Julio Guilherme Glasner de Maia ChagasOrientador: Prof. Dr. Carlos André G. Ferraz

AVALIANDO SENSIBILIDADE A CONTEXTO NA GESTÃO EFICIENTE DE ENERGIA ELÉTRICA

Recife, 28 de abril de 2009

Roteiro

• Motivação• Conceitos• CAMPS• Aplicação• Resultados• Trabalhos futuros

Motivação

• Centro de Informática UFPE• Xxx alunos de graduação• Premiações internacionais• XXX alunos de Pós-graduação• Infraestrutura disponivel 24/7/365

Motivação

21 de abril 2009 – 21:00

Motivação

21 de abril 2009 – 21:00

Motivação

21 de abril 2009 – 21:00

Motivação

21 de abril 2009 – 21:00

Conceitos

• USO RACIONAL DA ENERGIA• SENSIBILIDADE A CONTEXTO• AMBIENTE INTELIGENTE• MIDDLEWARES

Uso racional da energia

• No Brasil 16,2% da energia elétrica gerada é desperdiçada. (Empresa de Pesquisa Energética) – Perdas intrínsecas– Perdas por ineficiência

• Projeto deficiente• Manutenção Inadequada

• Operação deficiente

Sensibilidade a contexto

Capacidade de adaptação dos sistemas baseada na situação atual, em regras e em

aprendizado (histórico)• Variáveis de contexto

– Temperatura– Horário– Iluminação– Presença– Localização

Ambientes inteligentes

• Automação• Domótica (casa + automatizada)• Domótica Inteligente (domótica + contexto)

Middleware

• Neologismo criado para designar camadas de software que não constituem diretamente aplicações, mas que facilitam o uso de ambientes ricos em tecnologia da informação.

(http://www.rnp.br/noticias/2006/not-060926.html)

CAMPS

• O Context-Aware Middleware for Power Saving – CAMPS, um middleware ciente de contexto, que através de regras de inferência consegue determinar para as aplicações cadastradas, quando é momento de economizar energia em seus ambientes configurados.

CAMPS

Aplicação prática

• Cenário• Implementação• Resultados obtidos

Cenário

• Laboratórios de Graduação do CIn UFPELaboratório QTD CPU Capacidade HD

Memória RAM

Placa Vídeo Monitor

G1 40 Sempron 2,7GHz 40GB 1GB 64MB integrada 17" CRT

G2 40 Pentium 4 3GHz 40GB 1GB64 MB

independente 17" CRT

G3 48 Athlon 2,8GHZ 160GB 1GB256MB

independente 17" CRT

G4 50 Pentium 4 D 1,6GHz 160GB 2GB512MB

independente 17"LCD

G5 32 Athlon dual core 2,8GHZ 250GB 2GB 64MB integrada 17"LCD

Cenário

• Localização

Cenário Local Dispositivo Quantidade Potência

individual (W) Total (W) Potência geral (W)

G1Computadores 40 168,3 6732

15288Lâmpadas 32w 24 32 768

Split 1 1 7788 7788

G2Computadores 40 158,4 6336

14958Lâmpadas 32w 24 32 768

Split 1 1 7854 7854

G3

Computadores 48 149,6 7180,8

20521,8Lâmpadas 32w 24 32 768

Split 1 1 7854 7854

Split 2 1 4719 4719

G4

Computadores 50 137,5 6875

20159Lâmpadas 32w 24 32 768

Split 1 1 8316 8316

Split 2 1 4200 4200

G5Computadores 32 143 4576

13198Lâmpadas 32w 24 32 768

Split 1 1 7854 7854

Total (W) 84124,8

Implementação

• Versão simplificada do CAMPS• Scripts de presença• Controlador • Diagrama unifilar do sistema• Instalação dos dispositivos elétricos• Medidor de energia• Resultados obtidos

Implementação

• Versão simplificada do CAMPS– Configuração estática dos ambientes e limites– Leitura dos scripts de presença– Toques de mensagens informativas– shutdown– Agenda para reservas– Comunicação TCP com o controlador– Banco de dados

