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Réalisation d’un compteur intelligent pour le monitoring de la consommation électrique d’une installation monophasée

Tableau De Bord Avec

Le monitoring énergétique est le processus qui consiste à mesurer, piloter et maîtriser les consommations énergétiques. Le but étant de réaliser des économies énergétiques et financières. Le présent article se propose de présenter les étapes de réalisation d’un compteur intelligent effectué dans la société MOUSSASOFT .

Par ailleurs , il est intéressant de s’interroger sur l’importance des compteurs intelligents .

En effet , un compteur intelligent (ou communicant) comptabilise une consommation d’énergie (dans notre cas la consommation d’énergie électrique) de manière précise et en temps réel. Capable d’envoyer et de recevoir des données, un compteur intelligent facilite l’échange des valeurs de consommation d’énergie entre le consommateur et le distributeur.

Aussi , il permettra de rationaliser la consommation énergétique en responsabilisant et en sensibilisant les gens sur l’impact de leur empreinte énergétique , du moment que l’utilisateur de compteur intelligent réalisé va voir en temps réel sa facture énergétique augmentée au fur et à mesure de l’augmentation de sa consommation.

Le projet qui fait l’objet de cet article s’inscrit dans le contexte de l’internet des objets , ainsi il serait intéressant de parler des principaux composants d’une plateforme IoT.

Plateforme IoT :

Infrastructure Projet Iot Moussasoft

Donc Tout projet IoT met en œuvre l’infrastructure présentée dans la figure 1 , et cette architecture se compose de :

-Module IoT : qui permet de faire la liaison entre le monde physique et le monde numérique pour avoir au final un monde hybride où le physique et le numérique sont confondus .

Par conséquent le capteur va collecter les données du milieu physique et c’est à travers un microcontrôleur que ces données initialement analogique vont être convertie en des données numériques stockable et affichable.

Dans ce projet j’ai utilisé le capteur PZEM 004t V3 , il s’agit d’un capteur qui permet de faire la surveillance des paramètres électriques d’une installation monophasée à savoir la puissance active , réactive et apparente , l’énergie consommée , le facteur de puissance , le courant et la tension.

Ce capteur peut en outre mesurée un courant de l’ordre de 100 A et une puissance allant jusqu’à 22 kw.

Pzem-004T Compteur D’énergie Électrique Voltmeter Amperemeter Maroc
PZEM-004T mesure Puissances, Voltage, Courant maroc

Figure 2 : Capteur PZEM 004t V3

En ce qui concerne le microcontrôleur et dans un souci ergonomique et afin d’adapter ce projet aux besoins des utilisateurs nous avons choisit d’utiliser l’ESP01 qui est un petit module permettant de connecter n’importe quel microcontrôleur (du moment qu’il possède un UART Rx/Tx) à un réseau WiFi pour un très faible coût.

Vente Esp8266 Au Maroc

 

Figure 4: Module IoT réalisé chez MOUSSASOFT

Alimentation : L’alimentation du capteur PZEM 004t V3 est assurée par une tension de 220 v , alors que l’alimentation de l’ESP 01 nécessite une tension de 3.3 V , en conséquence , on a utilisé le composant HLK-PM03 Module Abaisseur De Tension AC/DC 220V À 3.3V.

Hlk-Pm01 Alimentation 5V Dc 600Ma Sans Transformateur Maroc
Module HLK-PM01 Alimentation 220v Ac vers 5V DC 600mA sans transformateur pour pcb vente au Maroc

Figure 5: Module abaisseur de tension

Serveur :

Après avoir réalisé la partie matériel du compteur intelligent (compteur parce qu’il fait la collecte des données électriques et intelligent parce qu’il envoie ces données à l’aide d’un microcontrôleur contenant un module WIFI), alors maintenant il faut stocker ces données et les visualiser , et ces deux dernières étapes constituent les phases ultimes de cette réalisation .

Toutefois , et pour atteindre cet objectif on doit impérativement envoyer ces données vers un serveur dont l’objet principal est l’hébergement des données envoyés par le microcontrôleur (ces données envoyées leur faut une adresse , c’est le serveur).

Le serveur utilisé pour l’hébergement des données envoyés par le microcontrôleur est DigitalOceanServer qui permet d’utiliser un volume de stockage de 25 GB.

Interface Du Serveur Utilisé Dans La Réalisation Du Compteur Intelligent

Figure 6: Interface du serveur utilisé dans la réalisation du compteur intelligent

A signaler que le protocole et la technologie de communication utilisée dans la mise au point de ce compteur intelligent sont respectivement le protocole mqtt et la technologie wifi.

Le protocole mqtt est le choix le plus adapté aux projets IoT parce qu’il permet de faciliter le chiffrement des messages envoyés grâce à des méthodes avancé , sans oublier qu’il permet de gérer l’identification des clients grâce à des protocoles d’identification performants ce qui a pour effet de renforcer l’intégrité des données , l’authentification et l’identification des clients , en gros le protocole mqtt permet d’envoyer les données en toute sécurité, sachant que la sécurité est un élément incontournable dans les projets IoT.

Pour la technologie de communication choisit , il est à signaler que le Wifi est une technologie disponible chez les clients potentiels et qui permet en outre d’envoyer les données avec un débit important.

Toujours dans la partie serveur , il faut souligner que cette partie a été implémentée dans le Node- Red qui est un outil permettant de faciliter le flux des données entre les différents intervenants dans un projet IoT , et ce en procurant une interface visuelle et graphique ergonomique .

C’est grâce à cet outil que ce fait la récupération des données envoyées par le microcontrôleur et leur hébergement dans le serveur d’une part , ainsi que leur transmission vers le système de gestion de base de données et l’interface de visualisation et de monitoring d’une autre part.

Récupération Et Transmission Des Données À Laide Du Node Red

Figure 7 : Récupération et transmission des données à l’aide du Node-Red

Tableau De Bord Réalisé Avec Le Node Red

Figure : Tableau de bord réalisé avec le Node-Red

Base de données :

La base de données est une étape essentiel dans un projet IoT , puisqu’elle nous permet de stocker les données et par conséquent de garder un historique qui pourrait être utilisé dans des projets de machine learning pour lequel les données sont considérées comme élément vital et indispensable .

La Système de gestion de base de données utilisée dans cette réalisation est InfluxDB qui permet non seulement de faire le stockage mais aussi de faire la visualisation des données à travers des tableaux de bords dynamiques.

Interface De

Figure 8: Interface de InfluxDB

Tableau De Bord Avec

Figure 9:Tableau de bord avec InfluxDB

Interface de visualisation :

Le logiciel utilisé et adopté pour faire le monitoring final de la consommation électrique est Grafana.

Grafana

Grafana permet de faire la visualisations des données depuis des sources telles que les bases de données , dans ce projet nous avons utilisé de lier Grafana avec InfluxDB.

Tableau De Bord Réalisé À Laide De Grafana

Figure 10: Tableau de bord réalisé à l’aide de Grafana

Conclusion :

En guise de conclusion , on pourrait dire que cette réalisation pourrait être considérées comme solution dans nombre de secteurs :

Solution pour :

-Installations photovoltaïques ; -Industrie ;

-Tertiaire ;
-Infrastructure.
Enfin il est judicieux de souligner les points forts et les fonctionnalités de ce compteur intelligent : Points forts :
-Facile d’utilisation ;
-Tableaux de bords personnalisable ;
-Fonction Web server.
Fonctionnalités :
-Multi mesure :Courant , tension ,fréquence , facteur de puissance , puissance ,énergie ;
-courbes de charges : puissance active et réactive .

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