AVALIANDO SENSIBILIDADE A CONTEXTO NA GESTÃO EFICIENTE
DE ENERGIA ELÉTRICA
Julio Guilherme Glasner de Maia Chagas
Orientador: Prof. Dr. Carlos André G. Ferraz
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 UFPE
Laboratório
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
1GB
64 MB
independente
17" CRT
17" CRT
G3
48
Athlon 2,8GHZ
160GB
1GB
256MB
independente
G4
50
Pentium 4 D 1,6GHz
160GB
2GB
512MB
independente
17"LCD
G5
32
Athlon dual core 2,8GHZ
250GB
2GB
64MB integrada
17"LCD
Cenário
• Localização
Cenário
Local
G1
G2
G3
G4
G5
Dispositivo
Quantidade
Potência
individual (W)
Total (W)
Computadores
40
168,3
6732
Lâmpadas 32w
24
32
768
Split 1
1
7788
7788
Computadores
40
158,4
6336
Lâmpadas 32w
24
32
768
Split 1
1
7854
7854
Computadores
48
149,6
7180,8
Lâmpadas 32w
24
32
768
Split 1
1
7854
7854
Split 2
1
4719
4719
Computadores
50
137,5
6875
Lâmpadas 32w
24
32
768
Split 1
1
8316
8316
Split 2
1
4200
4200
Computadores
32
143
4576
Lâmpadas 32w
24
32
768
Split 1
1
7854
7854
Total (W)
Potência geral
(W)
15288
14958
20521,8
20159
13198
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
• Laboratórios, limiares e prioridade
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
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
120
100
80
Ocupação geral
60
Limiar G5
40
Limiar G5 + G4
20
Datas
09
20
/4/
20
09
19
/4/
20
09
18
/4/
20
09
17
/4/
20
09
16
/4/
20
09
15
/4/
20
09
14
/4/
20
09
13
/4/
20
09
12
/4/
20
09
11
/4/
20
09
10
/4/
20
20
09
0
9/4
/
Computadores em uso
140
Horário
23:50
22:35
21:20
20:05
18:50
17:35
16:20
15:05
13:50
12:35
11:20
10:05
08:50
07:35
06:20
05:05
03:50
02:35
01:20
00:05
Computadores em uso
Resultados
• Gráfico de ocupação dia18/04/2009
70
60
50
40
Ocupação Geral
30
Limiar G5
20
Limiar G5 + G4
10
0
Resultados
• Registro banco de dados dia 18/04
Resultados
• Gráfico de potências antes do sistema
– Dia útil comum (08/04/2009)
300
250
(kW)
150
100
50
Hora do dia
00:00
22:45
21:30
20:15
19:00
17:45
16:30
15:15
14:00
12:45
11:30
10:15
09:00
07:45
06:30
05:15
04:00
02:45
01:30
0
00:15
KW
200
Resultados
• Gráfico de potências antes do sistema
– Fim de semana comum (04 e 05/04/2009)
180
160
140
100
80
KW
60
40
20
Hora do dia
23:45
21:15
18:45
16:15
13:45
11:15
08:45
06:15
03:45
01:15
22:45
20:15
17:45
15:15
12:45
10:15
07:45
05:15
02:45
0
00:15
KW
120
Hora do dia
23:15
22:15
21:15
20:15
19:15
18:15
17:15
16:15
15:15
14:15
13:15
12:15
11:15
10:15
09:15
08:15
07:15
06:15
05:15
04:15
03:15
02:15
01:15
00:15
KW
Resultados
• Gráfico de potências após ativação do sistema
– Dia útil comum (15/04/2009)
300
250
200
150
100
50
0
Resultados
• Gráfico de potências após ativação do sistema
– Final de semana comum (18 e 19/04/2009)
140
120
80
60
40
20
Hora do dia
22:15
20:15
18:15
16:15
14:15
12:15
10:15
08:15
06:15
04:15
02:15
00:15
22:15
20:15
18:15
16:15
14:15
12:15
10:15
08:15
06:15
04:15
02:15
0
00:15
KW
100
Resultados
• Gráfico comparação dias úteis
– Dia 08 e dia 15 de abril de 2009
300
250
CAMPS
150
Normal
100
50
0
00
:15
01
:30
02
:45
04
:00
05
:15
06
:30
07
:45
09
:00
10
:15
11
:30
12
:45
14
:00
15
:15
16
:30
17
:45
19
:00
20
:15
21
:30
22
:45
KW
200
Horas do dia
Resultados
• Gráfico comparação Finais de semana
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
CAMPS
Hora do dia
23:00
20:15
17:30
14:45
12:00
09:15
06:30
03:45
01:00
22:15
19:30
16:45
14:00
11:15
08:30
05:45
03:00
Normal
00:15
KW
– Dia 04-05 e dia 18-19 de abril de 2009
Resultados
( Pot.antes Pot.camps)

Economia.média
Qtd.amóstras
Período
Economia média (KW)
Dia da semana
32,716
Final de semana
31,233
Resultados
• Economia em relação à carga nominal
Potências
KW
Horas de
ocorrência
(em uma semana)
Carga nominal total
instalada
84,125
168
14.133,0
Economia média
dias semana
32,716
40
1.308,6
KWh
Total KWh
14.133,0
2.807,8
Economia média
finais de semana
31,233
48
1.499,2
Economia
percentual
19,87 %
Resultados
Energia = Potência x tempo
( Pot.antes  Pot.camps)

Economia
xQtdHoras
Qtdamostras
Economia
média (E)
Horas
período (H)
Ocorrência
(um ano) (O)
Dia da semana
32,716 KW
8h
261
68.310,23 KWh
Final de semana
31,233 KW
48h
52
77.958,40 KWh
Período
Economia Total
(ExHxO)
Total
Valor do KWh (tarifa azul fora do pico)
Economia média, projetada para um ano
146.268,63 KWh
R$ 0,17449
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 pois
o sucesso é coletivo.
MUITO OBRIGADO