Cloud-Starter-Kit

So gelingt ein einfacher Start zur eigenen Connected-Edge-Lösung

Bei IoT-Lösungen ist anfänglich nicht leicht greifbar welche Teilaspekte berücksichtigt werden müssen. Auch das Business-Modell ist oftmals noch nicht ganz klar. In solchen Fällen nähert man sich über ein Proof of Concept (PoC) an, um technische Herausforderungen zu testen, den Kunden zu begeistern und das eigene Geschäftsmodell zu evaluieren. TQ verspricht mit seinen Cloud-Starter-Kits Hilfe.
 Das Cloud-Starter-Kit enthält alles, um schnell und kostengünstig 
ein IoT Proof of Concept zu realisieren.
Das Cloud-Starter-Kit enthält alles, um schnell und kostengünstig ein IoT Proof of Concept zu realisieren. Bild: TQ-Systems GmbH

Von besonderem Interesse sind die Starter-Kits für Entwickler und Produktmanager die schnell, ohne zeitaufwändiges Layout und Mustererstellung, mit standardisierter und geprüfter Elektronik in die Realisierung eines PoC starten wollen. Die hohe Skalierbarkeit der TQ-Module bietet darüber hinaus die Flexibilität, entsprechend des PoCs zu evaluieren, welche Leistungsklassen für die Anwendung im marktfähigen Produkt benötigt werden und sind somit einfach an die Bedürfnisse anpassbar.

Use Case: Datenübertragung

Der typische Anwendungsfall im industriellen Umfeld ist die Übertragung von Daten, z.B. die CAN-Messages der angeschlossenen Geräte bzw. Sensoren in die Cloud. Dabei spielt die Topologie des Netzwerkes eine wichtige Rolle: Stehen die Maschinen vernetzt in einer Fabrikhalle oder sind sie örtlich verteilt?

Im ersten Fall kann ein IoT-Gateway beispielsweise die Vorverarbeitung der Daten übernehmen und sie dann geschützt an eine Cloud-Plattform schicken – also das klassische OPC-UA-Client/Server-Szenario.

Im zweiten Fall gibt es lokal kein Netzwerk und die Geräte bzw. Sensoren müssen ihre Daten selber in die Cloud schicken. Dabei unterstützt sie das Cloud-Starter-Kit mit seiner bereits integrierten LTE-Connectivity, die eine TLS-verschlüsselte Verbindung in die Cloud ermöglicht. Weiter Übertragungswege, wie LoRa, NB-IoT oder Sigfox können auf Wunsch für die spezifische Lösung durch den Embedded-Bereich von TQ realisiert werden. Die Cloud stellt den Broker (MQTT-Server) bereit und damit ist das OPC-UA-PubSub-Szenario gegeben.

Bild: TQ-Systems GmbH

Cloud-Kit hilft bei der Individualisierung

Sind die Daten erstmal in der Cloud, kann dort die Datenverarbeitung erfolgen und die Darstellung einem Frontend überlassen werden. Use Cases wie Predictive Maintenance, Maschinenmanagement, KI-basierte Funktionen bis hin zu einem Pay-per-Use-Geschäftsmodell sind damit möglich. In der konkreten Evaluierung hilft das Cloud-Starter-Kit Daten von CAN-Geräten/Sensoren per LTE in eine Cloud zu übertragen. Dabei muss man sich nicht um die technischen Voraussetzungen kümmern, sondern kann sich voll auf die Applikation und Business-Logik konzentrieren. Ein Beispiel dafür ist die Überwachung von Maschinen: Über CAN-Sensoren ermittelte Grenzwerte dienen dazu, um bei Störungen an der Maschine eine Benachrichtigungskette zu triggern.

Das Cloud-Starter-Kit enthält alles, um schnell und kostengünstig ein IoT Proof of Concept zu realisieren.
Das Cloud-Starter-Kit enthält alles, um schnell und kostengünstig ein IoT Proof of Concept zu realisieren. Bild: TQ-Systems GmbH

Vorteile der Implementierung

Für Entwickler ergeben sich zahlreiche Vorteile aus der Implementierung. An erster Stelle steht eine nahezu unbegrenzte Möglichkeit der Datenauswertung und Visualisierung durch die Cloud, je nachdem welche Cloud genutzt wird. Will man diese wechseln bzw. den MQTT-Broker, muss man lediglich die gleichen Einstellungen wie der AWS-Broker verwenden. Damit ist die Nutzung von anderen kommerziellen Anbietern ebenso möglich, wie eine selbst gehostete Cloud oder einen lokalen MQTT-Broker im eigenen Netzwerk, also ohne Internetverbindung, z.B. zu Testzwecken.

Die konsequente Nutzung von standardisierten Protokollen wie MQTT und CAN eröffnet eine Vielzahl von Anpassungsmöglichkeiten – auch für künftige Veränderungen. Sollte sich beispielsweise ein neues, besseres Übertragungsprotokoll als MQTT etablieren und in open62541 implementiert werden, ist ein Wechsel des Protokolls möglich, ohne das OPC-UA-Datenmodell verändern zu müssen.

Zahlreiche Praxisbeispiele

Die im Cloud-Starter-Kit zahlreich enthaltenen Praxisbeispiele helfen bei der Adaption eigener Use Cases, sind Vorlage für einen sicheren Verbindungsaufbau mit der Cloud sowie für das Versenden und Empfangen von Daten. Über eine Serviceoberfläche im lokalen Netzwerk ist die Konfiguration möglich. Dabei sind keine Code-Anpassungen notwendig, was Anwendern ohne ausgeprägten Software-Hintergrund zu Gute kommt. Ebenso ist keine Einbindung in die eigene IT-Infrastruktur notwendig, weil einfach über 4G die direkte Anbindung an die Cloud erfolgt.

Auch beim Frontend wurde Wert auf eine problemlose Bedienung gelegt, ohne großen Konfigurationsaufwand – dies gilt auch für die Einbindung in eine eigene AWS-Cloud-Umgebung. Die sichere Übertragung der Nachrichten erfolgt mittels Zertifikate. Somit sind die Daten der CAN-Sensoren auf ihrem Weg in die Cloud ebenso abgesichert, wie die Steuerbefehle für CAN-Aktuatoren aus der Cloud heraus. Mit einer Web-Oberfläche lassen sich die CAN-Daten in Echtzeit visualisieren. Ebenso wichtig ist die Anzeige des übertragenen Datenvolumens der LTE-Schnittstelle, um das IoT-Geschäftsmodell entsprechend anpassen zu können.

Fazit

Mit dem Cloud-Starter-Kit kann man einfach loslegen: Die SIM-Karte aktivieren, alles losgelöst von der Firmeninfrastruktur testen und dabei den (Daten-) Verbrauch beobachten. Aber nicht nur die Evaluation vereinfacht sich, das Kit liefert auch gebrauchsfertige Building Blocks, um die Entwicklung eigener Lösungen zu beschleunigen.

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