Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   10 ,  No.   4 ,  A ugus t   2020 ,   pp.  3460 ~ 34 67   IS S N:  20 88 - 8708 ,  DOI: 10 .11 591/ ijece . v 10 i 4 . pp3460 - 34 67           3460       Journ al h om e page :  http: // ij ece.i aesc or e.c om/i nd ex .ph p/IJ ECE   Des i gn o f smart wir eless chang eo ver for  contin uous elec tric   current  feedin g from p owe r sourc es of v ari able c apac iti es       Ha ider   A.   H.   Alobaid y 1 , Hi kmat  N.   Abdu ll ah 2 , Ta ri q  M. S alma n 3   1 Depa rt m ent   of Electrical, El ec tr onic   and   S y s te m s E ngineeri ng ,   F ac ul t y   of   Engi n e eri ng  and  Bu il t   Envi ronm ent ,     Univer siti   Keba ngsaa n  Mal a y s ia,  Mal a y s ia   2 Coll ege of   Infor m at ion  Eng ine e r ing,   Al - Nah rai n   Univer sit y ,   Ira q   3 El e ct ri ca l   Eng in ee ring   Depa r tment,   Fa cul t y   of En gine er ing, Al - Mus ta nsiri y a   Univ ersity ,   Ira q       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved  Ma r 22,  2019   Re vised Jan  14 , 2020   Accepte d  Fe b 1, 2 020     El e ct ri c  power  has  bec om e  a  vit al   el ement  f or  li fe  today .   Despite   thi s   importanc e ,   el e c tri c   power  consum ers  in  Ira q   suffer  from   th e  proble m   of   noncont inuit y   an d  dai l y   e le c tric  power  suppl y   interrupti on .   Th is  p roble m   le d   to  the   use  of  var ious  source s  of  el e c tri c  po wer  as  an  al t e rna ti v e  to   compensat e  for  t he  shortage  of  e l ec tr ic   power  p ro vide d  b y   th e  Ir a qi  national   grid.   In  thi s  wo rk,   a  sm art   wir el ess  cha ngeov e r  devi ce   is  desi gned  using  wire le ss   sensor  net work s  te ch no log y   ai m ing  to   solve   proble m   ca used  b y     th e  m ult ipl i cit y  of  power  sou rce s  recei ved  a t  hom e  and  gover nm ent al  buil dings  in  Ira q   b y   cont rol li ng   oper ation  of  so m e  el ec tr ic a l  de vic es  (whic h   consum e  high  cur ren t)  in  the  hom e  or  wor kpla c e   aut om ati ca l l y   wh en   cha nging   sourc e   of  el e ct r ic i t y   fr om   one  to  anot h er.   Th is  soluti on   will   he lp  to   ensure   the  continuity   of  elec tr i c  cur r ent   f ee di ng  from   power  sourc es  of   var ia b le   c apaci ties,  al so,   to  r at io nal i ze   power  co nsum pti on  by   assigning  a n   oper ation  prior ity   to  e lectr i c  dev ic es.   Furthermore,   a  sta ti sti ca l   m ea surem e n t   as  a  ca se  stud y   was  per form ed  in  a  buil ding  wi t h  a   total  power  consum pti on   of  160. 8  KW /h.   The   result   show ed  tha t  the   dev ice  func ti ons  eff e c ti vely   and  i t   is  ca pable  of  a c hie ving  an  ave r age   saving  in  p ower  of  about   5 0%  to  86%  depe nding   on  th e  app li ed   prio r it i es  and ca se   stud y   s ce nar io .   Ke yw or d s :   Au t om ation   IEEE 8 02.15.4   Mon it ori ng   Sm art wireless cha ng e over   W i reless se nso r netw ork ( WSN)   ZigBee   Copyright   ©   202 0   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Haide r A.   H. A lob ai dy,     Dep a rt m ent o f El ect rical , Elect ronic an d   Syst e m s En gi neer i ng,    Faculty  of E ngineerin g  a nd B uilt  Environm ent,   Un i ver sit i Ke ba ngsaan  Mal ay sia ,   UK M B a ngi, S el angor 4 3600,  Mal ay sia .   Em a il :  p9 2976 @siswa .ukm .ed u.m y       1.   INTROD U CTION     In  rece nt  ye ars ,  the  fiel d  of   w irel ess  sens or   netw orks  ha s  evo l ved   rap i dly  and   sig naled  a  prom is ing   tur naroun d  in   people  li fe  and   business  as  there  are  m any  app li cat ion s  in  this  f ie ld,  par ti cula rly   fo r   app li cat io ns   and   syst em s  to  m on it or   power  con s um ption ,   an d  f or   m edic al   and   m i li ta r y  app li cat ion s  [1 - 6 ] .   Nowa days,  el e ct ric  power  is  on e  of  the  esse ntial   el e m ents  of   li fe.  Des pite  the  avail abili ty   of   m ulti ple  so urces   of   powe r  generati on,  it s  av ai la bili ty   has  beco m e  exp e nsi ve  in  the   w or l d  in  gen e r al   and   i n  I ra q  in     par ti cula r  [ 7 - 10 ] .  For  this  re aso n,   ene r gy  r esearch  fo c us e s  on   fin ding  s olu ti ons  to  rat ion al iz e  an d  s us ta in  powe r  consum ption   [ 11 - 14 ] .   Ther e  are  se ver al   at tem pts  to  e m plo y  wireless  sens or   netw orks  to  c on s er ve   el ect rici ty   [1 ,   11,   15 - 23 ] .  T he se  at tem pts  va ry  in  their  ob j ect ives.  So m e  us e d  these  ne tworks  t o  m onit or ,   visu al iz e  pow er  co ns um ptio n,   an d  to  w ar n  co nsum ers  wh e n  usa ge  e xceeds  co ns um er' s  pr edef in ed  lim it .  