IoT-Implementierung Smarte Lösungen erleichtern die Einrichtung von IoT-Anwendungen

Autor / Redakteur: Marian Hönsch* / Sebastian Human

Datenanalysen gewinnen zunehmend an Bedeutung, wenn es darum geht, Nutzungsmuster von Gebäuden zu erkennen, Kosten zu senken und sie zu besseren Arbeitsplätzen zu machen. Drahtlose, batterielose Sensoren gewinnen die benötigten Daten hierfür.

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Mit der IT-Infrastruktur eines Gebäudes vernetzte Sensoren zeigen neue Erkenntnisse und Handlungsfelder auf.
Mit der IT-Infrastruktur eines Gebäudes vernetzte Sensoren zeigen neue Erkenntnisse und Handlungsfelder auf.
(Bild: Stockfoto GettyImages-943067460: Getty Images / gorodenkoff)

Daten sind mittlerweile überall, denn sie bilden die Grundlage für eine Vielzahl an Prozessen im Bereich der Gebäudeautomation und für das Internet der Dinge (IoT). Sie sagen uns, wie Gebäude genutzt werden und zeigen auch, wo noch Optimierungsbedarf besteht. Mit einer innovativen und vielseitigen Datenanalyse können Facility Manager Abläufe effizienter gestalten und Arbeitsplätze optimieren. Zu letzterem zählen auch die flexible Nutzung des Arbeitsplatzes sowie die Reduzierung von Kosten, insbesondere in Form von Energieeinsparungen. Dies sind nur einige Beispiele dafür, warum es sich lohnt, Daten rund um das Gebäude zu sammeln.

Solch eine Lösung muss bestimmte Voraussetzungen erfüllen:

  • Sie sollte für den Nutzer keinerlei Barrieren darstellen und die alleinige Kontrolle über den Datenfluss sicherstellen.
  • Für eine einfache und kostengünstige Implementierung sollte auf die bereits vorhandene Gebäudeinfrastruktur und Cloud-Computing zurückgegriffen werden können.
  • Optimal wäre ein schnelles Onboarding.
  • Proof-of-Concept-Anwendungen sollten einfach realisierbar sein.

Entsprechende Software übersetzt die von den im Gebäude angebrachten Sensoren gelieferten Rohdaten in die passenden Formate für IoT-Anwendungen oder datengetriebene Geschäftsmodelle.

Energy-Harvesting-Sensoren sammeln Rohdaten für IoT-Anwendungen

Im IoT nehmen drahtlose Sensoren eine überaus wichtige Rolle ein. Denn sie sind es, die die benötigten Rohdaten sammeln und in IoT-Systeme übertragen. Kabellose und energieautarke Funksensoren wie die von Enocean eignen sich dafür besonders gut, denn sie bieten eine einfache und flexible Installation und Skalierung, sie sind wartungsfrei, verursachen keine Betriebskosten und man kann auf sie über das Internetprotokoll (IP) via Gateway zugreifen. Sensoren, die Energy Harvesting nutzen – sprich Bewegung, Licht und Temperaturunterschiede als Energiequelle einsetzen – können unbegrenzt Daten sammeln. Diese nachhaltige Technologie macht Batterien und Kabel gänzlich überflüssig und lässt Sensoren sogar an schwer zugänglichen Stellen im Gebäude wartungsfrei arbeiten. Aufgrund dieser Eigenschaften hat sich der Einsatz von Energy-Harvesting-Sensoren in der Gebäudeautomation und vor allem für IoT-Anwendungen bewährt.

Daten müssen im richtigen Format vorliegen

Für einen reibungslosen Einsatz von IoT-Anwendungen in intelligenten Gebäuden mit dazugehöriger Datenanalyse und Visualisierung müssen die verfügbaren Daten auch im benötigten Format vorliegen. Dies unterscheidet sich meist von dem der Rohdaten. Sensoren senden die gewonnenen Daten anschließend über ein Funkprotokoll. Idealerweise nutzt man hierzu einen Funkstandard, der für IoT-Anwendungen optimiert ist, und so alle wichtigen Werte und Informationen für deren Aufbau liefert. Ein weiterer Pluspunkt ist es, wenn der Funkstandard für den Betrieb mit extrem niedrigen Stromverbrauch ausgelegt ist.

