Verteilte Messsysteme und drahtlose Sensornetzwerke

Dieses Joint Lab ist ein Ergebnis einer schon länger existierenden Zusammenarbeit mit der Universität Zielona Góra. Die Kooperation wurde im Februar 2016 vertraglich fixiert. Sie zeichnet sich durch gemeinsame Vortrags- und Lehraktivitäten, Bachelor- und Masterarbeiten sowie fachspezifische Projekte aus.

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    Der Forschungsschwerpunkt des Joint Labs ist die Entwicklung von: 

    • drahtlosen Sensornetzwerke
    • intelligenten Sensoren
    • Kommunikationsprotokolle
    • Datenbearbeitung und Sicherheit
    • Energiemanagement auf allen Ebenen
    • Edge, Fog und Cloud Computing Middleware

    Dieses Joint Lab untersucht alle Aspekte der praktischen Ansätze der verteilten Messsysteme. Solche Messsysteme beinhalten Ressourcen eingeschränkten Teils, normalerweise unter den Namen drahtloses Sensornetzwerk, Internet of Things (IoT) oder Cyber Physical Systems (CPS) bekannt. Dieses Sensor- und Aktuator-Netzwerk wird in der überwachten Umgebung installiert, interagiert mit dieser Umgebung und kommuniziert mit dem leistungsfähigerem Teil des Messsystems, welches sich z. B. in der Cloud (oder auch verteilt zwischen Cloud, Fog und Edge) befindet. Die Kombination dieser zwei Teile erlaubt Anwendungen in Bereichen wie Umweltmonitoring, Smart Grid, Smart City. Solche Anwendungen bearbeiten sehr große Datenmengen aus verschiedenen Quellen und von verschiedenen Besitzern. Diese brauchen Zuverlässigkeit und Sicherheit, welche zusammen mit einer weiteren und wichtigen Eigenschaft von verteilten Systemen - Verfügbarkeit - die Entwicklung von solchen Messsystemen nicht trivial machen. 

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    SmartGrid Plattform

    Das Projekt hat die Erweiterung der wissenschaftlichen Kooperation zwischen dem Institut für Metrologie, Elektronik und Informatik der Universität Zielona Góra und dem IHP zum Ziel. Im Rahmen dieses Projektes liegt der Fokus besonders auf der Systematisierung der technologieorientierten Arbeiten an Systemen und Algorithmen für Energiemanagement im intelligenten Energienetz (Smart Grid). Das Hauptergebnis ist der Anstieg des Kooperationsniveaus der Projektpartner - was zum Anstieg des Forschungspotentials in der Region führen wird.

    Die Anwendung von intelligenten Algorithmen beim Energiemanagement wird ohne Zweifel zur Notwendigkeit, da die Energie immer öfter aus regenerativen Quellen stammt. Besonders für die Verbraucher ist die ungestörte Nutzung des Stromnetzes wichtig. Das Testen der Algorithmen unter realistischen Bedingungen ist dabei besonders schwierig. Im SmartGrid-Plattform-Projekt haben wir eine Testplattform für solche Untersuchungen entwickelt.

    Projekt gefördert durch:

    SmartRiver

    Ziel des Projekts ist die Unterstützung von Hochwasserschutzmaßnahmen für die Bevölkerung in Słubice und Frankfurt (Oder). Das Projekt ist ein Forschungsprojekt, in dem ein grenzüberschreitendes, intelligentes System für Deich- und Odergebietsüberwachung realisiert wird.

    Das Projekt hat auch das Ziel, die wissenschaftliche Kooperation zwischen der Universität Zielona Góra und dem IHP zu erweitern. Im Rahmen dieses Projektes liegt der Fokus besonders auf der Systematisierung der technologieorientierten Arbeiten an Algorithmen und Lösungen für drahtlose Sensornetzwerke und Smart City.

    Projekt gefördert durch:

    ebalance plus

    Das ebalance-plus-Projekt erweitert die Ergebnisse der Projekte e-balance und SmartGrid Plattform. Auf deren Basis soll eine Lösung entwickelt werden, welche die energetische Flexibilität der Nutzer zur Verbesserung der Netzzuverlässigkeit und Netzeffizienz, unter Verwendung von erneuerbaren Energiequellen, nutzt. 

    Die ebalance-plus-Lösung ist eine IKT-Plattform, die die Integration und Interoperabilität auf jeder Ebene des Energienetzes sicherstellt und einen effektiven Marktrahmen bietet, von dem Strombetreiber und Interessenvertreter mit neuen Geschäftsmodellen profitieren. Das System besteht aus Steuereinheiten, die Algorithmen zur Vorhersage und Verwaltung der verfügbaren Flexibilität implementieren, um Anreize für Demand-Response zu schaffen und die Kapazität des Netzes zu erhöhen sowie um Engpässe zu vermeiden und Optimierungsstrategien zu empfehlen. Darüber hinaus ermöglicht es die Integration der (im Projekt entwickelten und getesteten) Flexibilitätslösungen: elektrische Speicherung, V2G-Systeme, SiC-Wechselrichter, Kraft-Wärme-Kopplung, Steuerung der Kraft-Wärme-Kopplung und Verwaltung von Gebäudegeräten mit IoT-basierten Systemen.