Othe rs  us e d  th e  te ch no l og y  f or  switc hi ng  el ect rical   de vices  on  a nd  off  by   sen ding  c omm and s  wirel es sly   via     a  m ob il e  phon e  ap plica ti on   prede fine d  li m i t   of  the   co nsum er.  A no t her   at t e m pts  em plo yed   the   te ch nolog y  t o  m anu al ly   tur n  off  el ect ric  de vices  a nd   m onit or   the  co nsu m pt ion   by  sen ding  c omm ands  wirelessl y  th rou gh    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N:  20 88 - 8708       Desig n of s ma r t w ire le ss ch an geo ve r for  cont inuous el ect ric …   ( Ha ider  A.   H.   Alo ba i dy )   3461   a  m ob il e p ho ne  ap plica ti on. Ho we ver,  th ose  co nt rib utions  d id  no t s olv e t he  cr ux of the pr oble m  caused  due to  the  cha nge  of   el ect ric  power  su ppli ed  t o  a  hom e  or   w ork pl ace  to  a no t her   powe r  s ource  with  li m it ed  powe r   capaci ty .  The  current  w ork  addresses  this  pro blem   as  i t  al lows   the  co nsum er  to  c on tr ol  the  op e rati on  of    the d e vices acc ordin g  t o  the  ty pe of  the elect r ic  p owe r  s ourc e b ei ng  sup plied.   Con s um ers  of   el ect ric  po we r  in  Ir a q  suffe r  con ti nu ously   durin g  the  whole   day  fr om   the  pro blem   of  non - co ntin uity   and   inter r up ti on   of   el ect ric  powe r  [10,   24 ,   2 5 ] .  This  pro bl e m   le d  to  the  us e  of  seve ral  el ect ric   powe r  sources   as  an  al te rn at ive  source  to  com pen sat e  for  the  la ck  of  e le ct ric  po we r  pro vid e d  by  th e  Ir a qi  national  gr i d.   Howe ver,  thes e  sources  a re  l i m i te d  acco rd i ng   t o  c on s um er  nee ds   a nd  fi na ncial   a bili ty .  Du e  t o  the  m ulti plici t y  of   power   s ources  recei ve d  at   ho m e,  go ve r nm ent  dep artm ents  and  factor ie s  in  I raq   an d     the  a m ou nt  of   el ect rici t y  con su m ed  from   each  of   the se  so urces ,  it   is   necessary  to  co ntr ol  the  op e ra ti on   of   so m e  dev ic es  in  the  hous e  a nd  th e  wor kp la c e  autom at ic all y  wh e n  the  s ource  of   powe r  changes  from   on e  t o  ano t her.  F or   e xam ple,  wh e n  it   chan ge s  fro m   the  national   netw ork  po we r  source  t o  the   pr ivate   sect or  power  gen e rato r  or  vi ce  ve rsa.  So m e  high - cu rr e nt device s  s uch  as air  co ndit ion e r s  an d  heaters   c annot b e o pe ra te d  on  low  powe r  s ources   an d  sm al l  gen er at ors,  wh ic h  m us t  be   switc he d  off   m anu al ly .  Additi on al ly ,  the r e  are   us ua ll y  m ajo r  el ect rical   pr obl e m s  that  cause   dam age  to  th e  de vices  or  powe r  ca bles.  T his  is  beca us e  wh e n  these  de vices  a re  ke pt  on   w hile  cha ng i ng   t he   powe r  s ource  to  the  pr i vate  ge ner at or   a nd  th e  supp li ed   po w er  is  rep eat e dly i nterrup te d by the  powe r br ea ker  wh e n  e xcee ding the  brea ker   c urren t l im it .   In   this  work,  a   propose d  de vi ce  is  design e d  aim ing   to  wire le ssly   con trol  t he  oper at io n  of  el ect rica l   dev ic es ,  acco r ding  to  the  use r’ s  needs,  by   us ing   a  m i cro c ontrolle r  with  a  wirele ss  sens or   network.     The  propose d  s m art  wireless  change ov e r  devi ce  is  design e d  to  so lve previ ou sly   m entione d  pro blem s  and   th us  avo i d  m anu al ly   turn i ng   off  or  on  dev ic es  w hen   switc hi ng   so urces  of   el ect rical   power.  T his  feat ur e  helps  t o  ens ur e  t he  c onti nu it y  of  el ect ric  curre nt  fe edin g  from   power  sou rces  of  var ia ble   cap aci ti es  to  hom es  a nd   workst at ion s  a s  well   as  sav ing   the   costs   of   re - as sig nm ent  of   pow er  li nes  i n  buil dings  acc ordin g  t o    the  s upplied  s ource.   F ur th er m or e,  the  pro po s ed   de vice  al so   helps   in  r at ion al iz ing  powe r  c onsu m ption   by   assigni ng  an   operati on  pri or i ty   to  el ect ric  dev ic es .  T he  c or e   com ponen t s  of  t his  w ork   inclu de  a n  A r du i no  m ic ro co ntro ll e r,   a n  XB ee  Zi gBee  wireless  transceive r,   a  Current  T ran s f or m er  CT,  an d  a  low  or   high - pow er   protect ion de vi ce.   The  rest  of  th is  pap e r  is  organ iz e d  as  fo l lows .   T he  ne xt   sect ion   descri bes  the  pro posed  dev i c e   com po ne nts  a nd  ove rall   str uctu re.  Sect io n  3  desc ribes   the  pr opose d  de vice  f unct ion al it y  an d  operati on   m echan ism .  