Energie-Monitoring

  Sensoren in HG Urheberrecht: © EBC

Das Hauptgebäude des E.ON ERC wird selbst als Demonstrator zur Erprobung innovativer Regelstrategien und der Nutzbarmachung des Gebäudenergiesystems für (Netz-)Flexibilitätsdienste genutzt. Aus diesem Grund ist das gesamte Gebäude mit einer umfassenden Sensorik und Aktuatorik ausgerüstet. In diesem Rahmen wurde ein umfassendes Monitoring System entwickelt, welches es ermöglicht die aktuellen Werte der ca. 8000 Datenpunkte im Gebäude abzuspeichern und für weitere Analysen verfügbar zu machen. Das Monitoring System selbst durchlief in den letzten Jahren verschiedene Entwicklungsstufen. Zunächst wurden die Daten des Gebäudeautomationssystems über einen OPC (Open Plattform Communication) Server in einer SQL Datenbank gespeichert.

  Flowchart of the monitoring platform in HG Urheberrecht: © EBC

Aufgrund der eingeschränkten Leistung dieser Datenbank wurde die Entwicklung einer Zeitreihendatenbank vorangetrieben. Hiermit lassen sich Echtzeit-Analysen und datenbasierte Regelungsansätze bei einer erhöhten Anwenderfreundlichkeit effizienter umsetzen. Zur Aufnahme der Daten, wird ein Daten Logger im Gebäudeautomationssystem verwendet. Dieser Logger liest die verschiedenen Datenpunkte über das BACNet Protokoll aus und streamt sie in Echtzeit über das MQTT-Protokoll an die Cloudplattform. Darüber hinaus können auch IoT-fähige Sensoren direkt mit der Cloud Plattform kommunizieren. So wurden beispielsweise sämtliche Erzeuger, wie beispielsweise die Wärmepumpe, das Blockheizkraftwerk und das Geothermiefeld am ERC mit zusätzlichen Sensoren ausgerüstet, welche ihre Daten direkt an die Cloud-Plattform übertragen. Dies ermöglicht ein hochaufgelöstes Monitoring des Anlagenbetriebs. Die Monitoring Daten werden in einer Influx Zeitreihendatenbank gespeichert. Einzelne Zeitreihen und Analysen lassen sich intuitiv über das Webinterface Grafana visualisieren.

  Grafana Zeitreihen Urheberrecht: © EBC

Des Weiteren bietet Grafana eine Alarmfunktion, welche den Nutzer automatisch alarmiert, wenn definierte Grenzwerte überschritten werden, oder Datenpunkte über definierte Zeiträume keine Updates erhalten haben. Komplexere Analysen oder Regelalgorithmen lassen sich durch das Verwenden einer standardisierten Programmierstelle (REST API) realisieren. Mittels dieser API lässt sich beispielsweise über Python, Matlab oder Excel mit der Plattform kommunizieren. Um die Stabilität der Plattform zu erhöhen werden die Softwarekomponenten in Docker Containern ausgeführt. Diese verteilen die Rechenlast gleichmäßig auf verschiedene Server. Derzeit wird am ERC an einer Cloudplattform auf Basis von der open-source Entwicklung FIWARE geforscht. Diese eignet sich insbesondere zur Einbindung von IoT-fähigen Feldgeräten und soll insbesondere die Integration von Geräten mit dem neuen 5G Mobilfunkstandard ermöglichen.

  Grafana von aedifion Urheberrecht: © aedifion

Parallel zu der dargestellten Plattform wird eine kommerzielle Weiterentwicklung der Plattform des Unternehmens aedifion eingesetzt. So kann zwischen den Entwicklungsaktivitäten an der auf FIWARE basierenden Plattform und dem Produktivsystem getrennt und jederzeit eine stabile Datenspeicherung gewährleistet werden.