Wie IIoT-Standards Smart Cities noch intelligenter machen können

Der Weltnormentag wird jährlich weltweit gefeiert, um das Bewusstsein für die Rolle von Normen in der Weltwirtschaft zu stärken. Das diesjährige Thema lautet „Standards machen Städte intelligenter.“

Warum Standards?

Mit der zunehmenden Vernetzung unserer Welt wächst der Bedarf an standardisierter Technologie, um die Interoperabilität zwischen den Systemen und Geräten zu ermöglichen, auf die wir uns verlassen. Wir bezeichnen diese vernetzte Welt gerne als Industrial Internet of Things (IIoT), das alles umfasst, vom Gesundheitswesen über Transport, Energie, Gebäudeautomation und mehr.

Traditionell wäre jedes dieser Systeme völlig unabhängig. Sie würden von verschiedenen Unternehmen beschafft und betrieben und sind auf Hardware und Software verschiedener Anbieter angewiesen. Jeder systemübergreifende Informationsaustausch würde eine komplexe und teure Integrationssoftware erfordern.

Wenn wir jedoch mit IIoT-Implementierungen voranschreiten, wird ein Großteil der Vorteile aus der domänenübergreifenden Integration von Systemen kommen. Dies lässt sich vielleicht am besten durch Smart Cities verkörpern, die aus Dutzenden von normalerweise isolierten Abteilungen bestehen können. Betrachten Sie zum Beispiel einen Mikrokosmos:Ein öffentliches Krankenhaus, das seine Dieselgeneratoren mithilfe von Solar- und Windenergiequellen erweitern möchte, um unterbrechungsfrei und kostengünstiger Strom bereitzustellen, sowohl wenn das Hauptstromnetz verfügbar ist als auch wenn das Stromnetz ausfällt. Das Krankenhaus wird ein IIoT-System verwenden, um die Stromerzeuger und Energielasten zu verwalten. Um diese Energielasten zu verwalten, muss es in ihr Gebäudeautomationssystem integriert werden. Und um zu wissen, ob es sicher ist, die Stromversorgung zu verschiedenen Orten oder Geräten im Krankenhaus zu unterbrechen, muss es in das verteilte Patientenüberwachungssystem integriert werden. Die Integration über alle drei Systeme hinweg ist bei aktuellen proprietären Energiemanagement-, Gebäudeautomations- und medizinischen Überwachungssystemen eine große Herausforderung.

Wo fangen wir an?

Um das Versprechen des IIoT und die Notwendigkeit der systemübergreifenden Integration in verschiedenen „Branchen“ einzuhalten, brauchen wir zwei Dinge:Interoperabilität zwischen IIoT-Systemen und integrierte Sicherheit. Sicherheit ist ein weiterer Artikel, oder 10, an sich und wird im Security Framework-Dokument des Industrial Internet Consortium (IIC) behandelt. Vor kurzem hat das IIC sein Industrial Internet Connectivity Framework (IICF) veröffentlicht, das direkt auf die Herausforderung der Systeminteroperabilität eingeht.

Das IICF adressiert den Bedarf an syntaktischer Interoperabilität zwischen Geräten, Anwendungen und Systemen für das IIoT. Seine Konnektivitätsarchitektur (Abbildung 1) ist der Schlüssel zur Rationalisierung der Entwicklung interoperabler IIoT-Systeme, die für Smart City-Anwendungen von entscheidender Bedeutung ist.

Abbildung 1:Die Referenzarchitektur des Industrial Internet Connectivity Framework ermöglicht die Interoperabilität zwischen Geräten, Subsystemen und Systemsystemen.

Im Zentrum der Referenzarchitektur steht ein standardbasiertes Core Connectivity Framework oder Bus. Durch die Verknüpfung aller Geräte, Anwendungen und Subsysteme mit einem zentralen Konnektivitätsstandard wird die Interoperabilität sichergestellt, die Sicherheit vereinfacht und die Integration optimiert. Gateways werden verwendet, um Geräte mit Legacy-Protokollen und Anwendungen mit alternativen APIs zu integrieren. Und um die Interoperabilität zwischen Systemen, auch aus unterschiedlichen Branchen, zu gewährleisten, verbinden Standard-Gateways zwischen den Kernkonnektivitätsstandards zwei oder mehr IIoT-Systeme miteinander.

Das IICF verwendet zentrale Konnektivitätsstandardkriterien, um mehrere häufig verwendete IIoT-Protokolle zu bewerten. Es identifiziert vier Standards, die die wichtigsten Konnektivitätskriterien am besten erfüllen, und bietet auch eine Anleitung dafür, welche Arten von IIoT-Systemen sie am besten anwenden (Abbildung 2).

Abbildung 2:Zusammenfassung der IICF-Leitlinien für die vier Kernkonnektivitätsstandards.

Die intelligente Stadt

Betrachten wir einen potenziellen Anwendungsfall für ein Smart-City-System. Ein Herzpatient entwickelt zu Hause eine Arrhythmie, die seinen angeschlossenen Pulsmesser auslöst, der einen Notfallalarm an einen Rettungsdienst sendet. Während der Krankenwagen durch die Straßen der Stadt fährt, synchronisiert das intelligente Verkehrssystem die Ampeln auf seinem Weg. Während des Transports werden medizinische Überwachungsdaten in Echtzeit an das Notfallteam des Krankenhauses übermittelt, das sich auf die Ankunft des Patienten vorbereitet. Im Krankenhaus werden die Überwachungsgeräte des Patienten automatisch in das Patientenüberwachungssystem des Krankenhauses integriert. Für diesen Anwendungsfall verfügen wir über IIoT-Systeme, die sich in die Bereiche Smart Home, Smart Transportation und Smart Healthcare integrieren. Ohne die Interoperabilität, die durch eine Core-Konnektivitätsarchitektur und Standard-Kernkonnektivitätsstandards bereitgestellt wird, wird die Integration teuer und bestenfalls brüchig.

Die Zukunft verbinden und standardisieren

Viele IoT-Systeme werden weitreichend und komplex sein und eine Integration über unzählige Geräte oder Dinge, funktionale Subsysteme und sogar ganze Systeme hinweg erfordern. Diese Integrationsherausforderung erfordert die Interoperabilität zwischen den Systemen. Die IICF des IIC stellt eine Konnektivitätsreferenzarchitektur und Leitlinien zu den wichtigsten Konnektivitätsstandards vor, die diese Interoperabilitätsherausforderung direkt angehen.

Durch das IIoT stellen wir uns eine intelligentere Welt vor. Eine Welt, in der unsere Autos mit unseren Straßenlaternen kommunizieren, um den Verkehr zu verringern, in der unser Strom durch intelligente Stromnetze optimiert wird, um die Energieeffizienz zu erhöhen, und in der unsere Lieben dank vernetzter medizinischer Systeme reibungslose Krankenhausbesuche haben. Mit Standards, technischen Rahmenbedingungen und Innovationen können wir zusammenarbeiten, um Städte intelligenter zu machen.

Dieser Beitrag wurde ursprünglich im Blog der Object Management Group® (OMG®) veröffentlicht.