Sect ion   4,  disc us s  t he  perform ance  and  te sti ng   res ults.   Finall y,  s ome   co nclusi ons   an d  su ggest io ns are  draw n  i n  sect ion 5  and  6 .       2.   THE  PROPO SED  DEVICE  D ES CRIPT I ON   The  pro posed  dev ic e  co ns ist s   of   two  m ai n  par ts:   the  centr al   con tr ol  un it   or   Ba se  Stat i on   (B S)   a nd     the term inal con tr ol u nit or  E nd   Node  (E N).  Th e BS is resp on si ble f or the sen sit ivit y of  the inco m ing  cu r ren ts   to  the  hom e  or   workplace   and   t he  sourc e  of   these  c urre nts.  T his  unit   con sist s  of  an  Ard uino  Me ga  m ic ro co ntro ll e r  wh ic h  is  res pons i ble  f or  c ontr olli ng   t he  s yst e m   by  program m ing   it   accor ding  t o  us e r  need s .   The  unit   al so  con ta ins  th re e  cur re nt  sens or s  (CT)  to  de te rm ine  the  so ur ce  of  el ect ric  current  ent erin g   the  hom e  or   workplace ,  i.e . ,  the  s ource  of  the  natio nal  netw ork,   pri va te   sect or   generator ,  or   house hold   gen e rato r.   Fig ure  1  sho ws  the   com po ne nts  of   the  BS.   The   sign al   is  tr ans ferred  t o  a nd   fro m   the  central  c on t ro l   un it   us in g  the  transcei ver   XB ee  ZigBee .  As  for  the  EN,   it   receives  the  sig n al   from   the  B S.  Acc ordin g  to  the   us er' s  ch oice,  wh ic h  is  deter m ined  by  the  sel ect or   in  this  un it .  T he  A rdu ino   Mi ni  m ic ro co ntr oller  det erm ines  the  op e rati on  of   the  el ect rical   dev ic e  conn ect ed  to  the  EN.   F or   exam ple,  work i ng   on   the  national  ne twor k  el ect ric  current  sour ce  only . Fi gure  2  s hows  the c om po ne nts  of the  EN.             Figure   1 .  B ase  sta ti on  ( B S)  i nfrastr uctu re     Figure   2 .  End  n ode  (E N) infr ast ru ct ure   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  10 , No .  4 ,  A ugus t   2020   :   3460   -   3467   3462   3.   THE  SYNTH ESIS O F TH E SM AR T  CHA NGEO VE R   Figures  3 - 5  il l us trat e  the   sta ge s  of  bu il di ng  the  prototype   of   the  propose d  dev ic e  f or   both   the  BS  a nd   the  EN  as  well   as  sho wing  th e  syst e m   fu nct ion al it y.  The  de sign e d  syst e m   wo r ks   i n  th e  fo ll owin g  se qu e nce   and as s how n  i n  Fi gure  6  a nd  Figure  7:   a.   The  m ic ro co nt ro ll er  i n  t he  BS  m on it or s  or  sen ses  the   volt age  on  t he  th ree   m ai n  cu rr e nt  se ns ors   connecte d  t o  the  BS  (CT1 ,  CT2,  an d  CT 3).  If   the  se nse d  el ect ric  current  is  fed   f r om   the  national  netw ork  (fo r  exam ple),   the  con t ro ll er  will   tur n  on  LED 1  r efer rin g  to  the  current  of  the  national  net work  and  sen ds  a  uniqu e  c ode  via  the  Zi gBee  to  t he  oth e r  E Ns  i n  the   syst em   to   m ake  the  ap propriat e  decisi on   accor ding t o  th e ch oice of t he EN  us e r.   b.   At  the  E N,   the   us er  sel ect s  on  w hich  c urre nt   so urce  the  el e ct rical   dev ic e  c onnected  t o  thi s  un it   need s  t o  op e rate  thr ough  a  sel ect or ,  i. e.,  w heth e r  it   needs  to  be  operati ng   on   th e  national  netw ork  on ly ,  or  on     the  pri vate  sec tor  gen e rato r  only ,  or  on  t he  hous e hold  generator   only ,  or   on  the  nationa l  netw ork  an d    the  pri vate  se ct or   ge ner at or  to gethe r,   et c.   N ot e  that  the  us e r   sel ect s  the  el e ct ric  curr e nt  s ource   to  operate  the E N on it  on ly  o nce a nd  for  each EN  d e vic e in the  syst em  n et w ork .   c.   The n,   the  E N  m ic ro co ntro ll e r  wait s  for  a  sign al   f ro m   the  BS.  Once  the  sign al   is  receiv ed  by  ZigBee   of  the EN , t he  m i cro c ontrolle r ( Ardu i no Mi cro) sends  a sig na l t o  the r el ay  co nnect ed  t o  the   m ic ro con t ro ll e r  and   th us   the  s urge  protect ion   dev ic e  is  supp l ie d  with  el ect ric  power.  Finall y,  the  su r ge  pr otect ion   dev ic e   will   su pply   the  connecte d  devi ce  (the  load )  with  el ect ric  current  if  the  s upplied  el ect ric  powe r  is  sta ble,  oth e rw ise   ( w he n  there  the  c urre nt  is  fluctua te d  to  higher  or  lowe r  than  th e  rated  volt age )   it   will  cutoff     the s upply an d wait  unti l reac hing the  stabil iz at ion  stat e.             Figure  3 .  I m ple m entat ion  sta ges of E N.     (a )   m ic ro co ntr oller,  t ra ns cei ve r,   relay , and E N  s witc h, w hic h rep rese nts th e c ontr ol unit , dat a recei ving  and  transm it ti ng , a nd m an aging E N  f unct io ns , ( b)   A ssem bly of   E N parts , ( c )  E N  a fter assem bly           Figure   4 .  