SISTEMA DE MEDIDA Y DE CONTROL TELEMÁTICO PARA CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA

SISTEMA DE MEDIDA Y DE CONTROL TELEMÁTICO PARA CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA RESIDENCIAL CON DESARROLLO DE UNA PÁGINA WEB

TELEMATIC CONTROL AND MEASUREMENT SYSTEM FOR CONSUMPTION OF RESIDENTIAL ELECTRICAL ENERGY WITH WEB DEVELOPMENT

Andrés Camilo Guzmán Isaza, Sergio Alexander Ramírez Franco, Julián Andrés Valencia Mejía.

Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Programa de Ingeniería Mecatrónica Universidad de Caldas, Manizales, Caldas, Colombia

andres.2351221@ucaldas.edu.co ,sergio.23513230691@ucaldas.edu.co, julian.23512213905@ucaldas.edu.co

Resumen— En este artículo presenta el diseño e implementación de un  prototipo de un sistema de medida y de control telemático para consumo de energía eléctrica residencial con desarrollo de una página web, como resultado de las nuevas tendencias tecnológicas, las cuales para el caso están enmarcadas en el ámbito del  Smart Grid, que surge de la innovación e integración de nuevas tecnologías en el campo de la generación, trasmisión, distribución y comercialización de la energía eléctrica implementando herramientas de la información y comunicación (TIC), que permitan que el sistema pueda satisfacer exigencias aún mayores de calidad, cobertura y sostenibilidad ambiental además de brindar a los usuarios conectados nuevos servicios y opciones más allá de tan sólo la disponibilidad de electricidad.

Palabras clave— Smart grid, consumo eléctrico, sensor de corriente, potencia activa, WiFi, GSM.

Abstract—

In this article he(she) presents the design and implementation of a prototype of a system of measure and of telematic control for consumption of electrical residential energy with development of a web page, as result of the new technological trends, which for the case are framed in the area of the Smart Grid, which arises from the innovation and integration of new technologies in the field of the generation, transmission, distribution and commercialization of the electric power implementing  tools of the information and communication (TIC), which allow that the system could satisfy still major requirements of quality, coverage and environmental sustainability beside offering to the connected new users services and options beyond only the availability of electricity.

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Key        Word—        Smart        grid, Electricity consumption, current sensor, active power, WiFi, GSM.

1. INTRODUCCIÓN

En la actualidad hemos evidenciado un alto impacto de las nuevas tecnologías en la cotidianidad de las sociedades, pues estas han trasformado el entorno y han influido considerablemente en el desarrollo de múltiples procesos con el fin de optimizar y facilitar la vida humana; la realización de este proyecto ayudará al usuario a tener un control sobre su consumo de energía eléctrica, al tener acceso ilimitado a la información brindada por el medidor de energía mediante la interfaz de una página web, ya que hoy en día las empresas prestadoras del servicio brindan ésta información en lapsos de tiempo muy prolongados (un mes como mínimo) además de ser limitada, este dispositivo tendrá la facultad de dar informes, tips y estadísticas en tiempo real, ayudando a que el usuario tome conciencia de su consumo y pueda realizar proyecciones y cálculos sobre el costo de este, y así generar hábitos de ahorro, pues en la actualidad aunque existen ciertas aplicaciones, estas no están asociadas al equipo de medida y la información necesaria para el desarrollo de las estadísticas es ingresada por el mismo, dando un gran margen de error en comparación con una medida directa. Hoy se  conoce  que  la  mayoría  de  reclamos generados

por los usuarios ante las empresas prestadoras del servicio van asociados a su consumo, con este desarrollo se impactaría positivamente esta problemática, al promover entre los usuarios la racionalización del servicio por medio de la información y orientación oportuna.

1. CONTENIDO

1. SITUACIÓN PROBLEMA.

Actualmente, la empresa prestadora del servicio de energía eléctrica de nuestra región (CHEC); realiza la facturación del consumo de energía de forma mensual en las zonas urbanas y bimestral en las zonas rurales, este proceso se lleva a cabo por parte de personal técnico, el cual debe desplazarse a cada uno de los predios que cuente con este servicio. El operario en terreno debe tomar del medidor de energía el registro del consumo (lectura del medidor) donde este dato es ingresado en una terminal portátil (TPL), la cual almacena esta información y posteriormente la envía a los  sistemas de información de Chec. El proceso de recolección de datos se repite para cada usuario, dando como resultado gran demanda de recurso operativo y tiempo, ya que en cada TPL se carga la información de los usuarios (dirección del domicilio, nombre, número de medidor) formando rutas de trabajo, las cuales determinarán el desplazamiento que debe realizar cada operario para la recolección de las lecturas.

