Розробка автоматизованої системи моніторингу та керування енергоспоживанням електричної мережі на основі технологій Інтернету речей

Автор(и)

  • Олександр Андрійович Повшенко Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» https://orcid.org/0000-0003-2998-5950
  • Богдан Валентинович Ліщина Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» https://orcid.org/0009-0000-6284-213X
  • Ольга Ярославівна Паздрій Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» https://orcid.org/0000-0002-8970-5079

DOI:

https://doi.org/10.18372/1990-5548.89.21487

Ключові слова:

IoT, моніторинг енергоспоживання, вбудовані системи, мікроконтроллер, хмарна платформа, системи автоматичного керування, розумний будинок

Анотація

Розглянуто проблему моніторингу та керування енергоспоживанням електричної мережі на основі технологій Інтернету речей. Запропоновано концептуальну архітектуру автоматизованої системи, яка поєднує засоби вимірювання електричних параметрів, мікроконтролерне керування, бездротовий зв’язок, хмарні сервіси та механізми дистанційного керування навантаженням. Проведено аналіз існуючих рішень у сфері енергомоніторингу та визначено їх основні обмеження, пов’язані з недостатньою інтеграцією функцій автоматичного керування, високою вартістю впровадження та залежністю від пропрієтарних платформ. Розроблено структурну схему системи та структурну схему автоматизації, що реалізує замкнений контур керування із від’ємним зворотним зв’язком. Як об’єкт керування розглянуто електричну мережу квартири, а регульованим параметром визначено активну потужність навантаження. Запропоновано вимірювальну підсистему на основі мікросхеми HLW8032 для вимірювання напруги, струму, потужності та енергоспоживання в режимі реального часу. Розроблено алгоритми збору, передавання та обробки даних, а також алгоритм автоматичного відключення навантаження у випадку перевищення встановлених порогових значень потужності. Отримані результати можуть бути використані під час створення інтелектуальних систем енергоменеджменту для житлових та малих комерційних об’єктів. Експериментальна перевірка та оцінювання характеристик запропонованої системи є предметом подальших досліджень.

Біографії авторів

Олександр Андрійович Повшенко , Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Доктор філософії

Асистент
Факультет робототехніки та приладобудування

Богдан Валентинович Ліщина, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Студент
Факультет робототехніки та приладобудування

Ольга Ярославівна Паздрій , Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Доктор філософії

Асистент

Факультет робототехніки та приладобудування

Посилання

[1] M. Gupta, “Global Electricity Demand Set to Grow 3.6 Percent Annually as Solar Drives Energy Transition: IEA Report,” SolarQuarter, Feb. 2026. Available: https://solarquarter.com/2026/02/11/global-electricity-demand-set-to-grow-3-6-percent-annually-as-solar-drives-energy-transition-iea-report/

[2] International Energy Agency (IEA), Electricity 2025. Available: https://www.iea.org/reports/electricity-2025

[3] CountryEconomy, “Ukraine – Electricity Consumption,” 2025. Available: https://countryeconomy.com/energy-and-environment/electricity-consumption/ukraine

[4] Ministry of Energy of Ukraine, “Tariffs and Prices,” 2026. Available: https://www.mev.gov.ua/storinka/taryfy-ta-tsiny

[5] V. C. Gungor, D. Sahin, T. Kocak, S. Ergut, C. Buccella, C. Cecati, and G. P. Hancke, “Smart Grid Technologies: Communication Technologies and Standards,” IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 7, no. 4, pp. 529–539, 2011. https://doi.org/10.1109/TII.2011.2166794

[6] R. Minerva, A. Biru, and D. Rotondi, “Towards a Definition of the Internet of Things (IoT),” IEEE Internet Initiative, 2015, 86 p.

[7] A. Botta, W. De Donato, V. Persico, and A. Pescapé, “Integration of Cloud Computing and Internet of Things: A Survey,” Future Generation Computer Systems, vol. 56, pp. 684–700, 2016. https://doi.org/10.1016/j.future.2015.09.021

[8] T. Tabassum, S. A. Hossain, M. A. Rahman, M. F. Alhamid, and M. A. Hossain, “An Efficient Key Management Technique for the Internet of Things,” Sensors, vol. 20, no. 7, Art. no. 2049, 2020. https://doi.org/10.3390/s20072049

[9] P. Borra, “Impact and Innovations of Azure IoT: Current Applications, Services, and Future Directions,” International Journal of Recent Technology and Engineering, vol. 13, no. 2, pp. 21–26, 2024. https://doi.org/10.35940/IJRTE.B8111.13020724

[10] P. O. Ajiboye, K. O. B. O. Agyekum, and E. A. Frimpong, “Privacy and Security of Advanced Metering Infrastructure (AMI) Data and Network: A Comprehensive Review,” Journal of Engineering and Applied Science, vol. 71, Art. no. 91, 2024. https://doi.org/10.1186/s44147-024-00422-w

[11] T. F. Anthony and F. M. Dahunsi, “Survey on Wi-Fi and Cellular Communication Technology for Advanced Metering Infrastructure (AMI) in a Developing Economy,” The African Journal of Information Systems, vol. 15, no. 4, 2023.