Th e  s ta g es  of   buil di ng the ce ntral  un it   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N:  20 88 - 8708       Desig n of s ma r t w ire le ss ch an geo ve r for  cont inuous el ect ric …   ( Ha ider  A.   H.   Alo ba i dy )   3463         Figure  1 .  Cl arifica ti on   of the   EN  a nd BS  f unct ion , (a)   T he B S is con n ect ed  to  the  powe r supply  li nes,   (b)   T he  BS  is a ct ive and t he g reen l igh t i s  il lum inate d  wh ic h  in dicat es se nsi ti vity  to  the c u r ren t  of the  n a ti on al   gr i d.   (c)   The  C T senso rs  a re c onnected  to  t he  pow e r  s upply  li nes.  (d )  T he EN is act ive  a nd s upplyi ng ele ct ric  curr ent t o  th e a ir con diti on e r           Figure   6. O perat ion  m echan is m  o f  the BS           Figure   7 .  Oper at ion  m echan is m  o f  the E N     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  10 , No .  4 ,  A ugus t   2020   :   3460   -   3467   3464   4.   TE STING RE SU LT S   T h e   d e v i c e   i s   m a i n l y   d e s i g n e d   t o   c o n t r o l   t h e   o p e r a t i o n   o f   s om e   e l e c t r i c a l   a p p l i a n c e s   ( w h i c h   c o n s um e   h i g h   c u r r e n t )   i n   t h e   h om e   or   w o r k p l a c e   a u t om a t i c a l l y   w h e n   c h a n g i n g   t h e   s o u r c e   o f   e l e c t r i c i t y   t o   e n s u r e     t h e   c o n t i n u i t y   o f   e l e c t r i c   c u r r e n t   f e e di n g   f r o m   t h e   p o w e r   s ou r c e .   T h i s   f e a t u r e   c a n   a l s o   h e l p   t o   r a t i o n a l i z e   p o w e r   c o n s u m pt i o n   b y   a s s i g n i n g   a n   o p e r a t i o n   p r i o r i t y   t o   e l e c t r i c   d e v i c e s .   T o   d e m o n s t r a t e   t h e   p o w e r   s a v i n g   c a p a b i l i t y   o f   t h e   d e s i g n e d   d e v i c e ,   a   s t a t i s t i c a l   m e a s u r e m e n t   a s   a   c a s e   s t u d y   w a s   p e r f o r m e d   a t   t h e   b u i l d i n g   o f   t h e   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   D e p a r t m e n t /   C ol l e g e   o f   E n g i n e e r i n g /   A l   M u s t a n s i r i y a   U n i v e r s i t y   l o c a t e d   i n   B a g h d a d .   T h e   s t u d y   c o n s i d e r e d   a   n um b e r   o f   a i r   c o n d i t i o n i n g   d e v i c e s   i n   e a c h   r o o m   o f   t h e   b u i l d i n g .   E a c h   d e v i c e   w a s   a s s i gn e d   t o     a   s p e c i f i c   p r i o r i t y   ( 1 ,   2 ,   o r   3 )   w i t h i n   t h e   r o o m   a c c o r d i n g   t o   t h e   n e c e s s i t y   o f   t h a t   d e v i c e   a nd   h o w   i t   m a y   o p e r a t e .   T h i s   a s s um pt i on   s h o w e d   t h a t   t h e r e   w o u l d   b e   d i f f e r e n t   p o w e r   s a v i n g   c a p a b i l i t i e s   d e p e n d i n g   o n   t h e   i n t e n d e d   o p e r a t i n g   s c e na r i o   t h a t   c a n   b e   s p e c i f i e d   t h r o u g h   t h e   p r o p o s e d   d e v i c e .   T a b l e   1   s h o w s   t h e   n um b e r   o f   h i g h     c u r r e n t   e l e c t r i c   l o a d s ,   t h e i r   a v e r a g e   c o n s um p t i o n ,   a n d   t h e   a s s i g n e d   p r i o r i t y   f o r   e a c h   l e c t u r e r s ’   r o o m s ,   c l a s s r o om s ,   o f f i c e s ,   a n d   l a b o r a t o r i e s .   I t   c a n   b e   s e e n   f r o m   t h e   t a b l e   t h a t   t h e   t ot a l   c o n s um e d   p o w e r   i n   t h e   b u i l d i n g   i s   1 6 0 . 8   K W / h .   Ma ny  scena ri os   wer e   co ns i der e d  de pendi ng  on  t he  ye arly   operati on   of  the  el ect ric  loads   in    the buil ding . T hese s ce na rios are:   1.   Norm al  w orkin g days sce nar i o.   2.   Exam  scenar io .   3.   Su m m er an d  s pr i ng holi day’s  scena rio.   4.   W i nter  workin g days  sce nar i o.   5.   Seco nd a ry sc hools  f inal e xa m  scenar io.   In  nor m al   wo r king d ay s  scen ario,   al l  loa ds   i n  the buil ding ar e  usual ly   tur ned  on,  a nd  the re  will   be  no   savin g  in  pow er  as  ca n  be   s een  in  Fig ur e  8.   Howe ver,  by   us in g  the  propose d  dev ic e   the  savi ng  in   pow e r   va ries  dep e nding   on   t he  sel ect ed  pr i or it y  of  operati on  w hich  ca n  be  s een  cl early   in  the  fig ur e.   In  Exam   scenari o,   s om e  of  the  de vices  are  us ually   tu r ned  on  s o  in   th is  case  there   w il l  be  a  usual   s avin g  of   a bout  67%.   