Adaptive Sense. Adaptive Sensorik zur energieeffizienten Steuerung verteilter Systeme

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1 Adaptive Sensorik zur energieeffizienten Steuerung verteilter Systeme

2 45 % der vorhandenen Hardwareressourcen werden ungenutzt vorgehalten 2

3 Forschungsprojekt Adaptive Sense Adaptive Sense Projektlaufzeit vom bis (33 Monate) Marktanalyse und Anwendungspotential Lösungskonzeption Prototypisierung Modellvorhaben Auswertung und Transfer AP 1 Markt- und Geschäftsmodellentwicklung AP 2 Architekturentwicklung AP 4 Sensorisches Weitverkehrsnetz AP 7 Pilotierung I Verteilte Büroumgebung AP 9 Demonstrationsplattform, Dissemination, Auswertung und Verwertung AP 3 Methodisierung und Umgebungsdefinition AP 5 Cloud Plattform/ Cloud Applikation AP 6 Integrationsentwicklung AP 8 Pilotierung II Verteilte Handelsumgebung Begleitphase AP 10 Management, Projektkoordination, Verwertung 3

4 Lösungsansatz 4

5 Grundkonzept Adaptive Sense Schritt 1 Energietransparenz schaffen Schritt 2 Effizienzmaßnahmen identifizieren und Optimierungsregeln definieren Schritt 3 Energieverbrauch analysieren und Handlungsempfehlungen geben Schritt 4 Effiziente Gerätenutzung steuern und automatisieren Nutzer Energietransparenz Maßnahmendefinition Analyse und Optimierung Steuerung und Automation Hardware Methoden und Tools für Installation, Simulation, Administration, Monitoring Anwendung Geräte Netzwerk 5

6 Grundkonzept Adaptive Sense 6

7 Komponenten Adaptive Sense 1. Sensorisches Weitverkehrsnetz Sensoren zur Messung: Energieverbrauch, Leistung, Auslastung Aktoren zur Steuerung: Ereignisgebundene Schaltung von Geräten Umgebungsparameter: Erfassung von Nutzungsverhalten, Anwesenheit Kabellose und -gebundene IP/6LoWPAN-basierte Hard- und Softwarekommunikation 2. Kommunikationsbus Interoperabiliät zwischen Weitverkehrsnetz und Diensteplattform IPv6-basierter Transport der Informationen mittels Gateway 3. Zentrale Diensteplattform und Applikation Datenaggregation, Analyse, Optimierung und Automation innerhalb der Computing-Cloud als selbstlernendes System Systemerweiterung über Cloud Applikation(en) 7

8 Systemarchitektur Sensorisches Weitverkehrsnetz auf Basis von IPv6 Cloud Plattform Cloud Applikation 8

9 Sensorisches Weitverkehrsnetz IPv6-Netzwerk von Geräten Das Internet der Dinge 9

10 Vernetzung von Geräten über IPv6-Funkmodul Vernetzung von Geräten (z.b. Gateway, Sensoren, Aktoren) über IPv6-Funkmodul Ausstattung von Geräten mit einem IPv6-Funkmodul Auswahl von Geräten zur Messung, Sensorik und Schaltung 10

11 Cloud-Plattform Adaptive Sense Portal 11

12 Cloud Plattform: Verfügbare Nutzerrollen Adaptive Sense Energiemanager/-experte Mitarbeiter Energiemonitoring für Büroumgebungen Monitoring und Benchmarking von Gebäuden, Räumen, Geräten, Gerätegruppen Messung: Energieverbrauch, Leistung, Auslastung Erfassung von Nutzungsverhalten, Anwesenheit Energiemonitoring für Arbeitsplätze und Räume Monitoring von Räumen, Geräten und Gerätegruppen Messung: Energieverbrauch, Leistung, Auslastung Erfassung von Nutzungsverhalten, Anwesenheit 12

