I nte rna t io na l J o urna l o f   Adv a nces in Applie d Science s   ( I J AAS)   Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,  J u n e   20 2 6 ,   p p .   622 ~ 6 3 3   I SS N:  2252 - 8 8 1 4 ,  DOI :  1 0 . 1 1 5 9 1 /ijaas . v 1 5 . i 2 . pp 622 - 6 3 3           622     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij a a s . ia esco r e. co m   M ulti - lev el  redun da ncy  wit h  i nter n et  o f  things   ba t ter y  supply   for fault  mitiga tio n in grid - tied  pho tov o ltaic sy stems       H a bib   Sa t ria 1 ,   M uh a m m a d  F a dla n Sireg a r 1 ,   I nd ri  Da y a na 1 ,   Da da n Ra m da n 1 ,   M uh a m m a d Irwa nto 2 ,3 ,  Sy a f ii 4   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t a s  M e d a n   A r e a ,   M e d a n ,   I n d o n e si a   2 C e n t e r   o f   E x c e l l e n c e   f o r   H e a l t h   B a se d   o n   I o T  a n d   R e n e w a b l e   E n e r g y ,   D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   S c i e n c e   a nd  Te c h n o l o g y ,   U n i v e r s i t a s  P r i m a   I n d o n e si a   ( U N P R I ) ,   M e d a n ,   I n d o n e s i a   3 F e l l o w   o f   C e n t e r   o f   Ex c e l l e n c e   f o r   R e n e w a b l e   E n e r g y ,   F a c u l t y   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   Te c h n o l o g y ,   U n i v e r si t i   M a l a y s i a   P e r l i s,  A r a u ,   M a l a y s i a   4 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t a s  A n d a l a s,  P a d a n g ,   I n d o n e s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   No v   11 ,  2 0 2 5   R ev is ed   Ap r   26 ,  2 0 2 6   Acc ep ted   May   23 ,  2 0 2 6       Th e   d e v e lo p m e n t  o f  g ri d - ti e d   p h o to v o lt a ic  (P V)  sy ste m s  in   tr o p ic a l  re g io n s   re m a in s  a   stra teg ic  fo c u s  fo r  a c h iev in g   su sta in a b le  c lea n   e n e rg y .   Ho we v e r,   e n e rg y   c o n v e rsio n   e fficie n c y   is   o ften   h a m p e re d   b y   flu c t u a ti o n s  in   p a n e l  su rfa c e   tem p e ra tu re   a n d   e lec tri c a l  fa u lt s.  To   e n su re   l o n g - term   sy ste m   re li a b il it y ,   t h is  stu d y   imp lem e n ts  a   m u lt i - lev e l   re d u n d a n c y   a r c h it e c tu re   in teg ra ted   wit h   d y n a m ic  in tern e t  o f  th in g s  (Io T)  m o n it o r in g   fo r  fa u lt   m it ig a ti o n   i n   g r id - ti e d   P V  sy ste m s.  Th e   sy ste m   e m p lo y s  a   m a c h in e   lea rn in g   (M L)  m e th o d   u sin g   th e   k - n e a re st  n e ig h b o rs  (KN N)  a l g o rit h m   f o r  th e rm a l  c las sifica ti o n ,   a c h iev in g   a n   a c c u r a c y   o f   8 4 %   in   i d e n ti f y in g   n o rm a l  (2 5   °C   to   3 5   °C)  a n d   o v e r h e a ti n g   c o n d it i o n s.  F u rth e rm o re ,   a n   e lec tri c a l  re d u n d a n c y   lay e r  is  d e sig n e d   wit h   a n   a u to m a ti c   tri p p i n g   m e c h a n ism   th a t   a c ti v a tes   wh e n   th e   c u rre n t  e x c e e d s  a   1 . 3 0   A  t h re sh o l d ,   d e m o n stra ti n g   a   ra p id   re sp o n se   late n c y   o f  1 5 0   m s.  To   e n s u re   m o n it o ri n g   re sili e n c e ,   th e   sy ste m   is  su p p o rted   b y   a   d e d ica ted   1 8 6 5 0   Li - i o n   b a tt e ry   b a c k u p .   T h e   imp lem e n tatio n   re su lt s   c o n firm  t h a t  t h is  m u lt i - lev e l   p r o t e c ti o n   fra m e wo rk   e ffe c ti v e ly   m o n it o rs   re a l - ti m e   e n e rg y   u sa g e ,   p re v e n ts  c rit i c a l  c o m p o n e n t  d a m a g e ,   a n d   e n h a n c e s  t h e   o v e ra ll   sa fe ty   o f  h o u se h o l d - sc a le  P V  in sta ll a ti o n s.   Th is  re se a rc h   p ro v id e s  a   sc a lab le  a n d   in tell ig e n t   so lu ti o n   f o r  fa u lt   m it ig a ti o n ,   su p p o rti n g   t h e   b ro a d e r  a d o p t io n   o f   re n e wa b le en e rg y   in   t ro p ica l  e n v iro n m e n ts.   K ey w o r d s :   Dy n am ic  I o T   m o n ito r in g     Fau lt m itig atio n     Ma ch in e  lear n in g     Mu lti - lev el  r ed u n d an cy   Sy s tem   p r o tectio n   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Hab ib   Satr ia   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Facu lty   o f   E n g in ee r in g ,   Un iv er s itas   Me d an   Ar ea   Ko lam   St,  No . 1 ,   Me d a n - 2 0 2 2 3 ,   I n d o n esia   E m ail: h ab ib . s atr ia@ s taf f . u m a. ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N   I n d o n esia ’ s   s o lar   en er g y   p o ten tial  is   en o r m o u s ,   o p en in g   u p   s ig n if ican t  o p p o r t u n ities   f o r   b r ea k th r o u g h s   in   g r id - co n n ec ted   p h o t o v o ltaic  ( PV)   in s tallatio n s .   I ts   f av o r a b le  clim ate  an d   ab u n d an t  n at u r al   r eso u r ce s   h a v e  led   to   th e   r ap i d   ad v an ce m e n t  o f   PV  u tili za tio n ,   d r iv e n   b y   its   e n v ir o n m en t al  f r ien d lin ess   an d   ea s e  o f   o p er atio n   [ 1 ] − [ 3 ] .   T h e r ef o r e,   th e   d ev elo p m en t  o f   PV  f o r   p u b lic  u s e  m u s t  b e  p r o p er ly   u tili ze d   [ 4 ] ,   [ 5 ] .   Ho wev er ,   s ig n if ican t  ch allen g es  in   th e  f ield   h am p e r   th e  PV  en er g y   co n v er s io n   p r o ce s s ,   p ar ticu lar ly   d u s t  ac cu m u latio n   an d   ex ce s s iv e  h ea t  o n   th e  p an el  s u r f ac e,   wh ich   ex h i b it  a  lin ea r   r elati o n s h ip   in   r ed u cin g   co n v er s io n   ef f icien cy   [ 6 ] ,   [ 7 ] .   T h ese  co n d itio n s   n eg ativ el y   im p ac t  th e  d is tr ib u tio n   o f   e n er g y   f r o m   PV  to   h o u s eh o ld   elec tr ical  lo ad s ,   r es u ltin g   in   s u b o p tim al  p a n el  ef f i cien cy   [ 8 ] − [ 1 0 ] .   Me an wh ile,   t h e  im p lem en tatio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       Mu lti - leve l red u n d a n cy   w ith   i n tern et  o f th in g s   b a tter y  s u p p ly  fo r   fa u lt mitig a tio n   in   …  ( Ha b ib   S a tr ia )   623   o f   g r id - c o n n ec te d   PV  s y s tem s   [ 1 1 ] − [ 1 3 ]   is   h ig h ly   s o u g h t  af ter   d u e  to   its   p o ten tial  to   r ed u ce   elec tr icity   b ill s   an d   p r o v id e  a  s o lu tio n   am id s t  ec o n o m ic  ch allen g es.  