Desenvolvimento e Implantação de um Sistema Supervisório de Energia Elétrica no IF-SC

Resumo

Os sistemas supervisórios de energia elétrica são empregados para monitoramento, tendo como objetivo o controle e o gerenciamento do consumo. Através de dados históricos do sistema é possível compreender o perfil de consumo de uma edificação, tornando-se uma ferramenta útil no planejamento da manutenção, na previsão de ampliação da demanda e na avaliação do impacto de ações de economia de energia da instalação. O campus São José do IF-SC tem uma despesa média mensal em energia elétrica em torno de R$15.000. Avaliando-se as contas dos últimos doze meses percebe-se que em alguns períodos de férias escolares o consumo de energia é da mesma ordem dos meses letivos. Além disso, percebe-se que a gestão do comando de cargas como iluminação e ar condicionado não é realizada de maneira adequada. A proposta de TCC tem as seguintes etapas principais: instalar um medidor de potência elétrica na subestação de entrada do campus, desenvolver um conversor A/D, definir um meio de transmissão do sinal (cabo, wireless, rede elétrica etc.) e criar um portal na web disponibilizando em tempo real o valor da demanda e um banco de dados para geração de gráficos históricos.

Resumo Extendido

Este trabalho terá como objetivo a implantação de um sistema supervisório de energia elétrica do IFSC-São José. Este sistema, será útil para a supervisão e controle do gasto de energia elétrica consumida pelo campus do IFSC. O campus possui uma média de consumo de R$15.000,00 por mês. Este valor mensal logicamente deveria ser diminuído em época de férias das aulas, portanto a média consumida continua a mesma. O sistema supervisório irá monitorar o valor da potência consumida em tempo real e armazenará os valores obtidos em um banco de dados para realmente sabermos o que está acontecendo com o consumo de energia elétrica.

O primeiro passo a ser feito será instalar um medidor de potência elétrica na substação de entrada do campus. A alta corrente alternada da substação entrará no medidor de potência e será convertida para valores entre 4mA a 20mA. A variação da corrente de saída será linear a variação da corrente entrada. Logo após a conversão do valor da corrente, a mesma terá que ser transmitida em valores digitais para um computador. Uma boa maneira para realizar este tipo de transmissão seria utilizar a tecnologia de comunicação sem fio ZigBee. O medidor de potência teria ligação com o módulo Xbee via cabo serial, depois o sinal seria transmitido via Wireless para outro módulo Xbee que seria ligado ao computador. Porém, para o nosso caso em particular, este modo não será adequado pelo fato da alta perturbação eletromagnética que há na substação. A tecnologia Zigbee não foi projetada para funcionar em ambientes que contém bastante interferência eletromagnética. Portando está sendo analisada uma transmissão mais confiável via cabo serial, eliminando a hipótese de utilizar transmissão Wireless. Esta opção mais adequada realizará a comunicação via cabo entre o medidor de potência e um hardware chamado Arduino que converterá o sinal analógico em digital. O Arduino e o computador serão ligados via cabo USB e se localizarão fora da substação.

Falando um pouco sobre este hardware, o Arduino é uma plataforma de prototipagem eletrônica de hardware livre, projetada com um microcontrolador Atmel AVR de placa única, com suporte de entrada/saída embutido. Pode ser usado para o desenvolvimento de objetos interativos independentes, ou ainda para ser conectado a um computador hospedeiro. Uma típica placa Arduino é composta por um controlador, algumas linhas de E/S digital e analógica, além de uma interface serial ou USB, para interligar-se ao hospedeiro, que é usado para programá-la e interagi-la em tempo real. Neste trabalho, o Arduino recebendo a corrente analógica de 4mA a 20mA converterá estes sinais para digital para poder ser processado no computador. No computador, um programa será projetado para obter os sinais oriundos do Arduino e gerar os gráficos da energia elétrica consumida. Um banco de dados será necessário para armazenar o histórico do consumo de todos os dias. Para quem não sabe, os bancos de dados são coleções de informações que se relacionam de forma que crie um sentido. São operados pelos Sistemas Gerenciadores de Bancos de Dados (SGBD). A principal aplicação de Banco de Dados é controle de operações empresariais.

Continuando, um servidor apache será instalado no computador, o programa será disponibilizado na Web para ser acessado de qualquer lugar. Para maior restrição, ao acessar o site, será exigido nome de login e senha. Por fim, a ideia é que este sistema supervisório continue funcionando durante os próximos anos e sendo modificado/aperfeiçuado sempre que acharem necessário.