ПРОГРАМНИЙ МОДУЛЬ МОНІТОРИНГУ АКУМУЛЯТОРНИХ БАТАРЕЙ ДЛЯ СИСТЕМИ ПІДТРИМКИ ПРИЙНЯТТЯ РІШЕНЬ З ВИКОРИСТАННЯМ ЦИФРОВОГО ДВІЙНИКА
DOI:
https://doi.org/10.32689/maup.it.2025.4.29Ключові слова:
програмний модуль, гібридна енергетична мікромережа, моніторинг, периферійне обчислення, відновлювальні джерела енергіїАнотація
Метою роботи є розробка програмного модуля виміру ємності акумуляторних батарей з моніторингом через локальний інтерфейс та хмарний сервіс для подальшої інтеграції у проактивну систему з цифровим двійником для керування розподілом енергії у мережах з альтернативними джерелами енергії. Методологія. Було проведено аналіз сучасних тенденцій у сфері енергетики, актуальних технологій для віддаленого доступу до пристроїв завдяки огляду наукової літератури по суміжній тематиці, доступних програмних продуктів зі схожими функціональними можливостями. На їх основі були сформовані вимоги для розробки програмного модуля у вигляді UML діаграм варіантів використання та послідовності. Аналіз доступних апаратних засобів для реалізації системи моніторингу дозволив обрати необхідну модель датчику для вимірів і мікроконтролера, які задовольняють потреби обчислювальної потужності для периферійних обчислень та необхідних інтерфейсів підключення. Ітераційна модель розробки використовувалася у ході програмної реалізації та надавала доповнення функціональних можливостей на кожному етапі. А сама програмна частина базується на функціонально-орієнтованому підході до програмування з використанням архітектури із розмежуванням відповідальності, адже програмний модуль поєднує у собі три частини, що відповідають за збір та обробку даних, локальний веб-інтерфейс, хмарну інтеграцію з IoT сервісом Blynk. Результати. Проведено огляд сучасних підходів розроблення систем моніторингу та їх інтеграції у IoT-інфраструктуру. Зроблено моделювання варіантів використання програмного модуля та моделювання доступний дій акторів шляхом розробки UML діаграм. Програмний модуль написаний мовою програмування С та сумісний з ESP32 та іншими подібними мікроконтролерами на базі Arduino. Реалізовано алгоритми обчислення, та мінімізації помилок для розрахунків основних показників системи. Спроектовано дизайн локальної веб-сторінки та шаблон інтерфейсу у IoT додатку Blynk. Кожен з цих екранів відображає актуальні показники стану акумулятора, хмарна інтеграція з Blynk реалізує архівування значень та їх перегляд у вигляді графіків. Протестовано роботу програмного модуля з системою резервного живлення для приватного будинку протягом двох місяців. Наукова новизна роботи полягає у тому, що розроблений програмний модуль у своїй основі використовує такі архітектурні рішення, які надають гнучкість налаштування для інтеграції в системи прийняття рішень з цифровим двійником у якості джерела даних використання, чи накопичення енергії у акумуляторних батареях. Висновок. У роботі показано розробку програмного модуля для локального та віддаленого моніторингу користувачем стану акумуляторної батареї, що дозволить забезпечити систему підтримки прийняття рішень даними для аналізу стану подібної системи та прийняття автоматичних дій на їх основі.
Посилання
Abdessalem W. Ben, Jayari I., Karaa S. Climate Change: The Challenge of Tunisia and Previsions for Renewable Energy Production. 2023. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-22456-0_6.
Afkar M., Gavagsaz-Ghoachani R., Phattanasak M., Pierfederici S. Decentralized Passivity-based Control of Two Distributed Generation Units in DC Microgrids. 2023 8th International Conference on Technology and Energy Management (ICTEM). Babol, Iran, 2023. P. 1–5. DOI: https://doi.org/10.1109/ICTEM56862.2023.10084246.
Belaid M., Chandra A., Rezkallah M., Ibrahim H. Performance Study of a Decentralized Control Strategy for Hybrid Standalone Power Generation System. IECON 2021 – 47th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. Toronto, Canada, 2021. P. 1–6. DOI: https://doi.org/10.1109/IECON48115.2021.9589265.
Ghahfarrokhi M., Khademvatani A. Investigating the Impact of Fossil Fuel Prices on CO₂ Emissions in Iran and China. 2024 9th International Conference on Technology and Energy Management (ICTEM). Behshar, Mazandaran, Iran, 2024. P. 1–13. DOI: https://doi.org/10.1109/ICTEM60690.2024.10631921.
Kavousi-Fard A., Dabbaghjamanesh M., Jafari M., Fotuhi-Firuzabad M., Dong Z. Y., Jin T. Digital Twin for mitigating solar energy resources challenges: A Perspective Review. Solar Energy. 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2024.112561.
Lasemi M. A., Arabkoohsar A., Hajizadeh A. Optimal Design of Green Energy Hub Considering Multi-Generation Energy Storage System. 2022 IEEE International Conference on Power Systems Technology (POWERCON). Kuala Lumpur, Malaysia, 2022. P. 1–6. DOI: https://doi.org/10.1109/POWERCON53406.2022.9929923.
Li L., Li J., Wang H., Georgieva T., Ferentinos K., Arvanitis K., Sigrimis N. Sustainable energy management of solar greenhouses using open weather data on MACQU platform. International Journal of Agricultural and Biological Engineering. 2018. 11(1). DOI: https://doi.org/10.25165/j.ijabe.20181101.2713.
Meng F., Wang X. Digital twin for intelligent probabilistic short-term load forecasting in solar based smart grids using shark algorithm. Solar Energy. 2023. DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2023.111870.
Prajapati D. K., Joshi R. A Comparison of Machine Learning Methods for Forecasting Solar Energy Production. 2024 International Conference on Advances in Computing Research on Science Engineering and Technology (ACROSET). Indore, India, 2024. P. 1–6. DOI: https://doi.org/10.1109/ACROSET62108.2024.10743318.
Savov K.-K., Stoilov D., Hadzhiyska K. Model for energy flow optimization and planning. 2022
th Electrical Engineering Faculty Conference (BulEF). Varna, Bulgaria, 2022. P. 1–5. DOI: https://doi.org/10.1109/BulEF56479.2022.10021158.
Simmons C., Arment J., Powell K., Hedengren J. Proactive energy optimization in residential buildings with weather and market forecasts. Processes. 2019. 7(12). DOI: https://doi.org/10.3390/pr7120929.
Wang Z., Luther M., Horan P., Matthews J., Liu C. Technical and economic analyses of PV battery systems considering two different tariff policies. Solar Energy. 2024. (267). DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2023.112189.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