C o m p lex   is s u es  th at  m u s t  b e  c o n s id er ed   ar e  f au lt   m itig atio n   an d   p r o tectio n   s y s tem   co n tr o l  i n   g r id - co n n ec t ed   PV  in s tallatio n s .   C o m m o n   d am a g es  s u ch   as   o v er lo ad s ,   d ir ec t   lig h tn in g   s tr i k es,  o r   p o te n tial  h o u s e  f ir es o f ten   o cc u r   d u e  t o   s tan d a r d   i n s tallatio n s   th at  d o   n o t  co m p ly   with   th e  elec tr ical  s af ety   p r o v is io n s   an d   p r o ce d u r es   estab lis h ed   b y   t h e  I n ter n atio n al  E lectr o tech n ical  C o m m is s io n   ( I E C )   s tan d ar d s   [ 1 4 ] − [ 1 6 ] .   T h is   n o n - co m p lian ce   is   cr u cial  f o r   th e  s af ety   a n d   o p tim izatio n   o f   h o u s eh o ld   elec tr ical  in s tallatio n s   an d   eq u i p m en t  u s ag e,   a n d   im p ac ts   th e   in s tab ilit y   o f   PV  en er g y   co n v er s io n   in   h o m e  p o we r   s u p p lies   [ 1 7 ] ,   [ 1 8 ] .   Desp ite  r ec en t  ad v an c es  in   in ter n et  o f   th in g s   ( I o T ) - b ased   m o n ito r in g   u s in g   s en s o r s   s u ch   as  th e  PZE M - 0 0 4 T   a n d   E SP 8 2 6 6 ,   m o s t  ex is tin g   s y s tem s   f o cu s   o n   o n ly   o n e  lay er   o f   p r o tectio n   ( th e r m al  o r   elec tr ic al  o n ly )   an d   o f ten   lack   au t o m atic   f au lt  m itig atio n .   T h er e  is   a  clea r   r esear ch   g ap   in   in teg r atin g   th ese  two   lay er s   in to   a  u n if ied   ar ch itectu r e   th at  r em ain s   o p er atio n al  d u r in g   p o wer   o u ta g es.  T h er ef o r e,   to   e n s u r e  th e  s af et y   an d   r eliab ilit y   o f   PV  s y s tem s ,   an   ap p r o ac h   t h at  in teg r at es  m u ltip le  lay er s   o f   p r o tectio n ,   o r   m u lti - lev el  r ed u n d an cy ,   is   n ee d ed .   T h e  f ir s t  s tep   in   ad d r ess in g   th is   is s u e  is   o p tim izin g   PV  en er g y   c o n v e r s io n   b y   r ec o g n izin g   an d   m an ag in g   p an el  s u r f ac e  tem p er atu r e  p atter n s .   Ma c h in e  lear n in g   ( ML )   m eth o d s   wer e  ch o s en   f o r   th eir   r ap i d   an d   ef f ec tiv e  p atter n   r ec o g n i tio n ,   p ar ticu lar ly   f r o m   im ag e  d ata  ca p tu r ed   u s in g   th e r m o v is io n   tech n o lo g y   [ 1 9 ] − [ 2 1 ] .   T h e   r ec o r d ed   d ata   was  p r o ce s s ed   u s in g   t h e  k - n ea r est  n eig h b o r s   ( KNN)   alg o r ith m   to   d eter m in e   ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all,   an d   F1 - s co r e  [ 2 2 ] .   T h is   d ata  p r o ce s s in g   p r o v id es  s o lu tio n s   to   tem p er atu r e  is s u es,  s u ch   as  id en tify in g   tem p er at u r es  o u ts id e  th e  id ea l  r an g e   o f   2 5   °C   to   35   °C ,   allo win g   th e  s y s tem   to   im m ed iately   p r o v id e   in f o r m at io n   to   o p tim ize  elec tr ical   en e r g y   c o n v e r s io n   [ 2 3 ] .   Fu r th e r m o r e,   t o   im p lem e n t  an   ef f ec tiv e   m u lti - lev el  r ed u n d an cy   la y er ,   t h e  f u n ctio n ality   o f   th e   g r id - co n n ec ted   PV  p r o t ec tio n   s y s tem   was   o p tim ized   th r o u g h   in te g r ated   d y n am ic  I o T   m o n ito r in g .   T h e   s y s tem   u tili ze s   th e  PZE M - 0 0 4 T   s en s o r   m o d u le  t o   r ea d   v ital  p ar a m eter s   s u ch   as v o ltag e,   cu r r e n t,  ac tiv e   p o wer ,   an d   en e r g y   co n s u m p tio n   [ 2 4 ] .   T h is   tech n o lo g y   is   en h an ce d   with   an   I o T   s y s tem ,   u tili zin g   th e  E SP 8 2 6 6   m o d u le,   w h ich   e n ab les  r ea l - ti m e  elec tr ical  en er g y   m o n ito r in g .   T o   en s u r e   s y s tem   r esil ien ce ,   a  d ed icate d   b a tter y   b ac k u p   s u p p ly   is   in te g r ated   to   m ain tain   m o n ito r in g   f u n ctio n s   d u r in g   cr itical  in ter r u p tio n s .   Ov er all ,   th is   s y s tem   is   d esig n ed   to   p r o v id e  elec tr ical   p r o tectio n   f o r   g r id - c o n n ec te d   PV  u s er s .   T h i s   m ea n s   th at  wh en   an   o v er lo a d   o r   ex ce s s iv e  cu r r en t  o cc u r s     ( s u ch   as  an   au to m a tic  d is co n n ec tio n   b ased   o n   r ea d in g s   o u ts id e  th e  s et  elec tr ical  p ar am eter s ) ,   th e  s y s tem   will   au to m atica lly   cu t  o f f   th e  cu r r en t  [ 2 5 ] .   B ased   o n   th is ,   th i s   r esear ch   co n tr ib u tes  to   an   in teg r ated   th er m a l   r ed u n d an cy   lay er   u s in g   KNN - b ased   class if icatio n   with   th er m o v is   d ata,   f o llo wed   b y   an   elec tr ical  r ed u n d an c y   lay er   th r o u g h   I o T - b ased   au to m atic  r elay   p r o tectio n ,   an d   a  b atter y - p o wer ed   co n tr o l  s y s tem   f o r   u n in ter r u p ted   m o n ito r in g .   T h is   m o n ito r in g   d ata  ca n   b e  ac ce s s ed   th r o u g h   PC   an d   An d r o id   a p p lic atio n s ,   p r o v i d in g   a   co m p r eh e n s iv e  s o lu tio n   f o r   o p tim izin g   en e r g y   c o n v e r s io n   f r o m   PV  an d   en s u r in g   s af e  elec tr icity   u s e  in     g r id - co n n ec ted   in s tallatio n s .   T h is   in teg r ated   ap p r o ac h   s ig n if ican tly   im p r o v es  th e  r eliab ilit y   an d   s af ety   o f   h o u s eh o ld - s ca le  PV sy s tem s   i n   tr o p ical  r e g io n s .       2.   M E T H O D   T h e  th er m al  r ed u n d a n cy   lay er   r elies  o n   d y n am ic  I o T   m o n ito r in g   a n d   ML   to   en s u r e   ea r ly   f au lt  d etec tio n .   T h e  d ataset  u s ed   in   th is   s tu d y   co n s is ts   o f   3 0 0   t h er m o v is io n   im ag es,  wh ic h   wer e  ca p tu r e d   u n d e r   v ar y in g   e n v ir o n m en tal  co n d itio n s   to   r ec o r d   tem p er atu r e  p att er n s   o n   th e  s u r f ac e  o f   t h e  PV  p an els.  T o   ev alu ate   th e  m o d el ’ s   p er f o r m an ce   a n d   av o id   s elec tio n   b ias,  th e  d ataset  was sp li t in to   a  tr ain in g   s et  o f   2 1 0   im a g es a n d   a   test in g   s et  o f   9 0   im ag es,  f o llo win g   b o th   7 0 : 3 0   an d   8 0 :2 0   d is tr ib u tio n   r atio s   f o r   co m p ar ativ e  v alid atio n   in   th e   d ev elo p e d   p atter n   r ec o g n itio n   m eth o d .   