MQTT für Energiemanagement – taugt das?

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) ist in aller Munde. Das Kommunikationsprotokoll, entwickelt für das Internet der Dinge, ist besonders einfach und leichtgewichtig und somit auch auf relativ schwachen Edge Devices einfach implementiert. Das Prinzip des „Publish Subscribe Modells“ funktioniert, für den Laien bildlich erklärt, wie eine Abflugtafel am Flughafen: Jeder anstehende Flug ist ein sogenanntes „Topic“ und jede Airline veröffentlicht Informationen zu dem Flug: Counter, Gate, Abflugzeit, Verspätung etc. Abonnement des Topics bin ich – der Fluggast. Ab und zu gehe ich zur Tafel – nennen wir sie „Broker“ und prüfe die veröffentlichten Informationen zu meinem Topic auf Änderungen. Die App der Airline alarmiert mich zusätzlich proaktiv. Die Idee des Brokers ist simpel: die Airline muss neue Änderungen nur einmal an die Tafel übertragen und erreicht damit tausende Fluggäste. Zugegeben, das Beispiel hinkt noch an allen Ecken und Enden, aber Sie möchten ja hier keinen technischen Vortrag zu OASIS und ISO/IEC 20922:2016.

Nun liegt es nahe, dieses einfache und etablierte Protokoll für die Übertragung im Energiemanagement (EnM) einzusetzen.  Aber taugt es dafür wirklich? Genügt es auch den Ansprüchen industrieller Kunden? Natürlich lautet die Antwort ja, sonst würde ich kaum Ihre wertvolle Zeit mit einem Beitrag darüber verschwenden. Auf Bastelebene und im Smart Home schnappt man sich einen Raspberry Pi, frickelt sich ein schnelles Python-Skript zurecht und voilà, fertig ist die funktionierende Sensoranbindung. Aber versuchen Sie bitte nicht, ein derartiges Gestrüpp dem IT-Beauftragten eines mittelgroßen Unternehmens schmackhaft zu machen. Von Integrationskompatibilität ganz zu schweigen.

Wie also kommt MQTT in den DAX-Konzern?

Zuerst will folgendes Problem gelöst werden: wird eine Verspätung auf meiner Abflugtafel angezeigt, dann ist für mich nicht nachvollziehbar, wann genau diese Verspätung veröffentlicht wurde. Mit fehlt also der Zeitstempel zur Information. Im Energiemonitoring benötigen wir aber Zeitreihen, also alle N Minuten einen Wert mit zugehörigem Zeitstempel.  Mein Publisher (Sensor) sollte also den exakten Zeitpunkt der Messung irgendwie in seine Nachricht dazu packen. Zack, schon haben wir eine Veröffentlichung, die decodiert werden will. Im einfachen Fall nur ein Paket aus Zeitstempel und Messwert. Oder gerne auch mal gleich mehrere Messwerte-Zeitstempel-Kombis im Bündel. Je nach Datenherkunft kann dieses Paket beliebig komplex werden. Wie schön wäre es, wenn ich nun als Anwender meines Energiemanagementsystem diesem beibringen könnte, wie es die Datenpakete auszupacken hat, um die Daten den richtigen Zeitreihen zuordnen zu können? Sie ahnen es bereits: handelt es sich um einen glücklichen enerchart-Anwender, dann hat er genau diese Möglichkeit an Bord. Wir haben in der aktuellen Version von enerchart einen Editor für Skripte hinzugefügt, mit denen beliebige Daten aus MQTT dekodiert und die Informationen in Datenpunkte abgebildet werden können. Hiermit wird das EnMS kompatibel zu wirklich jedem Drittsystem, welches seine Daten in beliebiger Form per MQTT bereitstellt. Übrigens, ähnlich flexibel funktioniert bereits seit Langem die Dekodierung von LoRa-Payloads in enerchart.

Den Raspberry Pi wird sich unser DAX-Konzern trotzdem nicht antun. Überhaupt sind moderne Systeme mit IoT-Funktionen äußerst selten im Feld zu finden – never change a running system. Wie also kommen wir zu einem Broker, der unser schlaues EnMS mit Werten füttert? Hier setzen wir einen Zauberstab ein, der sich „MBS-Gateway“ nennt. Dieses Gerät ist ein Übersetzer für industrielle Kommunikationsprotokolle. Das Gerät wird fertig konfiguriert geordert: bei Bestellung wird einfach das Quellprotokoll (z.B. CAN, LON, Profibus, Bosch 4A, DALI, SAIA, PROFINET, Siemens Cerberus, … und viele weitere) sowie das Zielprotokoll (hier: MQTT) gewählt und Sie erhalten eine für Ihre Infrastruktur passende Abflugtafel. Ach ja, falls die MBS GmbH mitlesen sollte: Provisionsgeschenke bitte per Post direkt an krumedia! 😊

Ausblick: DSM mit MQTT

Unser Monitoring mit MQTT haben wir genau mit dieser Methode bereits mehrfach erfolgreich eingerichtet, u.A. auch bei einem bekannten, börsennotierte Unternehmen aus der Systemgastronomie (leider ist es uns nicht gestattet, „MQTT“ mit einem gelb-geschwungenen M zu schreiben).

MQTT kann sogar noch nützlicher werden: wird nämlich das EnMS selbst zum Publisher, so können Nachrichten gedroppt und hiermit u.A. Schaltvorgänge ausgelöst werden. Eine nützliche Eigenschaft, wenn sich das EnMS beispielsweise um Lastmanagement beziehungsweise um Demand Side Management (DSM), also um Lastverschiebung als Reaktion auf aktuelle Stromtarife (Preise am Spotmarkt) kümmert. Die DSM-Erweiterungen sind allerdings viel zu großartig für eine Randnotiz, hierüber werden wird in Kürze ausführlich berichten.

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