Seminar IoT für Energieversorger: Grundlagen, Grenzen und Strategie

Einführung, Grundlagen und Fallbeispiele aus Energieversorgungsunternehmen

• Grundlagen aller Technologie-Stacks im IIoT  
• IoT-Anpassungsrate im Energieversorgungsmarkt & wie sie ihr zukünftiges Geschäftsmodell und ihren Betrieb auf das IoT ausrichten
• Breit angelegte Anwendungsbereiche
• Smart Meter, Smart Car, Smart Grid - kurze Definition, Einführung und Herausforderungen
• Erstellung von Geschäftsregeln für IoT
• 3-Schichten-Architektur von Big Data - Physikalische (Sensoren), Kommunikation und Datenintelligenz
•  Sich entwickelnde Standards und Plattformanbieter wie Azure, AWS und Google - kurze Vorstellung. Was sie bieten und was sie nicht bieten

Sensoren, Hardware und Sensornetzwerke

• Grundlegende Funktion und Architektur eines Sensors - Sensorkörper, Sensormechanismus, Sensorkalibrierung, Sensorwartung, Kosten- und Preisstruktur, Legacy- und modernes Sensornetzwerk - Alle Grundlagen über die Sensoren
• Entwicklung von Sensorelektronik - IoT vs. Legacy und Open Source vs. traditioneller PCB-Designstil
• Entwicklung von Sensorkommunikationsprotokollen - Historie bis heute. Legacy-Protokolle wie Modbus, Relais, HART bis hin zu modernen Zigbee, Zwave, X10, Bluetooth, ANT, 6LoPAN, WiFi-x, NB-IoT, SignalFx, LORA
• Stromversorgungsoptionen für Sensoren - Batterie, Solar, Mobile und PoE
• Energy Harvesting-Lösungen für Wearables
• SoC (Sensors on Chips) und MEMS-basierte Sensoren
• Anpassung der Abtastrate an die Anwendung - warum ist das in der Praxis wichtig?
• Was ist ein Sensornetzwerk? Was ist ein Ad-hoc-Netzwerk?
• Drahtloses vs. drahtgebundenes Netzwerk
• Autopairing und Wiederanbindung
• Welche Anwendungen sollen wo eingesetzt werden?
• Mathematische Übung, um herauszufinden, welches Netzwerk man wo einsetzen sollte

Die wichtigsten Sicherheits- und Risikoaspekte im IoT

• Firmware-Patching-Risiko - der weiche Bauch des IoT
• Detaillierte Überprüfung der Sicherheit von IoT-Kommunikationsprotokollen - Transportschichten ( NB-IoT, 4G, 5G, LORA, Zigbee usw. ) und Anwendungsschichten - MQTT, Web Socket usw.
• Verwundbarkeit von API-Endpunkten - Liste aller möglichen API in der IoT-Architektur
• Verwundbarkeit von Gate-Way-Geräten und Services
• Verwundbarkeit von angeschlossenen Sensoren -Gateway-Kommunikation
• Schwachstelle von Gateway- Server-Kommunikation
• Schwachstelle von Cloud-Datenbank-Diensten im IoT
• Verwundbarkeit von Anwendungsschichten
• Schwachstelle des Gateway-Management-Dienstes - lokal und Cloud-basiert
• Risiko des Log-Managements in Edge- und Non-Edge-Architektur

Maschinelles Lernen, KI, Analytik für intelligentes IoT

• Was ist der Return of Investment für intelligentes IoT?
• In der Energieversorgung - Stromqualität, Energiemanagement, andere Analytik als Service (AAS)
• Einführung in analytische Stacks im IoT - Merkmalsextraktion, Signalverarbeitung, maschinelles Lernen
• Einführung in die digitale Signalverarbeitung
• Grundlagen von Analytik-Stacks in IoT-Anwendungen
• Lernen von Klassifizierungstechniken
• Bayessche Vorhersage - Vorbereitung der Trainingsdatei
• Support-Vektor-Maschine
• Bild- und Videoanalytik für IoT
• Betrugs- und Alarm-Analyse durch IoT
• Echtzeit-Analytik/Stream-Analytik
• Skalierbarkeitsprobleme von IoT und maschinellem Lernen
• FOG-Berechnung
• Edge-Architektur