T h e  d ataset  p ar titi o n in g   was  p e r f o r m ed   r an d o m ly   t o   en s u r e   a   u n if o r m   d is tr ib u tio n   o f   class es a n d   f ea t u r es a cr o s s   b o th   s u b s ets.  T h e  t r ain in g   s et  was u tili ze d   to   d ev elo p   th e  d iag n o s tic   m o d el,   wh ile   th e  test in g   s et  s er v ed   as  a  b en ch m ar k   to   ev alu ate  th e  m o d el ’ s   g en e r aliza tio n   ca p ab ilit y   o n   u n s ee n   d ata.   T h is   p r o ce s s   is   t h en   ex ec u ted   u s in g   th e  KNN  alg o r ith m   with   a  p ar am eter   o f   k   =3 ,   ef f ec ti v ely   class if y in g   tem p er atu r e   co n d itio n s   as  eith er   n o r m al  ( 2 5   °C – 3 5   °C )   o r   o v er h ea tin g .   T h is   class if icatio n   p r o v id es   a  r ea l - tim e  r esp o n s e  f o r   th e r m al  d a m ag e   m itig atio n .   T h e  in s tallatio n   p o s itio n in g   is   ca r ef u lly   p er f o r m ed   u s in g   th e  az im u th   an d   elev atio n   p o in t  m eth o d   t o   en s u r e  id ea l  p an el  o r ien tati o n ,   wh ich   is   cr u cial   f o r   en e r g y   c o n v e r s io n   ef f icien cy   as sh o wn   in   Fig u r e  1 .   C r iter ia  th at  s u p p o r t  o p tim al  s y s tem   o p er atio n   an d   th er m al  r ed u n d a n cy   lay er .   T h ese  cr iter i a  in clu d e   a  r ev iew  o f   en v ir o n m e n tal  p ar am eter s   an d   th e  p h y s ical  co n d itio n   o f   th e  p a n els.  Mo n ito r in g   o n   m ea s u r em e n t s  f o r   PV  in s tallatio n s   an d   an   in tr o d u ctio n   to   s o lar   ce ll  p atter n s   to   co n v er t  PV  en er g y   in to   el ec tr ical  en er g y   ar e   s h o wn   in   Fig u r e  2 .   T h e  m o n ito r i n g   s y s tem   ca p tu r es  en v ir o n m e n tal  d ata  to   ev alu ate  s y s tem   p er f o r m an ce .   F ig u r e  2 ( a)   illu s tr ates  th e  tr en d s   o f   th e   c o ef f icien t  o f   p er f o r m a n ce   ( C o P)  ( Δ T )   d u r in g   t h e  h ea tin g   an d   co o lin g   c y cles,  wh ich   is   cr itical  f o r   u n d er s tan d in g   th er m al  b eh av io r .   M ea n wh ile,   Fig u r e  2 ( b )   d is p lay s   th e  co n tin u o u s   m ea s u r em en ts   o f   th e   tem p er at u r e  s o u r ce   [ °C ] ,   s h o win g   th e  s tab ilit y   o f   th e  am b ien t  c o n d i tio n s .   Fo r   th e  f a u lt   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci ,  Vo l.   1 5 ,   No .   2 ,   J u n e  2 0 2 6 :   6 2 2 - 633   624   m itig atio n   p r o ce s s ,   th e  th er m al  r ed u n d an cy   la y er   r elies  o n   im ag e  ac q u is itio n .   Fig u r e  2 ( c)   r e p r esen ts   th e   ca p tu r ed   th er m al  p atter n   o f   a  s o lar   ce ll  u n d er   n o r m al  tem p e r atu r e  co n d itio n s ,   s er v in g   as  th e  b aselin e  f o r   th e  s y s tem .   I n   c o n tr ast,  Fig u r e  2 ( d )   h ig h lig h ts   th e   s o lar   ce ll   tem p er atu r e  p atter n   d u r i n g   h o t  o r   o v er h ea tin g   co n d itio n s ,   w h er e  p o ten tial  d am ag e  is   id en tifie d .   T h ese  ca p tu r ed   im ag es  ar e   th en   p r o ce s s ed   u s in g   th e   KNN  alg o r ith m   to   class if y   th e  h ea lth   s tatu s   o f   th e  PV sy s tem   b ased   o n   th ese  s p ec if ic  p atter n s .           Fig u r e  1 .   Stra teg ic  lo ca tio n   o f   o n   g r i d   PV in s tallatio n   in   No r t h   Su m atr a  r e g io n           ( a)   ( b )           ( c)   ( d )     Fig u r e  2 .   Mo n ito r in g   o n   m ea s u r em en ts   f o r   PV   in s tallatio n s   an d   i n tr o d u ctio n   o f   s o lar   ce ll p atter n s   to   co n v er t  PV   en er g y   in to   elec tr ical  en er g y ,   ( a)   C o P   ( Δ T)  h ea tin g /co o li n g ,   ( b )   tem p e r atu r e  s o u r ce   [ °C ] ,   ( c)   s o lar   ce ll  tem p er atu r e  c o n d itio n s   wh e n   t h e  s u r f ac e  tem p e r atu r e  is   n o r m al ,   an d   ( d )   s o lar   ce ll tem p er a tu r e  co n d itio n s   wh en   th e  s u r f ac e   tem p er atu r e  is   h o t       T h e  f in al  s tag e  o f   th e  m eth o d o lo g y   f o cu s es  o n   th e  im p lem e n tatio n   o f   th e  elec tr ical  r e d u n d an cy   lay e r   th r o u g h   a n   I o T - b ased   p r o tecti o n   s y s tem   f o r   g r id - tied   PV  s y s tem s .   T h e  m o d el   is   d e v elo p ed   u s in g   PZE M - 0 0 4 T   s en s o r   co n n ec ted   v ia  a n   E SP 8 2 6 6   m o d u le   f o r   r ea l - tim e   m o n ito r in g   o f   v ital  elec tr ical  p a r am eter s .   T o   en s u r e  co n tr o l  s y s tem   r esil ien ce ,   a  d ed icate d   1 8 6 5 0   L i - i o n   b atter y   b ac k u p   is   in teg r ated   to   p r o v id e  a   s ec o n d a r y     p o wer   lev el,   en s u r in g   th e  I o T   m o n it o r in g   u n it   r em ain s   a c tiv e  d u r i n g   g r id   f au lts .   T h e  p r o tectio n   s y s tem   is   eq u ip p e d   with   a  r elay   co n tr o l   as  a  d is co n n ec t  m ec h an is m .   T h e  r elay   is   s et  to   au to m atica lly   tr ip   wh en   th e  s en s o r   d etec ts   an   ex ce s s iv e  c u r r en t  o f   1 . 3 0   A  o r   o th er   ab n o r m al  co n d itio n s .   E x p er im e n tal  v alid atio n   s h o ws  th at  th e  r elay   tr ip p i n g   m ec h an is m   ac h iev es  an   av er a g e  r esp o n s e  tim e  laten cy   o f   ap p r o x im ately   1 5 0   m s ,   en s u r in g   r ap id   f au lt  is o latio n   an d   in s tallatio n   s af ety .   All  d at a  f r o m   b o t h   r ed u n d a n cy   la y er s   ar e  in teg r ated   an d   m o n ito r ed   in   r ea l - tim e   v ia  PC   an d   An d r o id   ap p licatio n s .   T h e  ar ch itectu r e   d iag r a m   o f   th e  g r id - tied   PV  s y s tem   in teg r ated   with   th e   d y n am i c   I o T - b ased   elec tr ical  r e d u n d a n cy   p r o tectio n   s y s tem   f o r   d a m ag e  m itig atio n   is   s h o wn   in   Fig u r e  3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       Mu lti - leve l red u n d a n cy   w ith   i n tern et  o f th in g s   b a tter y  s u p p ly  fo r   fa u lt mitig a tio n   in   …  ( Ha b ib   S a tr ia )   625       Fig u r e  3 .   