Arrow Electronics Designkonzept für Smart-Energy-Systeme

Das Inhouse Control Center sammelt die Daten und übernimmt die Koordination.
Das Inhouse Control Center sammelt die Daten und übernimmt die Koordination.

Neben dem Smart Metering unterstützt Arrow mit Hilfe seines Embedded Platform Concepts die intelligente Verbrauchssteuerung im Haushalt: Das EPC ist herstellerunabhängig und beinhaltet Tools und Produkte aus den Bereichen Hardware, Software, IP, Services und Trainings. Die Module des EPC hat Arrow teils intern oder mit der Unterstützung externer Partnern entwickelt.

»Heute werden viele komplexe Funktionen, die ursprünglich aus der Welt der Personalcomputer und Mobiltelefone stammen, auch in nahezu jedem Embedded-Gerät erwartet«, sagt Luis Fischer, Technical Marketing Manager bei Arrow. Protokollstacks für Netzwerkschnittstellen und USB, Dateisysteme für Flash-Speicherkarten, Betriebssysteme, Touch Screens und Drahtlosschnittstellen lassen sich in Anbetracht immer kürzerer Markteinführungszeiten häufig nur auf Basis vorgefertigter Module und Dienstleistungen realisieren. Genau diese Technologien fasst der Ressourcenpool des Embedded Platform Concepts von Arrow zusammen.

Flexibel erweiterbar

Das EPC-Basissystem ist herstellerunabhängig und daher grundsätzlich mit allen auf Smart Energy ausgelegten Komponenten der Arrow Lineceard zu »bestücken«. »Das EPC ist mit den verschiedensten Boards für jede benötigte Smart-Energy-Funktion erweiterbar. Auf diese Flexibilität bei der Skalierbarkeit haben wir besonderen Wert gelegt, weil Smart Energy noch am Anfang steht und gesetzliche Regulierungen und neue Technologien solche Systeme weiter verändern werden«, schildert Tina Pellegrini, Technical Marketing Manager, Arrow. Das Embedded Platform Concept wächst in Hardund Software quasi mit den ständig neuen Anforderungen mit und ist damit eine wertvolle Hilfestellung für den gesamten Lebenszyklus eines Produktes, von der Produktidee über die Konzeptphase, Entwicklung und Fertigung bis zur Produktpflege.

Das Prinzip »Smart Home« soll künftig Haushalte in die Lage versetzen, den eigenen Energiebedarf anhand der Stromverfügbarkeit zu steuern, während Smart Metering den Energieverbrauch misst und die Daten zur Abrechnung zur Verfügung stellt. Diese Bereiche laufen an einer zentralen Stelle im Haus zusammen, dem Inhouse Control Center, das die Koordination übernimmt.

Speziell für die Umsetzung des »Smart Home« hat Arrow in Zusammenarbeit mit dem Entwicklungsunternehmen Kellendonk das EPC Smart Energy Board konzipiert. Das Board ermöglicht die Kommunikation zwischen den Haushaltsgeräten und dem Inhouse Control Center über EEBus. Dadurch wird eine herstellerunabhängige Vernetzung von Endgeräten im Haushalt möglich. Das Inhouse Control Center für das Smart-Home-System basiert auf einem Sitara-ARM9-Prozessor von Texas Instruments und kommuniziert per Powerline Communication mit dem KNX-Standard und per Funk über Zigbee. Auch für die Zählerabfrage der Verbrauchsdaten des Smart Meters hat Arrow ein eigenes Modul im Baukasten: das Wireless M-Bus Extension Board. Die Visualisierung lässt sich ebenfalls über die Arrow-Plattform realisieren, und zwar mittels eines Display-Add-on-Moduls.

Als Inhouse Control Center eignen sich je nach Komplexität des Systems alle Prozessor-Boards des EPC, die Standardschnittstellen wie Ethernet, USB, RS232 und einen SD-Card-Einschub mitbringen. Zusammen mit dem Wireless Mbus-Board und dem Display-Board lässt sich rasch eine Referenzhardware zusammenstellen, die den Entwicklungsaufwand eines eigenen Systems deutlich reduziert. Für intelligente Smart Meter Gateways hat der Embedded-Linux-Dienstleister emlix eine hardwareunabhängige Basissoftware entwickelt, die z.B. auf dem EPC-PROC02-Prozessor-Modul auf Basis des LPC-3250 von NXP betrieben werden kann.

»Die Konfigurationsmöglichkeiten sind sehr umfassend. Sie reichen von der Anmeldung neuer Zähler oder Mandanten und dem Freischalten neuer Tarife bis hin zum Aktivieren neuer Applikationen für einzelne an das Gateway angeschlossene Anschlussnutzer «, erläutert Fischer. Neben dieser Verwaltung von Applikationen, Mandanten und Zählern gilt es, den Transfer von Lastgängen absolut sicher zu gestalten. »Insbesondere die Kommunikation mit dem Abrechnungsdienstleister über Weitverkehrsnetze stellt hohe Anforderungen an die Sicherheit der Datenübertragung und den Umgang mit den sensiblen Verbrauchsdaten, die innerhalb der Basissoftware als personenbezogene Daten im Sinne des Bundesdatenschutzgesetzes behandelt werden«, gibt Pellegrini zu bedenken. Die Datensätze bestehen aus Messwert, Zeitstempel und Tarifregistern bzw. Preisen und müssen verschlüsselt übermittelt werden. Durch eine Signatur wird zudem die Authentizität der Daten nachgewiesen. »Durch die enge Abstimmung zwischen emlix und der Physikalisch Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig ist sichergestellt, dass Metering Gateways auf Basis der emlix-Implementierung allen gesetzlichen und ethischen Anforderungen entsprechen«, betont Fischer.