• Smart Air System: Vom Sensor zum digitalen Zwilling

    Ein Forschungsprojekt in Zusammenarbeit mit dem Institute of Materials and Processes (IMP) der Hochschule Karlsruhe und der
    DBK David + Baader GmbH

    Smartair Entfeuchtungsanlage Haus Data Science-esentri

Der Kunde: DBK David + Baader GmbH

Die DBK David + Baader GmbH ist ein mittelständisches Traditionsunternehmen aus der Südpfalz, gegründet 1946 in Kandel, mit Hauptsitz in Rülzheim.

Das Unternehmen ist Spezialist für den sinnvollen und effektiven Einsatz von Energie.

Als Entwickler und Hersteller von elektrischen Heiz- und Kühlelementen ist DBK in den Geschäftsfeldern Automotive, Industrie und EMS -Electronic Manufacturing Services weltweit aktiv.

An den Standorten in Deutschland, Frankreich, UK, Österreich, Tschechien, Schweden, USA, Hong Kong und China arbeiten mehr als 750 Mitarbeitende.

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Smartair Erklärung

Forschungsprojekt: Smart Air

Smart Air ist ein Forschungsprojekt, bei dem ein intelligentes Entfeuchtungssystem zur Verbesserung des Raumklimas in Einfamilienhäusern untersucht wurde. Genauere Informationen zur Motivation des Projektes finden Sie unter: Smart Air – Intelligentes System für Entfeuchtung im Haus

Aufgabe von esentri war es, eine KI-basierte Steuerung der Entfeuchtungsanlage zu entwickeln. Dazu wurde zunächst ein Referenzhaus mit Sensorik ausgestattet und an die Cloud angebunden. Innerhalb einer hoch skalierbaren Cloud-Infrastruktur wurde die Steuerung im Rahmen des Projektes erprobt und sukzessiv optimiert.

Auf einen Blick

Unsere Cloud Platforms Services bieten Infrastructure-as-Code

Herausforderung

Die Forschungsgruppe stand vor anspruchsvollen IoT-Herausforderungen: effiziente Datenübertragung, Echtzeitanalyse, Steuerungssignale, zuverlässige Konnektivität, Datensicherheit und Skalierbarkeit für zukünftige Erweiterungen der Entfeuchtungsanlage.

Cloud Native Flexibilität

Lösung

Das End-to-End-Digitalprodukt beinhaltet die sorgfältige Sensorauswahl, eine nahtlose Integration robuster Datenpipelines in die Cloud und die Erstellung von Feuchtigkeitsprognosen für jeden Raum eines mit Sensortechnologie ausgestatteten Referenzhauses.

Agile Integration für eine zukunftsorientierte Integrationsstrategie

Nutzen

Durch die Ausstattung des Referenzhauses mit Sensoren und zuverlässiger Datenverbindung zur Cloud entstand ein digitaler Zwilling. Dies ermöglicht virtuelle Experimente und Optimierungen, bevor sie in der realen Anlage umgesetzt werden, was Zeit und Ressourcen spart.

Unsere Lösung

Welche Probleme konnten mit dem Vorgehen gelöst werden?

Vor der Umsetzung des Projektes fehlte es an realen Raumklimadaten eines bewohnten Hauses mit zentraler Lüftungsanlage. Diese Daten waren jedoch notwendig, um eine neue innovative Entfeuchtunglösung im Realbetrieb simulieren zu können. Mithilfe von geeigneter Sensorik, Cloud-Anbindung, Cloud-Verarbeitung und Persistierung konnten Realdaten aufgezeichnet und daraus verschiedene Simulationsszenarien extrahiert werden.

Außerdem fehlte es an einem mathematischen Modell zur zuverlässigen Raumklimaprognose, welches für die Steuerung der innovativen Entfeuchtungslösung notwendig ist. Dies wurde mithilfe eines Web-Scraping-Konzept zur Extraktion und Nutzung externer Datenquellen für Wetterdaten und Strompreise realisiert.

SmartAir Forschungsprojekt: Entfeuchtungsanlage für zuhause
Systemarchitektur Smartair Entfeuchtung

Wie sieht die Lösung im Detail aus?

Im Referenzhaus wurden insgesamt 15 Sensoren installiert, die Temperatur und Luftfeuchtigkeit messen. Diese Sensordaten wurden über Homematic IP gesammelt und über einen WiFi-Router mit dem Internet verbunden. Ein Raspberry Pi, der mithilfe der IoT Plattform IO-Broker Daten über MQTT an AWS Gateways sendet, um sie in die Cloud zu übertragen. In der Cloud wurden verschiedene Services wie, Data Platform, Anwendungen von maschinellem Lernen, Dashboards und Alarming genutzt, um die gesammelten Daten zu verarbeiten, analysieren und visualisieren. Auf diese Weise konnte die Forschungsgruppe wertvolle Erkenntnisse aus den Sensordaten gewinnen und das Entfeuchtungssystem optimieren.

Welchen Mehrwert hat man durch die Implementierung?

Dank der gemeisterten IoT-Herausforderungen konnten wir das Referenzhaus mit Sensoren ausstatten und eine zuverlässige und skalierbare Datenverbindung zur Cloud aufbauen. Spannend war, dass wir den Entfeuchtungsbedarf einzelner Räume vorhersagen konnten, basierend auf dem individuellen Nutzerverhalten, und das mit einer Genauigkeit von bis zu 90 %! Zusätzlich haben wir es geschafft, Echtzeit-Vorhersagen für die nächsten 24 Stunden mit aktualisierten Informationen im 15-Minutentakt zu ermöglichen. Darüber hinaus haben wir das Potenzial untersucht, Strompreisschwankungen zu nutzen, indem wir flexible Entfeuchtungszeitpunkte einsetzen. All diese Erkenntnisse erlaubten der Forschungsgruppe die erfolgreiche Umsetzung in einem digitalen Zwilling mit dem simulierten Haus, dem Entfeuchtungsmodul und realen Wetterbedingungen.

Arne Berneking Head of Global R&D ITM bei DBK

Das sagt DBK David + Baader GmbH über uns

„Die Expertise von esentri in den Bereichen IoT, Cloud, Data Plattform und Künstliche Intelligenz hat es uns ermöglicht, unseren Prototypen unter realen Bedingungen mit realen Messdaten zu simulieren und Rückschlüsse für dessen Weiterentwicklung zu schließen. Außerdem ermöglichte die gut strukturierte Projektleistung seitens esentri ein agiles und effizientes Zusammenarbeiten.“

Arne Berneking
Head of Global R&D ITM bei DBK David + Baader GmbH

Fragen zu diesem Projekt?

Das Forschungsprojekt Smart Air für die Entfeuchtungsanlage von Häusern ist ein spannender Use Case, der das Potenzial bei der Erhebung und Nutzung von Daten eindrucksvoll unter Beweis stellt. Ich stehe gerne zum Austausch zur Verfügung, denn das Vorgehen lässt sich auf weitere Anwendungsfälle übertragen.

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Simon Kneller, Lead Industrial Analytics & IoT, esentri AG

Simon Kneller
Head of Industrial Analytics & IoT