R esil ien t  m u lti - lev el  r ed u n d an cy   ar ch itectu r e  f ea tu r in g   1 8 6 5 0   L i - io n   b atter y   b ac k u p s   f o r   uni n ter r u p tib le  d y n am ic  I o T   m o n ito r in g       T h e  in teg r ated   s en s o r   p r o tect io n   s y s tem   d esig n   is   im p lem en ted   as  a   cr u cial   lay er   o f   m u lti - lev el  r ed u n d an cy   to   p r ev e n t  d am a g e  to   elec tr ical  eq u ip m en t  a n d   as  a  d etec to r   f o r   p o wer   o u tag es.  T h e  s y s tem   o p er ates  u s in g   an   I o T   co n n ec t io n   o n   a  g r id - c o n n ec ted   PV  in s tallatio n ,   as  illu s tr ated   in   Fig u r e  3 .   T ec h n ically ,   th is   d y n am ic   I o T   m o n ito r in g   is   b u ilt  ar o u n d   a   n o d e  m icr o co n tr o ller   u n it  ( No d eM C U )   m icr o c o n tr o lle r   ( E SP 8 2 6 6 ) .   T h e   s y s tem ’ s   p o wer   s u p p ly   in s tallatio n   in v o lv es  co n n ec tin g  v o ltag e  at   th e   co m m o n   c o llecto r   ( VC C )   an d   g r o u n d   ( GND )   v i a  a  s tep - d o wn   m o d u le  t o   th e   Vin   an d   GND  p in s   o n   th e   No d eM C U,   en s u r in g   a   s tab le  p o wer   s u p p l y .   T h e   No d eM C U  s er v es  as  th e  m ain   p r o ce s s in g   u n it  to   m o n ito r ,   c o n tr o l,  an d   ac ti v ate  th e   p r o tectio n   lay er .   T h e  PZE M - 0 0 4 T   m o d u le  is   co n n ec ted   t o   th e  No d eM C U  v ia  th e  R X  a n d   T X  p in s   to   r ea d   v ital  elec tr ical  p ar am eter s   ( v o ltag e,   cu r r en t,  ac tiv e   p o we r ,   a n d   en e r g y )   in   r ea l - tim e.   T h is   d ata  f o r m s   th e  b asis   o f   th e  d y n a m ic  m o n ito r in g   s y s tem .   A  r elay   is   co n n ec ted   t o   th e  No d eM C U  an d   s er v es  as   th e  m ain   b r ea k er .   T h e  s y s tem   is   co n f ig u r ed   to   o p er ate  o n   a  h o u s eh o ld - s ca le  ac tiv e  p o wer   o f   9 0 0   VA.   W h en   th e  s en s o r   d etec ts   an   elec tr ic  cu r r e n t  ex ce ed in g   t h e  s af e  lim it  o f   1 . 3 0   A,   th e   No d eM C U  will  ac tiv ate  th e  r elay ,   wh ich   will  th en   tr ig g er   th e  m in iatu r e  cir cu it  b r ea k er   ( MCB )   s y s tem   to   cu t  o f f   th e  elec tr ic  cu r r en t.  T h is   f ast  m ec h an is m   is   a  cr u cial  lay er   o f   elec tr ical  r e d u n d an cy .   I n   ad d itio n   to   t h e  p r o tectio n   f u n ctio n ,   th e   v o ltag e ,   cu r r en t,  an d   p o wer   d ata  o n   th e   g r i d - co n n ec ted   PV  s y s tem   ca n   b e   m o n ito r ed   in   r ea l - tim e  th r o u g h   th e   I o T   s y s tem   co n n ec ted   to   t h e   No d eM C U  E SP 8 2 6 6 ,   with   lig h t  em itti n g   d io d e  ( LED )   in d icato r s   in d icatin g   th e  ac tiv atio n   o f   th e  p r o tectio n   s y s tem   an d   an   ac tiv e  W iFi   co n n ec tio n .   T h e  elec tr ical  r e d u n d an cy   lay er   o p e r ates  o n   th e  p r in cip le   o f   an   ad ap tiv e   o v e r cu r r e n t  r ela y   ( OC R ) .   T h e  r elay   tr ip p i n g   tim e   ( T )   is   d eter m in e d   b y   th e   m ag n itu d e  o f   th e  f a u lt  cu r r en t  ( I fault )   c o m p ar ed   to   th e  s et   p ick - u p   cu r r e n t ( I pick ) .   T h e  e q u atio n   u s ed   to   ca lcu late  t h e  OC R   r elay   tr ip p in g   tim e  is   as  in   ( 1 ) .     =   [  − 1 ] TMS   ( 1 )     T h en ,   to   class if y   th e  PV  p an e l  tem p er atu r e  in to   n o r m al  ( c 1 )   o r   Ho t  ( c2 )   co n d itio n s ,   th e  ML   m o d el  u s es  th e  KNN  alg o r ith m .   KN N  wo r k s   b ased   o n   th e   m ajo r i ty   class if icatio n   r u le,   wh er e   th e  class   o f   th e  test   d ata  is   d eter m in ed   b y   t h e  m aj o r ity   class   o f   it   i s  KNN .   Ma th em atica lly ,   th e  KNN  m ajo r ity   class if icatio n   r u le  is   d ef in ed   as   in   ( 2 ) .     − ar g  ∈  ( )   ∑ ( = ) ∈  ( )   ( 2 )     T h e  p er f o r m an ce   o f   th e  KNN  alg o r ith m   ca n   t h en   b e  im p r o v ed   b y   ap p ly in g   a  weig h ted   cla s s if icatio n   r u le.   T h is   m eth o d   ca n   ass ig n   g r ea ter   weig h t  to   th e  n ea r est  n eig h b o r s   o f   th e  test   d ata,   th er eb y   in cr ea s in g   s en s itiv ity   to   lo ca l  an o m alies .   On e  im p lem en tatio n   o f   d is tan ce - b ased   weig h ted   class if icatio n   is   s h o wn   in   ( 3 ) .     − ar g  ∈  ( )   ∑ ( = ) ∈  ( ) ( 1 − ( ,  )   ( 3 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci ,  Vo l.   1 5 ,   No .   2 ,   J u n e  2 0 2 6 :   6 2 2 - 633   626   3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   PV  is   a  m ajo r   s u p p lier   t o   r ed u ce   h o u s eh o ld   elec tr icity   c o n s u m p tio n ,   wh ich   is   ess en tial  to   m in im ize   e lectr icity   b ills .   T h e  d ev elo p m en t  o f   g r id - c o n n ec te d   PV  u s in g   I o T   tech n o lo g y   is   an   in n o v ativ e  s o lu tio n   in   ef f icien t  an d   en v ir o n m en tally   f r ien d ly   e n er g y   m an a g em en t   to d ay .   T h is   s tu d y   test ed   t h e  im p lem en tatio n   o f   m u lti - lev el  r ed u n d an cy   f o r   d a m ag e  m itig atio n   t h r o u g h   t h e  in teg r atio n   o f   in tellig en t  p r o t ec tio n   s y s tem s   an d   th er m al  p er f o r m an ce   m o n ito r i n g .   Dy n am ic  I o T   m o n ito r in g   is   s et   u p   with   No d eM C U   E SP 8 2 6 6   as  th e  ce n tr al  co n tr o ller ,   r ec ei v in g   p o wer   d ata  f r o m   th e  PZE M - 0 0 4 T   m o d u le.   W i - Fi  co n n ec tio n   allo ws  r ea l - tim e  m o n ito r in g   an d   a n aly s is   o f   elec tr ical  lo ad   p o wer   v ia  s m ar t p h o n es  an d   p er s o n al  c o m p u te r s .   T h e  test   r esu lts   co v er   s ev e r al  m ain   asp ec ts .   F ir s t,  th e  r eliab ilit y   o f   th e  No d eM C U  E SP 8 2 6 6   m icr o co n tr o ller   is   v alid ated   b y   m ea s u r in g   th e  tr an s m itted   d at a  ( k b )   a n d   r ec ei v e d   d ata  ( b y t es)  p ar am eter s .   