Enerji nakil hatlarının izlenmesi için IoT cihazı tasarlanması

Elektrik iletim hatlarının sürekli ve güvenilir izlenmesi, enerji kayıplarının minimize edilmesi, arıza tespit sürelerinin kısaltılması ve şebeke direncinin artırılması için hayati bir gerekliliktir. Mevcut izleme sistemleri, özellikle uzak ve erişimi zor bölgelerdeki hatlarda, pil ömrü sınırlamaları ve harici enerji kaynaklarına bağımlılık nedeniyle verimlilikten uzaktır. Bu çalışma, havai hatlardan manyetik enerji hasadı yoluyla kendi kendine yeten, gerçek zamanlı veri toplama ve analiz kabiliyetine sahip bir sensör sistemi geliştirmeyi hedeflemektedir. Sistemin temelini, iletim hatları etrafında oluşan manyetik alanı elektrik enerjisine dönüştüren bir enerji hasatçısı oluşturmaktadır. Bu amaçla, yüksek geçirgenlikli manyetik çekirdekler ve çok katmanlı bobin tasarımları kullanılarak, 10-500 A aralığındaki akımlardan 3- 15 mW seviyelerinde enerji elde edilmiştir. Toplanan enerji, düşük güç tüketimli bir mikrodenetleyici (ör. ARM Cortex-M0+) ve entegre sensör modülleri (akım transformatörleri, MEMS tabanlı titreşim sensörleri, dijital termistörler ve nem sensörleri) ile uyumlu şekilde optimize edilmiştir. Enerji depolama birimi, ani yük taleplerini karşılamak için süper kapasitörler ve uzun vadeli enerji ihtiyacı için lityum-iyon pillerden oluşan hibrit bir yapıda tasarlanmıştır. Kablosuz iletişim için düşük güçlü geniş alan ağı teknolojileri (LoRaWAN ve NB-IoT) tercih edilerek, sensör verileri 5-30 dakikalık aralıklarla bulut tabanlı bir analiz platformuna aktarılmıştır. Bu platformda, makine öğrenmesi algoritmaları (ANOMALY Detection, LSTM) kullanılarak hattın anlık durumu (aşırı yük, mekanik deformasyon, yalıtım kaçakları) ve trend analizleri raporlanmaktadır. Bu çalışma, enerji şebekelerinin izlenmesinde dış enerji bağımlılığını ortadan kaldıran, bakım maliyetlerini düşüren ve şebeke sürdürülebilirliğini artıran yenilikçi bir çerçeve sunmaktadır. Sistem, özellikle akıllı şebeke uygulamalarında otonom izleme, arıza öngörü ve enerji verimliliği alanlarında gelecek çalışmalar için bir referans niteliği taşımaktadır. Ayrıca, geliştirilen hibrit depolama ve enerji yönetim stratejisi, benzer kendinden destekli IoT sistemlerinde kullanılabilecek metodolojik bir temel oluşturmaktadır.