, and it saves on a web page as well. Wi Fi of ESP32 is used to access to the file of data using a computer, a tablet, or cell phone and it could be download easily. Last method, is based on low cost sensors and Arduino LoRa. In this method, the data of photovoltaic system has been sent to a control room which is located 1km from photovoltaic system location. LoRa is used to send the data instead of mini USB and Wi Fi. This thesis, which describes the details of all the four SCADA system for a PV system at MUN, presents a comparison among them

Low-Power Pıc-Based Sensor Node Devıce Desıgn And Theoretıcal Analysıs Of Energy Consumptıon In Wıreless Sensor Networks

Teknolojinin ilerlemesi, daha enerji verimli ve daha ucuz elektronik bileşenlerinin daha küçük üretilmesini sağlamıştır. Bu nedenle, daha önce mevcut birçok bilgisayar ve elektronik bilim-mühendislik fikirleri uygulanabilir hale gelmiştir. Bunlardan birisi de kablosuz sensör ağları teknolojisidir. Kablosuz algılayıcı ağlar, düşük enerji tüketimi ve gerekli teknik gereksinimlerin gerçekleşmesi ile uygulanabilir hale gelmiştir. Ayrıca, Kablosuz algılayıcı ağlarının tasarımında iletişim algoritmaları, enerji tasarruf protokolleri ve yenilenebilir enerji teknolojileri gibi diğer bilimsel çalışmalar zorunlu hale gelmiştir. Bu tez, mikroelektronik sistemler, kablosuz iletişim ve dijital elektronik teknolojisinin ilerlemesiyle uygulanabilir hale gelmiş sensör ağları teknolojisini kapsamaktadır. Birincisi, algılama görevleri ve potansiyel algılayıcı ağ uygulamaları araştırılmış ve algılayıcı ağlarının tasarımını etkileyen faktörlerin gözden geçirilmesi sağlanmıştır. Ardından sensör ağları için iletişim mimarisi ana hatlarıyla belirtilmiştir. Ayrıca, tek bir düğümün WLAN ile iletişim kurabilmesi için yeni donanım mimarisi tasarlanmış ve düğümlerde yenilenebilir enerji kaynakları kullanılmıştır. Bu tezde WSN, analitik bilim ve uygulamalı bilim açısından incelenmiştir. Düşük enerji tüketimi ve iletişim protokolleri arasındaki ilişki değerlendirilmiş ve bilimsel sonuçlara varılmıştır. Teorik analizler bilimsel uygulamalarla desteklenmiştir. Çalışmalar, düşük enerji ve maksimum verimlilik prensibinin gerçekleştirilmesine dayalı kablosuz sensör ağları üzerinde gerçekleştirilmiştir. Kablosuz sensör ağlari sistemi tasarlandıktan sonra; sensör düğümlerinin enerji tüketimi ve kablosuz ağdaki davranışları test ve analiz edilmiştir. Düşük enerji tüketimi ile sensör düğümleri arasındaki ilişki detaylı olarak değerlendirilmiştir. PIC Tabanlı mikro denetleyiciler sensör düğümlerinin tasarımında kullanılmış ve çok düşük maliyetli tasarım için ultra düşük güçte, nanoWatt teknolojisi ile desteklenen sensör düğümleri tasarlanmıştır. İşleme birimi, bellek birimi ve kablosuz iletişim birimi sensör viii düğümlerine entegre edilmiştir. Tasarlanan sensör düğümünün işletim sistemi PIC C dili ile yazılmıştır ve PIC işletim sistemi nem, sıcaklık, ışığa duyarlılık ve duman sensörü gibi farklı özelliklerin ölçülmesine izin vermiştir. Sensörlerden gelen verilerin merkezi bir konumdan kaydedilmesi ve izlenebilmesi için, C# programlama dili ile bilgisayar yazılımı geliştirilmiştir. Gelişmiş algılayıcı düğümler tarafından alınan kararların uygulanması için yazılım algoritması ve donanım modüllerini içeren karar verme sistemi tasarlanmıştır. Gelişmiş PIC Tabanlı sensör düğümleri, enerji üretimi ve enerji tasarrufu için, güneş enerjisi paneli, şarj edilebilir pil ve süper kapasitör gibi yenilenebilir enerji kaynakları ile benzersiz bir PIC Kontrollü voltaj birimi ile desteklenmiştir. Geliştirilmiş kablosuz sensör ağları sistemi, endüstri uygulamaları, akıllı fabrikalar ve akıllı evler gibi günlük hayat uygulamaları için de kullanılabilecektir. Kablosuz algılayıcı ağlar geniş bir aralıkta kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Tezin sonuçları, özellikle yenilenebilir enerji kaynakları ile WSN'nin geliştirilmesine yardımcı olmayı amaçlamaktadır

Recent Development of Hybrid Renewable Energy Systems

Abstract: The use of renewable energies continues to increase. However, the energy obtained from renewable resources is variable over time. The amount of energy produced from the renewable energy sources (RES) over time depends on the meteorological conditions of the region chosen, the season, the relief, etc. So, variable power and nonguaranteed energy produced by renewable sources implies intermittence of the grid. The key lies in supply sources integrated to a hybrid system (HS)