A Power Line Communication based SmartPlug Prototype for Power Consumption Monitoring in Smart Homes

Authors

  • Wesley Costa UFES
  • Willian Garcia Viega dos Santos
  • Helder Roberto de Oliveira Rocha Universidade federal do Espírito Santo
  • Marcelo Viera Segatto Universidade Federal do Espírito Santo
  • Jair Adriano Lima Silva Universidade Federal do Espírito Santo

Keywords:

Smart grid, Smart Metering, Smart Homes, Powerline Communications

Abstract

In order to implement the concepts of smart grid and residential automation, this article presents a SmartPlug prototype for power consumption monitoring in smart homes. It is a device that, when coupled to the sockets, measures electrical voltage and current, and thereafter provides the power consumption to the consumer using the power line communication (PLC) technology. With the knowledge of the consumption of each outlet, the consumer is able to establish the concept of segmented energy consumption, which is an important allied of energy saving and power demanding. With commercial current and voltage sensors, the SmartPlug was built using the Arduino platform and the end user interface was created using the open source software ScadaBR. After performance evaluation in a laboratory, tests in real electrical plants were performed to validate the prototype, considering bit rates and signal spectrum in the PLC systems.

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Author Biographies

Wesley Costa, UFES

Atualmente, está inscrito no Doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Espírito Santo (UFES). Possui graduação em Engenharia Elétrica pela UFES com ênfase em Sistemas de Telecomunicações e Sistemas de Energia. Foi professor de ensino técnico por seis anos e bolsista de iniciação científica, sob fomento da UFES, onde estudou a implementação de sistemas multiportadoras OFDM no Laboratório de Telecomunicações (LabTel).

Willian Garcia Viega dos Santos

É aluno de mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Espírito Santo (UFES). Possui graduação em Engenharia Elétrica pela UFES. Foi professor e coordenador de Física no PECS, projeto de extensão da UFES que oferece pré-vestibular gratuito à comunidade. Foi bolsista de iniciação científica do Laboratório de Telecomunicações da UFES (LabTel), onde estudou a modelagem do canal para comunicação de dados via rede elétrica. Foi estagiário da Fundação Espírito-santense de Tecnologia (FEST) alocado no Laboratório de Hidrologia da UFES (LabHidro), onde trabalhou com calibração, manutenção preventiva e corretiva de equipamentos e sensores do laboratório. Participou do programa de intercâmbio "Branetec" em 2015 onde estudou o tema "Advanced sensor applications" na Hanze University of Applied Sciences (Holanda).

Helder Roberto de Oliveira Rocha, Universidade federal do Espírito Santo

Possui Doutorado e Mestrado em Computação Cientifica e Sistemas de Potência - UFF, Especialização em Administração e Negócios - UCAM, Bacharelado em Administração - UFRRJ e Graduação em Engenharia Elétrica - UFF. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, atuando principalmente nos seguintes temas: Estimação de Estado, Metaheurísticas, Sistema de Potência e Telecomunicações. Foi Tutor Presencial no curso de Tecnologia de Sistemas de Computação oferecido pelo CEDERJ, professor no Instituto Federal do Espirito Santo e do Departamento de Computação e Eletrônica do CEUNES/UFES. Realizou pesquisa no âmbito do programa Pós-Doutorado da CAPES na UFES. Ocupa atualmente o cargo de Professor Classe C - Adjunto II do Departamento de Engenharia Elétrica da UFES. É bolsista de Produtividade PQ2.

Marcelo Viera Segatto, Universidade Federal do Espírito Santo

Possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Espírito Santo (1991), mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Estadual de Campinas (1994) e doutorado em Física - Imperial College of Science Technology and Medicine (2001). Trabalhou como pesquisador na Britsh Telecom e posteriormente na Corning entre os anos de 1998 e 2001.Fez um estágio pós-doutoral no INESC-Porto em Portugal. Desenvolve pesquisas em parceria com diversas empresas nacionais e com diversos grupos de pesquisa no Brasil e no exterior nas áreas de telecomunicações, projeto e análise de desempenho de redes ópticas de acesso e de transporte, sistemas e dispositivos para comunicações ópticas, comunicação por rede redes elétricas de baixa e média tensões e mais recentemente em redes de sensores sem fios. Atualmente é professor associado da Universidade Federal do Espírito Santo. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Sistemas de Telecomunicações, atuando principalmente nos seguintes temas: telecomunicações, comunicações ópticas, redes ópticas, eletromagnetismo aplicado e dispositivos ópticos.

Jair Adriano Lima Silva, Universidade Federal do Espírito Santo

Possui Graduação, Mestrado e Doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), no Laboratório de Telecomunicações (LabTel). Fez parte do quadro permanente do curso de Engenharia Eletrotécnica do Instituto Federal do Espírito Santo (IFES). Atualmente é Pesquisador nível 2 do CNPq e Professor Adjunto IV no curso de Engenharia Elétrica da UFES, atuando também no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e, após Coordenação da pasta mobilidade para a UFES na Secretaria de Relações Internacionais, tornou-se Membro do Comitê Permanente de Internacionalização da UFES. No grupo de pesquisas em Telecomunicações sediado no LabTel realiza investigações relacionadas aos Sistemas de Telecomunicações, com ênfase em Técnicas de Multiplexação Multiportadoras OFDM, FBMC, UFMC e GFDM, aplicados aos Sistemas de Comunicação via fibras ópticas de longo alcance, às redes ópticas passivas, aos Sistemas de Comunicação sem Fio, na Tecnololofia Rádio sobre Fibra, e às comunicações via Rede de Distribuição de Energia Elétrica de baixa e média Tensões. Também vem realizando pesquisas em temas mais recentes, nomeadamente aos relacionadas à Comunicação via Luz Visísvel, Internet das Coisas, e diferentes aspectos referentes à Tecnologia 5G, tais como aumento de capacidade das Redes, agregação de banda, otimização de recursos, arquiteturas de Fronthaul Óptico, entre outros

Published

2021-04-26
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