Seco n d ,   th e  t h er m al  r ed u n d a n cy   lay er   is   test ed   b y   ca p tu r in g   p an el  im ag e  d ata  to   r ec o g n ize  h o t  an d   n o r m al  tem p er atu r e  p atter n s   u s in g   ML ,  en ab lin g   c o n tr o l  o f   d am a g in g   o v er h ea tin g .   T h ir d ,   th e  elec tr i ca l  r ed u n d an c y   lay er   was  v ali d a ted   b y   test in g   th e   ac cu r ac y   o f   th e  PZE M - 0 0 4 T   v o ltag e,   cu r r e n t,  an d   p o wer   m ea s u r em en ts   co m p ar ed   to   a  s tan d ar d   m u ltime ter .   Fin ally ,   af ter   d ata   ac cu r ac y   w as  v er if ied ,   a   f u n ctio n al  test   o f   th e  p r o tectio n   s y s tem   was  co n d u cted   to   m ea s u r e   th e  r elay ’ s   o p tim ality   a s   a   p r i m ar y   p o wer   b r ea k e r   an d   c o n n ec to r   ( with   th e  MCB   f u n ctio n in g   o n ly   as  b ac k u p   p r o tectio n   in   ab n o r m al  co n d iti o n s ) .     3 . 1 .     Dy na m ic  inte rnet   o f   t hin g s   s ens o r  pro t ec t io n sy s t em   perf o rm a nce  a nd   a cc ura c y   v a lid a t io n   T o   co n n ec t  to   t h e  web ,   th is   to o l  u s es  a  No d eM C U  E SP 8 2 6 6   m icr o co n tr o ller   b y   co n s id er in g   u s in g   PV  an d   with o u t   u s in g   PV .   T h e  No d eM C U  E SP 8 2 6 6   m icr o c o n tr o ller   u s ag e  s y s tem   is   ca lib r ated   in   a n   e f f o r t   to   en s u r e  th e   r eliab ilit y   o f   th e   d a ta  ac cu r ac y   s y s tem   s en t  an d   r ec eiv ed   s o   t h at  it  is   m o r e  v alid   f o r   u s e   in   test in g   s en s o r s   co n n ec ted   to   th e   I o T .   T h e  r esu lts   o f   th e  tr an s m itted   d ata  ( k b )   an d   r ec eiv ed   d ata  ( b y tes)  m ea s u r em en ts   in   th e  No d eM C U  E SP 8 2 6 6   tes t a r e  s h o wn   in   Fig u r e  4 .           Fig u r e  4 .   No d eM C U  E SP 8 2 6 6   co m m u n icat io n   r eliab ilit y   v al id atio n       Valid atio n   o f   d y n am ic  I o T   m o n ito r in g   b eg in s   with   r eliab ilit y   test in g   o f   th e  No d eM C U  E SP 8 2 6 6   m icr o co n tr o ller   as  th e  s y s tem ’ s   co m m u n icatio n   co r e .   T h is   te s tin g   is   cr u cial  as  d ata  tr a n s m is s io n   s tab ilit y   is   a  p r er eq u is ite  f o r   r ea l - t im e   d a m ag e  m itig atio n   d ec is io n s .   Data   f r o m   f iv e   ex p er im en ts   s h o w  an   av er a g e  o f     1 . 7 4   k b   o f   tr an s m itted   d ata  a n d   3 8 . 6   b y tes  o f   r ec eiv e d   d a ta.   I t  is   o b s er v ed   th at  th e  No d eM C U  o p er atio n   ex h ib its   a  co n s is ten t  an d   s tab l e  r esp o n s e  to   t h e  d ata  v o lu m e.   T h is   co m m u n icatio n   q u ality   i s   r ein f o r ce d   b y   th e   an aly s is   o f   Fig u r e  4 ,   wh er e  th e  p r o b ab ilit y   p lo t  co n f ir m s   th at  th e  co m m u n icatio n   d ata  is   n o r m ally   d is tr ib u ted   as  th e  P - v alu es  f o r   tr an s m itted   d ata  ( 0 . 4 7 6 )   an d   r ec eiv ed   d ata  ( 0 . 3 6 3 )   ar e  b o th   g r ea ter   t h an   0 . 0 5 .   T h e  h ig h   r eliab ilit y   an d   p e r f o r m an ce   s t ab ilit y   o f   th e  N o d eM C U  E SP 8 2 6 6   v alid ate  its   r o le  as  a  s o l id   co m m u n icatio n   f o u n d atio n   f o r   th e  e f f ec tiv e  i m p lem en tatio n   o f   a  m u lti - lev e l  r ed u n d an cy   p r o tectio n   s y s tem   o n   g r id - c o n n ec ted   PV.  T h en ,   an   ac cu r ac y   test   was  co n d u cted   u s in g   a  m u ltime te r   to   v alid ate  t h e  p er f o r m a n ce   o f   th e  PZE M - 0 0 4 T   m o d u le  as  th e  m ain   in p u t  s en s o r   f o r   th e  d y n am ic  I o T - b ased   p r o tectio n   s y s tem .   T h is   v alid atio n   is   ess en tia l  to   m ea s u r e  h o w  ac cu r ately   th e   PZE M - 0 0 4 T   r ea d s   en er g y   c o n v er s io n   p ar am eter s   ( v o ltag e,   cu r r e n t,   an d   p o wer )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       Mu lti - leve l red u n d a n cy   w ith   i n tern et  o f th in g s   b a tter y  s u p p ly  fo r   fa u lt mitig a tio n   in   …  ( Ha b ib   S a tr ia )   627   g en er ated   b y   a  g r id - co n n ec ted   PV sy s tem .   Sen s o r   ac cu r ac y   e n s u r es th e  r eliab ilit y   o f   d ata  th at  tr ig g er s   d am ag e   m itig atio n   ac tio n s .   A  co m p a r is o n   o f   th e  r esu lts   o f   v o ltag e,   cu r r en t,  a n d   p o wer   p ar a m eter   m ea s u r em en ts   b etwe en   th e  m u ltime ter   as a   r e f er en ce   an d   th e  PZE M - 0 0 4 T   m o d u le  is   p r esen ted   in   Fig u r e   5 .   T h e  r esu lts   o f   th e   PZE M - 0 0 4 T   s en s o r   ca lib r atio n   test ,   p r e s en ted   in   Fig u r e  5 ,   d em o n s tr ate  a  h ig h   lev el  o f   ac cu r ac y   wh en   test ed   ag ain s t  a  9 0 0   VA  h o u s eh o ld   e lectr ical  lo ad   co n n ec ted   to   a   P V  in s tallat io n .   T h e   co m p ar is o n   is   d etailed   ac r o s s   th r ee   p ar am eter s :  Fig u r e  5 ( a )   illu s tr ates  th e  v o ltag e  m ea s u r em en t  co r r elatio n   with   an   av er ag e  er r o r   o f   o n l y   0 . 2 3 %,  Fig u r e  5 ( b )   d e p icts   th e  cu r r en t m ea s u r em e n t c o r r elati o n   with   an   av er ag e   er r o r   o f   1 . 7 9 %,  an d   Fig u r e  5 ( c )   s h o ws  th e  p o wer   m ea s u r em en t  co r r elatio n   v alid atin g   th e  o v er all  en er g y   co n v er s io n   c o n s is ten cy .   T h is   h ig h   lev el  o f   p r ec is io n   is   cr u cial  as  th e  s en s o r   s er v es  as  th e  p r im ar y   in p u t  f o r   d am ag e  m itig atio n   d ec is io n s ,   with   r esu lts   r em ain in g   well  w ith in   th e  I E C   s t an d ar d   to ler an ce   lim its   o f   ± 2 . 5 %   f o r   v o ltm eter s   an d   ± 3 . 2 %  f o r   am m eter s .   Sin ce   th e  s en s o r   ac cu r ac y   h as  b ee n   v alid ated ,   th e   s y s tem   p r o ce ed ed   to   th e  f u n ctio n al  p e r f o r m an ce   test in g   o f   th e  elec tr ical  r e d u n d an cy   p r o tectio n   lay er   b y   e v alu atin g   th e  r elay   r esp o n s e  tim e,   wh ic h   ac h iev e d   a  tr ip p in g   laten cy   o f   a p p r o x im ately   1 5 0   m s .   