Met één meetinstrument je energieverbruik analyseren

o25-web-technologie

De meeste consumenten kijken één keer per jaar naar hun energieverbruik, op de jaarafrekening van hun energieleverancier. Soms vergezeld van de cijfers uit voorgaande jaren. 'Goh, mijn verbruik gaat elk jaar een beetje omhoog, terwijl ik overal spaarlampen heb opgehangen.' Om erachter te komen waar die stijging vandaan komt, kan de consument op jacht gaan naar stroomvreters. Hij kan voor een paar tientjes een vermogensmeter kopen en zelf elk apparaat in zijn huis apart gaan meten. Leuk voor de techneuten onder ons, maar verder zullen er weinig mensen zo te werk gaan. Hoe kunnen we dit eenvoudig en ‘smart’ maken?

Artikel uit Objective 25, 2016 - ook beschikbaar in pdf

De slimme elektriciteitsmeter kan hier uitkomst bieden. De komende jaren krijgen alle Nederlandse huishoudens zo’n slimme meter, die dagelijks zijn standen doorgeeft aan de netbeheerder. Maar zo’n dagelijkse update geeft nog geen inzicht in het verbruik van individuele apparaten. Dat inzicht kan wel ontstaan via de P1-poort, een uitgang op de slimme meter die elke tien seconden de elektra- en gasmeterstand afgeeft aan de bewoners van de woning. Marktpartijen kunnen op hun beurt speciale apparatuur maken om deze (bijna) realtime metingen uit te lezen. Slimme software zet de ruwe data van deze metingen om in bruikbare informatie voor de consument. Die krijgt zijn informatie op een toegankelijke en begrijpelijke wijze gepresenteerd via bijvoorbeeld een thermostaat, een slimme thermostaat of een app op zijn smartphone. Mogelijkheden zijn er genoeg, maar elke keuze brengt eigen technologische obstakels en kostenplaatjes met zich mee. En levert het wat op?

Energieprofiel geeft inzicht

Jazeker levert het wat op. Een realtime energieprofiel bevat een zee aan informatie. Slimme algoritmes voor data-analyse herkennen aan de vorm van zo’n profiel welke huishoudelijke apparaten inschakelen of aanstaan. Een koelkast heeft een hele andere karakteristiek dan een wasmachine. De consument krijgt dankzij data-analyse meer inzicht in zijn energieverbruik. De resultaten krijgt hij te zien via een heldere en gebruiksvriendelijke website of een app die een nauwkeurig beeld geeft van zijn verbruik over de gehele dag. Voor een leuke en aansprekende presentatie hebben sommige apps een spelvorm. 'Ik zie dat jouw energieverbruik net iets hoger is dan dat van je buren. En ik zie dat het ligt aan je koelkast. Misschien moet je eens overwegen een nieuwe te kopen. Dan heb je daarna wel het laagste verbruik in jouw straat en bovendien levert het wat op.’ Het bedrijfsleven kan daar dan bijvoorbeeld weer op aansluiten met een leuke kortingsactie op witgoed voor gebruikers van de betreffende app. De jacht op stroomvreters en sluipverbruikers is daarmee geopend.

Simpel is nog niet eenvoudig

Cloudia is zo’n oplossing om de gegevens van de P1-poort te ontsluiten. De ene helft van Cloudia is een klein kastje dat op de P1-poort aansluit. Het kastje verstuurt elke tien seconden het actuele energieverbruik naar het andere deel van Cloudia: een backoffice in de cloud. Meer hoeft het kastje niet te kunnen. In de cloud zit alles wat verder nodig is. Intelligentie, rekenkracht, opslag en beheersing, maar ook configuratie, diagnostiek en firmware updates, het gebeurt allemaal in de cloud. Daar zijn de mogelijkheden groter en de kosten lager. Het kastje is slechts een doorgeefluik van onbewerkte data. Het maken van een simpel en goedkoop kastje is echter verre van eenvoudig. Die eenvoud is bereikt door alles wat overbodig is weg te laten. Er is gekozen voor wifi als communicatiekanaal. Hoewel wifi ook bezwaren kent (het is niet de energiezuinigste techniek en in-huis reikwijdte valt soms tegen), heeft het een groot voordeel: het is overal reeds beschikbaar.

Echt Technolution-product

Eenvoud betekent ook dat het kastje simpel aan te sluiten is door de consument. Eenmaal aangesloten moet het volcontinu blijven werken en data tijdelijk kunnen opslaan met een hoge betrouwbaarheid en performance, via een beveiligde verbinding. En dat alles in een low-power elektronica-ontwerp, voor een lage prijs. Deze set van eisen maakt Cloudia tot een echt Technolution-product: breed inzetbaar en multidisciplinair ontwikkeld. Het begint met een ingewikkelde vraag voor de hardware van het kastje. Niet iedere meterkast heeft een vrij stopcontact, dus gebruiken we de 500 mW voeding die de P1-poort levert. Maar om met wifi te zenden is 1000 mW nodig. Het kastje hoeft echter niet continu te zenden. Het slaat energie op in een condensator en de wifi-chip schakelt alleen kort aan om te zenden. De CPU en de geheugenchip in het kastje zijn niet al te krachtig, dus zijn de mogelijkheden voor de embedded software beperkt. Alles wat niet aan rekenkracht in het kastje past, gebeurt in de cloud. Dat maakt de cloudsoftware complexer. Voor een heldere presentatie naar de klant toe willen we alle complexiteit juist wegsnijden, dus dat vereist een goed ontwerp van de gebruikersinterface. Deze kastjes worden straks in grote aantallen (tienduizenden) gemaakt en gedistribueerd, dus ook het supply chain management moet op orde zijn: van de inkoop van componenten voor productie tot het programmeren van de systeemsoftware.