Applyi ng   pr i ori ti es  us ing   the  pro po se d  dev i c e  will   help  in  r edu ci ng   t he  co ns um ption   further   as  ca n  be  s een  i n  Figure  9.   A pply ing   the  sam e  crit eria  for  ot he r  scena rios  w il l  pr ovide  different  power   sa ving  capa bili ti es,  as  can  be  seen  i n  Figures  10 - 12,  for  the  S um m er  and   S pri ng  holi days  sce nar i o,   W i nt er  work i ng  days  scenari o,  and  s ec ondar y  sch oo ls  final e xam s   scenario  resp ect ively .   The  de vice  ha s  been   te ste d  pr act ic al ly   and  pr ove d  to  be  su ccess fu l  in  con t ro ll in g  the  op e rati on  of   el ect rical   dev i ces  acco rd i ng   to  the  need s   of  the  us er .  Fig ur e  5 (a )   s how s  t he  BS  at ta ched   t o  the  el e ct rical   powe r  s upply  l ines.  Fig ur e   5 (b )   sho ws  t he  B S  act ive  a nd  t he   green   li ght  is   il lum inati ng   i nd ic at in g  t hat  t he  BS  has  sense d  the  pr ese nce  of  the   national  gr i d  el ect ric  cur re nt .   A ccordin g  to  it s  pr ogram m ing ,   the  BS  will   sen d  in structio ns   to   the  ENs  to  op e rate  the  connecte d  dev i ces  if  the  us er  had   c hosen   to  op erate  th e m   on   the  natio nal  ne twork  only   (fo r  exam ple)  w hi ch  can  be  see n  in  Fi gure  5 ( d ) .  The  sp eci fi c  case   in  this  f igure   sh ows  the  EN   op e rati ng a nd s upplyi ng elec tr ic  cu r ren t t o  a n ai r  c onditi on e r .   Fu rt her m or e,  a s  sh ow n  in  sec ti on   4  the  pow er  savi ng   ca pa bili ty   of   the  de vice  i s  stud ie d  and   pro ved  to  be  ver y  ef fe ct ive.  Acc ordi ng   t o  the  st ud y ,  there  has  bee n  an  a ve rag e  s avin g  in  powe r   of   a bout  50 %  to  86%   dep e ndin g  on  the  ap plied  pri ori ti es  and   case  stud y  scen ario .   This  can  be  s een  cl early   in  Figure  13  w he re   the   m ini m u m , av er age,  a nd m axim u m  p ow er  sa ving ca pab il it y f or  all  case  stu dies   are  g i ven .       Table  1 . T he  num ber  of  high  current elec tric  loads, t heir  a ve rag e  cons um ption ,    and the a ssig ne d pr i or it y f or  e ach lo a d  i n  t he bu il di ng   Ro o m   No .   No .  o f  L o ad s   Priority   A m p /h   Ro o m   No .   No .  o f  L o ad s   Priority   A m p /h   1   2   1   40   19   2   3   20   2   2   1   20   20   2   1   20   3   1   2   10   21   1   3   10   4   2   3   20   22   1   3   10   5   3   2   30   23   1   3   10   6   3   2   30   24   1   3   10   7   3   2   30   25   1   3   10   8   3   2   30   26   1   3   10   9   3   2   30   27   1   3   10   10   3   2   30   28   1   3   10   11   3   2   30   29   1   3   10   12   4   2   40   30   1   3   10   13   2   2   20   31   1   3   10   14   2   2   20   32   1   3   10   15   2   3   20   33   1   10   3   16   3   1   30   34   1   10   3   17   2   1   30   35   1   10   3   18   2   1   20             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N:  20 88 - 8708       Desig n of s ma r t w ire le ss ch an geo ve r for  cont inuous el ect ric …   ( Ha ider  A.   H.   Alo ba i dy )   3465         Figure  2 .  P ow e r  sa ving  for dif fer e nt prio riti es in  n orm al   wo r king  days sce nar i o     Figure  3 .  P ow e r  sa ving  for dif fer e nt prio riti es in  exam  scenar io               Figure  4 .  P ow e r  sa ving  for dif fer e nt prio riti es in  su m m er an d  s pri ng  ho li day’ s   scenari o     Figure  5 .  P ow e r  sa ving  for dif fer e nt prio riti es in  winter   w orkin g days sce na rio             Figure  6 .  P ow e r  sa ving  for dif fer e nt prio riti es in sec onda ry  sch oo ls  final e xam  scenar io           Figure  7 .  Maxi m u m , av erag e,  and m ini m u m   powe r  sa ving c apab il it y of t he  d e vice afte r  a pply ing   operati ng  pr i or it ie s for d evices i n t he b uildin g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   In t J  Elec  &  C om p  En g,   V ol.  10 , No .  4 ,  A ugus t   2020   :   3460   -   3467   3466   5.   CONCL US I O N   In   t his  w ork,   a  sm art  wirel ess  cha ng e ove r  de vice  is   de sign e d  us in g  wireless  se nso r  net w orks   te chnolo gy  ai m ing   to  so lve  the  pro blem   c ause d  by  the  m ul ti plici t y  of   power   s ource s  su pply ing   hom e s   an d  gove rn m ental   bu il di ngs  in  Iraq  by  co ntr olli ng   the  op e rati on  of   s om e  el ec tric al   dev ic es  ( wh ic h  co nsum e  hig h  current )  autom at ic al ly  wh en  changin g  the  s ource  of  el ect r ic it y  fr om  on e   to  ano t her .   