    Projekt gefördert durch:

    AMMOD

    Das AMMOD-Projekt soll eine automatisierte und energieautarke Messstation für Biodiversität entwickeln. Die Biodiversitätsüberwachung in einem größeren räumlichen Maßstab ist derzeit ausschließlich anhand einer Auswahl von Indikatorarten und mit der Unterstützung von Bürgerwissenschaftlern möglich, die Experten im Bereich der Taxonomie und der Biologie der ausgewählten Artengruppen sind. Das DNA-Barcoding, eine der am weitesten entwickelten Alternative zur traditionellen Artenbestimmung, ist für eine Vielzahl kleiner und schwer bestimmbarer Arten hilfreich, auch wenn das Verfahren für die Überwachung von Vögeln, Fledermäusen, Nagetieren usw. weniger Bedeutung hat. Für diesen Zweck stehen jedoch andere innovative Instrumente zur Verfügung. Viele verfügbare Technologien wurden für andere (z. B. militärische) Zwecke entwickelt und müssen für eine automatisierte Biodiversitätsüberwachung angepasst werden. Wir verfolgen die Verwendung dieser Instrumente zum Aufbau einer „Biodiversitäts-Wetterstation“.

    Projekt gefördert durch:

    SpaceRegion

    Das Hauptziel des Projektes ist die Integration der Raumfahrt-Technologie-Gruppen um den neuen Raumfahrt-Technologiepark in Zielona Góra und um das IHP. Da es sich aber in den Raumfahrtanwendungen auch sehr häufig um Messsysteme handelt, die zuverlässig und energieeffizient sein müssen, ist die Problematik auch für das Joint Lab wichtig.

    Die geplanten Aktivitäten sollen verschiedene Zielgruppen, die potenzielle Teilnehmer des Sektors darstellen, erreichen. Vorgesehen sind Vorlesungen und Treffen für Schüler und Studierende, um zukünftige Mitarbeiter zu gewinnen - und für Behördenmitarbeiter, um die Vorteile der Technologien darzustellen. Ein Netzwerk von Firmen, die auf dem Gebiet aktiv sind, wird aufgebaut. Kern des Projektes ist die Integration des Forschungspotentials. Die gemeinsamen Aktivitäten der Projektpartner sollen eine nachhaltige und intensive Zusammenarbeit in der Zukunft bringen und so die Innovation in der Region stärken.

    Projekt gefördert durch:

  • Publikationen >> hier klicken <<

    1. High-Resolution Net Load Forecasting for Micro-Neighbourhoods with High Penetration of Renewable Energy Sources
      P. Kobylinski, M. Wierzbowski, K. Piotrowski
      International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Volume 117, 2020, 105635, ISSN 0142-0615, doi.org/10.1016/j.ijepes.2019.105635.
    2. PICO: A Platform Independent Communications Middleware for Heterogeneous Devices in Smart Grids 
      J. Chen, E. Canete, D. Garrido, M. Diaz, K. Piotrowski 
      Computer Standards and Interfaces 65, 1 (2019)
    3. Balancing Energy Production and Consumption in Energy Efficient Neighborhoods 
      K. Piotrowski, M.P.A. Geers, D. Garrido, J. Chen, A. Casaca, J.J. Peralta, M.E.T. Gerards 
      Proc. IEEE International Energy Conference (EnergyCon 2018), (2018) 
    4. Protection of Forests against Environmental Risks – the SCHUWA-Project 
      M. Natkhin, J. Müller, K. Piotrowski, Ch. Pistorius, K. Kronfeld 
      Proc. 19. ITG-/GMA-Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2018, 30 (2018)
    5. IoT based Flood Embankments Monitoring System 
      E. Michta, R. Szulim, A. Sojka-Piotrowska, K. Piotrowski 
      Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High-Energy Physics Experiments 2017, SPIE Proceedings, 104455Y (2017), Lagow, May 28 - June 06, 2017, Poland 
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    • Lehrveranstaltung an der UZ (WIEA) durchgeführt von IHP-Mitarbeitern
      • Vorlesungen und Übungen – Drahtlose Sensornetzwerke und mobile Applikationen
    • Bachelor- und Master-Arbeiten
      • 2018 - 2019: 10 Bachelor, 3 Master 
      • 2020: 4 Bachelor, 1 Master

Dr.-Ing. Krzysztof Piotrowski

IHP
Im Technologiepark 25
15236 Frankfurt (Oder)
Deutschland

Telefon: +49 335 5625 756
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