Sin ce   th e  s en s o r   ac cu r a cy   h as  b ee n   v alid ated ,   th e  s y s tem   p r o ce ed ed   to   t h e  f u n ctio n al  p er f o r m an ce   test in g   s tag e  o f   th e  ele ctr ical  r ed u n d an c y   lay er   p r o tectio n   s y s tem   b y   test in g   th e  r elay   p er f o r m a n ce ,   as sh o wn   in   Fig u r e  6 .           ( a)   ( b )         ( c)     Fig u r e  5 .   C o m p a r is o n   an al y s is   o f   av e r ag e  p e r ce n tag e  e r r o r   f o r   elec tr ical  p ar am eter s   b etwe en   th e  PZE M - 0 0 4 T   s en s o r   an d   a  ca lib r ated   m u ltim eter   ( a)   v o ltag e  m ea s u r em e n t  co n s is ten cy ,   ( b )   cu r r e n t  m ea s u r em en t  co n s is ten cy ,   an d   ( c)   p o wer   m e asu r em en t c o n s is ten cy       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci ,  Vo l.   1 5 ,   No .   2 ,   J u n e  2 0 2 6 :   6 2 2 - 633   628   T h e  f u n ctio n al  p er f o r m an ce   t esti n g   o f   th e  elec tr ical  r ed u n d an cy   lay er   aim s   to   v alid ate  th e  s y s tem ’ s   ab ilit y   to   au to m atica lly   p er f o r m   d am ag e   m itig atio n   b y   tr ip p i n g   th e  r elay   wh en   th e  lo a d   cu r r en t  ex ce ed s   a  s af e   lim it.  T h e  g r a p h   in   Fig u r e  6   v is u alize s   th e  r el ay   ac tio n   r elativ e  to   th e  tr ip p in g   th r esh o ld   o f   1 . 3 0   A.   T h e   p r o t e c t i o n   s y s t e m   w as   s h o w n   to   f u n c t i o n   r e l i a b l y   i n   e x p e r i m en t s   1 ,   2 ,   a n d   4 ,   t h e   l o a d   c u r r e n t w a s   b e l o w   1 . 3 0   A,   an d   th e  r ec o r d ed   s tatu s   was  r elay   o n ,   in d icatin g   n o   f alse  tr ip p in g .   I n   c o n tr ast,  in   ex p er i m e n t  3   at  1 . 3 5   A  an d   ex p er im en t  5   at  1 . 4 0   A,   th e   cu r r en t  e x ce ed ed   th e  th r esh o ld ,   an d   th e  s y s tem   im m ed i ately   r esp o n d e d   b y   ac tiv atin g   th e  r elay   o f f   ac tio n ,   wh ich   was  co n f ir m ed   as  a  r e lay   tr ip .   T h is   f ast  an d   tim ely   r elay   ac tio n   p r o v e s   th at  th e  elec tr ica l  r e d u n d an cy   lay er   wo r k s   ef f ec tiv ely   as  a  s m ar t  cir cu it  b r ea k er ,   wh ich   is   a  cr u cial  s u cc ess   in   ac h iev in g   th e   d am ag e   m itig atio n   g o al   an d   s u p p o r tin g   th e  m u lti - lev el  r ed u n d an cy   a r ch itectu r e.           Fig u r e  6 .   Per f o r m an c e  g r a p h   o f   r elay   tr ip p in g   ac tio n   ag ain s t  cu r r en t th r esh o ld   ( t r ip   th r esh o ld   1 . 3 0   A) ,   v alid atin g   th e  elec tr ical  r e d u n d an cy   lay e r       3 . 2 .     User  inte rf a ce   des ig n f o r  dy na m ic  I o T   m o nito ring   a nd   cr a s h m it ig a t io n no t if ica t io n   A  g r ap h ical  u s er   in ter f ac e  ( GUI )   is   d esig n ed   to   f ac ilit ate  d y n am ic  I o T   m o n ito r in g   o f   g r i d - co n n ec ted   PV  p er f o r m an ce .   T h is   m o n ito r in g   is   d o n e  th r o u g h   a  web - b ased   d ash b o ar d   s u ch   as  T h in g er . io ,   wh ich   is   d ir ec tly   co n n ec ted   to   th e  I o T   s y s tem .   T h e  T h in g er . i o   d ash b o ar d   is   n o t  o n ly   d esig n ed   to   d is p lay   b asic  elec tr ical  d ata  s u ch   as  v o ltag e,   cu r r e n t,  an d   p o wer   to   m o n ito r   en er g y   c o n s u m p tio n   m a n ag em en t,  b u t  m o s t   im p o r tan tly ,   it  also   f u n ctio n s   as  a  m u lti - lev el  r ed u n d an c y   n o tific atio n   ce n ter .   T h e  GUI   d i s p lay s   th e  r ea l - tim e   s tatu s   o f   b o th   m itig atio n   lay e r s :  th e  tr ip p in g   r elay   s tatu s   ( elec tr ical  r ed u n d an cy )   an d   tem p er atu r e  a n o m aly   aler ts   d etec ted   b y   ML   ( t h er m a l r ed u n d an cy ) .   T h is   f u n ctio n al   d ash b o ar d   d esig n   is   illu s tr ated   in   Fig u r e  7 .   T h e  im p lem en tatio n   o f   th e  in t eg r ated   elec tr ical  r ed u n d an cy   p r o tectio n   s y s tem   is   v is u alize d   th r o u g h   th e  d y n am ic  I o T   m o n ito r in g   d ash b o ar d   in   Fig u r e  7 .   T h is   a r ch itectu r e  u tili ze s   two   s ep ar ate  r elay s   to   en s u r e   s y s tem   r eliab ilit y ,   f o r m in g   th e   co r e  o f   th e  m u lti - lev el  r ed u n d an cy   f r a m ewo r k .   R elay   1   f u n ctio n s   as  th e  m ain   b r ea k er ,   w h ile  r elay   2   ac ts   as  a  b ac k u p   p r o tectio n   lay er   s h o u ld   r elay   1   f ail  to   o p er ate  d u r in g   an   o v er cu r r en t   ev en t.  T h e  s y s tem   is   s p ec if ically   p r o g r am m ed   t o   tr i g g er   d a m ag e  m itig atio n   ac tio n s   wh en   th e  c u r r e n t  ex ce e d s   th e  s af e  lim it  o f   1 . 3 0   A.   As  s h o wn   in   th e  d ash b o a r d ,   v ita l  elec tr ical  p ar am eter s   ar e  tr a ck ed   in   r ea l - tim e:  Fig u r e  7 ( a)   d is p lay s   v o ltag e  f lu ctu atio n s ,   Fig u r e  7 ( b )   m o n it o r s   cu r r en t   s u r g es,  an d   Fig u r e   7 ( c)   tr ac k s   p o wer   co n s u m p tio n .   B ey o n d   r ea l - ti m e  m o n ito r i n g ,   th e  i n teg r atio n   o f   I o T   v ia  th e  T h in g e r . io   p latf o r m   en ab les  th e   an aly s is   o f   h is to r ical  en er g y   c o n s u m p tio n   an d   ea r ly   d etec tio n   o f   ab n o r m al  s u r g es.  T h is   d u al - r elay   m ec h a n is m   an d   p r ed ictiv e  m o n ito r in g   ca p ab ilit y   s ig n if ican tly   r ed u ce   th e  r is k   o f   d am ag e   to   elec tr i ca l  co m p o n en ts   in     g r id - tied   PV sy s tem s .     3 . 3 .     M a chine le a rning   m o de l desig n f o r  ph o t o v o lt a ic   t empera t ure  a no m a ly   det ec t io n   T h e  u s e  o f   ML   is   cr u cial  f o r   d eter m in in g   p atter n s   i n   en e r g y   co n v er s io n   an d   d etec tin g   tem p er atu r e   an o m alies  th at  co u ld   p o ten tial ly   ca u s e  d am ag e.   