Die nächste Generation der Gebäudeautomation?€¦ · E.ON Energy Research Center Author:...
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Die nächste Generation der Gebäudeautomation? Das Forschungsprojekt Next Generation of B uilding A utomation T echnology
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Die nächste Generation der Gebäudeautomation?Das Forschungsprojekt Next Generation of Building Automation Technology
2 NextGenBAT | FGK KLIMA-Tag | 05.09.2019
Status quo der Gebäudeautomation
T T T T T T
M M M
T T T
T T T
M
ReglerStellein-
richtung
Regel-
strecke
Messein-
richtung
w
x-
e = w-xu us y
z
Feldgeräte-
hersteller
Komponenten-
hersteller
Systemintegratoren Programmierer
Installateure
Cloudanbieter
■ Anforderung autarker und robuster
Betrieb
■ Herausforderung Interoperabilität
■ Zeit- und Kostendruck
■ Informationsverlust über die
Planungsphasen
■ Beschränkte Möglichkeiten zur
Aktualisierung
Planer
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Neue Technologien in der GAInternet of Things und Cloudservices
■ Internet of Things (IoT)
≡ Dinge, die mit dem Internet verbunden sind
■ Versprechen
≡ Reduzierung der Hardwarekosten durch Cloudservices
= Allokation von Speicherkapazitäten
= Allokation von Rechenkapazitäten
≡ Weltweiter Zugriff
= Echtzeitvisualisierung von Betriebsdaten
= Wartung remote durchführbar
= Updates remote aufspielbar
= …
Direkte Verbindung
Edge Device
Lokaler
Server
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Die nächste Generation der Gebäudeautomation?
IP-Konnektivität
Leichtgewichtiges
Protokoll
Eindeutige ID
Fernkonfiguration
Gateways
Bi-direktionale
Kommunikation
Verknüpfung
Von
Datenpunkten
Vorgefertigte
Datenmodelle
Zeitreihen- und
Metadatenbanken
Zeitreihen
und
Metadaten
RechenleistungRegressions-
modelle,
Classifier
Steuerungs- und
Inbetriebnahmealgorithmen
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Untersuchung von LösungsmöglichkeitenDas Projekt „NextGenBAT“
aedifion
AutomationOne
PHYSEC
NextGenBAT
RWTH
Interessens-
gemeinschaft
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Projektziele - RWTH
■ Demonstration
≡ Umbau eines Bestandssystems in ein IoT-Cloud-Control-System
■ Ermittlung technischer Grenzen zum Betrieb eines IoT-CC-Systems
■ Vergleich und Bewertung von Bestandssystem und IoT-CC-System
■ Ermittlung von Empfehlungen / best practices
VS
Weitwurfdüsen, Volumenstromregler
SPS
Buskoppler
RLT-
Anlage
Büros mit
Deckeninduktionsgeräten
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Projektziele - AutomationOne
■ Gateway zur drahtlosen Internetanbindung von Feldgeräten
2TE
4TE• Cortex A7 CPU, 528 MHz• 512MB RAM, 512MB Flash• 1 x microSD Card• 2x ETH 2x MAC (WAN/LAN)• 1x RS485• TPM (Trusted Platform Module)• Externe I2C Schnittstelle• 24V Versorgung• Web Server für Einstellungen und Konfiguration• Modbus und BACnet Protokoll• Phyton Interpreter
IoT GatewayA1GW BASIC
IoT GatewayA1GW WIRELESS
Wie A1GW BASIC und zusätzlich:• 4G Modem mit Option für 5G• oder LoRa Transceiver• oder WLAN/Bluetooth• 1x digital IN galvanisch getrennt bis 1kV• 1x digital OUT galvanisch getrennt bis 1kV
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Projektziele - aedifion
■ Entwicklung einer cloudbasierten Regelungsentwicklungsumgebung
≡ Definition der Grundlagen für IoT-fähige Gebäudeautomation
■ Redundanzentwicklungen und Fallback-Funktionen auf edge-Ebene
≡ Security by design Prinzip
■ Zusammenarbeit mit Systemintegratoren und Feldgeräte-Entwicklern
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Projektziele - Physec
■ Analyse der GA-Sicherheitsanforderungen
■ Entwicklung des Sicherheitskonzepts
■ Identifikation von Sicherheitslücken
■ Schlüssel- und Zugriffs-Management
■ Sichere und effiziente Kommunikationswege in GA-Systemen und intelligente Zugriffskontrolle
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UmsetzungEdge-device
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UmsetzungSlim-size gateway
Σ = 23.57 €
RS485
Spannungsversorgung
Gesamtkosten
Mikrocontroller
Konnektoren
0-10V Output
4-20 mA Output
4-20 mA Input
0-10V Input
LoRa/Sigfox
LTE-M(CAT M1 / NB IoT)
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Fazit
■ Es gibt vielversprechende Technologien
≡ Diese erfordern eine objektive Untersuchung
■ Interdisziplinäres Konsortium beleuchtet die
Fragestellungen
≡ Aufbau repräsentativer Demonstratoren und
Prototypen
■ Gesucht: Feedback aus der Industrie
NextGenBAT
Interessens-
gemeinschaft
Interessensgemeinschaft
www.nextgentbat.de
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Wir danken für die finanzielle Unterstützung durch das BMWi (Bundesministerium für Wirtschaft und Energie),
Förderkennzeichen 03ET1657A. Außerdem bedanken wir uns bei unseren Kooperationspartnern.
