เคยรู้สึกหรือไม่ว่า ค่าไฟที่แพงก็ยังพอทนรับไหว แต่ถ้าต้องจ่ายในสิ่งที่ไม่ได้ใช้ เราจะยิ่งเจ็บใจกว่า เพราะแท้จริงแล้วทุกคนควรจะจ่ายค่าไฟฟ้าเท่ากับที่เราใช้ไปจริง ซึ่งในทุกวันนี้ เราทำได้แล้ว! ใช้เท่าไหร่ รู้ทันที และจ่ายเท่าที่ใช้ แต่ก่อนอื่นเรามารู้พื้นฐานของระบบมิเตอร์ไฟฟ้าด้วยกันก่อน

มิเตอร์ไฟฟ้า หรือเครื่องวัด วัดจากการเหนี่ยวนำไฟฟ้าโดยประกอบด้วยขดลวดกระแสและขดลวดแรงดันที่ทำงานร่วมกัน จาก Blog ของ Watcharin จำแนกมิเตอร์ไฟฟ้าออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่ วัตต์มิเตอร์ และวัตต์ฮาวมิเตอร์ ซึ่งต่างกันตรงที่วัตต์มิเตอร์จะแสดงค่าจากการเบนเข็มชี้บนสเกล แต่วัตต์ฮาวมิเตอร์จะแสดงโดยใช้แม่เหล็กเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสไหลวนจนทำให้จานหมุน เมื่อจานหมุนแล้วจะไปขับเฟืองทำให้เห็นชุดตัวเลข หรือชุดเข็มแสดงบนหน้าจอออกมาบนหน้าปัด ซึ่งความแม่นยำของการได้ค่าไฟฟ้านี้จะเห็นได้ว่ามันขึ้นอยู่กับแม่เหล็กเหนี่ยวนำด้วย หากแม่เหล็กเหนี่ยวนำขัดข้องก็อาจจะทำให้ค่าที่แสดงบนมิเตอร์อาจจะน้อยกว่าหรือมากกว่าที่ใช้จ่ายจริง

ภาพจากเว็บไซต์ DDproperty 2566

ให้ผู้อ่านนึกภาพที่เจ้าหน้าที่การไฟฟ้ามาจดอะไรบางอย่างที่ตัวมิเตอร์แล้วจะมีผลแจ้งค่าไฟหลังจากนั้น เลขหน้าปัดนี้จะนำมาเทียบกับเดือนที่แล้วเพื่อหาค่าส่วนต่าง และคูณหน่วยกำหนดเป็นค่าไฟฟ้าออกมาให้เรา จะเห็นได้ว่า ต้องรอการอ่านค่าตามระยะเวลาที่กำหนดเป็นรายเดือน เมื่อสมัย 7-8 ปีที่ผ่านมา กว่าเราจะรู้ว่าใช้ไฟไปเท่าไหร่ก็ต้องรอเดือนนี้ผ่านไปก่อน แต่ปัจจุบันทุกคนสามารถดาวน์โหลด PEA Smart Plus เพื่อทราบค่าใช้ไฟฟ้ากันได้เกือบจะเรียลไทม์แล้ว นั่นเพราะการสื่อสารข้อมูลที่ไวขึ้น 

มิเตอร์อัจฉริยะ คืออะไร

มิเตอร์อัจฉริยะ ในที่นี้จะกล่าวถึงการวัดค่าไฟฟ้าที่ใช้ระบบดิจิทัลในการวัดค่ากระแสไฟฟ้า ค่าแรงดันไฟฟ้าได้แบบเรียลไทม์ เห็นค่าหน่วยไฟฟ้าที่ใช้แสดงผลทันทีบนหน้าจอแบบดิจิทัล และสามารถเก็บข้อมูลการใช้ไฟฟ้าไว้ได้อ่านติดตามบนสมาร์ทโฟน โดยหลักการสำคัญก่อนเป็นมิเตอร์อัจฉริยะนั้นสำคัญที่ IoT & Data Communication