Beheer vanuit de cloud

Betrouwbaarheid is een belangrijk aspect van IoT-toepassingen. Wie beslissingen wil nemen op grond van de data, wil de zekerheid van een correct signaal dat van de juiste plek komt. Die verzekeringen zijn ingebouwd in de cloudsoftware van Cloudia. Te beginnen met de configuratie en autorisatie. We mogen alleen data bewerken als de consument toestemming heeft gegeven (opt-in). Die toestemming wordt vastgelegd in de cloudsoftware. De data-inzameling stopt als de consument zijn toestemming intrekt. Om dat te waarborgen is er een proces in de cloud nodig dat elk device afzonderlijk identificeert en autoriseert. Verder voert de cloudsoftware diagnoses uit, om bij een storing te kunnen zien waar in de keten de storing zit. Want elk telefoontje met de helpdesk kost geld en elk probleem gaat ten koste van klanttevredenheid. En ten slotte worden ook de firmware updates vanuit de cloud naar de devices gezonden.

Device en cloud onlosmakelijk

Het kastje en de cloudsoftware zijn onlosmakelijk verbonden: het ene kan niet zonder het andere. Aan de rand van de cloud is flexibiliteit gecreëerd met open koppelingen waarop andere partijen kunnen aansluiten met diensten en apparatuur. Met dit open karakter van Cloudia proberen we toekomstige ontwikkelingen in businessmodellen en ecosystemen zo min mogelijk in de weg te zitten. Er is dus geen sprake van een vendor lock-in. In tegendeel, Cloudia is juist een ‘enabler’ voor heel veel nieuwe ideeën die partijen aan de bovenkant van de cloud kunnen ontwikkelen.

Instapmodel Internet of Things

Cloudia is een instapmodel voor het Internet of Things (IoT). Met slechts één sensor die het stroom- en gasverbruik meet, kan de gebruiker al veel te weten komen over individuele apparaten die aan die ene sensor hangen. Cloudia is met een kleine aanpassing ook te gebruiken voor andere IoT toepassingen, bijvoorbeeld voor metingen in de industrie of land- en tuinbouw.  Met een aangepaste koppeling kan Cloudia de status en het energieverbruik van de cv-ketel of warmtepomp monitoren. En met toevoeging van een sensor kan Cloudia bijvoorbeeld monitoren of alleenwonenden actief zijn aan de hand van energieverbruik of het uitblijven daarvan.

Kip-ei situatie: meten of weten?

Cloudia geeft inzicht, op een goedkope, laagdrempelige manier. Inzicht is een startpunt van verbeterprocessen. Je hebt pas een reden om te isoleren als je ziet dat je veel geld aan stookkosten verliest door het ontbreken van isolatie. Maar om tot dat inzicht te komen, moet je toch eerst meetapparatuur installeren. Even een Cloudia inprikken en meten, kijken of de aannames kloppen. Zo kun je stap voor stap een eventuele businesscase verifiëren. Naarmate de vermoedens worden bevestigd, groeit de stimulans om zaken te verbeteren en te investeren in vervolgstappen.

Inzicht als middel voor klantenbinding

Cloudia is een flexibele bouwsteen voor IoT-toepassingen, van instapmodel om inzicht op te doen, tot de definitieve oplossing die kan meegroeien. Energieleveranciers kunnen met Cloudia een hechtere relatie met de consument opbouwen, door hem een beter inzicht in zijn energieverbruik te geven. Via de open interfaces vanuit de cloud kunnen zij nieuwe diensten ontwikkelen en aanbieden.

Elke seconde telt

Bij het programmeren van de systeemsoftware wordt elk kastje voorzien van een uniek serienummer. Als je dat voor 10.000 exemplaren moet doen, wordt het wel relevant om te bekijken hoe je dat doet. Dan maakt een seconde al een fors verschil. Om diezelfde reden zoeken we naar de efficiëntste methodes voor kwaliteitscontroles en automatisch testen. We gebruiken de bestaande interfaces in de hardware om te testen en tegelijk het serienummer te programmeren plus de URL die het apparaat gebruikt om met de juiste server in de cloud contact te maken.

Complexiteit: wat is een interface?

Een grappig voorbeeld om de complexiteit te illustreren is het woord ‘interface’, dat voor elk van de genoemde disciplines iets anders betekent. In elektronica is dat een soldeerpunt op een PCB. In embedded software is het de manier waarop je een chip aanspreekt. Bij cloudsoftware-interfaces denkt men waarschijnlijk aan XML. Een user interface is een beeldscherm. Voor supply chain management is het interface bijvoorbeeld het contract met het productiebedrijf. Dus een simpele vraag als ‘is het interface-ontwerp al af?’ kan in zo’n multidisciplinair project al tot enorme spraakverwarring leiden.

Contact:

Gerelateerde items

Cloudia: altijd en overal inzicht in eigen energiedata

Lees verder

Bouwblok

Uitbreidingen voor dashboard Sense2Grow

Lees verder

Nieuws

Grasmanagement op de golfbaan met Sense2Grow

Lees verder

Nieuws

De stille revolutie van de intelligente machine

Lees verder

Publicatie