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Arduino-based low-cost electrical load tracking system with a long-range mesh network
Advances in Manufacturing ( IF 4.2 ) Pub Date : 2020-06-19 , DOI: 10.1007/s40436-020-00310-5
Xin-Lin Wang , Bora Ha , Frank Andrew Manongi , Woo-Kyun Jung , Yusufu Abeid Chande Jande , Sung-Hoon Ahn

A system that combines the advantage of the long-range (LoRa) communication method and the structural characteristics of a mesh network for an LoRa mesh network-based wireless electrical load tracking system is proposed. The system demonstrates considerable potential in reducing data loss due to environmental factors in far-field wireless energy monitoring. The proposed system can automatically control the function of each node by confirming the data source and eventually adjust the system structure according to real-time monitoring data without manual intervention. To further improve the sustainability of the system in outdoor environments, a standby equipment is designed to automatically ensure the normal operation of the system when the hardware of the base station fails. Our system is based on the Arduino board, which lowers the production cost and provides a simple manufacturing process. After conducting a long-term monitoring of a near-field smart manufacturing process in South Korea and the far-field energy consumption of rural households in Tanzania, we have proven that the system can be implemented in most regions, neither confined to a specific geographic location nor limited by the development of local infrastructure. This system comprises a smart framework that improves the quality of energy monitoring. Finally, the proposed big-data-technology-based power supply policy offers a new approach for prolonging the power supply time of off-grid power plants, thereby providing a guideline for more rural areas with limited power sources to utilize uninterrupted electricity.



中文翻译:

具有远程网状网络的基于Arduino的低成本电力负荷跟踪系统

提出了一种结合远程(LoRa)通信方法的优点和基于LoRa网状网络的无线电力负荷跟踪系统的网状网络结构特征的系统。该系统在减少由于远场无线能量监控中的环境因素引起的数据丢失方面显示出巨大的潜力。所提出的系统可以通过确认数据源来自动控制每个节点的功能,并最终根据实时监控数据调整系统结构,而无需人工干预。为了进一步提高系统在室外环境中的可持续性,设计了备用设备,以在基站的硬件出现故障时自动确保系统的正常运行。我们的系统基于Arduino开发板,这降低了生产成本并提供了简单的制造过程。在对韩国的近场智能制造过程和坦桑尼亚的农村家庭的远场能耗进行了长期监控之后,我们证明了该系统可以在大多数地区实施,而不仅限于特定地区位置也不受本地基础设施发展的限制。该系统包括一个智能框架,可提高能源监控的质量。最后,拟议的基于大数据技术的供电政策为延长离网电厂的供电时间提供了一种新方法,从而为电源有限的更多农村地区提供了不间断电力使用的指南。在对韩国的近场智能制造过程和坦桑尼亚的农村家庭的远场能耗进行了长期监控之后,我们证明了该系统可以在大多数地区实施,而不仅限于特定地区位置也不受本地基础设施发展的限制。该系统包括一个智能框架,可提高能源监控的质量。最后,拟议的基于大数据技术的供电政策为延长离网电厂的供电时间提供了一种新方法,从而为电源有限的更多农村地区提供了不间断电力使用的指南。在对韩国的近场智能制造过程和坦桑尼亚的农村家庭的远场能耗进行了长期监控之后,我们证明了该系统可以在大多数地区实施,而不仅限于特定地区位置也不受本地基础设施发展的限制。该系统包括一个智能框架,可提高能源监控的质量。最后,拟议的基于大数据技术的供电政策为延长离网发电厂的供电时间提供了一种新方法,从而为电源有限的更多农村地区提供了不间断电力使用的指南。我们已经证明该系统可以在大多数地区实施,既不局限于特定的地理位置,也不受本地基础设施发展的限制。该系统包括一个智能框架,可提高能源监控的质量。最后,拟议的基于大数据技术的供电政策为延长离网电厂的供电时间提供了一种新方法,从而为电源有限的更多农村地区提供了不间断电力使用的指南。我们已经证明该系统可以在大多数地区实施,既不局限于特定的地理位置,也不受本地基础设施发展的限制。该系统包括一个智能框架,可提高能源监控的质量。最后,拟议的基于大数据技术的供电政策为延长离网电厂的供电时间提供了一种新方法,从而为电源有限的更多农村地区提供了不间断电力使用的指南。

更新日期:2020-06-19
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