Implementação

Laboratório Quantidade Total de máquinas

Limiar de máquinas ocupadas PRIORIDADE

G5 32 23 1ª

G4 50 35 2ª

G3 48 34 3ª

G1 40 28 4ª

G2 40 28 5ª

Totais 210 148

• Laboratórios, limiares e prioridade

Implementação

• Script de presença– VBS (Visual Basic Script)– Baseado no script de login e logout windows

Implementação

• Microcontrolador Olimex LPC-E2124

Implementação

Implementação

Implementação

Diagrama unifilar

Implementação

• Medidor CCK 7550E

Resultados• Gráfico de ocupação nos laboratórios

– De 9 a 20 de abril 2009

0

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40

60

80

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Datas

Co

mp

uta

do

res

em u

so

Ocupação geral

Limiar G5

Limiar G5 + G4

Resultados

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23:5

0

Horário

Com

puta

dore

s em

uso

Ocupação Geral

Limiar G5

Limiar G5 + G4

• Gráfico de ocupação dia18/04/2009

Resultados• Registro banco de dados dia 18/04

Resultados• Gráfico de potências antes do sistema

– Dia útil comum (08/04/2009)

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Hora do dia

KW (kW)

Resultados• Gráfico de potências antes do sistema

– Fim de semana comum (04 e 05/04/2009)

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11:1

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16:1

5

18:4

5

21:1

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5

Hora do dia

KW KW

Resultados• Gráfico de potências após ativação do sistema

– Dia útil comum (15/04/2009)

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5

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5

Hora do dia

KW

Resultados• Gráfico de potências após ativação do sistema

– Final de semana comum (18 e 19/04/2009)

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14:1

5

16:1

5

18:1

5

20:1

5

22:1

5

Hora do dia

KW

Resultados• Gráfico comparação dias úteis

– Dia 08 e dia 15 de abril de 2009

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100

150

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250

300

Horas do dia

KW

CAMPS

Normal

Resultados

020406080

100120140160180

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:00

03

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:30

09

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:00

14

:45

17

:30

20

:15

23

:00

Hora do dia

KW CAMPS

Normal

• Gráfico comparação Finais de semana– Dia 04-05 e dia 18-19 de abril de 2009

Resultados

amóstrasQtd

campsPotantesPotmédiaEconomia

.

)..(.

Período Economia média (KW)

Dia da semana 32,716

Final de semana 31,233

Resultados

Potências KWHoras de

ocorrência (em uma semana)

KWh Total KWh

Carga nominal total instalada 84,125 168 14.133,0 14.133,0

Economia média dias semana 32,716 40 1.308,6

2.807,8 Economia média

finais de semana 31,233 48 1.499,2

Economiapercentual 19,87 %

• Economia em relação à carga nominal

ResultadosEnergia = Potência x tempo

xQtdHorassQtdamostra

campsPotantesPotEconomia

)..(

Período Economiamédia (E)

Horasperíodo (H)

Ocorrência (um ano) (O)

Economia Total(ExHxO)

Dia da semana 32,716 KW 8h 261 68.310,23 KWh

Final de semana 31,233 KW 48h 52 77.958,40 KWh

Total 146.268,63 KWh

Valor do KWh (tarifa azul fora do pico) R$ 0,17449

Economia média, projetada para um ano R$ 25.522,41

Conclusões• A utilização de sensibilidade a contexto dá uma nova

funcionalidade a automação de sistemas elétricos.• A adoção de um middleware como camada

intermediária, confere ao sistema uma flexibilidade importante:– Torna o sistema funcional para uma vasta gama de

aplicações barateando o custo desenvolvimento do core do middleware, e das aplicações que interagem com o mesmo.

– A possibilidade de utilização de qualquer dispositivo físico, acaba com a “amarração” a padrões ou fabricantes; o custo é ditado pela criatividade do projetista, e pela disponibilidade financeira do solicitante.

Trabalhos futuros

• No CAMPS– Aumentar a robustez para falhas do software– Adicionar novas variáveis de contexto

• Nas aplicações– Criar novos sensores de baixo custo, aproveitando

a infraestrutura disponível em instalações existentes.

– Aproveitar recursos existentes em hardware para acionamento de dispositivos.

Agradecimento

O trabalho em grupo é mais prazeroso poiso sucesso é coletivo.

MUITO OBRIGADO