A ccordin g  to  de vice  perform ance ev al uatio n  res ults it is co ncluded  that t he  devi ce  helps  to ensur e the c on ti nuit y of  elec tric  cu r rent   feed i ng   from   po we r  s ources  of   va riable  ca pa ci ti es  as  well   as  savi ng   pow er.   Hen c e ,  the   resu lt s  al s o  s howe d  that  the  de vice   functi on  ef fec ti vely   and   is  c apab le   of   ac hi evin g  an   ave ra ge  sa ving  in  powe r  c on s um ption   of  about  50 %   to  86%  dep e ndin g  on  the  a ppli ed  pr i or it ie s  an d  c ase  stu dy  scen ario  (in  a  buil di ng   with  t otal  powe r   consum ption   o f 160. 8 K W / h).   Fu rt her m or e,  t he  de vice  has  m ul ti ple  feature s  wh ic h   m ake s   it   diff ere nt  and   un i qu e .  Th ese  featur e s   can  be  s umm a rized  as   f ollo ws:  it   pro vi des   the  e ffor ts   an d  c os ts  require d  to   re - organ iz e  the  el ect ric  powe r   li nes  acco rd i ng  to  the  powe r  s ource,   it   e nab l es  m on it or in g  the  op e rati on  of   el ect rical   dev i ces  an d  the  am ount   of   c on s um ption   of  el ect ric  powe r  wireles sly ,  it   is   easy  in  m ov in g  a nd   i ns ta ll at ion  inside  the  bu il din gs  (P ort able ),  a nd  it  can be  de velop e d  ea sil y t o enable m ulti ple tasks a nd a ddit i on al  fun ct io ns .       6.   FUTU RE W O RK   Con si der i ng   t he  de vice  fea tures  an d  ach ie ved   res ults,   m any  enh an ce m ents  can  be  done  to     the  in fr ast ru ct ure  of   t he  pro posed  de vice  to  e nab l e   ad diti onal   functi ons.   A ll   that  bein g  sa id,  fu t ur e   w ork   can   involve  so m e  of   the  f ollo wing   s uggestio ns:   (a)   Dev el op i ng   the  dev ic e  to  perform   m u lt iple  ta sk s  su ch  as   tur ning  off  a nd  on   t he  E N  el e ct ric  dev ic es  t hro ugh  a   m ob il e  phon e  a pp li cat ion   w hich  a ll ow s  th e  m on it or in g  of   t he  act ivit y  of   t hese  dev ic e s  in  the  wor kp l ace  as  well   as  t he  abili ty   to  co ntr ol  them   fr om   anywh e re   th rou gh  the  I nter net.   ( b)  A ddin g  ot her  sens or s   su c h  a s  m otion   an d  he at   sens or s .  T he   ad diti on   of   s uch  sen sors  he lps  to   rati on al iz e  c onsu m ptio n  by  m on it ori ng  t he  m ov e m ent  in  a   place  a nd  th us  co ntr ol  the  op erati on  of  li ght ing   i n  these  places  f or  a  certai n  tim e   accor ding  to  m ov e m ent.  Heat  senso r s  al so   help  to  dete rm i ne  the  w orkin g  tim es   of   ai r  c onditi on e rs  acc ordin g  to  the  r oom   tem per at ur e  set   by  the  use r.   (c )  Creat in g  a  PC  an d  m ob il e   app li cat io n  to  con t ro l  the  de vices  withi n  the  pr opos e d  de vice  net work  as  well   as  vi ewin g  an d  rec ei ving   no ti ficat io ns  a bout the  cons um pt ion .       ACKN OWLE DGE MENTS   The  a uthors  w ou l d  li ke  to  t ha nk   t he  Ele ct r ic al   Eng inee ri ng   De par tm ent,  Faculty   of  E ng i neer i ng,    Al - Musta ns iriy ah  U ni ver sit y,  Ir a q  f or  pr ov i di ng   t he  re quire d  sta ti sti cal   detai ls  to  accom plish  the  w ork.   Also ,  we  a re  gr at e ful   for  t he  feedback   recei ved  on  a n  ea rly   ver si on  of  t his   w ork  from   the  I ndus tria l  Prop e rty   Dep a rtm ent,  Ce ntral  Orga nizat ion   for  Stan dardizat ion  &   Qu al it y  Co ntr ol  (C OSQC),   Mi nistry  of  Pl ann i ng,  Ir a q wh ic h res ulted in  acce pting t he w ork  as   a p at ent i n Ir a q n um ber ed 5 261  a nd d at e d 26 / 2/2018 .       REFERE NCE S   [1 ]   Haide r  A.  H.  Al obai d y ,   “ Robust  W ire le ss   Sensor  Network  for  Energ y   Monitor ing,”  M.Sc.   Th esis,   AL - Mus ta nsiri y a   Univer sit y ,   2015 .   [2]   J.  H.  Klei nschm idt ,   “ Anal y z ing  and  improving  the   ene rg y   ef fici ency   of  IEEE  8 02. 15. 4  wire le ss   sensor  net works   using r et r ansm issions   and  custo m   codi ng, ”  Tel e commun.  Syst . ,   v ol.   53 ,   no .   2 ,   pp .   239 – 245,   Jun.   2 013.   [3]   V.  Nith y a,   B.   Ramacha ndra n ,   and  V.  Bhaskar ,   “ Ene rg y   Eff i c ie nt  Coded  Co m m unic at ion  for  IEE E  802. 15 . 4   Com pli ant   W irel ess Sensor Ne tworks,”   Wir el .   P e rs .   Comm un. ,   vo l.   77 ,   no .   1 ,   pp .   6 75 – 690,   Jul.   201 4.   [4]   B.   Rashid  and  M.  H.  Rehmani,  “ Applic at ions  of  wire le ss   sensor  net works   for  urba n  are as:  A   surve y , ”  J.   Ne t w.   Comput.   App l. ,   v ol.   60 ,   pp .   192 – 2 19,   Jan .   2016 .   [5]   N.  A.  A.  Rahm an  and  A.  B.   J ambek,   “ Biom edi cal  hea l th  m oni tori ng  s y st em  design  and  ana l y sis, ”  Indone sia n   Journal  of   Elec t rical   Engi ne erin g  and  Computer   Sci en ce   ( IJE ECS ) ,   vol.   13 ,   no .   