SensorCloud – FH Köln

SensorCloud – Ein Beitrag zum Internet of Things

Arbeitsgruppe SensorCloud an der FH Köln

Prof. Dr. G. Hartung

SensorCloud – FH Köln

Trusted Cloud• Programm des Bundesministeriums für

Wirtschaft und Technologie zur Förderung der Cloud-Technologie

• Förderung von Cloud-Projekten in:

• Basistechnologien

• Anwendungen Industriesektor

• Anwend. Gesundheitssektor

• Anwend. öffentlicher Sektor

• www.trusted-cloud.deBild: Bearing Point GmbH

SensorCloud – FH Köln

Internet of Things (IoT)

The Internet of Things (IoT) is an integrated part of the Future Internet and could be defined as a dynamic global network infrastructure with self configuring capabilities based on standard and interoperable communication protocols where physical and virtual “things” have identities, physical attributes, and virtual personalities and use intelligent interfaces, and are seamlessly integrated into the information network.

(www.internet-of-things.eu)

SensorCloud – FH Köln

Bereiche des Internet of Things

• Studie des VDI/VDE-Instituts für Innovation und Technik:Vernetzung wesentlicher Bereiche des öffentlichen Lebens durch harmonisierte Protokolle und überall verfügbare Anwendungen

Quelle: Gabriel, Gaßner, Lange: „Das Internet der Dinge – Basis für die IKT-Infrastruktur von morgen“, IIT, VDI

SensorCloud – FH Köln

Allgemeine Ziele von SensorCloud

Schaffung einer „smarten Infrastruktur“:

• Sensorwerte in der Cloud verfügbar

• Aktoren aus der Cloud steuerbar

• Cloud-Apps steuern/regeln Systeme in

• Haushalt („smart Home“)

• Industrie

• Sichere, vertrauenswürdige Architektur - der Besitzer der Systeme behält die Kontrolle

SensorCloud – FH Köln

Der Kontext der SensorCloud

Steuerung und Data AkquisitionSteuerung und Data Akquisition

Verbraucher & TradingVerbraucher & TradingHomeAutomation

Cloud ServiceData-storage

ProzesskontrolleBilling etc

Bildquelle: QSC AG

FactoryAutomation

Green Energy

SensorCloud – FH Köln

SensorCloud - ein Prinzipbild

Trusted Cloud„SensorCloud“

AnwenderA

AnwenderA

AnwenderB

AnwenderB

Sensor

Aktuator

Lokales Sensornetzwerk

EmbeddedSystem

Mobile Device

Bildquelle: QSC AG

SensorCloud – FH Köln

Technische Ziele von SensorCloud

• Interoperabilität von Sensor/Aktordiensten verschiedener Hersteller

• Kontrollierter, geschützter Datentransfer zwischen Haushalt/Fabrik und Cloud-App

• Infrastruktur für sichere Sensor-Cloud-Applikationen

• Akzeptanzfragen einer SensorCloud

SensorCloud – FH Köln

Die Technik in der SensorCloud

FrontendiOS/HTML5/..

Service UserService User

Sensor NetworkSensor Gateway

Trust Point (TP)Trust Point (TP)

Sensor NetzwerkSensor Netzwerk

Sensor/AktorSensor/Aktor

Virtueller SensorVirtueller Sensor

TP AdminTP Admin

Sensor OwnerSensor Owner

HA ServiceHA ServiceHA Service

HA ServiceService 1

Service n

Service 2

Service InstanzService Instanz

PaaS CloudPaaS Cloud

Service Service

IaaS CloudIaaS Cloud

IaaS Cloud

PaaS Prov.PaaS Prov.

Service Prov.Service Prov.Serv OwnerServ Owner

IaaS Prov.IaaS Prov.

SensorCloud PlattformCloud Service Plattform (PaaS)

Bildquelle: QSC AG

SensorCloud – FH Köln

SensorCloud-Partner QSC

• QSC AG (Konsortialführer)

• Mittelständischer ITK-Infrastrukturanbieter

• Infrastruktur der SensorCloud

• ServiceLayer der SensorCloud

• Anwendungen der SensorCloud

HA ServiceHA ServiceHA ServiceHA ServiceService 1

Service n

Service 2

Service InstanzService Instanz

PaaS CloudPaaS Cloud

Service Service

IaaS CloudIaaS Cloud

IaaS Cloud

PaaS Prov.PaaS Prov.

