Neues Betreiberportal und Erweiterungen an der lokalen Software für die Thermos-Anlagen.
Eine technische Darstellung der Monitorwerte eines Thermos ist bereits möglich.
Die Interpretation dieser Werte erfordert jedoch spezifisches Systemknowhow, welches bei der Kundschaft typischerweise nicht vorhanden sein wird.
Es gibt noch keine Darstellung, welche die Thermos nach Fallstrang und Gebäude strukturiert anzeigt. Eine solche Darstellung wäre deutlich benutzerfreundlicher und für einen breiteren Personenkreis einfach verständlich.
Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Portal für Eigentümer und Betreiber eines Mehrfamilienhaus entwickelt werden mit dessen Hilfe die Swissframe Kunden die verbauten Thermos in einem Gebäude visualisieren können.
Eine einfach verständliche Visualisierung der Daten ermöglicht eine schnelle Interpretation des Anlagezustandes. So können Probleme an einer Anlage frühzeitig erkannt und behoben werden.
Die Software des Durchlauferhitzers wurd vom Hersteller erweitert, sodass dieser eine Meldung schickt, bevor er einschaltet.
Diese Meldung soll verwendet werden, um die Absicherung zu optimieren, dass nicht zu viele Durchlauferhitzer gleichzeitig einschalten und das Stromnetz überlasten.
Ein lokales Touchdisplay bietet dem Anwender Informationen über den Energieverbrauch der Anlage und Möglichkeiten zur Stuerung der Lüftung.
Die Firmware des Displays wird komplett überarbeitet, mit zusätzlichen Funktionen ergänzt und um ein neues User Interface erweitert.
Die Firma Swissframe AG ist ein innovatives Unternehmen mit Sitz in Münchenbuchsee bei Bern.
Swissframe stellt innovative Energielösungen her, die einen hohen Standardisierungsgrad besitzen und mit Hilfe der Wohnungsabluft Warmwasser direkt im Badezimmer des Gebäudes produzieren können.
Dadurch tragen die Produkte einen grossen Beitrag zur Reduktion des Co2-Ausstosses und zur Einhaltung der Klimaziele bei.
Die Produkte von Swissframe werden direkt in der Wohnung des Kunden verbaut und betrieben.
In den letzten Jahren hat die Firma eine modulare und TCP/IP fähige Steuerungsplattform entwickelt, die mittlerweile alle Sensoren und Aktoren des Swissframe Thermos (Lüftungsmodul, Wärmepumpenmodul) ansteuert.
Dabei werden verschiedene Daten lokal aufgezeichnet und per MQTT-Protokoll in der AWS Cloud zur Weiterverarbeitung gespeichert.
Zu Reporting- und Analytics-Zwecken sind zusätzliche Daten integriert worden (Interface zu Durchlauferhitzer), damit Use Cases wie energieoptimiertes Aufladen des Warmwasserspeichers verarbeitet werden können.
Ein REST API (lokal auf einem Raspberry Pi + AWS Backend) ermöglicht es zusätzlich, dass ein übergeordnetes Energieleitsystem Einfluss nehmen kann (Energie-Eigenverbrauchsoptimierung).
An der Thermos-Anlage ist ein Touchdisplay angeschlossen. In der aktuellen Version ist das User Interface altmodisch gestaltet und umfasst nicht alle gewünschten Funktonen.
Die verbauten Durchlauferhitzer können im extremfall viel Strom beziehen, was dazu führen kann, dass das Netz überlastet wird, wenn viel gleichzeitig einschalten.
In einer früheren Arbeit wurde ein Konsensalgorithmus entwickelt, um die Durchlauferhitzer einer Sicherungsgruppe zu bestimmen, die mit voller Leistung heizen dürfen.
Dieser Algorithums basiert teilweise auf einer Vorhersage, wann die Unterstützun des Durchlauferhitzers benötigt werden könnte.
Diese Implementaion ist nicht nicht sehr genau und kann mit neuen Funktionen der Software im Durchlauferhitzer verbessert werden.
Das neue Betreiberportal wurde als React Anwendung entwickelt. Gehostet ist es in AWS in Verwendung mit den Diensten CloudFont und S3. Die Benutzerautentifizeirung erfolgt über AWS Cognit,
was für bestehende Anwendungen in der Swissframe Cloud bereits verwendet wird.
Die Swissframe Analytics Cloud umfasst bereits eine React Anwendung "Config Management" diese ermöglich das Bearbeiten der lokalen Konfigurationen der Thermos-Anlagen über den Device Shadow Servoce aus AWS IoT Core.
Das neue Betreiber Portal wurde mit dem bestehende Config Management auf einer neuen Seite zusammengefügt. Beide Unterseiten sind nun über dasselbe Login erreichbar.
Im neuen Betreiber Portal erhält eine Verwaltung von Mehrfamilienhäusern einen Einblick über die Thermos-Anlage, die in ihren Wohnungen verbaut sind.
Angezeigt werden alle Messwerte der Sensoren sowie Informationen und Warnungen. Wieter steht ein Langzeitreorting zur verfügung, das auf AWS Quicksight Dashboard basiert.
Die folgende Abbildung zeigt die Ansicht der Messwerte sowie das Langzeitreporting als Quicksight-Dashboard.
Ansicht der Messwerte einer Thermos-Anlage und Langeztreporting mit AWS Quicksight
Die Firmware des Display erhält in komplett üerarbeitetes Unser Interface.
Zudem sind neue Funktionen enthalten, wie zum Beispiel: Steuerung einer Abwesenheit für die Wärmeproduktion, Konfiguration der Netzwerkeinstellungen, Auswertung des Energieverbrauchs pro Liter Warmwasserprduktion.
Die folgende Abbildung stellt die das User Interface der alten Firmware mit dem der neuen Firmware gegenüber:
Gegenüberstellung des alten und neuen Userinterfaces
Die Limierung der Durchlauferhitzer konnte optimiert werden, indem auf die Meldung zur Heizanforderung gehört wird.
Wenn warmes Wasser abgelassen wird, sendet Durchlauferhitzer ein Signal zur Heizanforderung, wenn dessen Unterstützung nötig ist, um das Wasser auf die gewünschte Temperatur aufheizen zu können.
Zudem kann eine Wartezeit definiert werden zwischen Meldung zur Heizanforderung und dem Einschalten der Heizung. Während dieser Zeit kann der Konsensalgorithmus entscheiden, ob dieser Durchlauferhitzer mit voller Leistung heizen darf.
In der Software wird die Meldung zur Heizanforderung über die Serielle Schnittstelle abgefangen und asynchron zum Main Loop sofort verarbeitet. So wird die Erlaubnis zum Heizen nur bezogen, wenn auch wirklich geheizt werden muss.
Name, Adresse, Web-Adresse und evt. Logo
Swissframe AG
Dammweg 39
3053 Münchenbuchsee
Daniel Jossen daniel.jossen@fhnw.ch
