IoT Middleware Platforms for Smart Energy Systems: An Empirical Expert Survey

Middleware platforms are key technology in any Internet of Things (IoT) system, considering their role in managing the intermediary communications between devices and applications. In the energy sector, it has been shown that IoT devices enable the integration of all network assets to one large distributed system. This comes with significant benefits, such as improving energy efficiency, boosting the generation of renewable energy, reducing maintenance costs and increasing comfort. Various existing IoT middlware solutions encounter several problems that limit their performance, such as vendor locks. Hence, this paper presents a literature review and an expert survey on IoT middleware platforms in energy systems, in order to provide a set of tools and functionalities to be supported by any future efficient, flexible and interoperable IoT middleware considering the market needs. The analysis of the results shows that experts currently use the IoT middleware mainly to deploy services such as visualization, monitoring and benchmarking of energy consumption, and energy optimization is considered as a future application to target. Likewise, non-functional requirements, such as security and privacy, play vital roles in the IoT platforms’ performances

μGIM - Microgrid intelligent management system based on a multi-agent approach and the active participation of end-users

[ES] Los sistemas de potencia y energía están cambiando su paradigma tradicional, de sistemas centralizados a sistemas descentralizados. La aparición de redes inteligentes permite la integración de recursos energéticos descentralizados y promueve la gestión inclusiva que involucra a los usuarios finales, impulsada por la gestión del lado de la demanda, la energía transactiva y la respuesta a la demanda. Garantizar la escalabilidad y la estabilidad del servicio proporcionado por la red, en este nuevo paradigma de redes inteligentes, es más difícil porque no hay una única sala de operaciones centralizada donde se tomen todas las decisiones. Para implementar con éxito redes inteligentes, es necesario combinar esfuerzos entre la ingeniería eléctrica y la ingeniería informática. La ingeniería eléctrica debe garantizar el correcto funcionamiento físico de las redes inteligentes y de sus componentes, estableciendo las bases para un adecuado monitoreo, control, gestión, y métodos de operación. La ingeniería informática desempeña un papel importante al proporcionar los modelos y herramientas computacionales adecuados para administrar y operar la red inteligente y sus partes constituyentes, representando adecuadamente a todos los diferentes actores involucrados. Estos modelos deben considerar los objetivos individuales y comunes de los actores que proporcionan las bases para garantizar interacciones competitivas y cooperativas capaces de satisfacer a los actores individuales, así como cumplir con los requisitos comunes con respecto a la sostenibilidad técnica, ambiental y económica del Sistema. La naturaleza distribuida de las redes inteligentes permite, incentiva y beneficia enormemente la participación activa de los usuarios finales, desde actores grandes hasta actores más pequeños, como los consumidores residenciales. Uno de los principales problemas en la planificación y operación de redes eléctricas es la variación de la demanda de energía, que a menudo se duplica más que durante las horas pico en comparación con la demanda fuera de pico. Tradicionalmente, esta variación dio como resultado la construcción de plantas de generación de energía y grandes inversiones en líneas de red y subestaciones. El uso masivo de fuentes de energía renovables implica mayor volatilidad en lo relativo a la generación, lo que hace que sea más difícil equilibrar el consumo y la generación. La participación de los actores de la red inteligente, habilitada por la energía transactiva y la respuesta a la demanda, puede proporcionar flexibilidad en desde el punto de vista de la demanda, facilitando la operación del sistema y haciendo frente a la creciente participación de las energías renovables. En el ámbito de las redes inteligentes, es posible construir y operar redes más pequeñas, llamadas microrredes. Esas son redes geográficamente limitadas con gestión y operación local. Pueden verse como áreas geográficas restringidas para las cuales la red eléctrica generalmente opera físicamente conectada a la red principal, pero también puede operar en modo isla, lo que proporciona independencia de la red principal. Esta investigación de doctorado, realizada bajo el Programa de Doctorado en Ingeniería Informática de la Universidad de Salamanca, aborda el estudio y el análisis de la gestión de microrredes, considerando la participación activa de los usuarios finales y la gestión energética de lascarga eléctrica y los recursos energéticos de los usuarios finales. En este trabajo de investigación se ha analizado el uso de conceptos de ingeniería informática, particularmente del campo de la inteligencia artificial, para apoyar la gestión de las microrredes, proponiendo un sistema de gestión inteligente de microrredes (μGIM) basado en un enfoque de múltiples agentes y en la participación activa de usuarios. Esta solución se compone de tres sistemas que combinan hardware y software: el emulador de virtual a realidad (V2R), el enchufe inteligente de conciencia ambiental de Internet de las cosas (EnAPlug), y la computadora de placa única para energía basada en el agente (S4E) para permitir la gestión del lado de la demanda y la energía transactiva. Estos sistemas fueron concebidos, desarrollados y probados para permitir la validación de metodologías de gestión de microrredes, es decir, para la participación de los usuarios finales y para la optimización inteligente de los recursos. Este documento presenta todos los principales modelos y resultados obtenidos durante esta investigación de doctorado, con respecto a análisis de vanguardia, concepción de sistemas, desarrollo de sistemas, resultados de experimentación y descubrimientos principales. Los sistemas se han evaluado en escenarios reales, desde laboratorios hasta sitios piloto. En total, se han publicado veinte artículos científicos, de los cuales nueve se han hecho en revistas especializadas. Esta investigación de doctorado realizó contribuciones a dos proyectos H2020 (DOMINOES y DREAM-GO), dos proyectos ITEA (M2MGrids y SPEAR), tres proyectos portugueses (SIMOCE, NetEffiCity y AVIGAE) y un proyecto con financiación en cascada H2020 (Eco-Rural -IoT)

