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Sensoren in die Cloud …

 
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kdw



Anmeldedatum: 05.05.2006
Beiträge: 1206

BeitragVerfasst am: 16.02.2016, 17:51    Titel: Sensoren in die Cloud … Antworten mit Zitat

Hallo Forum.

Thinglyfied ist ein IoT-Technologie-Stack, der eine neue Generation vernetzungsfähiger Sensoren ermöglicht. Wir bei SSV haben sie „Smart Connected Sensors (SCS)“ genannt. Dabei gilt für uns folgende Differenzierung:

Sensor: Element zur Messgrößenerfassung mit analogem Ausgang. Aus der physikalischen Messgröße wird ein korrespondierendes analoges Ausgangssignal (Strom, Spannung, Widerstand) erzeugt.

Smart Sensor: Neben dem Sensorelement zur Messgrößenerfassung existiert eine integrierte Signalkonditionierung und ein zusätzlicher Mikroprozessor für die Signalverarbeitung. Der Sensormesswert steht über eine digitale Kommunikationsschnittstelle (z. B. Modbus, CAN, CANopen, IO-Link, Ethernet usw.) zur Verfügung.

Smart Connected Sensor: Smart Sensor mit Verbindung zu einer Cloud-Serviceplattform. Per Cloud lassen sich Zusatzfunktionen realisieren, zum Beispiel der Abgleich der vom Sensor erhaltenen Messgröße mit einer IT-Datenbank, um die Messdaten in einen Anwendungskontext zu setzen und bei Bedarf einen Alarm oder eine Benachrichtigung zu verschicken.



Die in Thinglyfied enthaltene Funktionalität besteht aus Sensor-2-Cloud- und Sensor-2-App-Funktionsbausteinen. Im ersten Fall werden Sensoren als Thing Network Devices über externe Docker Container mit der Cloud verbunden. Der Datenaustausch zwischen Sensor und Cloud wird über eine Benutzeroberfläche, die Things Configuration WebUI, bei der Inbetriebnahme vor Ort oder über eine Internetverbindung aus der Ferne konfiguriert.

Mit Hilfe der Sensor-2-App-Funktionen lässt sich ein Sensor von einer App aus per Bluetooth Smart ansprechen. Die drahtlose Verbindung ermöglicht den Zugriff auf Konfigurationsdaten und aktuelle Messwerte. Die Thinglyfied-App kann darüber hinaus per Internet mit einer Cloud kommunizieren,
um Sensordaten weiterzuleiten oder auf die dort gespeicherte Sensorhistorie zuzugreifen. Anwendungsbeispiele sind Füllstands- und Drucksensoren in Behältern, um vollständig automatisierte Logistikprozesse zu schaffen.

Gruß KDW
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kdw



Anmeldedatum: 05.05.2006
Beiträge: 1206

BeitragVerfasst am: 17.02.2016, 07:31    Titel: SCS-Blockschaltung … Antworten mit Zitat

Hallo Forum.

Aus dem IoT-Technologie-Stack Thinglyfied stammt das Kommunikations-Interface (Comm I/F) eines Smart Connected Sensors (SCS). Wie aus der folgenden Abbildung ersichtlich ist, dient diese Schnittstelle zur Weitergabe der Sensordaten an eine Cloud. Es kann sich bei diesem Comm I/F z. B. um eine Ethernet-LAN-Schnittstelle, ein GSM/UMTS/LTE-Mobilfunkmodem, ein Wi-Fi-Funkmodul, eine Bluetooth-Low-Energy-Funkschnittstelle, ein LoRaWAN-Interface oder eine Nahbereichs-Sensor-Netzwerk-Funkverbindung (IEEE 802.15.4, 6LowWPAN o.ä.) handeln.



Ein SCS mit einem Kommunikations-Interface kann neben der Cloud-Verbindung nicht ohne weiteres eine vor Ort vorhandene Steuerung (z. B. eine SPS) mit Ist-Werten versorgen. Die für die Cloud-Verbindung erforderliche Schnittstelle wird von einer SPS in der Regel nicht unterstützt.



Es wird zukünftig daher auch SCS mit zwei Kommunikations-Interfaces (Comm I/F 1, Comm I/F 2) geben. Die eine (z B. Modbus, CAN, IO-Link) dient dann zur Datenweitergabe an die SPS, die andere für die Cloud-Verbindung. Auch hierfür enthält der IoT-Technologie-Stack geeignete Bausteine.

Gruß KDW
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kdw



Anmeldedatum: 05.05.2006
Beiträge: 1206

BeitragVerfasst am: 17.02.2016, 23:24    Titel: SCS-Anwendungen … Antworten mit Zitat

Hallo Forum.

Es gibt unzählige Anwendungen für Smart Connected Sensors (SCS). Die meisten kennen wir vermutlich noch nicht einmal. Sie werden sich erst in den nächsten Jahren durch weitere Fortschritte bei Big Data- und Predictive Analytics-Anwendungen ergeben.

Das größte Potenzial für SCS-Anwendungen bietet Monitoring (z.B. Zustandsüberwachung eines Prozesses). Die hier folgende Abbildung zeigt das Grundkonzept einer Monitoring-Applikation mit Smart Connected Sensors:



Die Sensoren sind über verschiedene Schnittstellen mit einer Cloud verbunden. In der Cloud existiert eine virtuelle Sensordatenrepräsentanz. Per MQTT sorgt der SCS dafür, dass dem virtuellen Sensorabbild immer die aktuelle Messgröße zur Verfügung steht.

