Sensor-Edge-Cloud-Systeme

Hub 1: Sensor-Edge-Cloud-Systeme

Der Green-ICT-Hub für Sensor-Edge-Cloud (SEC)-Systeme widmet sich der systematischen Umweltbewertung von Sensoren, Sensorsystemen sowie deren Datenverarbeitung und Vernetzung in Edge-Cloud-Systemen.

Leistungen:

  • Beratung zur ökologisch nachhaltigeren Systemarchitektur, Lastprofil und Auswahl von Komponenten und Materialien 
  • Charakterisierung und Analyse der Energieeffizienz inklusive Beratung zu Einsparungen 
  • Alternative Energieversorgung (z. B. Energy Harvesting) 
  • Quantifizierung und Bewertung der CO2-Bilanz

Erste Use Cases starten in Hub 1 -> mehr Infos

Hauptziele des Hubs

  • Errichten und Ausstatten eines Green ICT SEC-Labors als Kompetenzzentrum für Partner aus Wirtschaft, Verbänden und Politik
  • Entwicklung von Methoden und Modellen zur systematischen Umweltbewertung von
    SEC-Systemen und Generierung von Daten für eine gemeinsame Datenbasis
  • Schaffung einer Mess- und Simulationsumgebung sowie von Referenzen und Referenzsystemen aus den existierenden Vorarbeiten der Institute
  • Nutzung von KI- und Edge Computing-Methoden zur Implementierung von ökologisch nachhaltigen Hardware-/Software-Komponenten und SEC-Systemen mit geringem bzw. optimiertem Ressourcenbedarf
  • Aufbereitung und Verbreitung der Ergebnisse und des Angebots aus dem Green SEC-Hub über Workshops, Schulungen und Veranstaltungen

Videopräsentation des Hubs:

Infoposter

Infoposter zum Thema Green Edge Computing und Edge Cloud Systeme
Infoposter zum Thema Embedded Green AI
Infoposter zum Thema Green Multisensorplattformen
Infoposter zum Thema Energieautarke IoT Sensorknoten

Validierungsprojekte: Nutzen Sie den Nachhaltigkeits-Booster für Ihr Produkt

Um das entwickelte S-E-C-Referenzsystem zu evaluieren, werden beispielhaft spezifische Validierungsprojekte durchgeführt, die durch konkrete Anwendungsbeispiele aus der Industrie die Umweltaspekte eines S-E-C-Systems quantitativ belegen. Die Validierungsprojekte werden im Rahmen einer Gutachtersitzung ausgewählt.

Ziele:

  • Messplattform und Bewertungsmethoden zur ökologisch nachhaltigen Nutzung und Ökobilanz anhand konkreter Anwendungsfälle validieren
  • Fallbeispiel zum Anwendungsfeld Condition Monitoring aus den Vorarbeiten der Institute schaffen
  • Weitere Validierungsprojekte in Kooperation mit Industriepartnern (User Group) realisieren.
    -> Mehr Infos zum Thema Validierungsprojekte auf der Seite Leistungsangebote des Sensor-Edge-Cloud Hubs

Referenzsysteme, Messplattform und Ökobilanz für das SEC-Hub

Die in den vier Technologiefeldern evaluierten Komponenten aus Hardware/Software-Modulen bzw. Simulationsmodellen von Teilkomponenten werden in diesem Arbeitspaket in ein modulares S-E-C-Referenzsystem integriert. Das Referenzsystem gestattet es künftig, Vergleiche mit anderen (kommerziellen) Lösungen durchzuführen und den Einfluss der einzelnen Komponenten auf die gesamt S-E-C-Kette zu bestimmen. Für die Erfassung der Energieverbräuche wird eine Messumgebung entwickelt und in das Referenzsystem integriert. Neu erstellte Bewertungsmethoden ermöglichen die Interpretation und einen standardisierten Vergleich unterschiedlicher Systemlösungen. Für die Analyse der Umwelteinflüsse jeder S-E-C-Lösung auf das Referenzsystem werden Umweltdaten – entweder gemessen oder anhand gelernter Methoden berechnet – in einer S-E-C-Datenbank erfasst, klassifiziert und für ein Benchmarking als Angebot für die Industrie aufbereitet.

Technologiefelder

1) Embedded Green AI
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  • Edge/Embedded-AI-Lösungen nahe am Sensor​​
  • Betrachtung von Ressourceneffizienz in Embedded/Edge-AI-Lösungen auf Basis von ​​ FPGA, domänenspezifischen RISC-V Prozessoren, neuromorphen Chips und Mikrocontrollern​
2) Energieautarke IoT Sensorknoten
Mehr Info

  • Thermische Energiewandler, Power- und Energiemanagement, Energiespeicher​
  • Low-power Funksysteme
  • Mechanische Energiewandler
  • Powermanagement für mechanische Energiewandler, passive Sensorik
  • Sensorelemente
  • Firmware-Hardware-Codesign / Systemintegration IoT-Sensorknoten
3) Green Multisensor Plattform
Mehr Info
  • Energy Aware Development of Multisensor Systems (Holistic HW & SW Co-Development)
  • Energieeffizienter Betrieb und Energieversorgung von Multisensorsystemen​​
  • Technologiebewertung und CO2 Footprint von Komponenten, Packaging bis zum Systementwurf
  • Benchmarking Sensorik bzgl. Energieeffizienz​​
  • Energy Aware Design: Modellierung und IoT-Systemsimulation​​ Algorithmen und energieeffiziente Umsetzung (z.B. embedded AI) im Kontext smarter multisensorischer Anwendungen (Compressed Sensing, Datenfusion, Wake-Up etc.)​
4) Edge Computing & Edge Cloud Systeme
Mehr Info
  • Energieeffiziente Point of Load Konverter und DC/DC Wandler auf Basis GaN​
  • Energieeffiziente Leistungsmodule auf Basis von GaN​
  • Digitaler Zwilling​
  • Energieeffiziente Virtualisierungs- und Orchestrierungslösungen in der verteilten Edge Cloud
  • Energieeffiziente verteilte Signalverarbeitungssysteme​
  • Sensorknoten mit lokaler KI​

Grafik zeigt Sensor-Edge-Cloud Ablauf, von der Sensor-Plattform zur Basisstation Plattform zur Server Plattform