13 Cloud Plattform: Nutzerrolle Energiemanager/-experte Adaptive Sense Nutzerrolle Energiemanager/-experte Verwaltung der Energieeffizienz in Bürogebäuden Identifikation von Energieeffizienz-Maßnahmen und Handlungsempfehlungen Übersichtsliste Geräte und Gruppen Applikationen Liste über sämtliche in der Büroumgebung gebundene Arbeitsplätze Überblick über Gebäude, Räume, Geräte und Gerätegruppen Applikationen für anwendungsspezifische Analysen, Benchmarks, Optimierungen und Automationsregeln 13

14 Cloud Plattform: Nutzerrolle Energiemanager/-experte Adaptive Sense Geräte und Gruppen Geräte-Monitoring pro Stunde, Tag, Monat, Jahr Minutengenaue Verbrauchsmessung von Geräten und Gerätegruppen Gegenüberstellung und Vergleich von Geräten, Gerätegruppen Exportmöglichkeit der Messdaten als.xls/.csv Erfassung und Visualisierung einer Vielzahl von Messwerten: Präsenz Durchschnittstemperatur Elektrischer Verbrauch CPU-Auslastung I/O Last Speicher-Auslastung Gesamt-Auslastung 14

15 Cloud Plattform: Nutzerrolle Mitarbeiter Adaptive Sense Nutzerrolle Mitarbeiter Monitoring der Energieeffizienz am Arbeitsplatz Zugriff auf einen arbeitsplatzspezifischen Mitarbeiter-Account Verbrauchsübersicht Geräte und Gruppen Applikationen Übersicht über aktuellen Stromverbrauch am Arbeitsplatz Wochenübersicht für Energieverbrauch am Arbeitsplatz Monitoring von Geräten und Gerätegruppen Applikationen für anwendungsspezifische Analysen, Benchmarks, Optimierungen und Automationsregeln 15

16 Cloud Plattform: Nutzerrolle Mitarbeiter Adaptive Sense Geräte und Gruppen Gruppierung von Geräten und Software-Applikationen nach Kubatur, Abteilung, Mitarbeiterfunktion, Geräteklasse, etc. Monitoring von Geräten, Gerätegruppen Messung: Energieverbrauch, Leistung, Auslastung Erfassung von Nutzungsverhalten, Anwesenheit Hintergrundinformationen über die Hardware-Sensoren, wie z.b. Gerätetyp, Hersteller, Seriennummer, etc. 16

17 Cloud-Applikation Überwachung der Energieeffizienz in Bürogebäuden 17

18 Cloud App: Nutzerrollen Adaptive Sense Nutzer (Mitarbeiter) analysiert sein Stromverbrauchs-Verhalten hält gesetzte Energie-Effizienz-Ziele ein Energieexperte (Energieverantwortliche) beobachtet und überwacht den Stromverbrauch und die Anwendungsnutzung legt die Organisationsstruktur fest und definiert Ziele Ist Installateur / technische Verwalter 18

19 Cloud App: Infrastruktur Verwaltung Adaptive Sense Energieexperte erstellt für ihn wichtige/relevante logische Infrastruktur (Gerätekarten) beliebige Ebenen / Gruppen von Geräten und Sensoren Gebäude, Etagen, organisatorische Einheiten Zuordnung der Sensoren durch Nutzer 19

20 Cloud App: Monitoring der Verbrauchswerte und Softwarenutzung Der Energieexperte überwacht die Gesamtinfrastruktur sowie die Zielerreichung Nutzer haben Einblick über ihre eigenen Verbrauchswerte Analyse ist immer über Zeitreihen möglich Unterteilung in Geräte und Software-Nutzung 20

21 Cloud App: Monitoring Details, Graphen Adaptive Sense Erstellung von Graphen mit mehreren Kennzahlen (IKT Stromverbrauch, Wärme etc.) Infrastruktur-Elemente auch in Details immer auswählbar 21

22 Cloud App: Monitoring Softwarenutzung und Stromverbrauch Verteilung, Laufzeiten, Auslastung und Stromverbrauch über Infrastruktur gruppiert Analyse ist immer über Zeitreihen möglich Gruppierung nach Anwendungen 23

23 Cloud App: Monitoring Softwarenutzung und Stromverbrauch eine Einschätzung des Stromverbrauchs anhand der Komponentenauslastung Nutzung (Häufigkeit und Auslastung) einer Software/Anwendung > Cloudisierung Anwendung Verteilung Sensorzuordnung Nutzung Laufzeit Stromverbrauch Auslastung Komponenten 24