Als Frontend für den Benutzer eignet sich eine IT-Monitoring-Software. Die liefert in einem Dashboard eine Ansicht zum aktuellen Zustand der einzelnen Sensoren. Dafür wird beispielsweise eine HTTP(S)-Kommunikation zwischen der Monitoring-Software und der virtuellen Sensordatenrepräsentanz realisiert.



Liefert ein Sensor einen unzulässigen Messwert (Soll-Wert überschritten, Out-of-Range usw.) an das virtuelle Sensorabbild, ändert sich im Dashboard die Farbe des zugeordneten Objekts. Parallel dazu wird eine SMS und/oder E-Mail als Benachrichtigung verschickt. Dashboard, Benachrichtigung, Eskalationsszenarien usw. sind in der IT-Monitoring-Software konfigurierbar

Mit dem Thinglyfied-IoT-Technologie-Stack lässt sich eine solche Monitoring-Anwendung sehr schnell realisieren. Ein Sensor-2-Cloud-Funktionsbaustein sorgt dafür, dass die Daten in die Cloud kommen und dort z.B. in einem JSON-Datenobjekt gespeichert werden. Die Verbindung zur IT- Monitoring-Software erfolgt per Thinglyfied Connector Script.



Für die Konfiguration der Cloud – also der Schnittstelle zwischen Smart Connected Sensor und die IT-Monitoring-Software – ist im IoT-Technologie-Stack die Open Source-Software Node-RED vorgesehen. Node-RED kommt je nach Sensor-2-Cloud-Funktionsbaustein auch im Sensor selbst zum Einsatz.

Gruß KDW
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kdw



Anmeldedatum: 05.05.2006
Beiträge: 1206

BeitragVerfasst am: 18.02.2016, 07:30    Titel: Thinglyfied & Industrie 4.0 … Antworten mit Zitat

Hallo Forum.

Die Thinglyfied-Bausteine aus dem IoT-Technologie-Stack helfen auch bei der Umsetzung der Industrie 4.0-Ideen. Die Industrie4.0-konforme Kommunikation erfordert Komponenten mit einer „Verwaltungsschale“. Siehe Abbildung:



Bildquelle: ZVEI „Die Industrie 4.0 Komponente“, siehe http://goo.gl/uCk2Lg

In der Verwaltungsschale sind z.B. alle relevanten Daten einer Hardware-Komponente gespeichert. Sie ergeben aus ZVEI-Sicht das virtuelle Abbild, also die virtuelle Repräsentanz eines physischen Objekts.

Mit Thinglyfied lässt sich eine Verwaltungsschalte gemäß ZVEI & Co. realisieren, um z.B. einen Industrie 4.0-konformen Sensor zu schaffen. Dieser könnte per OPC UA mit anderen Industrie 4.0-konformen Komponenten kommunizieren. Die Verwaltungsschale kann sich mittels Sensor-2-Cloud direkt im Smart Connected Sensor oder in einer Cloud befinden.

Die Datenspeicherung in der Cloud bietet aus ZVEI-Sicht den Anwendernutzen, dass Sensordaten beispielsweise nur einmal gespeichert werden müssen und über IT-Dienste für jeden Nutzer und Anwendungsfall transparent bereitgestellt werden können.

Gruß KDW
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kdw



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Beiträge: 1206

BeitragVerfasst am: 20.07.2016, 06:51    Titel: SCS/Brick … Antworten mit Zitat

Hallo Forum.

Im Herbst werden wir den SCS/Brick vorstellen. SCS steht für Smart Connected Sensor, also Sensoren, die direkt oder indirekt mit einer Cloud verbunden sind. Der SCS/Brick dient zur prototypischen SCS-Entwicklung und Evaluierung für industrielle Anwendungen.



Der SCS/Brick besitzt vier analoge Sensoreingänge für Prozess-Sensorik. An die einzelnen Eingänge sind Sensoren mit Pt100-, 0-10V und 4-20mA-Ausgangscharacteristik direkt anschließbar.

Die Cloud-Anbindung eines per SCS/Brick realisierten Smart Connected Sensors erfolgt über eine Smartphone-App.

Die Verbindung zwischen SCS/Brick und Smartphone erfolgt per Bluetooth Low Energy (BLE). Dafür befindet sich auf dem SCS/Brick ein BLE-Transceiver mit einer integrierten Arduino-Laufzeitumgebung.

Über die Arduino-Laufzeitumgebung werden jeweils die Signalkonditionierung, die A/D-Wandlung und das Comm I/F zur Smartphone-App und somit zur Cloud realisiert.

Gruß KDW

P.S.: Bzgl. SCS siehe auch http://www.ssv-comm.de/forum/viewtopic.php?t=1307
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kdw



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Beiträge: 1206

BeitragVerfasst am: 29.12.2016, 18:37    Titel: Fachbeitrag ... Antworten mit Zitat

... "Kommunikationsfähige Sensoren für die digitale Transformation", erschienen in der PC & Industrie, Heft 6/2016.

Siehe https://ssv-embedded.de/doks/infos/PCuI_FB_SCS.pdf

Gruß KDW
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