Infraestrutura de aquisição de dados por redes de sensores sem fios e barramentos para monitoramento do consumo de energia elétrica

Um sistema monitor de consumo de energia elétrica para setores internos de unidades consumidoras foi desenvolvido para um projeto de P&D (Pesquisa e Desenvolvimento) ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica). O sistema utiliza Redes de Sensores sem Fios (RSSF) alocadas em pontos estratégicos da rede de energia elétrica e conectadas por radioenlace a um banco de dados remoto. Os sensores fornecem dados que são registrados e posteriormente acessados por um aplicativo que apresenta informativos ao usuários por meio de alertas, relatórios e interfaces gráficas. As RSSF são empregadas em sistemas de aquisição de sinais de múltiplos sensores dispersos em grandes áreas, em redes escalonáveis quanto ao número de dispositivos e flexíveis quanto a topologias, que podem ser formadas automaticamente em função das melhores rotas ou das rotas disponíveis em um dado momento. As RSSF também têm sido úteis em sistemas relacionados ao conceito da Smart Grid, oferecendo uma ferramenta “inteligente”, que permite integrar informações colhidas a partir de cargas elétricas nas unidades consumidoras ao sistema de geração e distribuição de energia, com o objetivo de melhorar o desempenho do sistema nos picos de demanda. Apesar da disponibilidade tecnológicas, dispositivos comerciais ainda são escassos no mercado, resultando em custos finais elevados para sistemas de monitoramento de consumo. Assim, para preencher esta lacuna foi desenvolvida uma configuração de infraestrutura de baixo custo, com módulos sensores interligados por barramentos I2C com uma memória compartilhada, formando um cluster que é ligado em RSSF capaz de formar redes em malha por meio do protocolo Miwi P2P (Peer to Peer). Como múltiplos sensores ocupam uma única antena para enviar dados, os custos são minimizados. Outro diferencial do método é dar acesso a sensores concentrados dentro de armários e gabinetes metálicos, que de outra forma não poderiam ser conectados em uma RSSF.An electric power consumption monitoring system for indoor sectors of costumers was developed to an ANEELR&D project. The system uses wireless sensor networks (WSN) placed at strategic points of the power grid and connected by radio link to a remote database. The sensor provide data, that are recorded and later accessed by a software presenting information to end users through alerts, reports and graphical interfaces. The WSN systems are used to acquire signals from multiple sensors scattered over large areas, with number of devices scalable in networks and flexible topologies, which can be formed automatically choosing the best routes or available routes. The WSNs have been useful in systems related with smart grid, offering a "smart" tool that allows collect information from electric loads in consumer units to the system of generation and distribution of energy, with the aim of improving system performance at peak demand by an electric utility. Despite the availability of technological, commercial devices are still scarce in the Brazilian market, resulting in high costs for final consumption monitoring systems. Therefore, to fill a gap a new configuration was developed presenting an infrastructure affordably with sensor modules connected by I2C bus with a shared memory forming clusters that are connected in WSN but can work in mesh networks through miwi P2P (Peer to Peer) protocol. With multiple sensors sharing a single antenna to send data, costs are reduced. Another exclusive feature of this method is to give access to sensors inside of cabinets and enclosures, which otherwise would not connected to a WSN