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Standardisierung von Interfaces und Funktionalitäten für die IoT-basierte Gebäudeautomation

Der Gebäudebereich entwickelt sich zunehmend in Richtung IoT und stellt ein Marktsegment mit erheblichem Potential dar. Die Vielzahl technischer Lösungen in der IoT-Gebäudeautomation bietet eine große Flexibilität, birgt andererseits aber die Gefahr einer erhöhten Komplexität und eingeschränkten Interoperabilität, zumal bisher keine Standardisierungen in diesem Bereich vorliegen. So sind die häufigsten Fragen und a. welches Datenformat zu wählen ist, welche Schnittstellen bereitgestellt werden müssen und welche Funktionalitäten abgedeckt sein sollten. Das Ziel dieses Projekts ist daher die Erarbeitung einer Standardisierung für IoT-Middleware mit Blick auf die erforderlichen Schnittstellen und Funktionalitäten. Die IoT-Middleware ist hierbei das Bindeglied und Normalisierungsschicht zwischen der Feldebene und der Applikationsebene. Zur Standardisierung der IoT-Middleware sollen die Anforderungen und der an ihr angreifenden Kommunikationskanäle konkret herausgearbeitet werden, sodass die Middleware sowohl die technischen Geräte also auch die Akteure aus dem Planungs,- Bau- und Inbetriebnahmeprozess ganzheitlich berücksichtigt. So sollen z.B. Daten aus dem Planungsprozess in das Datenmodell der IoT-Middleware integriert werden und die einzelnen Feldgeräte in der Inbetriebnahme sich automatisch mit der entsprechenden Instanz in der Middleware verbinden können. Andererseits sind ebenso Standards für die Kommunikationskanäle zur IoT-Middleware festzulegen. Hierfür werden funkbasierte und kabelgebundene Kommunikationsprotokolle auf ihre spezifischen Vor- und Nachteile für die Gebäudeautomation hin untersucht. Gerade bei IoT-Systemen müssen die einzelnen Geräte und Protokoll vertrauenswürdig und vor externen Angriffen geschützt sein. Die Überprüfung der Geräteintegrität soll daher als Bestandteil der Middleware entwickelt werden. Die erarbeiteten Standards sollen anschließend in einer Pilotanwendung implementiert und bewertet sowie in Normungsausschüssen eingebracht werden

Auswirkungen des Klimawandels auf Planung und Betrieb von Verteilnetzen, Teilvorhaben: Planungs- und Betriebsgrundsätze für klimaresiliente Verteilnetze

Zum gegenwärtigen Stand von Wissenschaft und Technik bei der Planung und dem Betrieb von Verteilnetzen werden die zunehmenden Auswirkungen des Klimawandels auf die Versorgungsinfrastruktur bislang nur unzureichend berücksichtigt. Um den technischen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Risiken, die sich aus den ansteigenden Umwelteinflüssen ergeben, in der Netzplanung und dem Netzbetrieb angemessen Rechnung zu tragen, ist eine Überprüfung der derzeitigen Planungs- und Betriebsgrundsätze und eine Anpassung an ihre zukünftigen Anforderungen dringend vonnöten. Im Fokus des Teilvorhabens der BUW steht daher die Ableitung zukunftsgerechter Grundsätze zur Planung und zum Betrieb von klimaresilienten Verteilnetzen. In Zusammenarbeit mit dem Projektkonsortium werden dabei zunächst die Auswirkungen des Klimawandels auf die Versorgungsinfrastrukturen analysiert und in Netzrisikokarten ausgewiesen. Anschließend wird der Nutzen verschiedener planerischer und betrieblicher Handlungsoptionen als Gegenmaßnahmen zu den Auswirkungen des Klimawandels evaluiert. Resultierende Handlungsempfehlungen werden abschließend in einem Leitfaden veröffentlicht, sodass auch nicht direkt am Projekt beteiligte Verteilnetzbetreiber ihre Planungs- und Betriebsgrundsätze hinreichend überarbeiten können.

Auswirkungen des Klimawandels auf Planung und Betrieb von Verteilnetzen

Zum gegenwärtigen Stand von Wissenschaft und Technik bei der Planung und dem Betrieb von Verteilnetzen werden die zunehmenden Auswirkungen des Klimawandels auf die Versorgungsinfrastruktur bislang nur unzureichend berücksichtigt. Um den technischen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Risiken, die sich aus den ansteigenden Umwelteinflüssen ergeben, in der Netzplanung und dem Netzbetrieb angemessen Rechnung zu tragen, ist eine Überprüfung der derzeitigen Planungs- und Betriebsgrundsätze und eine Anpassung an ihre zukünftigen Anforderungen dringend vonnöten. Im Fokus des Teilvorhabens der BUW steht daher die Ableitung zukunftsgerechter Grundsätze zur Planung und zum Betrieb von klimaresilienten Verteilnetzen. In Zusammenarbeit mit dem Projektkonsortium werden dabei zunächst die Auswirkungen des Klimawandels auf die Versorgungsinfrastrukturen analysiert und in Netzrisikokarten ausgewiesen. Anschließend wird der Nutzen verschiedener planerischer und betrieblicher Handlungsoptionen als Gegenmaßnahmen zu den Auswirkungen des Klimawandels evaluiert. Resultierende Handlungsempfehlungen werden abschließend in einem Leitfaden veröffentlicht, sodass auch nicht direkt am Projekt beteiligte Verteilnetzbetreiber ihre Planungs- und Betriebsgrundsätze hinreichend überarbeiten können.

