SensorCloud: Technologien für Big Data, Industrie 4.0 und das Internet der Dinge

Es ging um nicht weniger als die Grundlagen für Zukunftstechnologien wie Big Data, Industrie 4.0 und das Internet der Dinge: Knapp drei Jahre lang hatten Unternehmen und Wissenschaftler gemeinsam in dem vom Bundeswirtschaftsministerium (BMWi) geförderten Projekt SensorCloud an Fragen der Sicherheit und Digitalisierung gearbeitet. Zum Projektabschluss lud die QSC AG – Konsortialführer des Projekts – ihre SensorCloud-Partner und interessierte Fachbesucher nach Köln ein.

Herzlich Willkomen zur "SensorCloud"-Abschluss-Veranstaltung. Foto: Dennis Knake / QSC AG.

Herzlich Willkomen zur SensorCloud-Abschlussveranstaltung. Alle Fotos: Dennis Knake / QSC.

Das SenorCloud-Projekt wurde im Januar 2012 gestartet – als Teil des BMWi-Wettbewerbs Trusted Cloud. Mit dem förderte das Ministerium Innovationen für sichere Internet-Dienste und sicheres Cloud-Computing für den Mittelstand und den öffentlichen Sektor.

Cloudbasierte Plattform für Messdaten im Fokus

Aufgabe des SensorCloud-Projekts war die Entwicklung einer neuen Plattform zur Erfassung, Speicherung und Weiterverarbeitung von Messdaten aus unterschiedlichsten Branchen und Anwendungsbereichen – von Umwelt über Verkehr, Produktionsmaschinen, Energie bis hin zu Mobilität.

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Ende-zu-Ende-Sicherheit war ein Thema von Wissenschaftlern der RWTH Aachen. Ihre Erkenntnisse auf einem Plakat zusammengefasst. Zum Vergrößern anklicken.

Ergebnis war eine Basistechnologie, die die komplette Systemkette von Hardware über eine Cloud-Plattform bis hin zu interaktiven Nutzerservices abbildet. Entwickelt wurden Systematiken zur Aufnahme, Erfassung, Verarbeitung und Darstellung von Sensordaten auf einer cloudbasierten Datenplattform.

Hochkarätige Partner aus der Wirtschaft und Wissenschaft wurden für die Zusammenarbeit gefunden: Gemeinsam mit Instituten der Informatik der RWTH Aachen, dem Institut für Technik- und Organisationssoziologie, der symmedia GmbH  die Servicelösungen für den Maschinenbau anbietet , und Instituten der Fachhochschule Köln entwickelte die QSC AG die Basistechnologien rund um sichere Datenverarbeitung und Sensorik-Aktorik-Systeme.

Zum Ende des Jahres 2014 endet die Projektlaufzeit. Dies war Anlass genug, den erfolgreichen Abschluss zu würdigen – mit einer Einladung zu einem Nachmittag voller Vorträge, Demonstrationen und Gespräche.

Nach Fachvorträgen rund um die Themen Sicherheit im Cloud Computing und Big-Data-Verarbeitung folgte ein weiterer Vortragsteil, der sich mit der zunehmenden Digitalisierung und deren Auswirkung auf die Energiewirtschaft befasste.

Innerhalb dieses Themenkomplexes referierten Monika Gatzke, IKT.NRW, der Projektleiter von SensorCloud, Ulrich Hacker, und der Geschäftsführer der amprion GmbH, Dr. Klaus Kleinekorte, und berichteten über IKT und Energie in NRW, den Einsatz von TrustedCloud-Technologien für die Energiewirtschaft und die veränderten Anforderungen an zukünftige Energienetze.

RWTH Aachen und symmedia: Ende-zu-Ende-Sicherheit und Nutzerakzeptanz

Die Veranstaltung eröffneten Vorträge zum Thema Sicherheit. Die Wissenschaftler René Hummen und Antonio Navarro Pérez sowie Dr. Andre Skusa  Software-Architekt bei symmedia  beschrieben die wissenschaftlichen Erkenntnisse rund um Objektsicherheit, Identitätsmanagement und theoretischen Überlegungen zu Verschlüsselungstechniken. Anhand einer beispielhaften Anwendung zur Maschinenüberwachung im industriellen Bereich wurde die Ende-zu-Ende-Sicherheit der Daten demonstriert.