3 ,   pp.   1056 – 1064 ,   2019.   [6]   J.  Zha ng ,   “ Applic a ti on  of   remot e  m onit oring  an d  m ana gement  o f  high - spee d   rail   tra nsport at ion   b ase d  on  Z igBee  sensor ne twork,”   EURA SI P J. Wir el .   Comm un.   N et w. ,   vo l. 40, no. 2019, 2019.   [7]   A.  R.   Jordehi,   “ Optimis at ion  of  demand  response  in  el e ct r ic   po wer  s y stems ,   a  rev ie w, ”  Re n ew.  Sustain.   Ene rg y   Re v . ,   vol .   103 ,   p p.   308 – 319 ,   Apr.   2019.   [8]   I.   Topc u ,   F.  Üle ng in,   Ö.  Kaba k ,   M.  Isik,   B.   Unver,   and  S.  Ons el   Ekici ,   “ The   e val ua ti on  of  ele ct ri ci t y   g ene ra tion  resourc es: The c ase   of   Turkey , ”   Ene rgy ,   vol .   167 ,   pp .   417 – 427 ,   J an.   2019 .   [9]   N.  A.  Moham me d,   “ Modelling  of  unsuppress ed  el e ct ri cal  dema nd  fore c asti ng  i n  Ira q  fo r  long   te rm , ”  Ene rgy ,    vol.   162 ,   pp .   354 – 363,   Nov.   2018 .   [10]   H.  M.  Alm ukhta r,   et   a l . ,   “ Feasib il ity   stud y   of  achie ving  r el i abl e  el e ct ri ci t y   suppl y   using  h y brid  p ower  s y stem  fo r   rura l  pr imar y   sc hools  in  Ir aq:   A   ca se   stud y   with   Um m   Qasr  primar y   schoo l,”  I nte rnational   Jou rnal  of  E lectric a l   and  Computer  E ngine ering   ( IJECE) ,   vol. 9, no.  4,   pp .   2822 – 283 0,   2019 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om p  En g     IS S N:  20 88 - 8708       Desig n of s ma r t w ire le ss ch an geo ve r for  cont inuous el ect ric …   ( Ha ider  A.   H.   Alo ba i dy )   3467   [11]   H.  N.  Abdulla h,   T.   M.  Salman,   and  H.  A.  H.  Al obai d y ,   “ Design  of  a  Zi gBee   base d  W SN  with  cha nnel   coding  for  ene rg y   and  te m per at ur e  m onit or ing, ”  in  201 6  Al - Sadeq  Inte rnat i onal  Confe ren ce  on  Mult idi sc iplinar y  in  IT  and  Comm unic ati on  Sci en ce and  App li cations ( AIC - MITCSA) ,   pp.   1 – 5 ,   2016.   [12]   C.   Cañi z a res,   J.   Nathwa ni,   a nd  D.  Kam m en,   “ E le c tri c ity   for  All :  Iss ues,   Chal lenges,  and  Soluti ons  for  Ene rg y - Disadva nta g ed Com m unit ie s,”   Proc.   I EEE ,   vol. 107, no. 9, pp. 1 775 – 1779,   2019 .   [13]   P .   B e r t h e a u ,   “ A s s e s s i n g   t h e   i m p a c t   o f   r e n e w a b l e   e n e r g y  o n   l o c a l   d e v e l o p m e n t   a n d   t h e   S u s t a i n a b l e   D e v e l o p m e n t   G o a l s :   I n s i g h t s   f r o m   a   s m a l l   P h i l i p p i n e   i s l a n d , ”   T e c h n o l .   F o r e c a s t .   S o c .   C h a n g . ,   v o l .   1 5 3 ,   n o .   A p r i l   2 0 2 0 ,     p p .   1 1 9 9 1 9 ,   2 0 2 0 .   [14]   R.   N.  Dar - Mous a  and  Z.   Makh a m reh ,   “ Anal y sis   of  the   patter n  of  ene rg y   consu m pti ons  and  it s  impact   on  urba n  envi ronm ent a l  s ustai nability   in   Jordan:  Am m an Cit y   as  a   ca se   st ud y , ”  Ene rgy .   S ustain.   So c. ,   vo l. 9, no. 15, 2019.   [15]   A.  Gonzá lez - Bri ones,   J.  Priet o,   F.  De  La   Priet a ,   E.   Herre r a - Vie dm a,   and  J.  M.  Corcha do,   “ Energ y   opti m i za t ion   using a   ca se - b ase d  re asoning  str a te g y , ”  S ensors   (Swit zerland) ,   vo l.   18 ,   no .   3 ,   pp .   1 – 27,   2018 .   [16]   H.  A.  H.  Aloba i d y ,   H.  N.  Abdul la h,   and  T .   M.  S al m an,   “ Im ple m ent a ti on  and   Per form anc e  Ev al u at ion  of  W SN   for  Ene rg y   Moni toring Appli c at ion , ”   Eng.  &   Tech.   Jo urnal ,   vol .   33 ,   n o.   7 ,   pp .   1555 – 1 568,   2015 .   [17]   T.   Noz awa   and  M.  Inoue ,   “ Sm a rt  Outlet  for  r ealiz ing   s ec ur e  an d  gre en  li ving , ”   in  2011  IE EE   1 5th  Inte rnat iona l   Symposium on  C onsum er  El ectronics  ( ISCE) ,   pp.   432 – 437,   2011 .   [18]   S . C .   P e n g ,   L . S .   D a i ,   T . H .   S u ,   “ T h e   d e s i g n   o f   s m a r t   e l e c t r i c a l   o u t l e t   f o r   S m a r t   H o m e   b a s e   o n   p o w e r   l i n e   c o m m u n i c a t i o n , ”   i n   2 0 1 4   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   I n t e l l i g e n t   G r e e n   B u i l d i n g   a n d   S m a r t   G r i d   ( I G B S G ) ,   p p .   1 – 4 ,   2 0 1 4 .   [19]   A.  A.  Val enz u el a ,   “ Multi sens or  s y stem  for   ene rg y   consum pti on  aw are nes s  in  la rg e  bu ildings , ”  in  201 2   Inte rnational   Co nfe renc e  on   Smar t  Gr id  Technol o gy,   Ec onomi cs  a n d  Policies ( SG - TEP) ,   pp.   1 – 4 ,   2 012.   [20]   M.  