Service Prov.Service Prov.

IaaS Prov.IaaS Prov.

SensorCloud – FH Köln

SensorCloud-Partner Symmedia

• Ingenieurbüro für Anlagensteuerungen

• SensorCloud für• Steuerung,

• Datenaquisition,

• Wartung,

• Ferndiagnose

Trusted Cloud„SensorCloud“

SensorCloud – FH Köln

SensorCloud-Partner RWTH

RWTH Aachen

• Applikationsentwicklung für SensorCloud: Werkzeuge, Prinzipien

• Kommunikationsstruktur der SensorCloud

• Soziologische Begleitforschung

HA ServiceHA ServiceHA ServiceHA ServiceService 1

Service n

Service 2

IaaS Cloud

AnwenderA

AnwenderA

AnwenderB

AnwenderB

Sensor Gateway

Trust Point (TP)Trust Point (TP)

TP AdminTP Admin

SensorCloud – FH Köln

SensorCloud-Partner FH Köln

SensorCloud – FH Köln

Beiträge der FH Köln im Projekt SensorCloud

• Föderiertes Datenbanksystem auf Grundlage eines Sensor/Aktor-Modells

• Entwicklung und Integration bildverarbeitender Sensoren in die SensorCloud

• Lokales Cloud Sensor Netzwerk

SensorCloud – FH Köln

Föderiertes Datenbanksystem in der SensorCloud

• Aufbau von Datenbanksystemen in der SensorCloud

• Leichtgewichtiges DBS für Daten eines Sensor/Aktor-Verbunds (einer location)

• Abbildung der S/A-Funktionalität in dem NoSQL-DBS der Cloud

SensorCloud – FH Köln

Anforderungen an das DBS

• Dienstschnittstellen für die SensorCloud

• Datenintegrität

• Replikationsfähigkeit

SensorCloud – FH Köln

Vision Sensor

Integriert Handy-Kameramodule

Systemherstellungskosten < 300 Euro

Klein (Westentaschenformat)

Intelligente Auswertung und Komprimierung der Bilddaten

Flexibel einsetzbar

Erzeugt wenig Netzlast

SensorCloud – FH Köln

Vision Sensor als Raumüberwachungsmodul

• Auswertung definierten Bildbereiche hinsichtlich zeitlicher Änderungen

• Art der zu detektierenden Änderungen ist weitestgehend parametrierbar.

• Detektierte Änderungen bewirken einen Alarm und die Übertragung komprimierter Bilddaten

SensorCloud – FH Köln

Idee eines Prototyps für einen Raumüberwachungs-sensor

SensorCloud – FH Köln

Lokales Cloud Sensor Netzwerk

• Location-Master

• Raumsensor

• Energieerfassungssensor

SensorCloud – FH Köln

Location-Master

• Gateway aus S/A-Bereich in die Sensor Cloud mit TrustPoint-Funktion

• Temporäre Datenpufferung in kleinem DBS

• Multiprotokollfähig für existierende Sensor/Aktor-Systeme

• Ontologiebasierte Beschreibung der Sensoren/Aktoren

SensorCloud – FH Köln

Sensorbenutzung in SensorCloud

SensorCloud – FH Köln

Multi-Sensor für Cloud

• Robuster preiswerter Sensor für Raumüberwachung mit:

• Infrarot-Detektor, Feuchte- und Temperaturmesser, Erfassung der Luftgüte

• Bridgefunktion zum Location Master

• „Selbstkonfiguration“

SensorCloud – FH Köln

Multi-Sensor für Cloud (2)

• Einbindung in die Sensor Cloud• Datenmodell für Multi-Sensor

• Prozessmodell

• Protokolladaption (in und außerhalb der Location)

SensorCloud – FH Köln

Energieerfassungssensor

• Wichtiges Anwendungsgebiet der Sensor Cloud: Smart Power Grid

• Dezentrale Erfassung der Leistungs-erzeugung

• Daten- und Objektmodell für Einbindung in Sensor Cloud

SensorCloud – FH Köln

Zusammenfassung

• SensorCloud: ein Beitrag zum InternetOfThings

• Zusammenarbeit von Industrie und Hochschulen:

• Schaffung einer Infrastruktur zur Kommunikation mit Sensoren/Aktoren in „Smart Homes“ und Industrie

• Realisiert die Idee der TrustedCloud

• Schafft einen Marktplatz für Cloud-Services