نظام إدارة الطاقة الذكية قائم على الاتصال اللاسلكي المدمج
DOI:
https://doi.org/10.22153/kej.2026.12.015الكلمات المفتاحية:
Embedded wireless communication; Smart meters; Smart energy management systems; IoT; Machine learning for energy optimizationالملخص
أدى الطلب المتزايد على الحلول الموفرة للطاقة إلى تطوير أنظمة إدارة الطاقة الذكية (SEMS) التي تعتمد على تقنيات إنترنت الأشياء (IoT). لذلك، تم في هذه الورقة تصميم نظام إدارة طاقة ذكي وفعّال وقليل التكلفة قائم على إنترنت الأشياء بهدف تحسين استهلاك الطاقة، وتقليل التكاليف، وتعزيز الاستدامة. يتكامل النظام المقترح مع حساسات منخفضة التكلفة، وعدادات ذكية، وتحليلات سحابية لمراقبة استهلاك الطاقة والتحكم فيه في الوقت الحقيقي. ومن خلال استخدام خوارزميات التعلم الآلي (ML) واتخاذ القرارات بناءً على البيانات، يمكن للنظام التنبؤ بأنماط الاستهلاك وتقديم رؤى عملية للمستخدمين. تجعل تكلفة النظام المنخفضة مناسبًا للاستخدامات السكنية والتجارية والصناعية، مما يعزز من الحفاظ على الطاقة دون الحاجة إلى استثمارات كبيرة في البنية التحتية. وتُثبت النتائج التجريبية فعالية النظام في تقليل الهدر في الطاقة مع الحفاظ على راحة المستخدم. وتُبرز هذه الدراسة الإمكانات الكبيرة لتقنيات إنترنت الأشياء في إنشاء إطار عمل لإدارة الطاقة يكون مستدامًا ومتاحًا للجميع. كما تم تقديم خوارزميات تعلم آلي للتنبؤ باستهلاك الطاقة، باستخدام محاكي OPNET لمحاكاة ما يقارب 1000 عقدة (عدادات ذكية)، بهدف المساهمة في حل قابل للتوسع نحو استخدام أكثر ذكاءً واستدامة للطاقة في مدن المستقبل الذكية. وأظهرت النتائج أن خوارزميات التصنيف من نوع Boosting حققت أعلى دقة، بنسبة توقع بلغت 98%. كما أظهرت نتائج المحاكاة الشبكية باستخدام OPNET أن زمن الاستجابة للنظام المقترح قد يصل إلى 0.21 ميلي ثانية، مع مرور بيانات بمعدل يقارب 20 بايت/ثانية عند محاكاة 1000 عقدة.
التنزيلات
المراجع
R. M. Hagem, D. V. Thiel, S. G. O Keefe, N. Dahm, A. Stamm, and T. Fickenscher, "Smart optical wireless sensor for real time swimmers feedback," in SENSORS, 2012 IEEE, 2012, pp. 1-4.
[2] R. Hagem, D. Thiel, S. O'Keefe, and T. Fickenscher, "Real-time swimmers' feedback based on smart infrared (SSIR) optical wireless sensor," Electronics Letters, vol. 49, pp. 340-341, 2013.
[3] B. M. H. Alhafidh, R. M. Hagem, and A. I. Daood, "Face detection and recognition techniques analysis," in 2022 International Conference on Computer Science and Software Engineering (CSASE), 2022, pp. 265-270.
[4] B. M. H. Alhafidh, R. M. Hagem, M. Qassab, M. B. Mahmood, "Privileging and Prioritizing Processes of Sustainable Energy Resources for Residential Loads to Energize Green Cities," Al-Rafidain Engineering Journal (AREJ), vol. 30, 2025.
[5] M. B. Mahmood and J. M. Abdul-Jabbar, "Enhancing Industrial Internet of Things Availability and Reliability Using Dual-Communication Links Mechanism Based on the OPC UA Protocol," Architecture, vol. 20, p. 21.
[6] D. K. Ashwini Rathod, Gauravi Shetty, Prof. Shaista Khanam, "Smart Energy Meter," International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), vol. 9, pp. 281 - 285, 2020.
[7] N. Sulthana, N. Rashmi, N. Prakyathi, S. Bhavana, and K. S. Kumar, "Smart energy meter and monitoring system using IoT," International Journal of Engineering Research & Technology, vol. 8, pp. 50-53, 2020.
[8] K. A. Yasa, I. M. Purbhawa, I. M. S. Yasa, I. W. Teresna, A. Nugroho, and S. Winardi, "IoT-based Electrical Power Recording using ESP32 and PZEM-004T Microcontrollers," Journal of Computer Science and Technology Studies, vol. 5, pp. 62-68, 2023.
[9] A. T. Jambhulkar, A. M. Bhoyar, C. M. Shivankar, P. S. Balwad, and P. Nandankar, "IoT-Based Smart Energy Meter for Monitoring Home Appliances," International Journal, vol. 8, pp. 1-5, 2023.
[10] P. R. S. Kalyana Kiran Kumar M Srinivasa Rao, P Murali Kirshna, P Santhoshi, "Smart energy metering and load controlling by using internet of things," International Journal of Recent Technology and Engineering (IJRTE), vol. 8, pp. 571 - 576, 2019.
[11] P. M. Niharika Banerjee, K. Surendhirababu, K. Venkatasubramani, "Enhanced Smart Energy Meter using IoT," International Journal of Novel Research and Development, vol. 7, 2022.
[12] C. D. A. Alan P. Nebrida, Clyed M. Madiam, Glenn John S. Ranche, Niel Carlo P. Nieves, "Arduino Based Smart Energy Meter," International Journal of Progressive Research in Science and Engineering, vol. 4, 2023.