Internet of Things (IoT) หรือเป็นภาษาไทยมักเรียกว่า อินเทอร์เน็ตในทุกสรรพสิ่ง ในงานวิจัยเรื่องระบบควบคุมการใช้ไฟฟ้าในบ้านด้วยมิเตอร์อัจฉริยะ จะเห็นได้ว่าเป็นการใช้อุปกรณ์ที่เป็นเซ็นเซอร์ในการตรวจจับการใช้พลังงาน ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ไปสื่อสารกับโมดูลอื่น ๆ เพื่อให้ได้ค่าไฟฟ้าที่แม่นยำออกมา 

ความสัมพันธ์ของ IoT ในมิเตอร์อัจฉริยะ

Internet Of Things ใน Knowledge Spot ในจุดอาคารเรียนรวม 4 (CB4 ตำแหน่ง S12) ได้นำเสนอ IOT และ Cloud Computing ไว้ดังนี้

1. การประมวลผลด้วย Cloud Computing

Cloud Computing เป็นเทคโนโลยีหนึ่งที่ช่วยประมวลผลและจัดเก็บข้อมูลผ่านอินเทอร์เน็ตทั้งหมด โดยระบบนี้ใช้ชุดโปรโตคอล TCP/IP ซึ่งหลายคนคงเคยได้ยิน (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) ซึ่งเป็นโครงสร้างพื้นฐานที่รู้จักกันในการสื่อสารข้อมูลผ่านอินเทอร์เน็ต โดย TCP/IP มีคุณสมบัติและหน้าที่ในการแบ่งข้อมูลเป็นแพ็คเกจและส่งข้อมูลเหล่านั้นไปยังปลายทางได้อย่างปลอดภัย ให้นึกสภาพถึงการรับส่งของในปริมาณมาก ถ้าเราส่งอะไรไปยังปลายทางที่มีน้ำหนักมาก และส่งไปเยอะ ปลายทางก็ไม่แน่ใจว่าประตูจะกว้างพอ หรือรับได้ทั้งหมดหรือเปล่า เจ้าตัว TCP/IP จะช่วยแบ่งเป็นชุดย่อย ๆ ที่เรียกว่า แพ็คเกจ (Package) ใส่หมายเลขลำดับในการส่ง แล้วส่งไปยังปลายทางเพื่อให้ไปถึงได้อย่างปลอดภัย ป้องกันการส่งซ้ำ ดังนั้น Cloud Computing จะช่วยให้ผู้เรียนรู้สามารถดึงข้อมูลที่จัดเก็บในระบบได้ทุกที่ทุกเวลา ในการร่วมกิจกรรม Knowledge Spot จากจุดนี้

2. การสื่อสารผ่านอุปกรณ์ควบคุมระยะไกล (Remote)

ในการเรียนรู้ที่จุดนี้จะให้เรารู้จักอุปกรณ์ควบคุมระยะไกล ที่ทำหน้าที่ส่งข้อมูลไปยัง Wi-Fi Module โดยในที่นี้จะใช้มาตรฐาน RS485 ที่ถูกนำมาใช้เป็นมาตรฐานการสื่อสารแบบอนุกรม จึงช่วยให้อุปกรณ์หลายตัวสื่อสารกันได้ในระยะไกล มีความทนทานต่อการรบกวนทางสัญญาณทำให้เหมาะต่อการใช้งานในพื้นที่ที่ต้องการความเสถียร

เมื่อส่งข้อมูลมายังวายฟายโมดูล ตัวควบคุมในโมดูลนี้จะทำหน้าที่รับ-ส่งข้อมูลระหว่าง IoT กับเซิร์ฟเวอร์ในระบบคลาวด์ และเชื่อมต่อกับอปุกรณ์ฮาร์ดแวร์ต่าง ๆ ผ่าน API (Application Programming Interface) ซึ่งช่วยให้การสื่อสารระหว่างฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์เป็นไปอย่างราบรื่น