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Ulrich Hacker, SensorCloud-Projektleiter bei QSC, präsentierte die Plattform zur effizienten Nutzung von erneuerbaren Energien.

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Dr. Klaus Kleinekorte, Geschäftsführer der Amprion GmbH, hob in seinem Gastvortrag die Notwendigkeit intelligenter Simulations-, Analyse- und Optimierungsverfahren für die Energiewende hervor.

Neben diesen Fragen beschäftigte sich das Projekt auch mit der Akzeptanz neuer Technologien und den gesellschaftlichen Auswirkungen. Dies untersuchte das Institut für Technik- und Organisationssoziologie der RWTH Aachen.

Die Techniksoziologen führten im Rahmen des Projekts Studien durch und veranstalteten Workshops, die den Nutzerwillen in den Vordergrund stellten. Die Ergebnisse rund um Wünsche, die an modernes Cloud-Computing gestellt werden, sind ein wichtiges Teilergebnis des Projektes.

Dr. Kirsten Rüssmann präsentierte die Anforderungswünsche rund um Datenschutz, Autonomie und Standardisierung, die die Techniksoziologie identifizieren konnte.

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Gelegenheit zum Netzwerken: Nach den Vorträgen diskutierten die Teilnehmer weiter über die sichere Cloud und Herausforderungen der Energiewende.

FH Köln: Hardware und Datenbanken für Cloud-basierte Kommunikation

Im zweiten Teil der Fachvorträge berichteten Professor Dr. Gregor Büchel, Professor Dr. Georg Hartung und Professor Dr. Lothar Thieling von der Fachhochschule Köln über ihre Projektergebnisse rund um Big-Data-Management, Cloud-basierte Kommunikation und die konkrete Integration von Sensoren verschiedener Art:

  • Sensoren wurden entwickelt, die verschiedene Daten – seien es Messdaten rund um Temperatur und Raumverhältnisse oder auch Bilddaten – aufnehmen und senden können.
  • Als Grundlage für die Sensorik und die Kommunikation wurde eine kostengünstige Hardwarebasis entwickelt und getestet, die zuverlässig und stabil funktioniert.
  • Um die große Menge der aufgenommenen Daten zu speichern und zu analysieren, wurden in einem weiteren Teilprojekt Datenbanksysteme aufgesetzt, die die Massendaten schnell und effizient verarbeiten. Diese Technik wird in Zukunft immer wichtiger, da im Zuge der Digitalisierung von Prozessen immer mehr heterogene Daten entstehen und verarbeitet werden müssen.

QSC AG: SensorCloud-Plattform zur effizienten Nutzung von erneuerbaren Energien

Als Plattform für industrialisierte IT bildet die SensorCloud den Lösungsraum zum Beispiel für Leistungen in der Energiewirtschaft. Damit können die Klimaschutzziele der EU und die Energiewende maßgeblich vorangebracht werden. Diese Thematik in all ihren Facetten präsentierte Ulrich Hacker, Leiter des Projektes SensorCloud, von Seiten der QSC AG.

Cloud Computing mit der SensorCloud bedeute sichere, vertrauenswürdige Datenverarbeitung, so Hacker. Sie könne eine hohe Zahl unterschiedlicher und verteilter Datenquellen mit einer großen Bandbreite an Messwerten auswerten und analysieren. Der Umbau unserer Energieversorgung erfordere eine große Zahl dezentraler und individuell zu steuernder, regenerativer Energieerzeugungsanlagen. Die logische Zusammenfassung dieser Erzeugungsanlagen und der Abgleich mit den Verbrauchern sei eine der Herausforderungen an zukünftige IKT-Lösungen.

Einen Teilbereich, nämlich die intelligente, durch IKT gesteuerte bedarfsorientierte Anpassung von Verbräuchen auf Erzeugungssituationen, wird aktuell in einem Projekt der Europäischen Union, Finesce, mit Hilfe der in SensorCloud entwickelten Basistechnologien umgesetzt.

Die neu entwickelte ITK-Plattform verbindet verschiedene Erzeugungsanlagen regenerativer Energien und eine Fabrik, in der Teile für Elektrofahrzeuge produziert werden. Ebenfalls in die Plattform integriert sind Wettervorhersagen und Produktionsfahrpläne der Fabrik, mit deren Hilfe die Produktion an die verfügbare Menge regenerativ erzeugter Energie automatisch angepasst wird.