Standardisierung von Interfaces und Funktionalitäten für die IoT-basierte Gebäudeautomation, Teilvorhaben: Energieoptimierte Schutzverfahren zur Integritätsprüfung von IoT-Geräten

Der Gebäudebereich entwickelt sich zunehmend in Richtung IoT und stellt ein Marktsegment mit erheblichem Potential dar. Die Vielzahl technischer Lösungen in der IoT-Gebäudeautomation bietet eine große Flexibilität, birgt andererseits aber die Gefahr einer erhöhten Komplexität und eingeschränkten Interoperabilität, zumal bisher keine Standardisierungen in diesem Bereich vorliegen. Das Ziel dieses Projekts ist daher die Erarbeitung einer Standardisierung für IoT-Middleware mit Blick auf die erforderlichen Schnittstellen und Funktionalitäten. Im Teilvorhaben der PHYSEC werden dazu energieoptimierte Schutzverfahren zur Integritätsprüfung von IoT-Geräten entwickelt und dem Standardisierungsprozess zugeführt. Dabei werden physikalische Eigenschaften von Kommunikationssignalen gemessen und mittels ML-basierten Verfahren ausgewertet.

Resilienz der Wasserversorgung und -speicherung im ländlichen Raum, Teilprojekt 2

Entwicklung eines laserbasierten Hochgeschwindigkeitsschweißprozesses und Analyse der Beeinflussung des thermischen Verzuges beim Fügen von metallischen Stahlfolien

Schlüsseltechnologie für Supraleitende Strombegrenzer für die Anwendung in Höchstspannungsnetzen von 380 kV, Teilvorhaben: Modulaufbau, Tests und Gesamtsystemintegration für die 380kV Hochspannungsebene

Standardisierung von Interfaces und Funktionalitäten für die IoT-basierte Gebäudeautomation, Teilvorhaben: Bewertung und Entwicklung IoT-basierter Kommunikation und Datenmodelle

Der Gebäudebereich entwickelt sich zunehmend in Richtung IoT und stellt ein Marktsegment mit erheblichem Potential dar. Die Vielzahl technischer Lösungen in der IoT-Gebäudeautomation bietet eine große Flexibilität, birgt andererseits aber die Gefahr einer erhöhten Komplexität und eingeschränkten Interoperabilität, zumal bisher keine Standardisierungen in diesem Bereich vorliegen. So sind die häufigsten Fragen und a. welches Datenformat zu wählen ist, welche Schnittstellen bereitgestellt werden müssen und welche Funktionalitäten abgedeckt sein sollten. Das Ziel dieses Projekts ist daher die Erarbeitung einer Standardisierung für IoT-Middleware mit Blick auf die erforderlichen Schnittstellen und Funktionalitäten. Die IoT-Middleware ist hierbei das Bindeglied und Normalisierungsschicht zwischen der Feldebene und der Applikationsebene. Zur Standardisierung der IoT-Middleware sollen die Anforderungen und der an ihr angreifenden Kommunikationskanäle konkret herausgearbeitet werden, sodass die Middleware sowohl die technischen Geräte also auch die Akteure aus dem Planungs,- Bau- und Inbetriebnahmeprozess ganzheitlich berücksichtigt. So sollen z.B. Daten aus dem Planungsprozess in das Datenmodell der IoT-Middleware integriert werden und die einzelnen Feldgeräte in der Inbetriebnahme sich automatisch mit der entsprechenden Instanz in der Middleware verbinden können. Andererseits sind ebenso Standards für die Kommunikationskanäle zur IoT-Middleware festzulegen. Hierfür werden funkbasierte und kabelgebundene Kommunikationsprotokolle auf ihre spezifischen Vor- und Nachteile für die Gebäudeautomation hin untersucht. Gerade bei IoT-Systemen müssen die einzelnen Geräte und Protokoll vertrauenswürdig und vor externen Angriffen geschützt sein. Die Überprüfung der Geräteintegrität soll daher als Bestandteil der Middleware entwickelt werden. Die erarbeiteten Standards sollen anschließend in einer Pilotanwendung implementiert und bewertet sowie in Normungsausschüssen eingebracht werden

