Kooperative Mobilität in Megastädten

Mobilität in Form des Transports von Waren und Personen ist ein wesentlicher Bestandteil unserer heutigen Gesellschaft, da diese einen enormen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit und das soziale Leben hat. Nichts verkörpert die Begriffe Individualität, Flexibilität und Freiheit mehr als das eigene Auto und ist - in der Masse - gleichzeitig deren größte Bedrohung. Insbesondere in Megastädten konzentrieren sich die mit dem Verkehr verbundenen Probleme, die neben Staus auch zu einer überlasteten Infrastruktur führen und erhebliche Konsequenzen für die Umwelt nach sich ziehen. Im Rahmen dieser Arbeit werden einige Ansätze vorgestellt und deren technische Umsetzung erläutert. Aus Sicht der Benutzer werden Anwendungen zur Förderung des kollektiven und gemeinschaftlichen Transports sowie ein Ansatz zur gemeinschaftlichen Parkraumverwaltung präsentiert. Im Anschluss wird aus der Sicht der Mobilitätsanbieter ein kooperativer Ansatz für einen flexiblen und bedarfsorientierten Tür-zu-Tür Transportdienst beschrieben. Abschließend wird auf ein System zur gemeinschaftlichen Schadstoffüberwachung eingegangen, welches einerseits eine detaillierte Grundlage für Infrastrukturbetreiber und Stadtplaner bietet und andererseits als Basis für umweltsensitive Anwendungen genutzt werden kann. Mit der Unterstützung von Informations- und Kommunikationstechnologien in Kombination mit mobilen Endgeräten sowie auf der Basis des gemeinschaftlichen Zusammenwirkens, leisten die entwickelten Anwendungen und Systeme damit einen Beitrag zur Förderung einer effizienten und nachhaltigen Mobilität in Megastädten.Mobility in terms of transportation of persons and goods is an essential part of our society today, as it has a huge impact on the economy and the social life. Nothing embodies the concepts of individuality, flexibility and freedom more than owning a car, which - in bulk - is also their greatest threat. Problems associated with traffic are concentrated especially in megacities and besides congestion cause an overburdened infrastructure and have serious consequences for the environment. In the context of this work, different approaches will be presented and explained. From the perspective of the users, applications to leverage collective and collaborative transport as well as an approach for cooperative parking space managemant will be illustrated. In the following, from the point of view of mobility providers, a cooperative approach for a flexible an demand responsive door-to-door transportation service is described. Finally, a system for joint monitoring of pollutants will be explained which on the one hand provides a detailed basis for infrastructure managers and urban planners, and on the other hand can be used as a basis for environmentally sensitive applications. With the support of information and communication technologies in combination with mobile devices as well as on the basis of the community interaction, the developed applications and systems, thus contributing to the promotion of efficient and sustainable mobility in megacities

An energy management system for a smart office environment

The evolution of the electricity grid towards the smart grid paradigm is fostering the integration of distributed renewable energy sources in Smart Buildings: a combination of local power generation, battery storage and controllable loads can greatly increase the energetic self-sufficiency of a Smart Building, enabling it to operate in islanded mode or to participate in an Automatic Demand Response framework, thus taking advantage of time-variable tariffs to achieve economical savings. This paper proposes an energy management system specifically tailored for a Smart Office building, which relies on actual data and on forecasting algorithms to predict the future patterns of both local energy generation and power loads. Performance is compared to the optimal energy usage scheduling, which would be obtained assuming the exact knowledge of the future energy production and consumption trends, showing gaps below 10% w.r.t. the optimum

Referenzarchitektur eines Ressourcen-Cockpits zur Unterstützung der Instandhaltung