3. Node-RED ใน Wi-Fi Module

Node-RED เป็นเครื่องมือพัฒนาแบบโอเพ่นซอร์สสามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ API และบริการออนไลน์ได้ง่าย เชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ IoT หลายตัว แสดงข้อมูลและสถานะของอุปกรณ์ได้แบบเรียลไทม์ Node-RED มี Node Library ขนาดใหญ่สำหรับเพิ่มความสามารถในการเชื่อมต่อและประมวลผลข้อมูล การนำมาใช้งานในวายฟายโมดูลแบ่งได้ออกดังนี้

การจัดการข้อมูล : ช่วยรับข้อมูลและเชื่อมต่อกับ Wifi Module และประมวลผลข้อมูลเหล่านั้นส่งต่อไปยังเซิร์ฟเวอร์ในระบบคลาวด์

การควบคุมอุปกรณ์ IoT : สามารถส่งคำสั่งควบคุมไปยัง RS485

การแสดงผลข้อมูลแบบเรียลไทม์ : สามารถออกแบบ Dashboard ผ่าน Node-RED เพื่อดูข้อมูลการทำงานของระบบ ในการใช้พลังงานไปหรือสถานะการใช้งานของอุปกรณ์

Knowledge Spot ในจุด S12 เป็นส่วนหนึ่งของรายวิชา EEE402 ของ ดร.จักรกฤช กันทอง ซึ่งจะให้ผู้เรียนรู้ทำความเข้าใจในเนื้อหาที่กล่าวมานี้ก่อนแล้วทดสอบออนไลน์ ผ่านการทดสอบแล้วจะสามารถไปทดลองจริงจากกับอุปกรณ์ชุด Kit ในการต่อระบบจึงได้ทำเนื้อหาส่วนนี้มาให้อ่านโดยสรุป

นอกจากนี้หวังว่าผู้อ่านจะได้เจาะลึกกับคำว่า “อัจฉริยะ” ของระบบมิเตอร์กันว่า ที่แม่นยำมากขึ้นนั้นเกิดจากกการสื่อสารข้อมูลที่ดี และต้องมีความรู้พื้นฐานทางไฟฟ้าซึ่งทุกท่านสามารถที่จะศึกษาได้เพิ่มเติมจากคอร์สอบรมระยะสั้นทั่วไป แม้แต่ใน Coursera ที่ มจธ. บอกรับ คลิก หรือแหล่งเรียนรู้ออนไลน์อื่น ๆ อย่าง Chulamooc introduction to smart Grid เป็นต้น 

ข้อมูลอ้างอิง

เอกสารประกอบการออกแบบ Micro Credit - Smart Energy Meter Module ของ ดร.จักรกฤช กันทอง. 2564

What is TCP/IP and How Does it Work? | TechTarget

หัวเว่ยสมาร์ทมิเตอร์ ต่างจาก มิเตอร์ไฟฟ้าทั่วไป ยังไง - EV Power Energy

ระบบควบคุมการใช้ไฟฟ้าในบ้านด้วยมิเตอร์ไฟอัจฉริยะ - ฐานข้อมูลงานวิจัย มหาวิทยาลัยสยาม

KiloWatt-Hour Meter: มิเตอร์ไฟฟ้า ( Kilowatt-Hour Meter )

มิเตอร์ไฟฟ้ากับ 8 เรื่องน่ารู้ แบบไหนเหมาะกับบ้านคุณ

Z. Lv and P. Wang, "Network sensor of temperature & humidity based on RS485 interface," 2010 3rd International Conference on Advanced Computer Theory and Engineering(ICACTE), Chengdu, China, 2010, pp. V4-40-V4-42, doi: 10.1109/ICACTE.2010.5579634.