Simuleringen av EEI (kap 3.6.6) visar att tvättmaskinen kan betygsättas teoretisk, dock bör praktiska tester utföras för att vara på den säkra sidan.
Beroende på hur mycket energiförbrukningen är för en tvättoperation på 40°C, kan tvättmaskinen betygsättas. Metoden är mycket användbar om man vill övervaka tvättmaskinens energieffektivitet, under ett flera år.
Simuleringen av energiförbrukningen och kostnaden för varmt vatten (kap 3.6.2) visar att man genom en lämplig temperatursensor och flödes-sensor kan beräkna kostnaden för att värma upp vatten och beräkna energiförbrukningen. Genom formlerna och simuleringarna som present-eras på kap 3.6.2 visas det att tvättmaskinen kan övervakas utifrån ett ekonomiskt perspektiv och ett miljömässigt perspektiv. Simuleringarna visar även hur mycket det kostar att värma upp vatten för olika tempera-turer.
Simuleringen av den årliga vattenförbrukningen kap 3.6.3 visar en långsik-tig energiförbrukning av vattenförbrukningen för en tvättmaskin. Simule-ringen visar även hur mycket den genomsnittliga energiförbrukningen är beroende på hur många gånger man tvättat. Simuleringen visar också att flödessensorn och temperatursensorn kan användas för att beräkna vat-tenförbrukningen för tvättmaskinen.
Simuleringen av ljudet (kap 3.6.5) visar återigen att tvättmaskinen kan un-dersökas utifrån de miljölagar som finns, där tvättmaskinens ljud inte får överstiga 56 dB vid tvättcykeln och 76 dB vid centrifugeringen.
Simuleringarna vid kap 3.6.1 visar hur tvättmaskinen kan kontrolleras ut-ifrån ett hållbart utvecklingsperspektiv, d.v.s. om tvättmaskinens vibrat-ioner övervakas, kan det leda till att hållbarheten och livslängden kan övervakas bättre. Om vibrationerna inte övervakas kan det leda till kata-strofala konsekvenser som att tvättmaskinen går sönder och återvinns, vilket i sin tur höjer koldioxidutsläppen. Därför är det ytterst viktigt att industriella maskiner övervakas ständigt för den hållbara utvecklingens skull och företagets ekonomi.
5 Slutsatser
Lämpliga modeller på input-/outputanalyser har redovisats för att samla in data med ett inbyggt trådlös sensorsystem, för en tvättmaskin. Tänkbara sensorer för tvättmaskinen har kartlagts, där vissa visade sig vara använd-bara och andra mindre användanvänd-bara, med tanke på att tvättmaskinen redan har inbyggda sensorer som känner av vissa parametrar.
En delmängd av de kartlagda sensorerna testades och applicerades prak-tiskt på tvättmaskinen där väsentliga parametrar mättes, genom det in-bygga trådlösa sensorsystem. Ett testprogram har utformats där sensor-data behandlats och resultatet visats på terminalen. Ett huvudprogram har skrivits för att kunna övervaka tvättmaskinen trådlöst, där sensordata skickats till molntjänsten och presenterats på grafer. Examensarbetet har visat flera metoder, för att möjliggöra en trådlös uppkoppling av en tvätt-maskin på ett smart sätt, där sensorer kartlagts för att testa tvätt-maskinens funktionalitet och prestanda.
Simuleringar har visat hur relevanta parametrarna kan mätas och hur de kan övervakas utifrån ett miljömässigt perspektiv (kap 4.8) och ett ekono-miskt perspektiv (kap 4.8). Simuleringarna visar även att parametrarna kan kontrolleras med gränsvärden som inte får överstigas.
Utvärderingen och resultatet har visat att tvättmaskinen kan kopplas upp med hjälp av prototypen. Examensarbetets resultat kan även generali-seras till att övervaka andra industriella maskiner, dock krävs det mer ar-bete för att kunna lyckas med detta. Examensarar-betet har även visat en väg till att kunna undersöka tvättmaskinen utifrån ett ekonomiskt och miljömässigt perspektiv via simuleringar, dock krävs det att flera prak-tiska tester utförs.