T h is   th er m a l  r ed u n d a n cy   lay er   is   r ea lized   th r o u g h   co llectio n   o f   th er m al  im ag e  d ata  o b tain ed   f r o m   th e r m o v is io n   tech n o l o g y .   I n   th is   s tu d y ,   a  d ataset  o f   3 0 0   th er m o v is io n   im ag es  was  u til ized ,   co n s is t in g   o f   2 1 0   im ag es  f o r   th e  tr ain in g   s et  an d   9 0   im ag es  f o r   th e  test in g   s et    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       Mu lti - leve l red u n d a n cy   w ith   i n tern et  o f th in g s   b a tter y  s u p p ly  fo r   fa u lt mitig a tio n   in   …  ( Ha b ib   S a tr ia )   629   ( 7 0 :3 0   r atio ) .   T o   e n s u r e  a  u n i f o r m   d is tr ib u tio n   o f   f ea tu r es  an d   av o id   s elec tio n   b ias,  th e   d ataset  p ar titi o n in g   was  p er f o r m e d   r a n d o m l y .   T h e  m ain   p u r p o s e  o f   c o llectin g   th is   PV  co n v er s io n   im a g e  d at a  is   to   an aly ze   t h e   ef f icien cy   a n d   im p ac t  o f   we ath er   f lu ctu atio n s   o n   tem p er atu r e.   T h e   s tu d y   f o c u s ed   o n   d ev elo p in g   an   ML   m eth o d   b y   s elec tin g   th e   KNN  alg o r ith m   with   a   p ar am eter   o f   k = 3 .   T h e  KNN  m o d el   was  tr ain ed   to   class if y   two   m ain   co n d itio n s :  n o r m a l  tem p er atu r e  ( 2 5   °C   to   3 5   °C )   an d   o v er h ea tin g   ( h o t  c ell)   d u r in g   e n er g y   co n v er s io n .   T h e   p er f o r m an ce   o f   th e   KNN  m o d el  was  e v alu a ted   b y   co m p ar in g   p r ed icted   d a ta  with   ac tu al   d ata,   as v is u alize d   in   th e  p er f o r m a n ce   g r ap h   in   Fig u r e   8   an d   th e  c o n f u s io n   m atr ix   in   Fig u r e  9 .         ( a)       ( b )       ( c)     Fig u r e  7 .   Dy n am ic  I o T   m o n ito r in g   d ash b o ar d   ( T h in g er . i o )   v iew  s h o win g   th e  r ea l - tim e  p a r am eter   ac q u is itio n   f o r   d a m ag e  m itig atio n :  ( a)   r ea l - tim e  v o ltag e  f l u ctu atio n s ,   ( b )   cu r r en t  ( Am p er e)   m o n ito r in g   d u r in g   s y s tem   ac tiv atio n ,   an d   ( c)   p o wer   ( W at t)   co n s u m p tio n   d ata  s tr ea m in g       Fig u r e   8   s h o ws  t h e  KNN  al g o r ith m   s er v es  as  a  th e r m al  r ed u n d an cy   la y er   to   d etec t  tem p er atu r e   an o m alies.  Alth o u g h   Fig u r e  8   s h o ws  an   i n itial  d ev iatio n   b etwe en   th e  ac t u al  an d   p r e d i cted   d ata,   t h e  m o d el  p er f o r m an ce   is   f u r th e r   ev alu a ted   u s in g   th e  co n f u s io n   m at r ix   in   Fi g u r e  9 .   T h e  r esu lts   in d icate   th at  th e  KNN  alg o r ith m   ac h iev es  an   ac cu r a cy   o f   8 4 %,  with   a  p r ec is io n   o f   0 . 8 0 ,   r ec all  o f   0 . 7 8 ,   an d   F1 - s co r e  o f   0 . 7 8 .   T h e   1 6 %  m is class if icatio n   r ate  p r i m ar ily   o cc u r r ed   d u r in g   p ea k   s o lar   ir r a d iatio n   h o u r s ,   wh er e   s o lar   r ef lectio n s   o n   th e  PV  g lass   s u r f ac e  cr ea ted   “ th er m al  ar tifa cts ”   th at  in ter f er ed   with   th e  th e r m o v is io n   s en s o r ’ s   r ea d in g s .   Desp ite  th is ,   an   8 4 %  ac c u r a cy   v alid ates  th e  e f f ec tiv en ess   o f   t h e  KNN  alg o r ith m   f o r   ea r ly - s tag e  th er m al   an o m aly   d etec tio n .   T h is   allo ws  f o r   th e   id en t if icatio n   o f   h o ts p o t  r is k s   a n d   d ec r ea s ed   en er g y   co n v er s io n   ef f icien cy ,   ef f ec tiv ely   s u p p o r tin g   d am ag e  m itig atio n   an d   o p tim izin g   th e  PV  m ain ten a n ce   s ch ed u le.   T h e     I o T - b ased   PV  m o n ito r i n g   s t u d y   f o u n d   th at   th is   r esear c h   o f f er s   a  m o r e  c o m p r e h en s iv e  f r am ewo r k   b y   in teg r atin g   m u lti - lev el  r ed u n d an cy   ar ch itectu r e  ( th er m al  an d   elec tr ical) ,   wh ich   en s u r es  h ig h er   r eliab ilit y   th a n   a  s in g le - lay er   m o n ito r in g   s y s tem   [ 2 6 ] − [ 2 8 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 8 1 4   I n t J Ad v   Ap p l Sci ,  Vo l.   1 5 ,   No .   2 ,   J u n e  2 0 2 6 :   6 2 2 - 633   630       Fig u r e  8 .   T h e  d ata  m o d el  o f   th e  o u tp u t  d ata  f r o m   th e  KNN  al g o r ith m ,   p lo ttin g   th e   ac tu al  an d   p r ed icted   v alu es           Fig u r e  9 .   C o n f u s io n   m atr i x   v a lu es in   ev alu atin g   th e   n u m b er   o f   co r r ec t a n d   i n co r r ec t  d ata       4.   CO NCLU SI O N   T h is   r esear ch   s u cc ess f u lly   d em o n s tr ates  th e  im p lem en t atio n   an d   v alid atio n   o f   a  m u lti - lev el   r ed u n d an cy   p r o tectio n   s y s tem   s u p p o r ted   b y   d y n am ic  I o T   m o n ito r in g   f o r   g r id - tied   PV  in s tallatio n s .   T h e  elec tr ical  r ed u n d a n cy   lay er   is   p r o v e n   ef f ec tiv e  th r o u g h   th e  v ali d atio n   o f   th e  PZE M - 0 0 4 T   s en s o r ,   ac h iev in g   an   av er ag e   v o ltag e   er r o r   o f   0 . 2 3 %  an d   a   cu r r en t   er r o r   o f   1 . 7 9 %,  en s u r in g   r eliab le   in p u t  f o r   d am ag e   m itig atio n .   T h e  f u n ctio n al  p er f o r m an ce   o f   r elay   1   an d   r elay   2   is   co n f i r m ed   to   s u cc ess f u lly   ex ec u te  au to m atic  tr ip p i n g   ac tio n s   wh en   th e  cu r r en t  e x ce ed s   th e  th r esh o l d ,   with   r elay   2   p r o v i d in g   cr itical  b ac k u p   p r o tectio n .   Fu r th er m o r e ,   th e  th er m al  r e d u n d a n cy   lay er   u tili zin g   th e   KNN  alg o r ith m   ac h iev es  a n   8 4 %  ac cu r ac y   in   class if y in g   n o r m al  ( 2 5   °C   to   3 5   °C )   an d   o v e r h ea tin g   ( 3 6   °C   to   4 8   °C )   co n d itio n s .   T h e  in te g r atio n   o f   t h ese  two   r ed u n d an cy   lay er s ,   s u p p o r te d   b y   r ea l - tim e  GUI   m o n ito r in g   an d   a  d ed icate d   1 8 6 5 0   L i - i o n   b atter y   b ac k u p ,   co llectiv ely   im p r o v es  s y s tem   r eliab ilit y   an d   o f f er s   a  c o m p r eh e n s iv e  s o lu tio n   to   m in im ize  r is k   in   PV   co m p o n en ts .   