Für die Verwendung der Daten in der Endanwendung dekodieren entsprechende Software die Rohdaten und übersetzen diese ins benötigte Format wie beispielsweise JSON. Hierfür werden sogenannte „Schlüssel/Werte“-Paare erstellt. Ein Schlüssel/Werte-Paar besteht aus zusammengehörigen Elementen: einem Schlüssel (Konstante), der den Datensatz definiert, zum Beispiel Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder Belüftung, und einem Wert (Variable), der zum Datensatz gehört, zum Beispiel 20 °C, 80 %, Stufe 1/2/3. Durch Nutzung der Daten im JSON-Format, welche mit einem MQTT-Publish/Subscribe-Netzwerkbroker oder Microsoft Azure IoT Hub ausgetauscht werden können, lassen sich IoT-Anwendungen noch einfacher realisieren.

Bindeglied zwischen IoT-Daten und IoT-Anwendungen

Empfehlenswerte Produkte auf diesem Gebiet verbinden wartungsfreie IoT-Daten und Applikationen im IoT miteinander und erlauben eine einfache Integration von weiteren Produkten. Für den bidirektionalen Betrieb dekodiert und kodiert die IoT-Software das Protokoll und bietet Sicherheit durch Ende-zu-Ende-Verschlüsselung mit AES128 TLS/SSL-Technologie. Darüber hinaus stellt die Überwachung der Sensorinformationen sicher, dass Daten zuverlässig gesammelt werden, die Funksignalstärke ausreichend ist, Datentelegramme in den determinierten Intervallen gesendet werden und für einen reibungslosen Betrieb genügend Energie geerntet und im Sensor gespeichert ist.

Neue Anwendungsfälle

Mithilfe solcher Technologie können die von den wartungsfreien Sensoren gesammelten Daten analysiert und in kundeneigenen Dashboards visualisiert werden. Verfügbar als Docker Container Image kann die Software als containerisierte Anwendung an verschiedenen Orten ausgeführt werden, sogar am finalen Datenziel. Sprich, die Daten werden direkt am Endziel wie einer Cloud oder einem Server des Kunden verarbeitet. Typische Anwendungsfälle hierfür sind Datenanalysen und IoT-Anwendungen. Hiermit hat der Nutzer die exklusive Kontrolle über den Datenfluss, denn bei der Übertragung der Daten vom Sensor in die Cloud ist weder eine dritte Partei noch ein dritter Speicherort beteiligt.

Vorhandene Infrastrukturen nutzen

Die Nutzung von bereits vorhandenen IT-Infrastrukturen stellt eine einfache und kostengünstige Möglichkeit dar. Ein Beispiel: Die gesammelten Rohdaten werden mithilfe von WiFi®-Access Points und einem darin eingesetzten USB-Stick sicher in die Cloud übertragen. Dank des USB-Sticks empfängt der vernetzte Access Point die Sensordaten über Funk. Stellt der Anbieter sicher, dass alle Komponenten ineinandergreifen, wird keine zusätzliche Software benötigt.

Betreibt man die Software in der Cloud, entlastet das zum einen die lokale Infrastruktur, zum anderen fördert dies neue innovative und datenbasierte Anwendungen.

Solche Lösungen stellen eine enorme Erleichterung dar, wenn es darum geht, IoT-Anwendungen in intelligenten Gebäuden einzurichten. Sie unterstützen darüber hinaus auch beim Aufbau und der Installation. Viel wichtiger aber ist: Die daraus gewonnenen Erkenntnisse helfen dabei, Abläufe und Prozesse mit minimalem Aufwand eindeutiger nachzuvollziehen und zu optimieren.

Dieser Beitrag stammt von unserem Partnerportal Industry of Things.

* Marian Hönsch arbeitet als Product Manager bei der Enocean GmbH.

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