Network of sensors for measurement of potential for delivery of electrical energy from solar panels

Abstract

I dagens industri har distribuerte m°alesystemer blitt brukt i flere °ar og gitt gode resultater. I nyere °ar har ny teknologi dukket opp innen temaet IoT og fullstended endret spillereglene. LoRaWAN og NB-IoT er to av disse teknologiene som tok markedet med storm og spesialiserte seg innen ”low power IoT”. Med et stigende klimafokus blant befolkningene har et lite fokusskifte innen strømforsyning skjedd mot energien fra solen. Apparater og bygninger blir mer og mer forsynt via solcellepaneler, og dette og ledet til at nye vanskeligheter har blitt eksponert. Kan man predikere hvor mye et solcellepanel vil produsere ved en gitt tid basert p°a information fra andre paneler i nærheten? En tr°adløs strømsensor somm°alet strøm og spenning og kommuniserer over LoRaWAN og NB-IoT ble designet og implementert. Sensoren m°alet strøm og spenning fra et solcellepanel og sender data til en server. Et mindre sensornettverkt p°a 4 nodes ble originalt satt i drift for °a simulere et DMS vha. LoRaWAN og NB-IoT som kommunikasjonsprotokoll. Oppgaven undersøker egenskaper som selvforsyning av strøm, tidssynkronisering mellom noder, strømforbruk og tidsforsinkelser mellom produksjonen i nodene. Systemet virker som det skulle til en viss grad, men pga. ufortsette problemer og faktorer diskutert i oppgaven, ble det ikke produsert nok god reproduserbar data til °a trekke konklusjoner. Et komplett system med evnen til °a predikere skybeveglser ble aldri implementert og testet. Istedenfor ble et liste sensornettverkt p°a 4 nodes utplassert med intensjon om ”proof-of-concept”, men evnet ikke °a produsere nok reproduserbar data til °a trekke en konklusjon.

In the industry, distributed measurements systems have existed and been used for many years with great results and success. In recent years, new technologies within the topic of Internet of Things (IoT) have emerged and completely changed the game. Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) and Narrowband-IoT (NB-IoT) are two of those technologies who took the market by storm, and specialize in low-power IoT devices. With a climate focus increasing by the year, a slight shift in focus towards solar energy arrived. More and more devices and buildings being powered by solar energy new difficulties surfaced. Is there a way to at some point be able to predict the delivery of energy (DoE) from solar panels, based on others around it? In this thesis an embedded power measurement sensor was designed, tested and finally implemented using LoRa and NB-IoT as communication. The sensor will measure voltage and current produced from a solar panel and transmit said data to a back-end application. A small network of 4 nodes were originally deployed in order to simulate a distributed measurement system (DMS) using both LoRaWAN and NB-IoT as communication protocol. The thesis investigates self-sufficiency, time synchronization, power consumption and necessary data to identify a time-lag between nodes. The deployed system did to some extent work as intended, but due to several discussed factors, not provide sufficient and good enough data A full system in order to actually predict cloud movement were never deployed. However, a small DMS with the intention of illustrating proof-of-concept were deployed but did not manage to procure sufficient data for a conclusive result.