Session: 2A Transferprojekt: itsowl-tt-eesa Energieeffizienz und Energy Harvesting für verteilte minimale Sensorsysteme in der Gebäudeautomation

Transkript

1 Session: 2A Transferprojekt: itsowl-tt-eesa Energieeffizienz und Energy Harvesting für verteilte minimale Sensorsysteme in der Gebäudeautomation STEINEL GmbH 10/11. Oktober 2017 Lemgo

2 Agenda Abschlusspräsentation Einführung Zielsetzung Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH

3 Einführung STEINEL GmbH Unternehmen Gegründet 1959 von Heinrich Wolfgang Steinel Seit 2009 inhabergeführt von Herrn Ingo Steinel Hauptsitz in Herzebrock-Clarholz Weitere Firmenstandorte in Mölkau bei Leipzig, Einsiedeln (CHE), Liberec und Pardubice (CZE), Curtea des Arges und Brasov (ROU), sowie Chisinau (MDA) Ca Mitarbeiter, davon ca. 80 Entwickler Jahresumsatz ca. 160M Produkte Sensoren für Innen- und Außenanwendungen: Bewegungs- und Präsenzmelder, Gas- und Temperatursensoren Technologien: Passiv-Infrarot, Radar, Ultraschall, Kamera Sensorleuchten Heißluftwerkzeuge Heißklebepistolen it s OWL Clustermanagement GmbH

4 Einführung Universität Bielefeld Expertise für Interaktive Intelligente Systeme Zwei 2007 gegründete zentrale wissenschaftliche Einrichtungen der Universität Bielefeld mit Fokus auf Mensch-Maschine Interaktion Maschinelles Lernen Intelligente (Robotik-) Systeme Mitarbeiter: > 280 Wissenschaftler Institut für Kognition und Robotik Exzellenzcluster Kognitive Interaktionstechnologie Arbeitsgruppe Kognitronik & Sensorik Ressourceneffiziente Mikroelektronik Hardware und Software für eingebettete Systeme Anwendungsorientierte Systemintegration it s OWL Clustermanagement GmbH

5 Einführung Motivation/ Ausgangssituation für das Transferprojekt Die Firma STEINEL GmbH entwickelt diverse Sensoren für die Gebäudeautomation strebt eine Erweiterung ihres Portfolios um vernetze Sensorknoten an Zukünftige Sensorknoten sollen: möglichst energieeffizient arbeiten drahtlos kommunizieren Energie aus dem Umfeld beziehen Welche Formen des Energy-Harvesting sind technisch möglich und wirtschaftlich realisierbar? it s OWL Clustermanagement GmbH

6 Agenda Abschlusspräsentation Einführung Zielsetzung Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH

7 Zielsetzung itsowl-tt-eesa Zielsetzung Analyse des Energiebedarfs von geeigneten Sensorknoten Evaluierung von Energy-Harvesting für den Einsatz in der Gebäudeautomation Strahler XLED home 2 Z-Wave Methoden Modellbasierte Optimierung der Energieeffizienz von Sensorknoten Einbeziehung von realen Einsatzszenarien für Sensorknoten in der Gebäudeautomation Abgleich, welche Methoden des Energy- Harvesting für die Versorgung der Sensorknoten im Rahmen der realen Einsatzszenarien eingesetzt werden können it s OWL Clustermanagement GmbH

8 AP3 AP2 AP1 Vorgehensweise itsowl-tt-eesa Analyse der bestehenden Systeme Erstellung der Einsatzszenarien Anforderungsprofil der Sensormodule Modellierung der Energieaufnahme der Sensormodule Parametrierung anhand der Einsatzszenarien Übersicht über den zu erwartenden Energiebedarf Gesamtübersicht relevanter Methoden des Energy-Harvestings Einschätzung der Relevanz Übersicht Energy-Harvesting it s OWL Clustermanagement GmbH

9 AP6 AP5 AP4 Vorgehensweise itsowl-tt-eesa Modellierung des Sensormoduls mit Energy-Harvesting Einbeziehung des Umfelds (gewonnene Energie) Umfassende Modellierung der Sensormodule Prototypische Realisierung Messungen im praxisnahen Testumfeld Validierung in der Praxis Evaluierung der Modellierung Abgleich mit den Szenarien Aufbereitete der Evaluierung it s OWL Clustermanagement GmbH

10 Agenda Abschlusspräsentation Einführung Zielsetzung Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH

11 itsowl-tt-eesa Verschiedene Energy-Harvesting Methoden evaluiert: Piezoelektrisch Thermoelektrisch RF/Funk aus der Umgebung Photovoltaik Anwendungsszenarien definiert Integrierter Präsenz- und Helligkeitssensor P21XXCSR-EVB Variation der Umgebung STEVAL-ISV021V1 ECT 310 it s OWL Clustermanagement GmbH

12 itsowl-tt-eesa Beispiel Photovoltaik Messungen im Labor bei künstlichem Licht Messungen in einer Büroumgebungen bei verschiedenen Umgebungsbedingungen (Wetter, Tageszeit) Korrelation von Umgebung, Helligkeit und Energieertrag STEVAL-ISV021V1 it s OWL Clustermanagement GmbH

13 itsowl-tt-eesa Vermessung der Szenarien anhand der Energy-Harvesting Methoden Korrelation von Methode, Umgebungsbedingung und Energieertrag Modellierung eines geeigneten Sensorknotens Einbeziehung der Energy-Harvesting Methoden Abschätzung der Eignung unter Einbeziehung der Umgebung Prototypische, praktische Umsetzung Sensorknoten it s OWL Clustermanagement GmbH

14 Agenda Abschlusspräsentation Einführung Zielsetzung Resümee und Ausblick it s OWL Clustermanagement GmbH

15 Resümee und Ausblick itsowl-tt-eesa Resümee Auf Basis der eigenen Anforderungen wurden verschiedene Methoden des Energy-Harvesting analysiert Diese bilden eine Grundlage zur weiteren Entwicklung von energieautarken Sensormodulen in der Gebäudeautomation Wissenstransfer ausschlaggebend für die Entwicklung neuer Konzepte und Technologien Transferprojekt hat sich als geeignetes Instrument erwiesen Ausblick Fortführung der Kooperation Zur Zeit laufende studentische Arbeit Weiteres Transferprojekt: Gestenerkennung für die Mensch-Maschine-Interaktion in der Gebäudeautomation it s OWL Clustermanagement GmbH

16 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!