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Präsentation der Forschungsergebnisse anhand von Grafiken und Modellen.

Clustermanagment IKT.NRW: Geballte Kompetenz für das Smart Grid

Gastrednerin Monika Gatzke vom Clustermanagment IKT.NRW – einer Anlaufstelle für Akteure der Informations- und Kommunikationstechnologie in Nordrhein-Westfalen – betonte in ihrem Vortrag: Die Digitalisierung ist in allen Branchen auf dem Vormarsch.

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Autonome Systeme für jeden Haushalt, demonstriert an einem Legohaus.

Auch und gerade in der Energiewirtschaft bestehe ein hoher Bedarf an intelligenten, datenbasierten Lösungen, um eine ausfallsichere und bedarfsorientierte Energieversorgung zu gewährleisten.

Dieses Ziel sei nur durch den Aufbau des Smart Grids zu erreichen: Durch ein immer höheres Aufkommen regenerativ erzeugter Energie in den Verteilnetzen entstehe ein durch äußere Rahmenbedingungen, wie zum Beispiel das Wetter oder den Standort, geprägtes Spannungsaufkommen.

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Beispielhafte Darstellung von Sensorik-Aktorik-Systemen.

Um dieses zu kontrollieren und die entstehende Energie bedarfsorientiert einzusetzen, seien Netzmechanismen notwendig, die autonom und automatisiert reagieren können. Die Entwicklung eines Smart Grids sei unabdingbar, und, als wichtigste Erkenntnis: Das Smart Grid sei nur mit Hilfe intelligenter IKT möglich!

Amprion: Umbau der Energienetze als Herausforderungen für die IKT-Branche

Last but not least rundete Dr. Klaus Kleinekorte, Geschäftsführer der Amprion GmbH, die Vortragsreihe ab. Als „Hüter der 50 Hertz“ in großen Teilen von Deutschland und Europa, beschäftigt sich Amprimon intensiv mit Themen rund um den Umbau der Energienetze und moderne, zukunftsfähige Systeme.

Der Bedarf sei durch die Energiewende gegeben, so Kleinekorte, und könne nur durch intelligente Simulations-, Analyse- und Optimierungsverfahren erfüllt werden – mit Hilfe von IKT-Lösungen. Aufgrund der sensiblen und kritischen Infrastruktur, von der die Energieversorgung vieler Menschen abhängt, müsse die IKT dort eine hohe und ausfallsichere Leistung zur Verfügung stellen, die die genannten Aspekte berücksichtigt.

Fazit: Smarte Energienetze

Am Ende des Nachmittags sammelten sich die Gäste noch mit Häppchen und Getränken um die von den Projektpartnern aufgebauten Demonstratoren, die die verschiedenen Teilergebnisse darstellten.

Dabei entwickelten sich Fachgespräche, die nicht nur einmal das Thema der Zukunft streiften: die Entwicklung von IKT-Lösungen, die durch intelligente Konzepte, leistungsfähige Systeme und potente Algorithmik einen Umbau der Energiewirtschaft unterstützen können: damit es dann bald ein echtes Smart Grid gibt, welches auch unter den geänderten Randbedingungen durch die Energiewende eine stabile und sichere Energieversorgung der Zukunft gewährleistet.

Die in SensorCloud erzielten Ergebnisse werden in naher Zukunft in einem weiteren Projekt eingesetzt:

Das Projekt SwarmGrid erforscht die Nutzung eines kollektiven Intelligenzansatzes für Energienetze, welcher als Schwarmverhalten bezeichnet werden kann. Durch die Nutzung des Schwarmverhaltens dezentraler Energieerzeugungsanlagen soll eine höhere Flexibilität in der Netzsteuerung erreicht werden.

Dieses Projekt wurde in enger Zusammenarbeit gestartet: zwischen Instituten aus der Elektrotechnik der RWTH Aachen und Unternehmen aus der Energiewirtschaft – der Amprion GmbH und der Rheinischen NETZgesellschaft – sowie der QSC AG.
SensorCloud: ein Cloud-Computing-Projekt unter Leitung der QSC

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