Akıllı elektrik sayacı ile enerjinin takip ve kontrolü
Tracing and controls of energy with smart electricity meters
Yazar: Nane, Mertcan; Gök, Halil; Akyazı, Ömür; Aksoy, Canan
Dergi: Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, Vol. 13 No. 4, 2022
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Smart electricity meter,Smart grid,Energy,Saving,Remote reading,Efficiency ; Akıllı elektrik sayacı,Akıllı şebekeler,Enerji,Tasarruf,Uzaktan okuma,Verim

Yaşantımızın her alanında ihtiyaç duyduğumuz elektrik enerjisi, kullanılan enerji kaynaklarının sınırlı olması ve enerjiye olan talebin sürekli olarak artması karşısında sürdürebilir olması için enerjinin verimli kullanılması gerekmektedir. Akıllı elektrik sayaçları, bağlı oldukları elektrik şebekesinin elektriksel değerlerini ölçen, ölçüm değerlendirmelerine bağlı olarak fatura hesabı çıkaran, haberleşme teknolojileriyle enerjiyi uzaktan takip ve kontrolünü (açma-kapatma) sağlayan akıllı ölçümleme cihazlarıdır. Bu çalışmada, tek fazlı akıllı elektrik sayacı tasarımı yazılımsal ve donanımsal olarak gerçekleştirilmiş olup laboratuvar ortamında test edilmiştir. Tasarımda kullanılan STM32F103 mikrokontrolcü ile alınan enerji ölçüm verileri, hem Wi-Fi hem de LoRa RF haberleşmesi ile aktarılmıştır. Bunlara ek olarak, mobil uygulama arayüzü geliştirilmiş ve tüm tüketim verileri tüketicilere cep telefonları üzerinden sunulmuştur. Deneysel çalışmaların sonucuna göre cihazın ölçüm doğruluğu %99’dan büyük olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca, proje kapsamında LoRa RF haberleşme altyapısı kurulumu için elektrik sayaçların aynı zamanda modem olarak da kullanılabileceği gösterilmiştir.Bu çalışmada, tek fazlı akıllı elektrik sayacı tasarlanmıştır. Tasarımı yapılan STM32F103 mikrokontrolcü tabanlı elektronik cihaz tarafından alınan enerji ölçüm verileri, MQTT haberleşme protokolü üzerinden Shifter.io Cloud sunucusuna aktarılmıştır. App Inventor programında tasarlanan mobil arayüzü uygulaması ile birlikte bahsi geçen tüm veriler bulut sunucusundan alınarak kullanıcılara arayüz ekranlarından anlık olarak akım, gerilim, güç ve fatura verileri hem sayısal hem de grafiksel olarak sunulmuştur. Bu bağlamda, kullanıcılar sürekli ve güncel olarak faturalarını takip edebileceğinden gereksiz harcamalarını azaltılmasını ve fatura fiyatlarını düşürülmesi sağlanacaktır. Ayrıca, kullanıcılar bu arayüz panelinde bulunan uzaktan enerji kesme özelliğiyle birlikte olası olağanüstü durumlarda (Doğal afet, yangın vb.) ya da ihtiyaç dahilinde enerjinin kontrolüne müdahale edebilmektedir. Çalışmada sunulan yöntem ile, akıllı elektrik sayaçlarının elektrik şebekesindeki kullanımının önemi vurgulanmıştır.

The electrical energy we need in every aspect of our lives must be used efficiently in order to be sustainable in the face of the limited energy resources and the continuous increase in the demand for energy. One of the ways to use energy efficiently is to control the energy continuously with smart meters. Smart electricity meters are intelligent measuring devices that measure the electrical values of the connected electrical grid, generate billing based on measurement evaluations, and enable remote monitoring and control (switching on/off) of energy through communication technologies. In this study, the design of a single-phase smart electricity meter was carried out in software and hardware and tested in a laboratory environment. The energy measurements taken with the STM32F103 microcontroller used in the design were transferred via both Wi-Fi and LoRa RF communication. In addition, the mobile application interface has been developed and all consumption data is presented to consumers via mobile phones. According to the results of the experimental studies, it has been observed that the measurement accuracy of the device is greater than 99%. In addition, it has been shown that electricity meters can also be used as modems for the installation of LoRa RF communication infrastructure within the scope of the Project.