M2M Smartes ZigBee als offener flexibler Gateway fürs Energy Monitoring

Autor / Redakteur: Claus Giebert, Brendan Carroll / Reinhard Kluger

Kontrons M2M Smart Services Management Plattform agiert als Gateway in EpiSensors Energy Monitoring System mit via ZigBee verbundenen Sensoren.Als ersten Schritt in Richtung eines niedrigeren Energieverbrauchs und geringerer Kosten müssen Unternehmen ein umfassendes Messsystem installieren.

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Der zentrale Informationsknotenpunkt an der Peripherie des Sensoren-Netzwerks von EpiSensor ist eine offene M2M Smart Services Management Plattform von Kontron.
Der zentrale Informationsknotenpunkt an der Peripherie des Sensoren-Netzwerks von EpiSensor ist eine offene M2M Smart Services Management Plattform von Kontron.
(Kontron)

EpiSensor, ein Anbieter in diesem Bereich, hilft internationalen Unternehmen, die Energiekosten zu senken. EpiSensor nutzt ein breites Spektrum an Wireless-Sensoren, die dabei helfen, den Energieverbrauch in unterschiedlichsten industriellen und gewerblichen Umgebungen zu messen, inklusive Strom, Wasser, Gas, Heizung, Temperatur und Feuchtigkeit sowie Treibstoffpegel. Für eine flexible und schnelle Installation nutzt das Energy Monitoring System von EpiSensor fortschrittliche selbstheilende Mesh-Netzwerk-Technologie, um Daten aus Wireless-Knotenpunkten zu sammeln.

Redundantes Back-up

Eine Vielzahl wassergeschützter Sensoren sind über die gesamten Gebäude und Anlagen verteilt und versehen die geloggten Daten mit einem Zeitstempel; sie fungieren so als redundantes Back-up für den Fall, dass Probleme bei der Netzwerkkommunikation auftreten. Die Sensoren kommunizieren mit AES 128-bit Verschlüsselung über ein ZigBee Wireless Netzwerk (IEEE 802.15.4), das auf der unlizenzierten ISM Funkfrequenz arbeitet. EpiSensors Wireless-Produkte verfügen über eine Reichweite von bis zu 100 Metern und ein Wireless Netzwerk kann aus bis zu mehreren hundert verteilten Knotenpunkten bestehen.

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Sensordaten an unterschiedliche Energie-Dashboards und IT-Systeme für Unternehmen übermittelen

Das EpiSensor Gateway hat zwei Hauptfunktionen: das Wireless Sensor Netzwerk zu managen sowie hochwertige Daten zum Energieverbrauch an Drittanbieter-Systeme zur Anzeige, Archivierung und Analyse der Daten zu senden. Für Management- und Monitoring-Aufgaben ermöglicht das EpiSensor Gateway über einen eingebauten Webserver den Zugriff auf gepufferte Live-Daten sowie auf die Sensoren-Einstellungen. Die Sensordaten können an unterschiedliche Energie-Dashboards und IT-Systeme für Unternehmen übermittelt werden, wie etwa ERP (Enterprise Resource Planning) oder MIS (Management Information Systems) sowie technische Management Systeme wie z.B. EMS (Energy Management Systems). Die Daten lassen sich dabei in zahlreichen Formaten – wie etwa CSV, XML und JSON – und Protokollen – wie FTP und HTTPS – versenden.

Verbesserungen gegenüber früheren Gateways

Das intuitive Nutzerinterface ist voll kompatibel mit allen aktuellen Smartphones, Tablet-Computern und Desktop Webbrowsern und stellt technische Informationen zur Verfügung, die typischerweise nicht exportiert werden, wie etwa Spannung, Spitzenstrom oder Batteriestand. Das Data View-Modul stellt den Energieverbrauch übersichtlich in Echtzeit dar und ist ein wirkungsvolles Instrument für die Inbetriebnahme neuer Netzwerke sowie für die Fehlerbehebung. Um das EpiSensor-System zu installieren und zu administrieren ist keine gesonderte Einweisung erforderlich. Das EpiSensor Gateway kann eine Verbindung zum Internet oder lokalen Netzwerk über Ethernet, Wi-Fi oder Mobilfunkmodem herstellen.

Funktionalität übernimmt komplett das Gateway

EpiSensors neue Gateway-Plattform wurde von Grund auf für eine höhere Skalierbarkeit, verbesserte Zuverlässigkeit und vereinfachte Nutzbarkeit neu entwickelt. Zuvor wurde das Wireless Energy Monitoring System mittels PC-basierter Software gemanagt, wobei Datenspeicherung und -export über einen Server mit EpiSensor Software lief. Diese Funktionalität übernimmt nun komplett das Gateway. Das System lässt sich somit einfacher in komplexe IT-Infrastrukturen integrieren, da keine Serverkomponente mehr erforderlich ist. Und auch die Installation wird deutlich erleichtert, indem über das nutzerfreundliche Web-Interface auf alle Systemfunktionen zugegriffen werden kann.