Building Blocks for IoT Analytics Internet-of-Things Analytics

Internet-of-Things (IoT) Analytics are an integral element of most IoT applications, as it provides the means to extract knowledge, drive actuation services and optimize decision making. IoT analytics will be a major contributor to IoT business value in the coming years, as it will enable organizations to process and fully leverage large amounts of IoT data, which are nowadays largely underutilized. The Building Blocks of IoT Analytics is devoted to the presentation the main technology building blocks that comprise advanced IoT analytics systems. It introduces IoT analytics as a special case of BigData analytics and accordingly presents leading edge technologies that can be deployed in order to successfully confront the main challenges of IoT analytics applications. Special emphasis is paid in the presentation of technologies for IoT streaming and semantic interoperability across diverse IoT streams. Furthermore, the role of cloud computing and BigData technologies in IoT analytics are presented, along with practical tools for implementing, deploying and operating non-trivial IoT applications. Along with the main building blocks of IoT analytics systems and applications, the book presents a series of practical applications, which illustrate the use of these technologies in the scope of pragmatic applications. Technical topics discussed in the book include: Cloud Computing and BigData for IoT analyticsSearching the Internet of ThingsDevelopment Tools for IoT Analytics ApplicationsIoT Analytics-as-a-ServiceSemantic Modelling and Reasoning for IoT AnalyticsIoT analytics for Smart BuildingsIoT analytics for Smart CitiesOperationalization of IoT analyticsEthical aspects of IoT analyticsThis book contains both research oriented and applied articles on IoT analytics, including several articles reflecting work undertaken in the scope of recent European Commission funded projects in the scope of the FP7 and H2020 programmes. These articles present results of these projects on IoT analytics platforms and applications. Even though several articles have been contributed by different authors, they are structured in a well thought order that facilitates the reader either to follow the evolution of the book or to focus on specific topics depending on his/her background and interest in IoT and IoT analytics technologies. The compilation of these articles in this edited volume has been largely motivated by the close collaboration of the co-authors in the scope of working groups and IoT events organized by the Internet-of-Things Research Cluster (IERC), which is currently a part of EU's Alliance for Internet of Things Innovation (AIOTI)

RESTful M2M Gateway for Remote Wireless Monitoring for District Central Heating Networks

In recent years, the increased interest in energy conservation and environmental protection, combined with the development of modern communication and computer technology, has resulted in the replacement of distributed heating by central heating in urban areas. This paper proposes a Representational State Transfer (REST) Machine-to-Machine (M2M) gateway for wireless remote monitoring for a district central heating network. In particular, we focus on the resource-oriented RESTful M2M gateway architecture, and present an uniform devices abstraction approach based on Open Service Gateway Initiative (OSGi) technology, and implement the resource mapping mechanism between resource address mapping mechanism between RESTful resources and the physical sensor devices, and present the buffer queue combined with polling method to implement the data scheduling and Quality of Service (QoS) guarantee, and also give the RESTful M2M gateway open service Application Programming Interface (API) set. The performance has been measured and analyzed. Finally, the conclusions and future work are presented