Stefan Hartleib, IT-Berater und Max Mueller, IoT-Entwickler der Stadtwerke Leipzig, schreiben für The Device Chronicle. Edge-Geräte, Digitale Zwillinge, mit OTA-Software-Updates spielen im Energiemanagement der Gemeinden eine immer wichtigere Rolle, wie unsere Experten aus der Stadt Leipzig erklären.
Die sichere Versorgung der Bevölkerung mit Strom, Gas, Wasser und Fernwärme ist eines der wichtigsten Bereiche der Anwendungsentwicklung und -bereitstellung für IoT- und Edge-Device-Lösungen. Lösungen, die die Lebensqualität in Gebäuden, öffentlichen Orten oder ganzen Städten verbessern, finden zunehmend Verbreitung. Darüber hinaus gibt es viele andere Bereiche wie den öffentlichen Verkehr, die Erzeugung erneuerbarer Energien, die Abfallentsorgung oder das Flottenmanagement, die von IoT-Lösungen profitieren. Neue innovative IoT-Lösungen optimieren nicht nur bestehende Anwendungsfälle, sondern eröffnen auch kommunalen Versorgungsunternehmen neue Geschäftsmöglichkeiten im öffentlichen Sektor.
Energiewende
Mehr als 1000 Stadtwerke sind auf dem deutschen Strommarkt tätig und prägen den lokalen Energiemarkt stark. Der Energiemarkt wird zunehmend vom Thema Energiewende beeinflusst. Ein Teil dieser Energiewende dreht sich um dezentrale Kraftwerke im privaten Sektor, die erneuerbare Energien zur Stromerzeugung nutzen. Um die wachsende Anzahl dezentraler Erzeugungsanlagen verwalten zu können, werden mithilfe von Datentechnologie und IoT-Lösungen virtuelle Kraftwerke erstellt, die die physischen widerspiegeln. Ein virtuelles Kraftwerk benötigt viele Daten von den Erzeugungsanlagen. Mit kostengünstigen Edge-Geräten können diese Daten aus der Anlage direkt vor Ort gesammelt werden.
Virtuelles Kraftwerk
Mit seiner IoT-Plattform hat das Stadtwerk Leipzig ein virtuelles Kraftwerk gebaut, das Daten von Kraftwerken enthält, die Strom und Wärme erzeugen oder verbrauchen. Kleine, kostengünstige Edge-Geräte sammeln Daten aus den Anlagen, analysieren sie lokal in einem digitalen Zwilling und senden sie effizient an die IoT-Plattform der Gemeinde. Der Schwarm dezentraler Anlagen kann über die Edge Geräte überwacht und gesteuert werden. Eine kostengünstigere Anlagensteuerung und -überwachung ermöglicht viele neue Produkte. Der Hauptgrund für den Erfolg von Edge-Geräten ist die IoT-Plattform im Hintergrund, die die Grundlage für das gesamte Konstrukt bildet. Es stellt die sichere Verbindung von Edge-Geräten und externen Datenquellen sicher, korrigiert eventuell auftretende Fehler, hält die Software auf den Edge-Geräten auf dem neuesten Stand und verarbeitet die großen Datenmengen, die vom Feld gesammelt werden.
Optionen erweitern, Möglichkeiten erweitern
Es gibt immer mehr Anbieter für Edge-Geräte auf dem Markt, was bedeutet, dass die Möglichkeiten steigen und gleichzeitig die Preise fallen. Aus technischer Sicht sind Edge-Geräte keine neue Technologie, aber für viele Anwendungsfälle im öffentlichen Sektor wird ihre Verwendung immer noch als neuartig und innovativ angesehen. Dies macht es nicht immer einfach, IoT in Unternehmensprozesse mit hohen Sicherheits- und Datenschutzanforderungen zu integrieren. Die neuen industriellen IoT-Anwendungen müssen den gleichen strengen Richtlinien entsprechen wie SCADA-Systeme und kritische Infrastrukturen, insbesondere in deutschen öffentlichen Versorgungsunternehmen. Meistens erstellen Unternehmen Compliance-Anforderungen agil parallel zur Weiterentwicklung der IoT-Lösung.