Smart Metering- Standards, Sicherheit und Zukunft

• Smart Metering,
• Offene Smart-Grid-Protokolle (OSGP)
• ANSI C 2.18-Protokolle
• NIST Standard für HAN ( Home Area Network)
• Home Plug Powerline Allianz
• Sicherheitsstandard für Smart Meter- IEC 62056
• Sicherheitsschwachstellen von Smart Metering - Fallstudien

Cloud-Plattform für IoT / Iaas/Paas/Saas für IoT

• Iaas : Infrastruktur als Dienst - sich entwickelnde Modelle
• Mechanismus der Sicherheitsverletzung in der IOT-Schicht für Iaas
• Middleware für Iaas-Business-Implementierung im Gesundheitswesen, Homeautomation und Landwirtschaft
• Iaas-Fallstudie für Fahrzeuginformationen für Auto-Versicherung und Landwirtschaft
• Paas: Plattform as a Service im IoT. Fallstudien zu einigen IoT-Middlewares
• Saas : Software/System als Service für IoT-Geschäftsmodelle
• Updates und Patches über Web-OTA-Mechanismus
• Microsoft IoT Central als Beispiel für eine PaaS-Plattform
• Google IoT, AWS IoT PaaS-Plattform

Zukunft von Smart Grid und Smart Metering

• EV-Laden als Dienstleistung
• EV als mobile Batterie- und Ladegerät-Wallet
• Große Batteriespeicher - Hydro-Batterie, Lithium-Batterie und andere Initiativen
• Laden und Speichern als Dienstleistung
• Netz als Dienstleistung für P2P-Energiehandel
• Einsatz von Distributed-Ledger-Technologie im P2P-Energiehandel - Blockchain, HyperLedger und DAG
• IOTA/TIANGLE im P2P-Laden
• IOTA/TANGLE in Smart Energy und Smart Contract

Einige gängige IoT-Systeme für die Monetarisierung von Energieversorgern

• Hausautomatisierung
• Intelligentes Parken
• Energie-Optimierung
• Automotive-OBD /Iaas/Paas für Versicherung und Autoparken
• Mobiles Park-Ticket-System
• Indoor-Standortverfolgung
• Intelligente Beleuchtung für die intelligente Stadt
• Smartes Abfallentsorgungssystem
• Intelligente Verschmutzungskontrolle in der Stadt

Mobiles IoT Modem, 4G, 5G, NB-IOT

• 4G IoT-Standards für IoT : LTE-M-Anwendungen, NB-IoT, UNB-Standard für 3GPP, 4G , LTE CAT-1 IoT
• 5G IoT-Standard für IoT : LPWA, eMTC , IMT 2020 5G
• Detaillierte Architektur von IoT Mobile Modem
• Sicherheitsschwachstellen von 4G/5G und Funknetzen
• IoT Gateways -Architektur, Klassifizierung und Sicherheitsfragen

Verwaltete IoT-Dienste : IoT-Verwaltungsschichten

• Sensor Onboarding
• Sensor-Mapping
• Digitaler Zwilling
• Asset-Verwaltung
• Verwaltung von Geräten und Gateways von Drittanbietern
• Verwaltung der Sensor- und Gateway-Konnektivität
• Verwaltung des Geräte- und Gateway-Zustands
• Verwaltung von Sensorkalibrierung und QC
• Verwaltung von OTA/Patching im großen Maßstab
• Verwaltung von Firmware, Middleware und analytischen Builds in verteilten Systemen 
• Sicherheits- und Risikomanagement
• API-Verwaltung
• Log-Verwaltung

Management kritischer Anlagen

• Überprüfung des bestehenden faseroptischen Netzwerks, SCADA, PLC für Kraftwerke, Umspannwerke und kritische Transformatoren.
• SHM (Structural Health Monitoring) des DAM-Systems -ICOLD-Standard für die Dammüberwachung
• Aufrüstung von SCADA auf ein lokales, cloudbasiertes System (keine öffentliche Cloud)
• SCADA/PLC zu intelligenter lokaler Cloud für effizienteres Management von kritischen Anlagen