Studien visar att prototypen kan appliceras på tvättmaskinen samt att un-derhållet kan automatiseras på ett rimligt sätt, baserat på mätningar av den valda input-/outputanalysen
6 Fortsatt arbete
Examensarbetet har presenterat flera metoder som kan användas för att kontrollera tvättmaskinen. Nästa steg kan vara att implementera dessa sensorer praktiskt med de presenterade input-/outputmodellerna. Sen-sorsystemet kan även tillämpas på andra industriella maskiner som kan gynna företag och miljön. Det kan även användas på människor där vik-tiga parametrar som värme, luftfuktighet, ljud och andra relevanta para-metrar kan användas för att undersöka den mänskliga kroppen för exem-pelvis medicinska ärenden eller för idrottare.
Något annat som kan göras är sätta flera triggers i Xively som fungerar som trösklar som meddelar ifall en fysisk parameter överstigit det öns-kade värdet som exempelvis ljudnivån. Modellen kan även tillämpas på flera tvättmaskiner eller industriella maskiner som undersöks via IoT där ett stort nätverk kan skapas vilket kan öka livscykeln för flera produkter.
En annan vidare utveckling vilket gör metoderna ännu smartare är att an-vända sig av trådlösa vattentäta sensorer vilket kommer ge en bättre nog-grannhet och då slipper man dra en massa kablar.
7 Referenser
[1] Yutaka Kawamura, Haruo Suzuki, "Environment Benefit of Waste Home Appliance Recycling II-A Trial to Reduce Environmental
Loads",HTTP://www.computer.org/csdl/proceed-ings/ecodesign/2005/0081/00/01619378-abs.html, publicerad 2005-12-12, hämtad 2014-04-01
[2] Won- Jae Yi and Jafar Saniie, "Smart Mobile System for Body Sensor
Network",HTTP://ieeexplore.ieee.org/xpl/login.jsp?tp=&ar-
number=6632670&url=HTTP%3A%2F%2Fieeex-plore.ieee.org%2Fiel7%2F6604422%2F6632642%2F06632670.pdf%3Far number%3D6632670, publicerad 2013-05-09, hämtad 2014-04-02 [3] Alessandra Flammini, "Wired and Wireless sensor networks for in-dustrial applications", HTTP://dl.acm.org/citation.cfm?id=1609603, Publicerad 2008-08-12, hämtad 2014-04-02
[4] Ashton, "Lopex RESEARCH", HTTP://www.cisco.com/web/solu-tions/trends/iot/introduction_to_IoT_november.pdf, hämtad 2014-04-02
[5] Huansheng Ning,"Internet of Things, 2014,
HTTP://www.crcpress.com/product/isbn/9781466561663
[6] Abiodun, "Smart Home: Integrating Internet of Things with Web Ser-vices and Cloud
Computing",HTTP://ieeex-
plore.ieee.org/xpl/login.jsp?tp=&ar-
number=6735443&url=HTTP%3A%2F%2Fieeex-plore.ieee.org%2Fxpls%2Fabs_all.jsp%3Farnumber%3D6735443, häm-tad 2014-04-04
[7] Harih Ramamurthy,"Wireless Industrial Monitoring and Control us-ing a, Smart Sensor Platform", HTTP://citeseerx.ist.psu.edu/view-doc/summary?doi=10.1.1.84.6754, hämtad 2014-04-04
[8] Yingqin Yuan, "Unbalanced Load Estimation Algorithm Using Multi-ple Mechanical Measurements for Horizontal Washing Machines", häm-tad 2014-04-05
[9] LOPEZ RESEARCH,”An Introduction to the Internet of Things”, HTTP://www.cisco.com/web/solutions/trends/iot/introduc-tion_to_IoT_november.pdf,hämtad 2014-05-14
[10]omwlan,"Vad alla borde veta om WiFi",HTTP://www.omwlan.se/ar-tiklar/wifi.aspx,hämtad 2014-05-21
[11] Arduino,"Arduino WiFi shield", HTTP://arduino.cc/en/Main/Ardu-inoWiFiShield,Hämtad 2014-06-04
[12] NTU.EDU.SG,"HTTP (HyperText Transfer Protocol),
HTTP://www3.ntu.edu.sg/home/ehchua/programming/webprogram-ming/HTTP_basics.html,hämtad 2014-05-22
[13] Xively,"Whats_xively",HTTPs://xively.com/whats_xively/,hämtad 2014-05-24
[14] Xively ,"Using xively",HTTPs://xively.com/using_xively/, hämtad 2014-05-24
[15] Xively, "Reading & Writing Data",
