Energy Design

Im zukünftigen Internet der Dinge und Dienste verlässt der Mensch sich auf überall vorhandene eingebettete Systeme aus Hard- und Software, sog. Everyware. Diese Systeme sind in die Umgebung des Menschen eingebaut und müssen überall und rund um den Tag funktionieren. Daher müssen sie zwei wesentliche Anforderungen erfüllen: sie müssen zuverlässig funktionieren und möglichst wenig Energie verbrauchen. ZESSY, bestehend aus EnergyDesign und Qualitune, erforscht eine neuartige Methodik zur Entwicklung von zuverlässigen und energiesparenden eingebetteten Systemen.

Die neuartige Entwicklungsmethodik von ZESSY wird mit Hilfe eines Entwurfswerkzeugs demonstriert, sowie mit zwei Fallstudien aus den Anwendungsfeldern der mobilen eingebetteten Systeme und der Gebäudeautomatisierung.

Teilaufgaben

Modellbasierte und ereignisbasierte Raumklimaregelung

Energieeinsparungen sind sowohl durch eingebettete Systeme als auch in eingebetteten Systemen möglich. Das wird in ZESSY am Beispiel der Raumklimaregelung untersucht: Zum einen kann durch intelligente, modellbasierte Regelung der Verbrauch an Heiz- und Kühlenergie im Gebäude verringert werden, zum anderen kann aber auch der Energieverbrauch der zur Regelung verwendeten Hardware – wie Sensoren, CPUs und Aktoren – durch ereignisbasierte, nichtäquidistante Abtastung („Send-on-Delta“) verringert werden.

Energieeffiziente Kommunikation

Ereignisorientierte Kommunikation wie „Send-On-Delta“ bietet die Möglichkeit, die Anzahl der Sendevorgänge erheblich zu reduzieren. Allerdings kann nicht vorhergesagt werden, wann eine Kommunikation stattfindet. Deshalb muss entweder eine Synchronisation zwischen Sender und Empfänger stattfinden oder der Empfänger muss permanent empfangsbereit sein. Ziel ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das eine ereignisorientierte Kommunikation ermöglicht und trotzdem den Empfänger ohne aufwendige Synchronisation nur dann in den Empfangszustand versetzt, wenn es notwendig ist.

Automatischer Entwurf drahtloser Sensornetze

Die Entwicklung großer drahtloser Systeme in der Gebäudeautomation ist eine sehr mühsame und fehleranfällige Aufgabe. Ein optimaler, energieeffizienter Entwurf ist mit dem heutigen Stand der Technik ist nicht möglich. Um diese Problematik zu adressieren wird in Rahmen dieses Projekts eine Toolkette entwickelt, die den automatischen Entwurf eines drahtlos vernetzten Systems eingebetteter Sensoren, Steuerungen, Aktoren usw. ermöglicht. Der automatisch generierte Entwurf muss optimal bezüglich Energieverbrauch, Kosten und Positionierung der eingebetteten Geräte sein.

EnergyDesign ist ein Projekt des Lehrstuhls für Technische Informationssysteme an Technischen Universität Dresden.

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