Problemlos in bestehende IT-Umgebungen integrierbar

EpiSensor hat bei der neuen Plattform zudem die Funktionsvielfalt erweitert: Im Vergleich zur Vorgängerplattform stehen nun mehr Optionen zum Datenexport, verbesserte Datenvisualisierung sowie fortschrittlichere Optionen zur Netzwerkverwaltung zur Verfügung. Da EpiSensors Wireless Energy Monitoring System auf offenen Industriestandards basiert, lässt es sich problemlos in bestehende IT-Umgebungen integrieren. Das System kann über die interne IT gemanagt werden oder aber vollständig vom Unternehmensnetzwerk abgekoppelt betrieben werden.

Embedded Computing aus einer Hand

Um signifikante softwarebasierte Funktionalitäten in das Smart Energy Monitoring Gateway integrieren zu können, wählte EpiSensor eine OS-basierte Embedded M2M Smart Service Management Box, die leistungsstark, offen und programmierbar ist. Nachdem die Wahl auf eine Intel-Plattform gefallen war, entschied sich EpiSensor für Kontron – ein bevorzugter Anbieter von Intel-Plattformen – der die gesamte benötigte Embedded Computing Kompetenz aus einer Hand anbietet und zudem über M2M Know-how verfügt. Während der vergangenen zwei Jahre hat Kontron bedeutende Investitionen in den Markt für M2M Gateways getätigt und den Support der Wireless und Mobilfunk-Konnektivität seiner Embedded Computing Plattformen erweitert. Das Ziel: applikationsfertige Edge Nodes für die Machine-to-Machine Kommunikation anzubieten.

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Vorzertifizierte Plattform spart Zeit bei M2M

Es wird erwartet, dass die Geräte-Kommunikation über Mobilfunk-Schnittstellen in naher Zukunft signifikant zunehmen wird. Verschiedene unabhängige Marktforschungsunternehmen sagen voraus, dass das Internet der Dinge sich in den nächsten zehn Jahren zu einem Markt mit Milliarden an vernetzten Geräten entwickeln wird. Da erwartet wird, dass Embedded Computing Plattformen einen erheblichen Anteil an diesem Markt ausmachen werden, ist Kontrons Investment in diesen Markt von strategischer Natur. Neben dieser Flexibilität überzeugt die Plattform R&D Ingenieure mit ihrem vorzertifizierten Set-Up für Mobilfunknetzbetreiber:

Aufwand für Netzbetreiberzulassung sinkt

Das System bietet vorintegrierte Cloud-Services von Drittanbietern, ist PTCRB zertifiziert und ist von global führenden Netzbetreibern für den Einsatz in Mobilfunknetzen zugelassen. Dies spart Unternehmen – wie etwa EpiSensor – Entwicklungszeit und -kosten. Denn durch den Einsatz der vorzertifizierten Kontron M2M Plattform wird der Aufwand für Netzbetreiberzulassung und eigene Zertifizierungen – welcher entsteht, bevor die Systeme in großer Zahl im Feld eingesetzt werden können – deutlich reduziert. Zudem kann es auch im Smart Grid-Bereich zum Einsatz kommen.

Integration eines Überwachungssystems

Lokal bietet das System via Ethernet oder WLAN (Wi-Fi) direkten Zugriff auf die EpiSensor Energy Monitoring Plattform. Zur Integration zusätzlicher Sensoren und weiterer Endgeräte verfügt das Kontron M2M Smart Services Developer Kit über eine Reihe an Schnittstellen-Optionen, darunter 802.11a/b/g/n WLAN (Wireless Local Area Network) und 802.15.4 WPAN (Wireless Personal Area Network) sowie einen Mini PCI Express Slot für kundenspezifische Erweiterungen. Selbst die Integration eines Überwachungssystems ist durch die optionale Erweiterung um ein Smart Video und Audio Modul möglich.

Für den Einsatz auch bei Smart Grid

Wenn vom OEM gefordert, sind auch individuelle Konfigurationen möglich. Dank des modularen Ansatzes und der individuellen Design-Optionen des M2M Developer Kits können OEMs, Entwickler von Smart Services sowie unabhängige Softwareentwickler (ISVs) ihre Entwicklungskosten und -risiken minimieren und die Markteinführung beschleunigen.

* * Claus Giebert, Product Manager M2M, Kontron, Co-Autor:Brendan Carroll, Product Manager, EpiSensor Ltd.

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