HTTPs://xively.com/dev/docs/api/data/,hämtad 2014-05-24 [16] Xively , "REST", HTTPs://xively.com/dev/docs/api/communi-cating/rest/, hämtad 2014-05-24
[17] Xively, "Triggers", HTTPs://xively.com/dev/docs/api/metadata/trig-gers/, hämtad 2014-05-24
[18] SicsthSense,"EWSN Tutorial: Programming the Internet of Things with Contiki and SicsthSense", HTTP://presense.sics.se/images/tuto-rial.pdf, hämtad 2014-05-25
[19] RegexBuddy, "What is a Regular Expression,Regexp or Re-gex",HTTP://www.regexbuddy.com/regex.html , hämtad 2014-05-25 [20] Kalpana Kumari," How Does a Washing Machine Work",
HTTP://www.buzzle.com/articles/how-does-a-washing-machine-work.html,hämtad 2014-05-20, Publicerad 2014-07-15
[21]GreenBuildingAdvisor,"All about Washing
Ma- chines",HTTP://www.greenbuildingadvisor.com/blogs/dept/mus-ings/all-about-washing-machines,hämtad 05-20, Publicerad 2014-03-07
[22]VermontCampusEnergyGroup,"Front-loading Washing Ma- chines",HTTP://vtgreencampus.org/PDFs/WashingMachines.pdf,häm-tad 2014-05-20
[23] Kris Jensen-Van Heste,"Top-Loading vs Front-Loading Wash- ers",HTTP://housewares.about.com/lw/Home-Garden/Home-improve- ment-renovation/Top-Loading-vs-Front-Loading-Washers-Which-is-Bet-ter-.htm,hämtad 2014-05-20
[24]Betta HOME LIVING," How water and energy efficient are front and top load washing machine ", HTTP://www.betta.com.au/how-water-and-energy-efficient-are-front-and-top-loading-washing-machines,hämtad 2014-05-20
[25]uk whitegoods,"Common Washing Machine Problems And Cures", HTTP://www.ukwhitegoods.co.uk/help/fix-it-yourself/washing-ma- chine-washer-dryer/2967-washing-machine-a-washer-dryer-top-prob-lems-a-common-cures.html,hämtad 2014-05-20, Publicerad 2014-12-15 [26]Blackmold.awardspace,"How to Prevent Mold",HTTP://black-mold.awardspace.com/prevent-mold.html,hämtad 2014-05-20 [27]Laundry Products Research "pH
measure-ment",HTTP://www.lanfaxlabs.com.au/ph.htm,2014-05-21 [28] SSL. UMD. EDU,"Inertial Measurement Unit(IMU)",
HTTP://www.ssl.umd.edu/projects/RangerNBV/thesis/2-4-1.htm,
[31] Tronixstuff,"Tutorial arduino and the I2C bus",://tronixstuff.word-press.com/2010/10/20/tutorial-arduino-and-the-i2c-bus/,hämtad 2014-06-01
[32] I2Cdevlib, "interactive register map", HTTP://www.i2cdevlib.com, hämtad 2014-06-01
[33]Datasheet,"ADXL345", HTTP://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/ADXL345.pdf, hätmad 2014-06-02
[34] Sparkfun,"ADXL345 Quickstart Guide”, HTTPs://www.spark-fun.com/tutorials/240, hämtad 2014-06-02
[35] Sensorland,"Understanding pH measurement" HTTP://www.sen-sorland.com/HowPage037.html, hämtad 2014-05-12
[36] pH meter, “SKU: SEN0161",
HTTP://www.dfrobot.com/wiki/index.php/PH_meter(SKU:_SEN0161), hämtad 2014-06-03
[37] Datasheet,"SCT-013-000",
HTTP://openenergymoni-tor.org/emon/sites/default/files/SCT013-000_datasheet.pdf, Hämtad, 2014-05-28
[38] Home automation, “Current monitoring with non-invasive sensor and arduino", HTTP://www.homautomation.org/2013/09/17/current-monitoring-with-non-invasive-sensor-and-arduino/, hämtad 2014-05-29 [39] ControlEngineeringEUROPE,"Tutorial: Conductivity sensor", HTTP://www.controlengeurope.com/article/13928/Tutorial–Conductiv-ity-sensors.aspx, publicerad 2008-02-20, Hämtad 2014-05-16
[40]EMERSON Process Management, "Conductivity Sensors",
HTTP://www2.emersonprocess.com/en-us/brands/rosemountanalyti-cal/liquid/sensors/conduct/pages/index.aspx, Hämtad 2014-05-16 [41]Salwa, H.N.A,"Ultrasonic transducer kit for bacteria growth monitor-ing system”, HTTP://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?tp=&ar-number=5545264
&url=HTTP%3A%2F%2Fieeex- plore.ieee.org%2Fstamp%2Fstamp.jsp%3Ftp%3D%26ar-number%3D5545264, hämtad 2014-05-17
