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Hannover Messe 2018: Softwarelösung vernetzt technische Geräte im Internet der Dinge sicher

Johannes Kölsch (li.) und Christopher Heinz arbeiten daran, Geräte unterschiedlicher Hersteller einfacher zu vernetzen. Foto: TUK/Thomas Koziel

Ihr System ist derart gestaltet, dass Nutzer Kontrolle darüber behalten, wer die Geräte ansteuern und verwenden kann. Foto: TUK/Thomas Koziel

Ob Kühlschrank, Spülmaschine oder Auto – immer mehr Geräte, die wir täglich nutzen, sind über das Internet der Dinge vernetzt und können Daten austauschen. An der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) arbeiten Informatiker daran, Geräte unterschiedlicher Hersteller einfacher zu vernetzen. Ihr System ist derart gestaltet, dass Nutzer Kontrolle darüber behalten, wer die Geräte ansteuern und verwenden kann. Zum Einsatz kommt dabei unter anderem ein Mikrocomputer, der ähnlich wie ein Adapter die Geräte miteinander verbindet. Auf der Hannover Messe vom 23. bis 27. April stellen die Wissenschaftler ihr System am Forschungsstand des Landes Rheinland-Pfalz (Halle 2, Stand B40) vor.  

Das Internet der Dinge, auf Englisch Internet of Things (IoT), wächst rasant: In einer Präsentation der US-amerikanischen Design-Agentur „Infografic Design Team“ heißt es etwa, dass die Ausgaben für diese Technik im Medizinsektor bis zum Jahr 2020 um 15 Prozent auf 117 Milliarden Dollar ansteigen. Bei vernetzten Mobilgeräten sollen sie sich bis dahin auf 25 Milliarden Dollar verfünffachen.

Auch an der TUK beschäftigen sich Forscher um Christopher Heinz und Johannes Kölsch im Fachbereich Informatik am Lehrstuhl für Entwicklung Cyber-Physikalischer Systeme bei Professor Dr. Christoph Grimm mit dieser Technologie. Das Besondere: Mit Kollegen aus ganz Europa arbeiten sie an einem Softwaresystem, das Geräte und Maschinen verschiedener Produzenten vernetzt. In diesem Zusammenhang sprechen Experten auch von Interoperabilität. „Sie bezeichnet die Fähigkeit, dass technische Systeme unterschiedlicher Hersteller miteinander kommunizieren und beispielsweise verschiedene Signale erkennen“, erläutert Doktorand Heinz.

Die Technik funktioniert ähnlich wie ein Adapter, mit dem man Stecker im Ausland an die andersförmigen Steckdosen anschließen kann. Die Forscher nutzen dazu einen im Handel erhältlichen Mikrocomputer, der unscheinbar in einer Pappschachtel daherkommt. „Es handelt sich dabei um ein sogenanntes Voice Kit“, sagt Kölsch, der ebenfalls am Lehrstuhl promoviert. „Es besteht aus einem Einplatinenrechner und einer Künstlichen Intelligenz, die mit einer Sprachsteuerung ausgestattet ist und noch andere Sensoren enthält, die etwa Lichtstärke und Temperaturen messen und erkennen.“

Über die drahtlose Netzwerkverbindung „ZigBee“, die ähnlich funktioniert wie das gängige WLAN, ist der Minicomputer mit einem Gerät verbunden, zum Beispiel einer Lampe oder einer Kaffeemaschine. Der kleine Rechner ist wiederum mit einer Cloud, einem Online-Speicher, vernetzt. Hier sind alle wichtigen Daten und Funktionen der Geräte hinterlegt. „Darüber sind wir mit unseren Projektpartnern verbunden, deren Geräte auch mit ähnlichen Techniken von der Cloud aus angesteuert werden können“, so Heinz weiter. Per Sprachbefehl sei es damit beispielsweise möglich, dass die Forscherkollegen in Griechenland die Lampe auf dem Kaiserslauterer Campus an- und ausschalten können.

Der Nutzer behält bei diesem System die Kontrolle darüber, wer die Geräte ansteuern und verwenden kann. „Er entscheidet, wer Zugang erhält. Dabei erfolgt die Datenübermittlung verschlüsselt nach aktuellsten Sicherheitsstandards zwischen Sender und Empfänger“, sagt Kölsch.

Die Technik ist nicht nur für private Haushalte interessant. Damit ist es etwa für Energieversorger möglich, die Stromverteilung einfach zu kontrollieren. „Dies kann sinnvoll sein, wenn am frühen Abend der Energieverbrauch plötzlich ansteigt und die Netze überlastet sind“, so Kölsch. Über einen Regler ließe sich der Verbrauch steuern und bei Bedarf in bestimmten Bereichen senken. Stromkonzerne haben ähnliche Verträge heutzutage zum Beispiel schon mit Supermärkten. Diese erhalten günstigeren Strom, wenn sie bereit sind, bei hohem Verbrauch in den Netzen etwa die Beleuchtung im Laden um zehn Prozent zu reduzieren.

Zudem könnten Unternehmen damit Maschinen in ihren Fabriken vernetzen, Verkehrsbetriebe Anzeigetafeln an Haltestellen mit Bussen und Bahnen oder Krankenhäuser wichtige medizinische Geräte. Auch die Versorgung großer Gebäudekomplexe ließe sich damit einfacher regeln, etwa Heizungs-, Lüftungs-, Klima- und Lichtanlagen.

Die Arbeiten finden im Rahmen des Projektes „VICINITY“ statt, das von der Europäischen Union mit 7,5 Millionen Euro gefördert wird. Es wird von Professor Grimm in Kaiserslautern koordiniert. Insgesamt sind 16 Partner aus Europa an dem Vorhaben beteiligt. Auf der Hannover Messe stellen die Forscher das Projekt vor.

Fragen beantworten:
Christopher Heinz
Entwicklung Cyber-Physikalischer Systeme
Tel.: 0631 205-5630
E-Mail: heinz[at]cs.uni-kl.de

Johannes Kölsch
Entwicklung Cyber-Physikalischer Systeme
Tel.: 0631 205-5934
E-Mail: koelsch[at]cs.uni-kl.de

Die TU Kaiserslautern ist die einzige technisch-ingenieurwissenschaftlich ausgerichtete Universität in Rheinland-Pfalz. Zukunftsorientierte Studiengänge, eine praxisnahe Ausbildung und eine moderne Infrastruktur sind die Rahmenbedingungen, die Studierende an der Campus-Universität vorfinden. Die TU Kaiserslautern wurde beim bundesweiten Wettbewerb "Exzellente Lehre" mit dem Exzellenz-Preis für Studium und Lehre ausgezeichnet. Damit stellt die TU den hohen Stellenwert ihrer Studienangebote unter Beweis. Darüber hinaus profitieren die Studierenden und Wissenschaftler von den zahlreichen international renommierten Forschungseinrichtungen, die im Bereich der angewandten Forschung eng mit der TU Kaiserslautern kooperieren.

 

 

Katrin Müller
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