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KlimaRa

KlimaRa
Ansprechpartner:

Links:
Projektgruppe:

FG 2: Knowledge Management

Förderung:

Industrie: EnBW AG

Partner:

EnBW AG, Actimage GmbH, Stadt Schwetzingen

Klimaneutralstellung des Rathauses der Stadt Schwetzingen, durch Einsatz einer wissensbasierten Energieverbrauchssteuerungssystem SERUM

KlimaRa

Klimaneutralstellung des Rathauses der Stadt Schwetzingen, durch Einsatz einer wissensbasierten Energieverbrauchssteuerungssystem SERUM

Zielsetzung

Das Ziel des Projektes war die Entwicklung einer Portallösung „KlimaRa“ zur nutzerabhängigen, wissensunterstützten Energieverbrauchssteuerung in ausgewählten Räumlichkeiten des Rathauses in Schwetzingen. Eine notwendige Voraussetzung ist hierbei die zusätzliche Ausstattung der Räumlichkeiten mit spezieller Sensoren und Aktoren. Dies ist erforderlich um einerseits Energiedaten verbraucherspezifisch zu erfassen und andererseits größere Umbauaufwände in dem denkmalgeschützten Gebäude zu vermeiden, indem als hausinterne Datenverbindung Powerline genutzt wurde. Bei der Raumauswahl wurde darauf geachtet, dass die Räume möglichst an einem Stromkreis/Strang und im gleichen Stockwerk angeschlossen werden, um den Installationsaufwand gering zu halten.

Auf dieser Grundlage galt es die unterschiedlichen Verbrauchsmuster in den zu untersuchenden Räumen des Rathauses zu bewerten und den Raumnutzern die Möglichkeit zu bieten mittels intelligenter, automatisierter Mechanismen in die Verbrauchssteuerung gezielt eingreifen zu können, um Energieeinsparpotentiale auch durch Einbeziehung mobiler Endgeräte (z.B. Smartphone oder Tablet-PC) direkt zu erschließen. Gleichzeitig war somit beabsichtigt, dass eine Sensibilisierung von verschiedenen Gebäudenutzern erreicht wird, indem die eigenen Energieverbräuche mit den gekoppelten CO2-Emissionen individuell und transparent dargestellt werden.

Funktionsumfang

Folgende Funktionen sind aktuell verfügbar:

  • Visualisierung des raum- und nutzerabhängigen Energiebedarfs sowohl über das Portal KlimaRa, als auch über die zugehörige mobile Applikation
  • Automatisierte Hinweismeldungen bei erkannter Energieverschwendung und gleichzeitige räumliche Visualisierung der betroffenen Verbraucher
  • Automatisierte Identifikation von Verbesserungspotentialen der Energieeffizienz von Räumen und Nutzern
  • Remotesteuerung unterschiedlichster, heterogener Energieverbraucher
  • Ausführen unterschiedlicher Analysefunktionen (nutzerbezogener tages-, wochen-, monats-, Jahresverbrauch/CO2-Bedarf, aktuelle raumbezogene Anschlussleistung, kumulierte Einsparungspotenziale)
  • Automatisierte Vergleiche mit Norm- oder Durchschnittswerten (Anomalieerkennungen, die sich sowohl positiv als auch negativ auf die Energieeffizienz auswirken)
  • Ermittlung der nutzerspezifischen CO2-Bilanz
  • Administratorfunktionen zur Beschränkung von Zugriffsrechten innerhalb des Portals

Funktionsprinzip der Wissensbasis und Schnittstellen

Architektur der Lösung

Die Wissensdatenbank, für welche im Projektrahmen der Name „SERUM“ (Smart Energy an Resource Management in Building) verwendet wurde, besteht aus einem ontologiebasierten semantischen Wissensmodel und einer SQL-Datenbank. Die Ontologie bildet das abstrakte Wissensmodell der einzelnen Informationen zum Plan, den Strukturen, Sensoren, Aktoren und Nutzern im Rathaus/den im Projekt berücksichtigten Räumlichkeiten ab sowie das Nutzerverhalten, inkl. der Interaktion mit den Verbrauchern. Das Wissensmodell wurde so konzipiert, dass es  auf weitere Gebäude übertragbar ist und Replikationen davon auch für andere Gebäudeteile, zusätzliche Ausstattungsmerkmale und sogar andere Gebäude (öffentliche und Wohngebäude) ermöglicht. Im Rahmen des KlimaRa-Projekts wurde das abstrakte Modell um die gebäudespezifischen Informationen vom Rathaus-Schwetzingen erweitert.

Die Metering-Daten aus den Sensoren werden vom entwickelten Client erfasst und in der SQL-Datenbank von SERUM gespeichert. Der Client kommuniziert mit dem Digitalstrom-Server über eine „http-REST“-Schnittstelle (Beschreibung siehe unten) und erfasst hierüber die Metering-Daten. Das Rathausportal zeigt gleichzeitig die aktuellen Metering-Daten aus Client an.

 

Die implementierten Wissensverarbeitungsalgorithmen lernen die Muster der erfassten Daten in der SQL-Datenbank und generieren die nutzungsspezifischen Regeln. Diese Regeln werden in der Ontologie zu Verfügung gestellt und regelmäßig ausgewertet. Die dadurch generierten Auswertungsergebnisse, wie zum Beispiel erkannte Anomalien und Einsparungspotenziale, werden innerhalb des Rathausportals entsprechend angezeigt, wie nachstehende Abbildung in einer vereinfacht dargestellten Form veranschaulicht:

Projektpartner

EnBW Energie Baden-Württemberg AG www.enbw.de
Actimage GmbH www.actimage.de
Institut für Informationsmanagement im Ingenieurwesen www.imi.kit.edu
Stadt Schwetzingen www.schwetzingen.de