[42] AdvancedsensorsbyPAC,"Ultrasonics", HTTP://www.advanced-sensors.co.uk/technology/ultrasonics, hämtad 2014-05-17
[43]University Of Twente,"Killing bacteria with
ultra-
[45]OMEGA,"Introduction to Load Cells",
[49] Datasheet,"DHT11 Humidity & Temperature sensor",
HTTP://www.micro4you.com/files/sensor/DHT11.pdf, hämtad [52]Arduino, " Arduino forum",
HTTP://forum.arduino.cc/in-dex.php?PHPSESSID=3jpsf8kn9e51adbs3v6ce9rq30&topic=208520.0, hämtad 2014-06-04
[53]HowToDoThings,"How does a flow meter work",HTTP://www.how-todothings.com/home-garden/how-does-a-flow-meter-work,Hämtad
[56]Energyagency,"Comparison of energy efficiency requirements of the energy labels and ecodesign legislations",
HTTP://www.ener-
gyagency.at/fileadmin/dam/pdf/publikationen/ber-ichteBroschueren/comeonlabels_vergleich.pdf, hämtad 2014-05-25 [57] HKTDC, "Business Alert-EU",
HTTP://info.hktdc.com/alert/eu0708d.htm, hämtad 2014-05-26
[58] MAE Design Model,”1-L1-Black Box Method”, HTTP://cuba.coven-try.ac.uk/maedesign/concept-design/l1-black-box-method, hämtad 2014-05-26
[59] AlwaysLearn, “A DFT and FFT TUTORIAL", HTTP://www.al-
[61] Zapier, "What is Zapier", HTTPs://Zapier.com/help/what-is-Zapier/, hämtad 2014-05-25
[62] KTH, "Föreläsning 4 - mjukvara",
HTTPs://www.kth.se/social/upload/52f248b1f276545bad0694f6/F4_mj ukvara.pdf, hämtad 2014-05-26
[63] Code project,"Simple FFT and Filtering Tutorial with
Matlab",HTTP://www.codeproject.com/Articles/317054/Simple-FFT-and-Filtering-Tutorial-with-Matlab, Hämtad 2014-06-04
[64]EMSD,"The Hong Kong Voluntary Energy Efficiency Labelling
Scheme",HTTP://www.emsd.gov.hk/emsd/e_down-load/pee/veels_washing_machine.pdf, Hämtad 2014-06-05
[65]Energiradgivningen,"Energi & Klimat", HTTP://www.energiradgiv-ningen.se/privatperson/energipriser, hämtad 2014-06-06
[66] EUROPEAN COMMISSION,"Supplementing Directive 2010/30/EU of the European Parliament and of the Council with reagard to energy la-belling of household washing mahchines"HTTP://ec.europa.eu/dan-mark/documents/alle_emner/energi/100928_6477_en.pdf,hämtad 2014-06-06
[67] Sensors Journal, IEEE (VOLUME :7,Issue:5,”Wireless Industrial Monitoring and Control Using a Smart Sensor Platform, HTTP://ieeex-
plore.ieee.org/xpl/login.jsp?tp=&ar-
number=4154692&url=HTTP%3A%2F%2Fieeex-plore.ieee.org%2Fiel5%2F7361%2F4154660%2F04154692, hämtad 2014-06-05
8 Figurförteckning
[39]Mekanisk Input-/Outputanalys [40]Kemisk Input-/Outputanalys
[41]Energiförbrukning Input-/Outputanalys [42]Bakteriekontroll Input-/Outputanalys [43]Allround Input-/Outputanalys [44]SSID och Kod för uppkoppling [45]Översiktlig bild över algoritmen [46]Algoritmen för ”triggern”
[52]Matlab-Simulering för ekonomiska kostnader och energiförbruk-ningen
[53]Matlab-Vattenförbrukningen för antal operationer [54]Matlab-Simulering 1 (Celsius, Kelvin och Fahrenheit) [55]Matlab-Simulering 2 (Celsius, Kelvin och Fahrenheit) [56]Matlab-Simulering 3 (Celsius, Kelvin och Fahrenheit) [57]Matlab-Simulering av ljudet(Ljud ”peekar”)
[58]Matlab-Energi Efficiency Index (En tvättoperation på 40° ) [59]Terminalen för testbänken
[60]Vibrationer på X-led med Xively [61]Vibrationer på Y-led med Xively [62]Temperaturen med Xively [63] pH värdet med Xively [64]Decibel värdet med Xively
[65]Triggern skickas till adressen via HTTP-POST [66]Meddelandet från Zapier till Hotmail
[67]Smart Sensor Node-design
[68] Prototypen enligt designen Smart Sensor Node [69] Underhållsnivån för sensorsystemet
9 Appendix
1 Energy Efficiency Index (EEI)
Denna metod går ut på att betygsätta en tvättmaskin utifrån hur energi effektiv den är. Tabellen nedan beskriver hur tvättmaskinen betyg-sätts[68].