Big Data in Echtzeit analysiert
Ein wichtiger Trend ist, dass industrielle IoT-Lösungen viele Daten generieren, von denen einige nur in Echtzeit analysiert werden können. Ein zweiter Trend ist die ständig steigende Rechenleistung von Edge-Geräten. Beides zu kombinieren ist im Jahr 2021 fast eine Notwendigkeit und Normalität. Der Einsatz von Machine Learning, beispielsweise zur Erkennung von Gefahren oder zur Vorhersage des Energieverbrauchs und der Energieerzeugung, wird in Anwendungen im öffentlichen Sektor immer weiter verbreitet. Der öffentliche Sektor folgt dem Trend, dem auch andere Wirtschaftszweige folgen. Die Verwendung von maschinellem Lernen auf Edge-Geräten macht MLOps notwendig und erfordert die Verwendung von OTA-Software-Update-Lösungen wie Mender.io. Immer mehr Funktionen, die früher auf einer Plattform in einem Rechenzentrum stattfanden, können jetzt sehr einfach lokal auf dem Edge-Gerät ausgeführt werden. Grundlage dafür ist, dass Software auf einem Edge-Gerät mit der gleichen Geschwindigkeit und Sicherheit wie in einem Rechenzentrum bereitgestellt werden kann. Der zunehmende Trend zur Containerisierung von Anwendungen macht dies einfach.
Vorteile von OTA-Software-Updates
OTA-Software-Updates halten Produkte „frisch“. Benutzer haben sich heute daran gewöhnt, dass sich Software weiterentwickelt und sie regelmäßig Verbesserungen und neue Funktionen erhalten. Dieser Trend besteht sowohl in der Industrie als auch im öffentlichen Sektor. Ein weiterer Vorteil von OTA-Software Updates besteht darin, die End-to-End-Sicherheit der Produkte zu gewährleisten und die Sicherheit in die Sicherheitsrichtlinien des Unternehmens und des öffentlichen Sektors zu integrieren, um die Einhaltung der Vorschriften zu gewährleisten. Updates sind ein unverzichtbares Merkmal, wenn Produkte auf immer komplexerer Software basieren. Der zunehmende Innovationsdruck stellt sicher, dass neue Lösungen im Laufe ihres Lebenszyklus schnell eingesetzt und perfektioniert werden. Das Produkt reift mit dem Benutzer und sein Verhalten hat Einfluss auf die Weiterentwicklung des Produkts. Die Basis für einen solch gewagten Ansatz ist ein solides und sicheres OTA-Software-Update. OTA-Software Updates reduzieren auch die Zeit, die erforderlich ist, um neue Software an Edge-Geräte zu verteilen. Mit nur wenigen Mausklicks können Sie feststellen, welche Geräte neue Software erhalten. Wenn Fehler auftreten, wird automatisch die letzte funktionierende Software Version verwendet. Dies reduziert die Arbeitsbelastung der Entwicklungsteams, da im Falle eines fehlerhaften OTA-Software Updates das Gerät in einen verwendbaren Zustand zurückversetzt wird und eine Fehleranalyse durchgeführt werden kann.
Zusammenfassung
Die Kommunen nutzen IoT, Edge-Geräte und maschinelles Lernen für Edge-Computing, um bessere Dienstleistungen für die Bürger in ihrem Zuständigkeitsbereich bereitzustellen. Ein besseres Energiemanagement durch einen digitalen Zwilling zwischen physischen Kraftwerken und virtuellen Kraftwerken ist ein gutes Beispiel dafür. Edge-Geräte mit robusten und sicheren OTA-Software-Updates spielen eine Schlüsselrolle bei der sicheren Bereitstellung und Aktualisierung der maschinellen Lernmodelle, um die erforderlichen Datenanalysen lokal durchzuführen. Es ist davon auszugehen, dass IoT, Edge und künstliche Intelligenz immer allgegenwärtiger werden, um bessere Ergebnisse bei der öffentlichen Sicherheit, Lebensqualität und wirtschaftlichen Effizienz zu ermöglichen.