Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW

Swissframe Analytics Cloud

Zusammenfassung

Das Produkt "Thermos" wurde um ein zentrales Konfigurations-Management, ein Reporting und Auswertung von Sensordaten erweitert.

Schlüsselbegriffe

Cloud
Internet-of-Things
AWS
C#, Python, React
Digitalisierung
Analytics

Zielsetzung

Das in einem Vorgängerprojekt umgesetzte System soll nun um einige zusätzliche Applikationen und eine intelligente Auswertung der Sensordaten erweitert werden, mit dem Ziel die Produktionsreife des neuen Thermos zu erhöhen. Zum einen soll die Verwaltung der Geräte erleichtert werden, indem eine Applikation für Konfigurationsänderungen an einzelnen und an Gruppen von Geräten über das Internet entwickelt wird. Ausserdem soll für die Überwachung und Auswertung der Sensordaten ein Reporting-Tool entwickelt werden. Durch Auswertung der Sensordaten und Prognosen des Warmwasserverbrauchs in der Zukunft soll der Energieverbrauch des Thermos weiter optimiert und die Betriebssicherheit auf lange Sicht sichergestellt werden. Für die Umsetzung dieser Optimierungen erweiterte die Firma Swissframe das Thermos um zusätzliche Hardware. Diese soll nun in die Applikation eingebunden werden.

Ausgangslage

Thermos wurde von Swissframe in der Zusammenarbeit mit drei Schweizer Fachhochschulen entwickelt. Das Produkt dient zur Erwärmung von Wasser direkt im Badezimmer. Dies wird mithilfe der Wohnungslüftung und eines Wärmetauschers erreicht. Es ist ein Vorwandsystem, welches in der Werkstatt zusammengebaut, als komplettes System geliefert und schlussendlich in den Rohbau installiert wird. Mithilfe von Thermos kann in modernen Häusern auf einen zentralen Boiler verzichtet werden. Nach Angaben von Swissframe ist es möglich mit Thermos gegenüber eines Elektroboilers bis zu 70% an Energie zu sparen.

Ursprünglich wurde das Gerät mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) umgesetzt. In der Vorarbeit wurde diese mit einem Raspberry Pi und einer Steuerungssoftware in C# abgelöst. Die Geräte sind mit Amazon Web Services (AWS) verbunden und sind somit Teil des Internet-of-Things (IoT). Die Software liest Sensordaten und meldet sie an die angebundene Cloud. Weiterhin wird die Gerätekonfiguration mit der Cloud synchronisiert.

Ergebnisse

Das Konfigurations-Management und das Reporting-Tool, sowie der relevante Teil der Eigenverbrauchsoptimierung konnten komplett in der AWS Cloud umgesetzt werden. Die realisierte Lösung ist serverless. Sie baut auf den von AWS angebotenen Services für API Gateway, Function-as-a-Service und OAuth2 Identity Provider auf. Beide Applikationen haben die gleiche Nutzerbasis, die mit Gruppenzuweisungen auf die verschiedenen Applikationen berechtigt werden können.

Die Sensordaten, der Hardware-Status und die Systeminformationen, die regelmässig an die InfluxDB-Instanz gesendet werden, sind neu auch direkt in der AWS-Lösung Timestream verfügbar. Die neue Hardware wurde in die existierende Thermos-Applikation integriert. Damit können zusätzliche Sensordaten gesammelt und für die Auswertung an die Cloud gesendet werden.

Für die Betriebssicherheit wurden zwei Funktionalitäten für Thermos umgesetzt. Die erste limitiert den Stromverbrauch des neu an Thermos angebundenen Durchlauferhitzers. Wenn viele Thermos-Installationen in einem Gebäude an der gleichen Sicherung betrieben werden, könnte das zu Ausfällen führen, falls einige Durchlauferhitzer gleichzeitig Wasser erwärmen. Darum wurde ein Token-System entwickelt, welches die Heizungen der Durchlauferhitzer freigibt. Die zweite Funktion spült das Warmwasser in regelmässigen Abständen, falls dieses lange in der Leitung steht, um die Bildung von gesundheitsgefährdenden Bakterien zu vermeiden.