Дослідження випромінюючого модуля системи енергетичного мене-джменту будівель
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2022-4-2Ключові слова:
енергетичний менеджмент, система керування, розумний дім, випромінюючий модуль, мікросмужкова трикутна антена, модуль коефіцієнта відбиття, характеристики випромінюванняАнотація
Мета роботи. Вдосконалення інструментарію взаємодії між сенсорами та системою керування будівлі за допомогою використання трикутної мікросмужкової антени.
Методи дослідження. Математичне моделювання методом кінцевих різниць у часовій області.
Отримані результати. Запропоноване технічне рішення полягає у виборі оптимальної конструкції випромінюючого модулю у формі трикутної мікросмужкової антени, шляхом математичного моделювання, значень геометричних розмірів трикутника, товщини діелектричного шару та значення його діелектричної проникності, загальних розмірів випромінюючого модулю які забезпечують оптимальне узгодження антени з фідером живлення у вигляді мікросмужкової лінії. Розроблено комп'ютерну модель трикутної мікросмужкової антени методом кінцевих різниць у часовій області дозволяє провести дослідження щодо параметрів даної антени, які забезпечують стійкий бездротовий зв’язок між системою давачів (сенсорів) та блоком керування автоматизацією будинка. Умовою підвищення ступеня узгодження антени із лінією живлення вибір способу живлення антени. Встановлено, що найбільш оптимальним способом живлення трикутної антени є спосіб приєднання мікросмужкової лінії до середини сторони трикутника, у порівнянні зі способом приєднання лінії живлення до вершини трикутника. Проведено оптимізацію ширини мікросмужкової лінії живлення по критерію мінімізації модуля коефіцієнта відбиття на вході антени. Проведено дослідження ступеня узгодженості антени на робочих частотах 2,4 та 7 ГГц. На частоті 7 ГГц величина модуля коефіцієнта відбиття складає -23,6776 дБ. Розраховані тривимірна та двовимірні діаграми спрямованості даної антени. Діаграма спрямованості має майже сферичну форму, тобто дозволяє розміщувати випромінюючий модуль у довільній орієнтації щодо земної поверхні. Це дозволяє використовувати трикутну мікросмужкову антену у якості випромінюючого модуля системи енергетичного менеджменту будівель та системи розумний дім.
Наукова новизна. Дослідження способів живлення трикутної мікросмужкової антени дозволяє знайти оптимальне узгодження антени із лінією живлення, що забезпечує формування характеристик випромінювання які забезпечують ефективну взаємодію між давачами (сенсорами) та системою керування енергетичного менеджменту будівлі.
Практична цінність. Отримані в результаті дослідження характеристик випромінювання трикутної мікросмужкової антени дозволяють використовувати її для організації бездротового каналу зв’язку в 4% смузі робочих частот.
Посилання
Jang H., Kang B., Keonhee C., Jang K., Park S. (2019). Design and implementation of IoT-based HVAC and lighting system for energy saving. Proceeding of MATEC Web of Conferences, 02012. DOI: 10.1051/matecconf/201926002012
Naqbi Al A., Alyieliely S. S., Talib M. Abu, Nasir Q., Bettayeb M., Ghenai C. (2021). Building energy management systems using the Internet of Things: systematic literature review. Proceeding of Interna-tional Symposium on Networks, Computers and Communications (ISNCC), 1-7. DOI: 10.1109/ISNCC52172.2021.9615641
Dhanalakshmi S., Poongothai M., Sharma K. (2020). IoT based indoor air quality and smart en-ergy management for HVAC system. Procedia Computer Science, 1800-1809. DOI: 10.1016/j.procs.2020.04.193
Vishwakarma S. K., Upadhyaya P., Kumari B., Mishra A. K. (2019). Smart energy efficient home automation system using IoT. Proceeding of 4th International Conference on Internet of Things: Smart Innovation and Usages (IoT-SIU), 1-4. DOI: 10.1109/IoT-SIU.2019.8777607
Chen Y.-Y., Lin Y.-H., Kung C.-C., Chung M.-H., Yen I.-H. (2019). Design and implementation of cloud analytics-assisted smart power meters con-sidering advanced artificial intelligence as edge analytics in demand-side management for Smart Homes. Sensors, 19(9), 2047. DOI: 10.3390/s19092047
Monteiro V., Pinto J. G., Afonso J. L. (2016). Opera-tion modes for the electric vehicle in Smart Grids and Smart Homes: present and proposed modes. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 65(3), 1007-1020. DOI: 10.1109/TVT.2015.2481005
Rischke J., Sossalla P., Itting S., Fitzek F. H. P., Reis-slein M. (2021). 5G campus networks: a first measurement study. IEEE Access, 9, 121786- 121803. DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3108423
Korolev N., Levitsky I., Khorov E. (2022). Analyti-cal model of multi-link operation in saturated het-erogeneous Wi-Fi 7 networks. IEEE Wireless Communications Letters, (12), 2546-2549. DOI: 10.1109/LWC.2022.3207946
Damacharla P., Javaid A. Y., Gallimore J. J., Devabhaktuni V. K. (2018). Common metrics to benchmark human-machine teams (HMT): a re-view. IEEE Access, 6, 38637-38655. DOI: 10.1109/ACCESS.2018.2853560
Hassan Q. F. (2018). Introduction to the Internet of Things. Internet of Things A to Z: Technologies and Applications. IEEE, 50. DOI: 10.1002/9781119456735.ch1
Osamy W., Khedr A. M., Salim A. (2019). ADSDA: adaptive distributed service discovery algorithm for Internet of Things based mobile wireless sensor networks. IEEE Sensors Journal, 9(22), 10869-10880. DOI: 10.1109/JSEN.2019.2930589
Lee K.-Y., Chu Y.-M., Chen C.-C., Tsai C.-L., Lou S.-J. (2019). Case analysis on energy saving im-provement of commercial air conditioning sys-tems. Proceeding of. IEEE Eurasia Conference on IOT, Communication and Engineering (ECICE), 1-6. DOI: 10.1109/ECICE47484.2019.8942775
Thongkaew S., Charitkuan C. (2018). IoT for en-ergy saving of split-type air conditioner by control-ling supply air and area temperature. Proceeding of 22nd International Computer Science and En-gineering Conference (ICSEC), 1-4. DOI: 10.1109/ICSEC.2018.8712656
Tastan M., Gökozan H. (2018). An Internet of Things based air conditioning and lighting control system for Smart Home. American Scientific Re-search Journal for Engineering Technology and Sciences, 181-189.
