Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
A home energy management system conforming to HomeKit and ECHONET lite protocols
Year (A.D.)
2019
Document Type
Thesis
First Advisor
วันเฉลิม โปรา
Faculty/College
Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)
Department (if any)
Department of Electrical Engineering (ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า)
Degree Name
วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
วิศวกรรมไฟฟ้า
DOI
10.58837/CHULA.THE.2019.1257
Abstract
วิทยานิพนธ์ฉบับนี้นำเสนอระบบบริหารจัดการพลังงานครัวเรือนซึ่งเป็นสถาปัตยกรรมคำนวณแบบ รวมศูนย์ ประกอบด้วยคอนโทรลเลอร์ 1 ตัวและเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน 4 ชนิด ได้แก่ ตู้เย็น หลอดแอลอีดี เครื่องทำน้ำอุ่น และเครื่องปรับอากาศ โดยเครื่องใช้ไฟฟ้าทั้งหมดถูกปรับปรุงและพัฒนาให้กลายเป็นเครื่องใช้ไฟฟ้าชาญฉลาดที่สามารถสื่อสารแบบไร้สายผ่านโพรโทคอล ECHONET Lite ร่วมกับอุปกรณ์อื่น ๆ ในโพรโทคอลเดียวกันได้ นอกจากนี้ยังนำเสนอการพัฒนาเกตเวย์สำหรับสื่อสารกับอุปกรณ์หรือตัวแทนปัญญาที่ใช้โพรโทคอลอื่น ซึ่งในวิทยานิพนธ์ฉบับนี้ได้นำเสนอเกตเวย์สำหรับสื่อสารกับโพรโทคอล HomeKit การปรับปรุงและพัฒนาตู้เย็นและหลอดแอลอีดีเป็นเครื่องใช้ไฟฟ้าชาญฉลาดทำได้โดยการศึกษาการทำงานของวงจรควบคุมและส่วนประกอบที่ทำหน้าที่ของเครื่องใช้ไฟฟ้า จากนั้นออกแบบวงจรควบคุมใหม่โดยสามารถทำงานร่วมกับส่วนประกอบของเครื่องใช้ไฟฟ้าเดิมได้ จากนั้นแทนที่วงจรควบคุมด้วยวงจรที่ออกแบบขึ้น โดยให้มีการดัดแปลงวัสดุโครงสร้างเท่าที่จำเป็น เครื่องใช้ไฟฟ้าชาญฉลาดสามารถทำงานได้ตามฟังก์ชันการทำงานปกติเมื่อไม่ได้เชื่อมต่อกับเครือข่าย และจะมีความสามารถเกี่ยวกับการเพิ่มประโยชน์ใช้สอยหรือการประหยัดพลังงานมากขึ้นเมื่อสามารถรับ/ส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายไปยังคอนโทรลเลอร์เพื่อประมวลผลและสั่งการได้ เครื่องใช้ไฟฟ้าชาญฉลาดทำงานโดยการประโยชน์ใช้สอยให้มากที่สุด ไม่ใช้พลังงานอย่างสูญเปล่า อัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องถูกนำมาใช้เพื่อทดสอบการติดต่อสื่อสารระหว่างตู้เย็นชาญฉลาดและคอนโทรลเลอร์ด้วยโพรโทคอล ECHONET Lite ซึ่งสามารถลดการใช้พลังงานของตู้เย็นลงได้อย่างน้อย 6.38\% และลดช่วงเวลาการเก็บรักษาอาหารในอุณหภูมิที่สูงเกินไปได้อย่างน้อย 33.54\% ซึ่งผู้ใช้งานสามารถประนีประนอมระหว่างช่วงเวลาในการเก็บรักษาอาหารที่อุณหภูมิอุ่นเกินไปให้สูงขึ้นแลกกับการลดการใช้พลังงานลงได้อีก หรือการทำงานเพื่อลดค่าไฟฟ้าเนื่องจากการคิดค่าไฟฟ้าด้วยอัตราตามช่วงเวลาของการใช้ หรือเข้าร่วมมาตรการความร่วมมือลดการใช้ไฟฟ้า สำหรับการทำงานของหลอดแอลอีดีนั้น ตัวควบคุมสามารถเรียนรู้การเลือกความสว่างที่เหมาะสมได้
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
This thesis proposes a centralized home energy management system (HEMS) consisting of a HEMS controller and four smart appliances, namely, a domestic refrigerator, an LED light fixture, a water heater and an air-conditioner which are improved with wireless communication capability conforming to ECHONET Lite protocol. An ECHONET Lite/HomeKit gateway is also presented in the thesis to demonstrate a heterogeneous network, that is, a communication between devices with different network protocols. An improvement of a domestic refrigerator and an LED light fixture is done by inspection of an original control circuit and designs a new control circuit with wireless capability as well as compatibility with the existing peripherals to substitute the original one, where the enclosure is left intact or modified as much as necessary. The improved smart appliance functionality remains the same when working offline and its utility or efficiency will be enhanced when operating online with HEMS controller. A smart appliance aims to maximize its utility, namely, its usefulness regarding to its energy consumption. A simple machine learning algorithm is implemented in the HEMS controller to control the ECHONET Lite-based smart domestic refrigerator. The result demonstrates that the refrigerator can achieve 6.38\% less energy consumption for refrigeration cycle and 7.18\% for defrost cycle. Users can set the priority to either utility or power saving according to time-of-use rate or demand response. The conversion of non-dimmable LED light fixture to the dimmable one is also shown in this thesis.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
ภูชำนิพัฒนนันท์, อธิวัฒน์, "ระบบบริหารจัดการพลังงานครัวเรือนที่เป็นไปตามโพรโทคอล HomeKit และ ECHONET Lite" (2019). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 9633.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/9633