Fachhochschule Dortmund Institut für Kommunikationstechnik

Transkript

1 Smart Energy Conference 2018 Guided Autonomous Locations Cyber-Physical-Platform (CPP) Prof. Dr.-Ing. Ingo Kunold Fachhochschule Dortmund Institut für Kommunikationstechnik

2 Zielsetzung: Intelligente, ortsbezogene Mehrwertdienste für unterschiedliche Domänen 4

3 Softwarearchitektur CPP in der Referenzarchitektur Anwender Smart Spaces Smart Service Plattform Web of Things Smart Products Webservices Autonome Systeme Smart Devices Manager 1..n Wearables Webservices 3rd party Plattform IoT Plattform Trusted Interface Linked Data Interface Third Party IoT Interface Data Exchange Data Storage Communication Channel Analytics Trust Layer App Data Exchange Monitor Smart Services Act Analytics Decide Collect Guided AL App Datengetriebene Geschäftsmodelle Einkaufen Arbeiten Gesundheit Wohnen App Dienstleister 5

4 Softwarearchitektur CPP in der Referenzarchitektur Anwender Smart Spaces Smart Service Plattform Web of Things Smart Products Webservices Autonome Systeme Smart Devices Manager 1..n Wearables Webservices 3rd party Plattform IoT Plattform Trusted Interface Linked Data Interface Third Party IoT Interface Data Exchange Data Storage Communication Channel Analytics Trust Layer App Data Exchange Monitor Smart Services Act Analytics Decide Collect Guided AL App Datengetriebene Geschäftsmodelle Einkaufen Arbeiten Gesundheit Wohnen App Dienstleister Verankerung des Cyberphysischen Plattform in der Guided AL Referenzarchitektur 6

5 Softwarearchitektur Smart Building Server (SBS) Anwender Smart Spaces Smart Service Plattform Web of Things Smart Products Webservices Autonome Systeme Smart Devices Manager 1..n Wearables Webservices 3rd party Plattform IoT Plattform Trusted Interface Linked Data Interface Third Party IoT Interface Data Exchange Data Storage Communication Channel Analytics Trust Layer App Data Exchange Monitor Smart Services Act Analytics Decide Collect Guided AL App Datengetriebene Geschäftsmodelle Einkaufen Arbeiten Gesundheit Wohnen App Dienstleister 7

6 Softwarearchitektur Smart Building Server (SBS) Restricted Access Public Access API-Gateway Authentication API Access Control Ressource Access Control Load Balancer {...} {...} {...} {...} {...} Device Condition Device Condition Event Maintenance N.N. Registration Access/Validation-Control-Gateway Microservices Layer Device Information Access Device Control Distributed System Configuration User Registration MQTT Publishing Device Condition Device Condition DB Execution Device Condition Event Linked Data Event Device Storage Maintenance Samples DB System Monitoring Configuration Admin Server Alert Manager Samples N.N. N.N. N.N. Registration Authorization DB Message Broker Persistence Layer Ressource DB User Mgmt. DB API-Gw Config. DB Samples Ressource API-Gateway Configuration User Mgmt. Private Cloud Infrastructure

7 Datenmodell DeviceData 2.0 Weiterentwicklung des semantischen Datenmodells (DeviceData 2.0): Objekt-orientiertes Datenmodell (allg. Beschreibung für Sensoren, Aktoren und Geräte unterschiedlicher Ausprägung) Neue Strukturierung des Datenmodells Verlinkung von verschachtelten Objekten innerhalb des DeviceData-Objektes Reduktion der Datenmenge: Teilstrukturen (z.b. ParameterValue) des DeviceData-Modells können separat von dem Gesamtmodell übertragen werden. DeviceData wird Binär- oder als Textdokument (z.b. JSON Format) kommuniziert. Die Anbindung externer Dienste erfolgt über RESTful-WebServices. hashardware Device islocated belongstodevice offersfunction Function (Parameter) hasdevice islocated Location hasfunction islocated Hardware 9

8 Anwendungsszenarien (Umsetzung) Folgende Anwendungsszenarien wurden für die Domäne Wohnen definiert und im IKT umgesetzt: Zutrittsgewährung für Gäste (Raumnutzung zu einen Besprechungsraum) für Mitarbeitern (Nutzung eines Aufenthaltsraumes) für Studierende (Nutzung eines Lernraumes) für Servicedienstleister (Reparaturen am Haus - Wassermelder) Überwachung der Gebäudesubstanz CO2 Raumklimaüberwachung => Signalisierung erfolgt visuell oder durch Aktivierung eines Luftklimagerätes bzw. die automatisierte Steuerung von Jalousien und Fenstern Vorausschauende intelligente Gebäudeautomation Wetterabhängige Steuerung von Jalousien und Fenstern Verwendete Räumlichkeiten: Labortestumgebung, Besprechungsräume, Seminarräume 10

9 Aufbau und Installation Verwendete Sensorik und Aktorik: Zutrittsgewährung: NukiSmart Lock (intelligentes Türschloss) QR-Code Scanner (Einlesen des SAinT als QR-Code) Wassermelder (KNX) Überwachung der Gebäudesubstanz: CO2-Sensoren (KNX, SigFox) Prototypische Wetterstation auf RPi-Basis (CoAP) Fensteröffner/schließer - Oberlicht (KNX) Luftklimagerät (KNX) Phillips HUE Leuchten (ZigBee) Vorausschauende intelligente Hausautomation: Jalousien (KNX) Fensteröffner/schließer - Oberlicht (KNX) Prototypische Wetterstation auf RPi-Basis mit Helligkeits-, Temperatur-, Luftfeuchtigkeits-, CO2- und CO-Sensoren (CoAP) 11

10 Demonstratoren 12

11 Ausblick Start der Evaluationsphase Nov/Dez 2018 bis Ende Feb 2019 Auswertung der Evaluationsphase Feb 2019 Betrachtung des autonomen Gebäudes: Abgrenzung von Basis Services (Inhouse) und erweiterten Services (Cloud) Weitergehende Untersuchungen zur Datenmodellierung: Nutzung einer/mehrere Ontologie/n (Linked Data) zur Beschreibung semantischer Datenmodelle mit dem Ziel die semantische Interoperabilität über Systemgrenzen hinweg zu erhöhen Entwicklung einer geeigneten Smart Home Ontologie Guided AL zukünftige Forschungsprojekte 13

12 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit? Beitrag im Konferenzband Smart Energy 2018 Guided Autonous Locations Cyber-Physical-Platform