Murthy K. S., Herur P., Adithya B. R., Lokesh H. (2018). IoT-based light intensity controller. Pro-ceeding of International Conference on Inventive Research in Computing Applications (ICIRCA), 455–460. DOI: 10.1109/ICIRCA.2018.8597416
Gupta A. K., Johari R. (2019). IOT based electrical device surveillance and control system. Proceeding of 4th International Conference on Internet of Things: Smart Innovation and Usages, 1-5. DOI: 10.1109/IoT-SIU.2019.8777342
Intarungsee I., Thararak P., Jirapong P., Pengwon K, Kaewwong S. (2022). Intelligent Internet of Things using artificial neural networks and Kal-man filters for energy management systems. Pro-ceeding of International Electrical Engineering Congress (iEECON), 1-5. DOI: 10.1109/iEECON53204.2022.9741649
Bhatnagar H. V., Kumar P., Rawat S., Choudhury T. (2018). Implementation model of Wi-Fi based Smart Home system. Proceeding of International Conference on Advances in Computing and Communication Engineering (ICACCE), 23-28. DOI: 10.1109/ICACCE.2018.8441703
Song E. Y., FitzPatrick G. J., Lee K. B., Griffor E. (2022). A methodology for modeling interoperabil-ity of Smart Sensors in Smart Grids. IEEE Trans-actions on Smart Grid, 13(1), 555-563. DOI: 10.1109/TSG.2021.3124490
Magro V.I., Plaksin S.V. (2021). Komp'yuterne modelyuvannya vyprominyuvalʹnoho modulya systemy monitorynhu sonyachnoyi el-ektrostantsiyi [Computer modeling of the radia-tion module of the solar power plant monitoring system]. Vidnovlyuvalʹna enerhetyka. 64, 2, 29-37. (in Ukrainian) DOI: 10.36296/1819-8058.2021.2(65).29-37
jMorello R., Capua C. De, Fulco G., Mukhopadh-yay S. C. (2017). A smart power meter to monitor energy flow in Smart Grids: the role of advanced sensing and IoT in the Electric Grid of the future. IEEE Sensors Journal, 17(23), 7828-7837. DOI: 10.1109/JSEN.2017.2760014
Haque M. E., Islam M. R., Rabbi M. T. F., J. I. Rafiq M. T. F. (2019). IoT based home automa-tion system with customizable GUI and low cost embedded system. Proceeding of International Conference on Sustainable Technologies for In-dustry 4.0 (STI), 1-4. DOI: 10.1109/STI47673.2019.9068035
Ramani U., Rumar S. S., Santhoshkumar T., Thilagaraj M. (2019). IoT based energy manage-ment for Smart Home. Proceeding of 2nd Interna-tional Conference on Power and Embedded Drive Control (ICPEDC), 533-536. DOI: 10.1109/ICPEDC47771.2019.9036546
Singh H. K., Verma S., Pal S., Pandey K. (2019). A step towards home automation using IOT. Pro-ceeding of Twelfth International Conference on Contemporary Computing (IC3), 1-4. DOI: 10.1109/IC3.2019.8844945
Harini V., Sairam M. V., Madhu R. (2020). Per-formance analysis of an extended Sierpinski gas-ket fractal antenna for mm wave femtocells ap-plications. International Journal of Engineering and Advanced Technology, 8, 1-9. DOI: 10.1007/s11277-021-08289-3
Vallappil A. K., Khawaja B. A, Rahim, M. N. Iqbal M. K. A., Chattha H. T. (2022). Metamaterial-inspired electrically compact triangular antennas loaded with CSRR and 3 × 3 cross-slots for 5G in-door distributed antenna systems. Micromachines, 13, 1-9. DOI: 10.3390/mi13020198
Pozar, D.M. (2005). Microwave Engineeringd. N.Y.: Wiley, 736. DOI: 10.4236/ojapps.2022.125044
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 V.I. Magro, S.V. Plaksin
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
