نظام تحليل استهلاك الطاقة باستخدام كاميرا 

فكرة المشروع

يقوم النظام على مراقبة استهلاك الطاقة في الغرفة بشكل ذكي باستخدام كاميرا متصلة بمعالج Arduino، حيث تلتقط الكاميرا الصور أو الفيديو للأجهزة الكهربائية العاملة في الغرفة.
يتم تحليل الصور باستخدام تقنيات معالجة الصورة (Image Processing) لتحديد الأجهزة المشغلة وفصلها عن الأجهزة المتوقفة. بالتوازي، يقوم Arduino بقياس الطاقة المستهلكة لكل جهاز عبر حساسات التيار والجهد (Current/Voltage Sensors) وربط هذه البيانات مع نتائج معالجة الصور لتحديد استهلاك كل جهاز بدقة.

تُرسل البيانات إلى تطبيق موبايل أو برنامج حاسوبي، ليعرض للمستخدم تقريرًا مفصلًا عن استهلاك الطاقة لكل جهاز على حدة، مع إمكانية تنبيه المستخدم عند ترك أجهزة تعمل دون استخدام، وبالتالي توفير الطاقة وتقليل الهدر.

مكونات النظام

• كاميرا صغيرة (USB أو كاميرا ESP32-CAM): لالتقاط الصور أو الفيديو للأجهزة في الغرفة.

• Arduino (Uno أو Mega): للتحكم بالحساسات وقراءة بيانات استهلاك الطاقة وربطها مع الكاميرا.

• حساسات تيار وجهد (Current/Voltage Sensors): لقياس استهلاك الطاقة لكل جهاز كهربائي.

• وحدة معالجة الصور (يمكن استخدام Raspberry Pi أو كمبيوتر صغير): لتحليل الصور وتحديد الأجهزة العاملة.

• شاشة OLED صغيرة (اختياري): لعرض مستوى الاستهلاك اللحظي داخل الغرفة.

• تطبيق موبايل أو برنامج حاسوبي: لعرض تقرير استهلاك الطاقة لكل جهاز وإرسال تنبيهات المستخدم.

• زمور إنذار (Buzzer) أو LED: لتنبيه المستخدم عند استهلاك غير طبيعي للطاقة.

مراحل العمل

1. تصميم نظام المراقبة بالكاميرا: تثبيت الكاميرا بحيث تغطي جميع الأجهزة الكهربائية في الغرفة.

2. قراءة بيانات استهلاك الطاقة: توصيل حساس التيار والجهد لكل جهاز كهربائي وقراءة قيم الاستهلاك عبر Arduino.

3. معالجة الصور: استخدام خوارزميات تحديد الأجهزة المشغلة في الغرفة وربطها بقراءات الطاقة المقاسة.

4. ربط البيانات بالتطبيق: إرسال البيانات إلى تطبيق موبايل أو برنامج حاسوبي لعرض استهلاك كل جهاز لحظيًا.

5. نظام التنبيه: تفعيل إشعارات صوتية أو رسائل على التطبيق عند ترك أجهزة تعمل دون استخدام لفترة طويلة.

6. الاختبار والمعايرة: التأكد من دقة تحديد الأجهزة وربطها مع استهلاك الطاقة الفعلي.

الفائدة والتطبيقات العملية

• توفير الطاقة: تنبيه المستخدم عند ترك الأجهزة تعمل دون داعٍ.

• المراقبة الذكية: معرفة استهلاك الطاقة لكل جهاز بشكل منفصل وتحليل الهدر.

• راحة المستخدم: التحكم في استهلاك الطاقة عن بعد عبر التطبيق.

• الاستدامة البيئية: تقليل هدر الكهرباء والمساهمة في الحفاظ على الموارد.

التحديات المتوقعة

• دقة تحديد الأجهزة عبر معالجة الصور في حالة ازدحام الغرفة أو الإضاءة الضعيفة.

• الربط الدقيق بين الأجهزة المحددة بصريًا وقراءات استهلاك الطاقة.

• تطوير تطبيق سهل الاستخدام وقادر على التعامل مع البيانات اللحظية.

• حماية النظام والكاميرا من الأعطال أو التداخل الكهربائي.

خاتمة

يمثل هذا المشروع حلاً متكاملًا لمراقبة استهلاك الطاقة الذكي، حيث يجمع بين تقنيات Arduino، الاستشعار الكهربائي، ومعالجة الصور، مع تطبيق تحكم عن بعد للموبايل أو الحاسب. يوفر المشروع أداة عملية لتوفير الطاقة، تقليل الهدر، وتحسين كفاءة استخدام الأجهزة الكهربائية في المنازل أو المكاتب.