Holzbau-Systemlösungen für die Mehrgeschossigkeit, Teilvorhaben 1: Erforschung von Bauteilen und Anschlüssen

Der bisher geringe Marktanteil mehrgeschossiger Holzbauten kann vergrößert werden, wenn neben dem Abbau bauordnungsrechtlicher Hemmnisse die Planung und Ausführung effizienter erfolgen. Im Forschungsvorhaben 'Holzbau-Systemlösungen für die Mehrgeschossigkeit' sollen Systemlösungen für Bauteile und Verbindungen erarbeitet werden, indem vielfach wiederkehrende Bauteile und Anschlüsse typisiert werden. Hierdurch werden technisch ausgereifte, wirtschaftliche und einfach berechenbare Konstruktionen ermöglicht. Typisierte Systemlösungen heben sich von bereits vorhandenen Muster- und Leitdetails durch die systematische Betrachtung in Abhängigkeit von variablen Eingangsparametern ab. Die konstruktive Durchbildung erfolgt unter Berücksichtigung des Brandschutzes, aller statischen und bauphysikalische Aspekte sowie unter Beachtung des baulichen Holzschutzes. Die Systemlösungen werden in Detailkatalogen, Tabellen, Diagramme sowie EDV-basierten Bemessungshilfen aufbereitet. Mit diesen ganzheitlichen Planungshilfen lassen sich Vorplanungen effizient durchführen, wie sie z.B. im Rahmen einer Entscheidungsfindung bzgl. der Baustoffwahl erforderlich sind. Ressourceneffiziente sowie recyclefähige Konstruktionen sind essentiell, um nachwachsende Rohstoffe optimal zu nutzen. Dies erfordert eine umfassende Planung, deren Aufwand durch Systemlösungen deutlich reduziert wird. Darüber hinaus minimieren sie das technische und wirtschaftliche Risiko für Planer und Ausführende. Systemlösungen sollen auch unter Verwendung von Laubhölzern angeboten werden. Insbesondere für die Holzart Birke, die bauaufsichtlich bisher nicht geregelt ist, sind umfangreiche Untersuchungen vorgesehen, um für die Bemessung fehlende Materialparameter zu ermitteln. Das Projektkonsortium, welches nahezu die gesamte Wertschöpfungskette abdeckt, strebt die Etablierung der Ergebnisse für die unmittelbare baupraktische Anwendbarkeit an, um hierdurch zur Steigerung der klimarelevanten Holzbauquote beizutragen.

Holzbau-Systemlösungen für die Mehrgeschossigkeit, Teilvorhaben 2: Entwicklung softwaregestützter Bemessungshilfen

Der bisher geringe Marktanteil mehrgeschossiger Holzbauten kann vergrößert werden, wenn neben dem Abbau bauordnungsrechtlicher Hemmnisse die Planung und Ausführung effizienter erfolgen. Im Forschungsvorhaben 'Holzbau-Systemlösungen für die Mehrgeschossigkeit' sollen Systemlösungen für Bauteile und Verbindungen erarbeitet werden, indem vielfach wiederkehrende Bauteile und Anschlüsse typisiert werden. Hierdurch werden technisch ausgereifte, wirtschaftliche und einfach berechenbare Konstruktionen ermöglicht. Typisierte Systemlösungen heben sich von bereits vorhandenen Muster- und Leitdetails durch die systematische Betrachtung in Abhängigkeit von variablen Eingangsparametern ab. Die konstruktive Durchbildung erfolgt unter Berücksichtigung des Brandschutzes, aller statischen und bauphysikalische Aspekte sowie unter Beachtung des baulichen Holzschutzes. Die Systemlösungen werden in Detailkatalogen, Tabellen, Diagramme sowie EDV-basierten Bemessungshilfen aufbereitet. Mit diesen ganzheitlichen Planungshilfen lassen sich Vorplanungen effizient durchführen, wie sie z.B. im Rahmen einer Entscheidungsfindung bzgl. der Baustoffwahl erforderlich sind. Ressourceneffiziente sowie recyclefähige Konstruktionen sind essentiell, um nachwachsende Rohstoffe optimal zu nutzen. Dies erfordert eine umfassende Planung, deren Aufwand durch Systemlösungen deutlich reduziert wird. Darüber hinaus minimieren sie das technische und wirtschaftliche Risiko für Planer und Ausführende. Systemlösungen sollen auch unter Verwendung von Laubhölzern angeboten werden. Insbesondere für die Holzart Birke, die bauaufsichtlich bisher nicht geregelt ist, sind umfangreiche Untersuchungen vorgesehen, um für die Bemessung fehlende Materialparameter zu ermitteln. Das Projektkonsortium, welches nahezu die gesamte Wertschöpfungskette abdeckt, strebt die Etablierung der Ergebnisse für die unmittelbare baupraktische Anwendbarkeit an, um hierdurch zur Steigerung der klimarelevanten Holzbauquote beizutragen.

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