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2-2021

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Zeitschrift für Elektro-, Gebäude- und Sicherheitstechnik, Smart Home

Internet of Things M-Bus

Internet of Things M-Bus meets MQTT IoT-Anschluss für M-Bus-basierte Zähler Um den steigenden Anforderungen der Digitalisierung entsprechen zu können, bedarf das M-Bus-basierte Smart Metering und Submetering einer echtzeitfähigen IoT-Anbindung Die MPW-IP-Pegelwandler von STV Electronic unterstützen 16 bis 128 Standardlasten und bieten neben einer Ethernet-Schnittstelle auch die Option, die bislang betriebenen RS232/485-Schnittstellen parallel weiter zu bedienen Dipl.-Ing. Markus Hühn Geschäftsführer STV Electronic GmbH info@stv-electronic.de www.stv-electronic.de Zählerauslesung per M-Bus M-Bus-fähige Strom-, Gas-, Warm- oder Kaltwasserzähler sind eine bewährte und robuste Lösung zur Zählerauslesung und sind deshalb weit verbreitet. Insofern ist es durchaus nachvollziehbar, dass Unternehmen nach Möglichkeiten suchen, ihre bestehenden, zuverlässig funktionierenden M-Bus- Systeme auch im Rahmen ihrer IoTund Digitalisierungs-Strategien weiter zu nutzen. Zwar gibt es mit dem Open Metering System (OMS) bereits einen Lösungsweg, der konform der gesetzlichen Regularien zur Zählerfernauslesung ist. Wer aber nach einem leistungsfähigen direkten IP-Zugang zu den Zählern sucht, braucht mehr als lediglich die Möglichkeit der Auslesung von Zählerdaten durch offizielle Messstellenbetreiber. M-Bus-angebundene Zähler konnten zwar schon immer all ihre wertvollen Daten liefern, die Energiemanager zur Steigerung der Energieeffizienz sowie Verbesserung der Leistungsbilanz und Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen benötigen. Es war bislang jedoch immer eine Insellösung, die nicht standardisiert war und einer ganz spezifischen Gateway-Lösung vor Ort bedurfte. Nachteile beseitigen Im Digitalisierungszeitalter sollten Energieeinsatz, -verbrauch, und Lastgang jedoch möglichst einfach, barrierefrei und von jeder berechtigten Instanz aus IP-basiert erfassbar sein. Im Zuge der Digitalisierung macht man dies heute nämlich gerne mittels Cloud-Lösungen. Diese führen dann mit vergleichsweise wenigen Klicks Daten aus verschiedensten Quellen zusammen, um beispielsweise aus dem Energieverbrauch (Quelle: Zähler-Cloud) und den Stückzahlen der Produktion (Quelle z.B. ERP-System) passende Kennzahlen zu ermitteln, um die Effizienz von einzelnen Maschinen oder Fertigungsprozessen zu vergleichen und Optimierungen durchführen – auch was Lastspitzen betrifft. Auf die gleichen Daten greifen heute auch Cloud-Dienste zur Initiierung parameterbasierter Wartungs-Services für Maschinen und Anlagen zu, da man die Betriebsstunden einer Anlage auch aus dem Stromverbrauch ziehen kann. Selbstverständlich sind es auch Verbrauchsanzeigesysteme und letztlich auch Abrechnungssysteme, die auf diese Daten möglichst barrierefrei zugreifen wollen. All diese Lösungen können von einem einfachen IP-basierten Echtzeitzugriff auf die verteilten M-Bus-Zähler profitieren. Eine State-of-the-Art-Technologie hierfür ist das MQTT-Protokoll, dessen Cloud-Service zur Sammlung von Daten in jedwede Linux-basierte Umgebung leicht mit wenigen Klicks implementiert werden kann. MQTT – Defacto-Standard für die IoT-Anbindung einfacher Devices MQTT steht für Message Queuing Telemetry Transport und ist ein schlankes Protokoll der TCP/IP-Anwendungsschicht, das für die Kommunikation von einfachen Geräten und Anwen- Der Nutzen der IP-basierten Digitalisierung von Zählern 18 Haus und Elektronik 2/2021

Internet of Things Edge-Server für den Schaltschrank Der Raspberry-Pi-basierte Hutschienen-PC Smart Manager 4.0 von STV Electronic kann als Edge-Server auch MQTT-Broker-Funktionen erfüllen Soll der MQTT-Broker lokal am Edge installiert werden, hat STV eine leistungsfähige und extrem vielseitige Lösung parat. Den Hutschienen-PC Smart Manager 4.0 mit Raspberry Pi Prozessor. Er passt dank seines platzsparenden Designs in jeden Schaltschrank. Dank vorinstalliertem Node-Red ist der Zugriff auf M-Bus-Zähler, die über einen MPW-IP-Pegelwandler angeschlossen sind, einfach und schnell konfiguriert. Zudem lässt sich der leistungsfähige Mini-PC auch mit Open-Source- Lösungen wie Mosqitto als MQTT- Broker betreiben. Auch fertig programmierte Zählerdaten-Clouds setzt STV bei Bedarf auf Anfrage um. So wurden bereits Installationen für die Verbrauchsanzeige in einer Fabrik realisiert sowie die Integration in ein Energiekosten- Management-Portal mit Abrechnungssystem für Mietparteien. Dank Codesys-Support und zahlreichen Schnittstellen eignet sich der Hutschienen-PC aber auch für viele verschiedene Automatisierungsaufgaben inklusive Anbindung von Industrial Ethernet- und Feldbus-Architekturen bis hin zu einfachen analogen oder digitalen I/Os und Lösungen aus der Maker- Szene. ◄ dungen in vernetzten IoT-Applikationen zugeschnitten wurde. Es ist speziell dafür ausgelegt, kleine Datenpakete zu übertagen und dies selbst in großen Installationen mit tausenden verteilten Geräten sehr effizient umzusetzen. Der große Vorteil von MQTT besteht in solchen Anwendungsszenarien zum einen darin, dass die Geräte und Sensoren, die Informationen liefern, von den Anwendungen oder verarbeitenden Systemen, die die geleiferten Informationen abfragen, entkoppelt sind, was die Komplexität der Kommunikation reduziert. Publisher und Subscriber Diese sogenannten Publisher und Subscriber haben keine direkte Kommunikation miteinander. Sie läuft über einen zwischengeschalteten MQTT- Broker ab, der als zentraler Datenumschlagplatz dient. Er sammelt alle von den Publishern gelieferten Daten zu einem bestimmen Thema und stellt sie allen Subscribern, die an diesen Themen interessiert sind, in Form eines digitalen Broadcasts zur Verfügung. Alle zwischen Publisher, Broker und Subscriber übertragenen Daten können dabei per SSL verschlüsselt werden, was für den Datenschutz bei den Verbrauchswerten entscheidend ist. Zusätzliche Features wie Retained Messages, Last-Will-and-Testament, Persistent Sessions und QoS Level machen es Entwicklern dabei leicht, Applikationen zu entwickeln, die resilient und einfach wartbar sind. Mit diesen Eigenschaften hat sich MQTT als Defacto-Standard bei der professionellen Anbindung von Geräten an das Internet der Dinge etabliert, und man kann ihn auch die Anbindung des M-Busses und damit seinen angeschlossenen Zählern nutzen. Die M-Bus-Pegelwandler der MPW-Serie von STV Electronic haben eine IPv4/IPv6-kompatible Ethernet- Schnittstelle und unterstützen das MQTT-Publishing von M-Bus-Gerätevariablen Haus und Elektronik 2/2021 19

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