Durch die Trends der Digitalisierung und der Industrie 4.0 steigen die Anforderungen an die handelnden Personen im produzierenden Gewerbe. Unterstützende Prozesse wie die Instandhaltung trifft dieser Wandel besonders stark, da dort das Wissensmanagement auch wegen zunehmenden Alters der beteiligten Personen stark an Bedeutung zunimmt. Informationssysteme, wie ein Ressourcen-Cockpit, die den Instandhalter durch zielgerichtete und gebündelt dargestellte Informationen und Auswertungen unterstützten, stellen eine Lösung dieser Herausforderung dar. Die Entwicklung eines solchen Ressourcen-Cockpits ist jedoch kostspielig und erfordert ein tiefes Verständnis der technischen Möglichkeiten sowie der Domäne der Instandhaltung. Zusätzlich führen fehlende Standards und Architekturen zu dem Problem, dass unabhängig voneinander entwickelte Systeme inkompatibel zueinander sind. Dies erschwert eine branchen- und unternehmensübergreifende Zusammenarbeit, die in der Instandhaltung nötig ist. Um eine zukunftssichere Entwicklung zu ermöglichen, soll in diesem Beitrag die Referenzarchitektur eines Ressourcen-Cockpits zur Unterstützung der Instandhaltung vorgestellt werden, die die Entwicklung eines individuellen Ressourcen-Cockpits erleichtert

Erstellung einer Referenzarchitektur anhand von individuellen Unternehmensanforderungen

Durch die Bereitstellung von Referenzarchitekturen (RA) im Kontext von Industrie 4.0 kann der Prozess zur Entwicklung entsprechender Applikationen stark verbessert werden. Die Entwicklungszeit verkürzt sich, die Qualität steigert sich und eine Kompatibilität zwischen unterschiedlichen Applikationen, die auf einer gemeinsamen RA aufbauen, kann gesichert werden. Die Entwicklung von RAen ist jedoch eine herausfordernde Aufgabe, besonders wenn keine bestehenden offenen Architekturen für diese Art von Applikationen existieren, aus denen eine RA extrahiert werden kann. Um die Entwicklung solcher RAen zu vereinfachen, wird daher in diesem Beitrag der Erstellungsprozess einer RA für Ressourcen-Cockpits zur Unterstützung der Instandhaltung dargelegt, der anhand von Anforderungen an spezifische Systeme eine adäquate RA ableitet. Neben dem Prozess werden die Grundlagen in Form von generischen, und spezifische Anforderungen an ein Ressourcen-Cockpit dargelegt

An Energy Management Service for the Smart Office

The evolution of the electricity grid towards the smart grid paradigm is fostering the integration of distributed renewable energy sources in smart buildings: a combination of local power generation, battery storage and controllable loads can greatly increase the energetic self-sufficiency of a smart building, enabling it to maximize the self-consumption of photovoltaic electricity and to participate in the energy market, thus taking advantage of time-variable tariffs to achieve economic savings. This paper proposes an energy management infrastructure specifically tailored for a smart office building, which relies on measured data and on forecasting algorithms to predict the future patterns of both local energy generation and power loads. The performance is compared to the optimal energy usage scheduling, which would be obtained assuming the exact knowledge of the future energy production and consumption trends, showing gaps below 10% with respect to the optimum

Developing Self-Similar Hybrid Control Architecture Based on SGAM-Based Methodology for Distributed Microgrids

Cyber-Physical Systems (CPS) are the complex systems that control and coordinate physical infrastructures, which may be geographically apart, via the use of Information and Communication Technology (ICT). One such application of CPS is smart microgrids. Microgrids comprise both power consuming and power producing infrastructure and are capable of operating in grid connected and disconnected modes. Due to the presence of heterogeneous smart devices communicating over multiple communication protocols in a distributed environment, a system architecture is required. The objective of this paper is to approach the microgrid architecture from the software and systems’ design perspective. The architecture should be flexible to support various multiple communication protocols and is able to integrate various hardware technologies. It should also be modular and scalable to support various functionalities such as island mode operations, energy efficient operations, energy trading, predictive maintenance, etc. These requirements are the basis for designing the software architecture for the smart microgrids that should be able to manage not only electrical but all energy related systems. In this work, we propose a distributed, hybrid control architecture suited for microgrid environments, where entities are geographically distant and need to operate in a cohesive manner. The proposed system architecture supports various design philosophies such as component-based design, hierarchical composition of components, peer-to-peer design, distributed decision-making and controlling as well as plug-and-play during runtime. A unique capability of the proposed system architecture is the self-similarity of the components for the distributed microgrids. The benefit of the approach is that it supports these design philosophies at all the levels in the hierarchy in contrast to a typical centralized architectures where decisions are taken only at the global level. The proposed architecture is applied to a real system of 13 residential buildings in a low-voltage distribution network. The required implementation and deployment details for monitoring and controlling 13 residential buildings are also discussed in this work