Chinc oli,  A. A .   S y ed,   G. Exa rch akos,   and  A. Liot t a,   “ Pow er  Control   in  W ire l ess Sensor Ne twor ks wit h  Vari abl e   Inte rfe r ence,”  M ob.   Inf .   S yst. ,   vo l .   2016 ,   pp .   1 – 10 ,   2016.   [21]   Ó.  Bla nco - Novo a,   T .   Ferná nde z - Cara m és,   P.  Fraga - L amas,  and   L.   Caste do ,   “ An  El ectri ci t y   Pri ce - Aw are   Open - Source   Sm art   So cke t   for the   Inte r net   of   En erg y , ”  Sensors ,   vol. 17, no. 3,  p p.   643,   Mar.   2017 .   [22]   L.   Angrisan i,  F.  Bonavol ontà,  A .   Licc ard o ,   R .   S.   Lo  Morie ll o,   an d  F.  Serino ,   “ Sm art   Pow er  Me t ers  in  Augm ente d  Rea lit y   Envi ron m ent   for Electric ity   Consum pti on   Aw are ness,”  En ergie s ,   vo l. 11, n o.   9 ,   p p .   2303 ,   2 018.   [23]   I.   M.  Na yy e f  a nd  A.  A.  Hus sien,  “ Inte lligent  power  m onit or ing  and  cont rol   with  wire le ss   sensor  net work   te chn ique s,”   In donesian  Jour nal  of  El e ct ri cal  Engi nee ring  a nd  Computer  Sci en ce   ( IJE ECS ) ,   vol.   18,   no.   2,     pp.   1113 – 1122 ,   2020.   [24]   J.  A.  Mohammed,   et   al. ,   “ Voltage  disturba nc e  m it iga ti on  in  Ira q’s  low  volt age   distri buti on  s y s t em,”   Indone sian  Journal  of   Elec t rical   Engi ne erin g  and  Computer   Sci en ce   ( IJE ECS ) ,   vol.   17 ,   no .   1 ,   pp.   47 – 60 ,   2020 .   [25]   F.  A.  La t ti eff ,   M.  A.  Ati y a,   an d  A.  A.  Al - hemiri,   “ Te st  of  solar   adsorpti on  ai r - c ondit ioni ng  pow ere d  b y   ev ac ua t ed  tube   col l ectors u nder   th e cl imat ic c ondi ti ons of   Ir aq, ”   R ene w .   En e rgy ,   vol .   1 42 ,   pp .   20 – 29 ,   2019 .       BIOGR AP H I ES   OF  A UTH ORS       Hai der  A.   H.   Alobai d y   was  born  in  Ira q  in  1 991.   He  recei v e d  the   M.Sc.   d eg ree   in  E lectr i ca l  Engi ne eri ng/  E l ec tron ic   &  Com m unic at ion  from   the   Facul t y   of  Engi ne eri ng,   Al - Mus ta nsiri y ah   Univer sit y ,   Ira q   in  2016 .   He   i s  cur ren t l y   a   Ph.D.  studen t  in   the  Depa rtmen t  of  El e ct ri cal,  El e ct roni c  &  S y stems   Engi nee ri ng ,   Facul t y   of  Engi ne eri ng  and   Buil t  Envi ronm ent ,   Univer si ti  Keba ngsaa n  Ma l a y si a  (UK M).  His  rese ar ch  inter est  includes  wir el ess  sensor   netw orks,  wire le ss   comm unic at ion,  IoT,   and cha nn el propa ga ti on   m odel ing   and   esti m at ion .         Hi kmat.  N.  Ab du ll ah   was  born  in  Baghd ad,   Ir a q  in  1974.   He   o bta in ed  his  B. Sc .   in  El e ct ri cal   Engi ne eri ng  in   1995,   M.Sc .   i n  Com m unic at i on  Engi ne eri ng   in  1998  at   Al - Mus ta nsiri y ah  Univer sit y ,   Ir aq  and  Ph.D.  in  Co m m unic at ion  En gine er ing  in  200 4  at   Univer sit y   o f  Te chnol og y ,   Ira q.   From   1998   to  2015   he   wor ked  as  a  le c turer   in  the   Elec tr ical  Engi ne eri ng   Depa rtment,  a t    Al - Mus ta nsiri y a h  Univ ersity . ,   Ir aq.   Sinc e  th e  b egi nning  of  201 5 ,   he  works   as  a  profe ss or   in    the   C ollege   of  I nform at ion  Enginee ring  a t  Al - Na hra in  U nive rsit y ,   Ira q.   From   2011 – 2013  he  got   a  rese arc h   awa rd  from   Inte rn a ti onal  Insti tut e   of  Educat ion   (I IE/ US A)  at   Bo nn - Rhei n - Sieg   U nive rsit y   of  A ppli ed  S ci en ce s,   Germ an y .   He  is  a  senior  m embe r  of  the   IEE E   as socia ti on  sinc e   2014.   He  is  i nte rest ed  in  th e  subject   of  m odula ti on  and   codi ng  sche m es  for  wire le ss   comm unic at ion   s y stems .         Tari q  M.   Salm an   was  born  in   Baghda d,   Ira q  in  1972.   He  obta in ed  his  B. Sc.   in  El ectri ca l   Engi ne eri ng  i n   1995,   M.Sc .   in  Com m unic ation  Engi n ee ri n g  in  2003  a t   Univer sit y   o f  Te chno log y ,   Ira q  and  Ph.D.  in  Te l ec om m unic ation  and  Network  devi ce s  in  201 2  at   Bel aru ss ia n   Stat e  Univer sit y   of  Inform at ic s  and  Radi o  El e ct ro nic s,  Belarus.  From   2006  to  201 2  he  worked  as   a  le c ture r  in  the   El e ct ri ca l  Engi n ee ring  Fa cul t y ,   at   Al - Mus ta nsiri y ah  Univ ersity ,   Ira q.   Sinc e  the  begi nning  of  20 18,   he  works   as  an  assistant   profe ss or  in  the   sam e  Facul t y .   He  is  a  consult ant   m ember  of  the   Ir aqi   Eng ine er ing  union  since   201 3.   He  is  in te rest e d  in  the   subj ect  of  wire le ss   and  net work de v ices,   vide o   and   imag e  proc essing  s y s t ems .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.