[12] O. Kebotogetse, R. Samikannu, and A. Yahya, “Review of Key Management Techniques for Advanced Metering Infrastructure,” International Journal of Distributed Sensor Networks, vol. 17, no. 10, 2021. https://doi.org/10.1177/15501477211041541

[13] S. Karthikeyan and P. T. V. Bhuvaneswari, “IoT Based Real-Time Residential Energy Meter Monitoring System,” 2017 Trends in Industrial Measurement and Automation (TIMA), IEEE, 2017, pp. 1–5. https://doi.org/10.1109/TIMA.2017.8064790

[14] M. O. Agyeman, Z. Al-Waisi, and I. Hoxha, “Design and Implementation of an IoT-Based Energy Monitoring System for Managing Smart Homes,” 2019 Fourth International Conference on Fog and Mobile Edge Computing (FMEC), IEEE, 2019, pp. 253–258. https://doi.org/10.1109/FMEC.2019.8795363

[15] M. R. Hasan, E. Hossain, H. M. R. Faruque, and T. Sultan, “IoT Based Smart Energy Management in Residential Applications,” 2019 1st International Conference on Advances in Science, Engineering and Robotics Technology (ICASERT), IEEE, 2019, pp. 1–6. https://doi.org/10.1109/ICASERT.2019.8934523

[16] V. Marinakis and H. Doukas, “An Advanced IoT-Based System for Intelligent Energy Management in Buildings,” Sensors, vol. 18, no. 2, Art. no. 610, 2018. https://doi.org/10.3390/s18020610

[17] N. D. Chinnathambi, K. Nagappan, C. R. Samuel, and K. Tamilarasu, “Internet of Things-Based Smart Residential Building Energy Management System for a Grid-Connected Solar Photovoltaic-Powered DC Residential Building,” International Journal of Energy Research, vol. 46, no. 2, pp. 1497–1517, 2022. https://doi.org/10.1002/er.7264

[18] F. Condon, J. M. Martínez, A. M. Eltamaly, Y.-C. Kim, and M. A. Ahmed, “Design and Implementation of a Cloud-IoT-Based Home Energy Management System,” Sensors, vol. 23, no. 1, Art. no. 176, 2023. https://doi.org/10.3390/s23010176

[19] B. V. Lishchyna and O. A. Povshenko, “Automated System for Measuring and Monitoring Energy Consumption Based on Internet of Things Technologies,” in Proceedings of the XXI All-Ukrainian Scientific and Practical Conference ‘Efficiency and Automation of Engineering Solutions in Instrument Engineering’, Kyiv, Ukraine, Dec. 10–11, 2025, pp. 170–172.

[20] National Energy and Utilities Regulatory Commission of Ukraine (NEURC), “Resolution on Approval of Amendments to Certain NEURC Resolutions,” Mar. 17, 2021. Available: https://www.nerc.gov.ua/acts/pro-zatverdzhennya-zmin-do-deyakikh-postanov-nkrekp-8

[21] eEnergy, “Electricity Consumption Calculation,” 2018. Available: https://eenergy.com.ua/korysni-porady/rozrahunok-spozhyvannya-elektroenergiyi/

[22] ESPHome, “HLW8032 Power Sensor Documentation.” Available: https://esphome.io/components/sensor/hlw8032/

[23] Hiliwei Technology, HLW8032 Energy Metering IC Datasheet. Available: https://datasheet.lcsc.com/lcsc/2307271600_Hiliwei-Tech-HLW8032_C128023.pdf

Downloads

Опубліковано

2026-09-18

Як цитувати

Повшенко , О. А., Ліщина, Б. В., & Паздрій , О. Я. (2026). Розробка автоматизованої системи моніторингу та керування енергоспоживанням електричної мережі на основі технологій Інтернету речей. Електроніка та системи управління, 3(89), 153–162. https://doi.org/10.18372/1990-5548.89.21487

Номер

Том 3 № 89 (2026)

Розділ

АВТОМАТИЗАЦІЯ ТА КОМП’ЮТЕРНО-ІНТЕГРОВАНІ ТЕХНОЛОГІЇ ТА РОБОТОТЕХНІКА

Ліцензія

Авторське право (c) 2026 Олександр Андрійович Повшенко , Богдан Валентинович Ліщина, Ольга Ярославівна Паздрій

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Науковий журнал "Електроніка та системи управління" дотримується принципів відкритого доступу (Open Access) та забезпечує вільний, негайний і постійний доступ до всіх опублікованих матеріалів без фінансових, технічних або юридичних обмежень для читачів.

Усі статті публікуються у відкритому доступі відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).

Авторські права

Автори, які публікують свої роботи в журналі ""Електроніка та системи управління":

  • зберігають за собою авторські права на свої публікації;

  • надають журналу право на перше опублікування статті;

  • погоджуються на поширення матеріалів за ліцензією CC BY 4.0;

  • мають право повторно використовувати, архівувати та поширювати свої роботи (у тому числі в інституційних та тематичних репозитаріях) за умови посилання на первинну публікацію в журналі.