[13] H. Z. Iqbal, M. Waseem, and T. Mahmood, "Automatic energy meter reading using smart energy meter," in Int. Conf. Eng. Emerging Technol, 2014.
[14] N. L. Muralidharan P, Aishwarya U, "IoT Based Smart Energy Meter for Power Monitoring System Using ESP8266," International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET), vol. 9, 2023.
[15] P. S. Macheso and D. Thotho, "ESP32 Based Electric Energy Consumption Meter," International Journal of Computer Communication and Informatics, vol. 4, pp. 23-35, 2022.
[16] R. Malathi, "Smart Energy Metering System using Android Mobile Application," 2020.
[17] M. R. Islam, S. Sarker, M. S. Mazumder, and M. R. Ranim, "An IoT based real-time low cost smart energy meter monitoring system using android application," arXiv preprint arXiv:2001.10350, 2020.
[18] P. J. Siddhesh Barkale, Sanket Bagul, Shivnath Bhosale, "IoT Based Smart Energy Metering with Blynk Application," International Journal of Trend in Scientific Research and Development (IJTSRD), vol. 7, 2023.
[19] T. S. As Vishal Kumar, Abu Farhan, "IoT Based Smart Energy Meter," International Journal of Engineering Research in Electronics and Communication Engineering (IJERECE), vol. 8, 2021.
[20] S. Gadekar, M. Pimple, S. Thopate, and A. Nikam, "Iot based smart energy meter using esp 32," in Proceedings of the 3rd International Conference on Communication & Information Processing (ICCIP), 2021.
[21] M. H. A. Dhafir A. Alneema, "Energy Management and Cost Reduction: A Predictive Approach to Monthly Electricity Billing in Mosul Residential Settings," Al-Rafidain Engineering Journal (AREJ), vol. 30, pp. 151-162, 2025.
[22] M. K. Hasan, S. R. Kabir, S. Islam, S. Abdullah, M. A. Khan, G. B. Brahim, et al., "Edge Smart Meter Based LSTM Federated Learning with AES Cryptographic Blockchain for Smart Grid AIoT Networks," IEEE Communications Standards Magazine, 2025.
[23] A. D. Kaif, K. S. Alam, S. K. Das, G. Chen, S. Islam, and S. Muyeen, "Blockchain-Integrated Cyber-Physical Smart Meter Design and Implementation for Secured Energy Trading in Virtual Power Plants," IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, 2025.
[24] I. Fathi, "An IoT-Based Low-Cost Smart Greenhouse Monitoring System Using ESP8266 and Firebase for Real-Time Environmental Control," International Journal of Advanced Natural Sciences and Engineering Researches, vol. 9, pp. 268–286, 2025.
[25] A. S. Abdulaziz, A. Dawood, and A. Daood, "Speaker Identification and Verification Using Convolutional Neural Network CNN," Tikrit Journal of Engineering Sciences, vol. 32, pp. 1-13, 2025.
[26] S. R. Awad, A. I. Daood, and A. A. Dawood, "Scalable and Efficient Multi-Class Brain Tumor Classification with a Compact Hybrid Deep Learning Model for Real-Time Applications," ARO-The Scientific Journal of Koya University, vol. 13, pp. 162-174, 2025.
[27] R. M. Hagema, T. Haelsig, S. G. O’Keefe, A. Stamm, T. Fickenscher, and D. V. Thiel, "Second generation swimming feedback device using a wearable data processing system based on underwater visible light communication," Procedia Engineering, vol. 60, pp. 34-39, 2013.
[28] A. Daood, E. Ribeiro, and M. Bush, "Pollen Recognition Using Multi-Layer Feature Decomposition," in FLAIRS, 2016, pp. 26-31.
[29] R. M. Hagem, M. Qassab, and B. M. H. Alhafidh, "IoT-Based Low-Cost Wearable Interactive Wireless Embedded Communication System for Health and Sport Applications," Kufa Journal of Engineering, vol. 16, 2025.
[30] M. A. e. al., "Performance evaluation of OPNET simulation for smart grid networks," Int. J. Distrib. Sens. Netw., vol. 16, pp. 1–14, 2020.
[31] S. L. Qaddoori and Q. I. Ali, "An efficient security model for industrial internet of things (IIoT) system based on machine learning principles," Al-Rafidain Engineering Journal (AREJ), vol. 28, pp. 329-340, 2023.
التنزيلات
منشور
إصدار
القسم
الرخصة
الحقوق الفكرية (c) 2026 مجلة الخوارزمي الهندسية
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.
حقوق الطبع والنشر: يحتفظ مؤلفو الوصول المفتوح بحقوق الطبع والنشر لاعمالهم، ويتم توزيع جميع مقالات الوصول المفتوح بموجب شروط ترخيص Creative Commons Attribution License، والتي تسمح بالاستخدام غير المقيد والتوزيع والاستنساخ في أي وسيط، بشرط ذكر العمل الأصلي بشكل صحيح. إن استخدام الأسماء الوصفیة العامة، والأسماء التجاریة، والعلامات التجاریة، وما إلی ذلك في ھذا المنشور، حتی وإن لم یتم تحدیدھ بشکل محدد، لا یعني أن ھذه الأسماء غیر محمیة بموجب القوانین واللوائح ذات الصلة. في حين يعتقد أن المشورة والمعلومات في هذه المجلة صحيحة ودقيقة في تاريخ صحتها، لا يمكن للمؤلفين والمحررين ولا الناشر قبول أي مسؤولية قانونية عن أي أخطاء أو سهو قد يتم. لا يقدم الناشر أي ضمان، صريح أو ضمني، فيما يتعلق بالمواد الواردة في هذه الوثيقة.
كيفية الاقتباس