Energy Efficiency Class Energy Efficiency Index A+++ (mest verksam) EEI < 46
A++ 46 ≤ EEI < 52
A+ 52 ≤ EEI < 59
A 59 ≤ EEI < 68
B 68 ≤ EEI < 77
C 77 ≤ EEI < 87
D (minst verksam) EEI ≥ 87
Energy Efficiency Index (EEI) beräknas enligt följande formel[68]:
𝐸𝐸𝐼 =
𝐴𝐸𝐶×100𝑆𝐴𝐸𝐶
(25)
AEC= Årliga Energiförbrukningen för hushållstvättmaskinen.
SAEC =Årliga standard energiförbrukningen för hushållstvättmaskinen.
Den årliga standard energiförbrukningen 𝑆𝐴𝐸𝐶 räknas i kWh/år och av-rundas till två decimaler genom följande formel:
𝑆𝐴𝐸
𝐶= 47 × 𝑐 + 51,7 (26)
𝑐 = Är den uppskattade kapaciteten i kilo.
Den uppskattade energiförbrukningen 𝐴𝐸𝐶 beräknas i kWh/år och avrun-das med två decimaler enligt denna formel:
𝐴𝐸𝐶 = 𝐸𝑡× 220 +
(27)
𝑃𝑜525600 − (𝑇𝑡× 220)
2 + 𝑃𝑙525600 − (𝑇𝑡× 220)
2 60 × 1000
Et= energiförbrukning.
Po=effekt i “off-mode".
Pl=effekt i "on-mode".
Tt=program tid.
220=totala tvätt cyklar per år.
Den uppskattade energiförbrukningen 𝐸𝑡beräknas i kWh och avrundas till tre decimaler.
E(t,60) =Är energiförbrukningen vid 60°C med full last med bomull.
E(t,60 1/2) = Är energiförbrukningen vid 60°C med delvis last av bomull.
E(t,40 1/2) =Är energiförbrukningen vid d 40°C med delvis last av bomull.
Effekten i ”off-mode” 𝑃𝑜beräknas i enheten W och avrundas till två deci-maler genom följande formel:
𝑃
𝑜=
P(o, 60)=Är energiförbrukningen vid 60°C med full last med bomull.
P(o, 60 1/2)=Är energiförbrukningen vid 60°C med delvis last av bomull.
P(o, 40 1/2)=Är energiförbrukningen vid d 40°C med delvis last av bomull.
Den effekten i ”on-mode” 𝑃𝑙beräknas i enheten W och avrundas till två decimaler genom följande formel:
𝑃
𝑙=
P(l,60)=Är effekt vid 60°C med full last med bomull.
P(l,60 1/2)= Är vid 60°C med delvis last av bomull.
P(l,40 1/2)=Är energiförbrukningen vid d 40°C med delvis last av bomull.
Den uppskattade programtiden 𝑇𝑡 beräknas i minuter och avrundas till närmaste minut genom följande formel:
𝑇
𝑡=
T(t,60)=Är program tiden vid 60°C med full last med bomull.
T(t,60 1/2)= Är programtiden vid 60°C med delvis last av bomull.
T(t,40 1/2)=Är programtiden vid d 40°C med delvis last av bomull.
2 Kretsschema
3 Initiering av sensorerna och hämtning av data
4 Flödesschema-testbänken
5 Flödesschema- Wi-Fi och Xively