Date of Award
11-2018
Document Type
Thesis
Degree Name
Master of Science (MS)
Department
Electrical Engineering
First Advisor
Hussain Shareef
Second Advisor
Addy Wahyude
Third Advisor
Magdy Salama
Abstract
Most residential units still rely on conventional energy supplied by utilities despite the continuous growth of renewable energy resources, such as solar and wind energy systems in power distribution networks. Utilities often use time-of-use energy pricing, which increases the interest of energy consumers, such as those in commercial and residential buildings, in reducing their energy usage. Thus, this work demonstrates the design and implementation of a home energy management (HEM) system that can automatically control home appliances to reduce daily energy and electricity bill. The system consists of multiple smart sockets that can read the power consumption of an attached appliance and actuate its on/off commands. It also consists of several other supporting instruments that provide information to the main controller. The smart sockets and supporting instruments in the system wirelessly provide the necessary data to a central controller. Then, the system analyzes the data gathered from these devices to generate control commands that operate the devices attached to the smart sockets. Control actions rely on a developed online rule-based HEM scheme. The rules of the algorithm are designed such that the lifestyle of the user is preserved while the energy consumption and daily energy cost of the controlled appliances are reduced. Experimental results show that the central controller can effectively receive data and control multiple devices from up to 18 m away without loss of data on the basis of a scheduled user program code. Moreover, online adaptation of the HEM scheme confirms significant reductions in the total daily energy consumption and daily electricity bill of 23.5 kWh and $2.898, respectively. Therefore, the proposed HEM system can be remarkably useful for home owners with high daily energy consumption.
Recommended Citation
Al-Hassan, Eslam Salah Fayez, "Design and Implementation of Wireless Smart Home Energy Management System Using Rule-Based Controller" (2018). Electrical Engineering Theses. 4.
https://scholarworks.uaeu.ac.ae/electric_theses/4
Comments
لا تزال معظم الوحدات السكنية تعتمد على الطاقة التقليدية التي توفرها شركات توزيع الكهرباء، على الرغم من النمو المستمر لموارد الطاقة المتجددة في شبكات توزيع الطاقة، مثل أنظمة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. تستخدم هذه الشركات نظام تسعيرة متغير حسب وقت الاستخدام في كثير من الأحيان، مما يزيد من اهتمام المستهلكين، مثل اصحاب المباني التجارية والسكنية، في ترشيد استخدام الطاقة. من اجل ما سبق، تم تصميم هذا البحث ليقدم تصميم جديد لنظام إدارة الطاقة المنزلية HEM) ) الذي يمكنه التحكم تلقائيًا في الأجهزة المنزلية لتقليل فاتورة الطاقة واستهلاك الكهرباء اليوميين. يتكون النظام من العديد من المقابس الذكية التي يمكنها قراءة استهلاك الطاقة لأي جهاز متصل فيها، كما ويمكنها وتفعيل أوامر التشغيل / الإيقاف. كما يتكون النظام أيض اً من العديد من الأدوات الداعمة الأخرى التي توفر المعلومات الأخرى المطلوبة من وحدة التحكم الرئيسية. يتم توفير هذه البيانات بطريقة لاسلكية من المقابس الذكية والأدوات الداعمة إلى جهاز التحكم المركزي. ثم يقوم هذا الجهاز بتحليل البيانات التي يتم جمعها لإصدار أوامر تحكم تعمل بالأجهزة المتصلة بالمقابس الذكية. يعتمد إصدار هذه الأوامر على مجموعة من القواعد المنطقية المعدة مسبقا داخل جهاز التحكم، حيث تم تصميم خوارزمية تعمل على تقليل الطاقة المستخدمة والتكلفة الناتجة عنها دون المساس بنمط حياة المستخدم. تُظهر النتائج التجريبية أن وحدة التحكم المركزية يمكن أن تستقبل البيانات بشكل فعال وتتحكم في أجهزة متعددة من مسافة تصل إلى 18 متر دون فقدان أي من هذه البيانات. علاوة على ذلك، قدمت تجارب نظام HEM المذكور في هذا البحث، تخفيضات كبيرة في إجمالي استهلاك الطاقة اليومي وفاتورة الكهرباء اليومية بما إجماله 23.5 كيلو واط في الساعة و 2.898 دولار على التوالي. ولذلك، فإن نظام HEM المقترح يمكن أن يكون مفيدًا بشكل ملحوظ لأصحاب المنازل الذين يستهلكون كميات كبيرة من الطاقة يوميًا.