Ultim ately ,   th is   in teg r ated   ap p r o ac h   co n tr i b u tes  to   th e  ad v an ce m en t  o f   r en ewa b le  en er g y   en g in ee r in g   b y   p r o v id i n g   a   s ca lab le,   in tellig en t,  a n d   c o s t - ef f ec tiv e  f a u lt  m itig atio n   f r a m ewo r k ,   p ar ticu lar ly   s u itab le  f o r   en s u r i n g   th e  s af et y   an d   a d o p tio n   o f   h o u s eh o ld - s ca le  PV sy s tem s   in   tr o p ical  r eg io n s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ad v   Ap p l Sci     I SS N:   2252 - 8 8 1 4       Mu lti - leve l red u n d a n cy   w ith   i n tern et  o f th in g s   b a tter y  s u p p ly  fo r   fa u lt mitig a tio n   in   …  ( Ha b ib   S a tr ia )   631   ACK NO WL E DG M E N T S    T h e  au th o r s   wo u ld   lik e  to   th a n k   th e  I n ter n al  Fu n d in g   Fo u n d atio n   ( DI YA)   f o r   its   g r an t  s u p p o r t.  T h ey   wo u ld   also   lik e  to   e x p r ess   th eir   g r atitu d e  to   Un iv er s itas   Me d an   Ar ea   f o r   its   s u p p o r t  o f   t h is   r esear ch .   T h ey   also   th an k   o u r   r esear ch   p a r tn er s ,   in clu d in g   Un iv e r s iti  Ma lay s ia  Per lis   an d   Un iv er s itas   An d alas,  f o r   th ei r   v alu ab le  co n tr ib u tio n s   a n d   s u p p o r t.        F UNDING   I NF O R M A T I O N    T h e  au t h o r s   wo u ld   lik e  to   th a n k   th e   I n ter n al  Fu n d   Fo u n d atio n   ( DI YA)   f o r   its   f i n an cial  s u p p o r t u n d e r   g r an t n o .   2 1 6 /P3 MPI /3 . 1 . 1 /XI /2 0 2 5 .   W e  also   th an k   Un iv e r s itas   Me d an   Ar ea   f o r   its   s u p p o r t   o f   th is   r esear ch .       AUTHO R  CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T     T h is   jo u r n al   u s es  th e  C o n t r ib u to r   R o les  T a x o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize   in d iv i d u al  au th o r  co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m e  o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Hab ib   Satr ia   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓     ✓   ✓   ✓   ✓     ✓   ✓   Mu h am m ad   Fad la n   Sire g ar     ✓     ✓   ✓   ✓         ✓   ✓     ✓   ✓   I n d r i D ay a n a   ✓   ✓     ✓   ✓     ✓       ✓   ✓     ✓   ✓   Dad an   R am d an   ✓     ✓     ✓     ✓   ✓     ✓           Mu h am m ad   I r wan to   ✓   ✓     ✓   ✓       ✓     ✓           Sy af ii     ✓     ✓         ✓     ✓     ✓         C   :    C o n c e p t u a l i z a t i o n   M   :    M e t h o d o l o g y   So   :    So f t w a r e   Va   :    Va l i d a t i o n   Fo   :    Fo r mal   a n a l y s i s   I   :    I n v e s t i g a t i o n   R   :    R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi   :    Vi su a l i z a t i o n   Su   :    Su p e r v i s i o n   P   :    P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu   :    Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT     Au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in t er est.       I NF O RM E D  CO NS E N T   W e  h av e  o b tain ed   in f o r m ed   c o n s en t f r o m   all  in d iv id u als in c lu d ed   in   t h is   s tu d y .       E T H I CAL AP P RO V AL   T h e  r esear ch   p r esen ted   in   th i s   p ap er   f o cu s es  o n   th e  d ev elo p m en t  an d   v alid atio n   o f   an   e n g in ee r in g   s y s tem   ( m u lti - lev el  r e d u n d an cy   p r o tectio n   s y s tem   f o r   g r i d - tied   PV ) .   T h is   s tu d y   d o es  n o t  in v o lv e  h u m a n   s u b jects,  an im al  test in g ,   o r   cl in ical  tr ials .   T h er ef o r e,   f o r m a l  ap p r o v al  f r o m   an   I n s titu tio n al  R ev iew  B o ar d   ( I R B )   o r   an   E th ics C o m m ittee  was n o t a p p licab le  f o r   th is   s tu d y .       DATA AV AI L AB I L I T Y   Data   a v aila b i lit y   is   n o t   a p p li c a b le   t o   t h is   p ap er   as   n o   n e w  d a t a  w er e  cr ea te d   o r   an al y z e d   i n   t h is   s t u d y .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   A .   E .   H a mm o u m i ,   S .   C h t i t a ,   S .   M o t a h h i r ,   a n d   A .   E .   G h z i z a l ,   “ S o l a r   P V   e n e r g y :   f r o m  mat e r i a l   t o   u s e ,   a n d   t h e   mo st   c o mm o n l y   u se d   t e c h n i q u e s  t o   m a x i mi z e   t h e   p o w e r   o u t p u t   o f   P V   s y st e ms:   a   f o c u s  o n   s o l a r   t r a c k e r s  a n d   f l o a t i n g   s o l a r   p a n e l s,”   En e r g y   Re p o r t s ,   v o l .   8 ,   p p .   1 1 9 9 2 – 1 2 0 1 0 ,   N o v .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e g y r . 2 0 2 2 . 0 9 . 0 5 4 .   [ 2 ]   A .   K .   A z a d   a n d   S .   P a r v i n ,   “ B i b l i o met r i c   a n a l y si s   o f   p h o t o v o l t a i c   t h e r mal   ( P V / T)   s y st e m:   f r o m  c i t a t i o n   m a p p i n g   t o   r e sea r c h   a g e n d a , ”   En e rg y   R e p o r t s ,   v o l .   8 ,   p p .   2 6 9 9 – 2 7 1 1 ,   N o v .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e g y r . 2 0 2 2 . 0 1 . 1 8 2 .   [ 3 ]   Y .   Ji a ,   G .   A l v a ,   a n d   G .   F a n g ,   “ D e v e l o p me n t   a n d   a p p l i c a t i o n s  o f   p h o t o v o l t a i c – t h e r m a l   s y s t e ms :   a   r e v i e w , ”   Re n e w a b l e   a n d   S u s t a i n a b l e   E n e rg y   R e v i e w s ,   v o l .   1 0 2 ,   p p .   2 4 9 – 2 6 5 ,   M a r .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . r ser. 2 0 1 8 . 1 2 . 0 3 0 .   [ 4 ]   R .   W o l n i a k   a n d   B .   S . - Za sa d z i e ń ,   “ D e v e l o p m e n t   o f   p h o t o v o l t a i c   e n e r g y   i n   EU   C o u n t r i e s  a s   a n   a l t e r n a t i v e   t o   f o ss i l   f u e l s,”   En e r g i e s ,   v o l .   1 5 ,   n o .   2 ,   p .   6 6 2 ,   J a n .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 5 0 2 0 6 6 2 .   [ 5 ]   X .   H a n ,   Y .   Ji ,   a n d   Y .   Y a n g ,   “ F e r r o e l e c t r i c   p h o t o v o l t a i c   ma t e r i a l s   a n d   d e v i c e s, ”   A d v a n c e d   F u n c t i o n a l   M a t e ri a l s ,   v o l .   3 2 ,   n o .   1 4 ,   A p r .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 2 / a d f m. 2 0 2 1 0 9 6 2 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.