24 Cloud App: Benchmarks Adaptive Sense vergleichende Analyse der Infrastruktur (Sensordaten) und Zeiträumen Vergleiche von zwei Zeiträumen Elementen 25

25 Cloud App: Zielemanagement Adaptive Sense Ziele sind definierte und angestrebte Zustände Durch Energieexperte vorgegebene Handlungsziele eine betroffene Einheit, das Wer ein Messwert, das Was/Womit zeitlicher Bezugswert, das Wann/bis wann der Erreichungsgrad, das Ergebnis eine Verbindlichkeit 26

26 Cloud App: Ziele Handlungsempfehlungen und Kommentare Auswertung und Kontrolle der Ziele durch den Anwender Zielerfüllung Tendenz/Prognose Handlungsempfehlungen Kommentare zu den Zielen an den Energieexperte 27

27 Ergebnisse aus den Feldtests. 28

28 45 % der vorhandenen Hardwareressourcen werden ungenutzt vorgehalten 29

29 Über 60% der vorhandenen Hardwareressourcen werden ungenutzt vorgehalten 30

30 Messaufbau zur Energieeffizienz personenbezogener IKT 31

31 Feldtestumgebung Adaptive Sense 32

32 STROMVERBRAUCH PRO WOCHE IN KWH Adaptive Sense Stromverbrauch pro Arbeitsplatz nach Nutzertyp Entwickler K Projektmanager Entwickler X Support Vertrieb NUTZERTYP 33

33 Vorgehen zur Auswertung der AP Adaptive Sense Zusammenführung von elektrischem Verbrauch und Präsenz Minütliche Aufnahme von Lastgangprofilen und Anwesenheitsprofile Erfassung von Verbrauch, Präsenz und Kennzahlen für Rechnerauslastung Adaptiver Bereich Abwesenheitsprofil Bsp.: Programmierer Nicht- Nutzungsverluste 23,7% 19,5% 56,8% 6-14 min min > 30 min 34

34 Messung des Energieverbrauchs eines AP 35

35 Umsetzung von Energieeffizienzmaßnahmen Signifikante Reduzierung des Energieverbrauch Nahezu vollständige Reduktion des Verbrauches in den Abwesenheitszeiten Verlagerung der Kosten in den Bereich der Leistungserstellung 36

36 STROMVERBRAUCH PRO WOCHE IN KWH Adaptive Sense Stromverbrauch pro Arbeitsplatz nach Nutzertyp Entwickler K Projektmanager Entwickler X Support Vertrieb NUTZERTYP 37

37 STROMVERBRAUCH PRO WOCHE IN KWH Adaptive Sense Erreichte Einsparpotenziale nach Nutzertyp % 55 % - 48% % 18 % 23 % 2 0 Entwickler K Projektmanager Entwickler X Support Vertrieb NUTZERTYP 38

38 Unter Einsatz von Adaptive Sense konnte der Energieverbrauch bis zu 62% reduziert werden 39

39 Fazit 40

40 Lessons Learned Adaptive Sense Erfassung der Abwesenheit durch Softsensor mittels Arbeitsplatzkomponenten Datenerfassung des Softsensor muss feinjustierbar sein Nutzertypen und Geräteausstattung als maßgebende Effizienzkriterien Einwilligung zur Erfassung personenbezogener Daten ist relevant Nutzung vorhandener Infrastruktur vs. Parallele Infrastruktur Verhaltensbasiertes Energiemanagement über Softsensor vs. Plug 41

41 Ausblick 42

42 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Wir beantworten gern Ihre Fragen. 43

43 Ansprechpartner Projektleiterin Juliane Steinhauf T-Systems Multimedia Solutions GmbH Riesaer Straße Dresden Telefon: Wissenschaftlicher Ansprechpartner Prof. Dr.-Ing. Christian Hochberger Technische Universität Dresden Professur für Mikrorechner Nöthnitzer Str. 46, Raum Dresden Telefon:

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