Ahora bien, con respecto al usuario éste sólo tiene acceso a la información relacionada con su  consumo cada vez que se entrega la factura de dicho servicio, que como se explicó anteriormente, esta sólo suministra el reporte del consumo de manera mensual.

Por tanto, se hace necesario la implementación de  un sistema integrado de información capaz de obtener el registro del consumo de manera remota, logrando así optimizar el proceso de recolección de datos (lecturas) y evitar el desplazamiento del personal a cada predio. Además de suministrar al usuario por medio de una página web, toda la información relacionada al consumo de energía eléctrica entregándola en sus dispositivos móviles, en tiempo real, ya que en condiciones normales él solo puede obtener esta información por medio de la

factura del servicio, y el sistema integrado mostrara también promedios y asesoría técnica que le permita implementar medidas de control y/o  preventivas ante variaciones considerables en su consumo de forma efectiva; por la accesibilidad a dicha información, otorgando una herramienta útil para calcular y proyectar el costo de este servicio, y así promover el uso eficiente de este recurso.

1. FORMULACION PROBLEMA

¿Es necesario implementar un sistema integrado para el control de consumo eléctrico  residencial, que brinde herramientas interactivas al usuario para conocer, calcular y proyectar los gastos generados por el servicio de energía eléctrica?

1. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

Este sistema consta de dos dispositivos los cuales son:

• Módulo de control principal remoto (MOCPI).
• Dispositivo móvil de consumo de energía.

• MÓDULO DE CONTROL PRINCIPAL REMOTO (MOCPI)

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Fig 1. Módulo de control principal (MOCPI)

El MOCPI es el encargado de monitorear, almacenar y exportar los datos suministrados por el medidor de energía, con el fin de que el usuario o la empresa prestadora del servicio pueda acceder  a esta información de manera rápida, confiable y remota.

El principio de funcionamiento del MOCPI se fundamenta en el uso de los módulos de tarjeta SD, WiFi y GMS, ya que estos son los encargados de almacenar y enviar la información, ya sea a la página web o al celular registrado en la placa por medio de un mensaje de texto al momento de realizar la consulta de consumo. Para el monitoreo del medidor se emplea una fotorresistencia (LDR)  la cual registrará el conteo de los pulsos del diodo LED generados por el medidor dando como resultado el consumo total en KWh de la residencia. 1KWh=3200 Pulsos

Al momento de iniciar el sistema, el MOCPI  obtiene los datos de la tarjeta  micro  SD (cantidad de pulsos y consumo en KWh) esta información se guarda en la memoria Flash de la tarjeta de adquisición de datos Arduino.

El registro de los datos se genera cada 32 pulsos lo que dará como resultado que cada vez alcanzada esta cifra se sumará 0.01 KWh al  consumo  obtenido anteriormente de la tarjeta micro SD. Se programó este rango de precisión (Dos cifras decimales) para obtener una mayor resolución en el sistema y así evitar pérdidas de información en caso de que haya un corte de energía. Seguido a esto el nuevo valor de consumo en KWh se reescribe en la tarjeta micro SD y mediante un módulo WiFi (ESP 8266) se envía a un servidor, el cual almacenará esta información en una base de datos y tendrá el registro estadístico de consumo energético diario.

1Kwh=3200 Pulsos 0.01KWh=32 Pulsos

Adicional a esto, el sistema cuenta con un módulo GSM (Sim 900) el cual se encargará de suministrar la información del consumo energético en KWh, a través de mensajes de texto a un número celular previamente configurado.

El funcionamiento de este sistema consiste realizar una llamada al número de la tarjeta Sim incluida en el MOCPI desde el celular registrado previamente en la placa, este retornará a “Sistema correo de voz” después de transcurrido un tiempo y seguido de esto enviará un mensaje de texto con el valor del consumo energético consumido en toda la residencia, hay que tener en cuenta que la implementación de éste método de transmisión de información se diseñó principalmente para la empresa prestadora del servicio de energía con el  fin  de  realizar  la  facturación  mensual  y  para  las

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