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Bei der Integration technischer Energiemanagementsysteme (tEnMS) in Automatisierungsanlagen fällt ein hoher Engineering-Aufwand an, besonders für die Steuerungsprogrammierung. Dieser Engineering-Aufwand ist für industrielle Anwender der Hauptgrund, integrierte tEnMS nicht einzusetzen. Im Rahmen des Forschungsprojektes „Integriertes Anlagenengineering zur Erhöhung der Energieeffizienz (IAE4)“ (Förderkennzeichen: ZN2948; Forschungsprofessur des Landes Niedersachsen/Volkswagenstiftung) wurde untersucht, wie sich dieser Engineering-Aufwand reduzieren lässt. Hierzu wurde ein Software-Werkzeug entwickelt, das die benötigten Steuerungsprogramme automatisch aus Engineering-Daten und Gerätebeschreibungsdateien generiert. Dieser Beitrag stellt die Ergebnisse des IAE4-Projektes vor.

Die Verfasser beschreiben die physikalischen Vorgänge bei der Übertragung der Leistung auf einem dreiphasigen Koaxialkabel mit elementaren Gleichungen und dem Poynting-Vektor. Bisher nicht in Lehrbüchern behandelt ist die Erkenntnis, dass dabei eine zirkulierende Wirkleistung auftreten kann.

Zum Abschluss des dreijährigen Forschungsprojektes "Flexible Plattform für Energiesammelsysteme für die Gebäudeautomation – MEH", gefördert durch das BMBF, wurde ein nachhaltiges Energiekonzept realisiert. Durch Nutzung unterschiedlicher energetischer Quellen, u.a. Rundfunkwellen (RF) und Solarstrahlung, können Aktoren und Sensoren der Gebäudeautomation autonom ohne zusätzliche Batterien umweltfreundlich und wartungsfrei betrieben werden.

Big-Data-Datenplattformen werden immer beliebter, um große Datenmengen bei Bedarf analysieren zu können. Zu den fünf gängigsten Big-Data-Verarbeitungsframeworks gehören Apache Hadoop, Apache Storm, Apache Samza, Apache Spark, und Apache Flink. Zwar unterstützen alle fünf Plattformen die Verarbeitung großer Datenmengen, doch unterscheiden sich diese Frameworks in ihren Anwendungsbereichen und der zugrunde liegenden Architektur. Eine Reihe von Studien hat sich bereits mit dem Vergleich dieser Big-Data-Frameworks befasst, indem sie sie anhand eines bestimmten Leistungsindikators bewertet haben. Die IT-Sicherheit dieser Frameworks wurde dabei jedoch nicht betrachtet. In diesem Beitrag werden zunächst allgemeine Anforderungen und Anforderungen an die IT-Sicherheit der Datenplattformen definiert. Anschließend werden die Datenplattform-Konzepte unter Berücksichtigung der aufgestellten Anforderungen analysiert und gegenübergestellt.

Industrial Control Systems (ICS) succumb to an ever evolving variety of threats. Additionally, threats are increasing in number and get more complex. This requires a holistic and up-to-date security concept for ICS as a whole. Usually security concepts are applied and updated based on regularly performed ICS security assessments. Such ICS security assessments require high effort and extensive knowledge about ICS and its security. This is often a problem for small and mediumsized enterprises (SME), which do not have sufficient respective sufficiently skilled human resources. This paper defines in a first step requirements on the knowledge needed to perform an ICS security assessment and the life cycle of this knowledge. Afterwards the ICS security knowledge and its life cycle are developed and discussed considering the requirements and related work.

The growing importance of renewable generation connected to distribution grids requires an increased coordination between transmission system operators (TSOs) and distribution system operators (DSOs) for reactive power management. This work proposes a practical and effective interaction method based on sequential optimizations to evaluate the reactive flexibility potential of distribution networks and to dispatch them along with traditional synchronous generators, keeping to a minimum the information exchange. A modular optimal power flow (OPF) tool featuring multi-objective optimization is developed for this purpose. The proposed method is evaluated for a model of a real German 110 kV grid with 1.6 GW of installed wind power capacity and a reduced order model of the surrounding transmission system. Simulations show the benefit of involving wind farms in reactive power support reducing losses both at distribution and transmission level. Different types of setpoints are investigated, showing the feasibility for the DSO to fulfill also individual voltage and reactive power targets over multiple connection points. Finally, some suggestions are presented to achieve a fair coordination, combining both TSO and DSO requirements.

The research project "Herbar Digital" was started in 2007 with the aim to digitize 3.5 million dried plants on paper sheets belonging to the Botanic Museum Berlin in Germany. Frequently the collector of the plant is unknown, so a procedure had to be developed in order to determine the writer of the handwriting on the sheet. In the present work the static character was transformed into a dynamic form. This was done with the model of an inert ball which was rolled along the written character. During this off-line writer recognition, different mathematical procedures were used such as the reproduction of the write line of individual characters by Legendre polynomials. When only one character was used, a recognition rate of about 40% was obtained. By combining multiple characters, the recognition rate rose considerably and reached 98.7% with 13 characters and 93 writers (chosen randomly from the international IAM-database [3]). A global statistical approach using the whole handwritten text resulted in a similar recognition rate. By combining local and global methods, a recognition rate of 99.5% was achieved.

Das Forschungsprojekt „Herbar Digital” startete 2007 mit dem Ziel der Digitalisierung des Bestands von mehr als 3,5 Millionen getrockneter Pflanzen bzw. Pflanzenteile auf Papierbögen (Herbarbelege) des Botanischen Museums Berlin. Die Aufgabe des Autors ist die Analyse der hochaufgelösten Bilder mit 10400 Zeilen und 7500 Spalten. Die Herbarbelege können außerdem unterschiedliche Objekte enthalten wie Umschläge mit zusätzlichen Pflanzenteilen, gedruckte oder handgeschriebene Etiketten, Farbtabellen, Maßstäbe, Stempel, Barcodes, farbige „Typus-Etiketten“ und handschriftliche Anmerkungen direkt auf dem Beleg. Die schriftlichen Anmerkungen, insbesondere in Handschrift, sind von besonderem Interesse. Kommerzielle OCR-Software kann oftmals Schrift in komplexen Umgebungen nicht lokalisieren, wie sie häufig auf den Herbarbelegen vorliegt, auf denen Schrift zwischen Blättern, Wurzeln und anderen Objekten angeordnet ist. Im folgenden wird eine Methode vorgestellt, die es ermöglicht, Schriftpassagen im Bild automatisch zu finden.

Die vorliegende Arbeit untersucht den möglichen Einsatz kommerzieller Software im Projekt Herbar Digital. Dabei werden zwei Kategorien unterschieden: OCR-Software und Barcodesoftware. Von der ersten Kategorie gibt es eine Vielzahl käuflicher Programme auf dem Markt sowie auch einige kostenlose Freewareprogramme. Die Qualität ist jedoch sehr unterschiedlich, insbesondere fallen die Freewareprogramme stark ab. Es kristallisieren sich vier hochqualitative Programme heraus, die genau untersucht werden. Von diesen eignen sich zwei für das Projekt, wobei Omnipage 16 der Vorzug gegeben wird. In der Kategorie der Barcodesoftware fiel die Wahl auf QS-Barcode 4.0, da sich OCR-Programme für das Lesen von Barcodes als ungeeignet erwiesen. Die anfängliche Erkennungsrate von 90% konnte durch eigene Verfahren zur Bildvorverarbeitung auf 100% gesteigert werden.

Ziel des Projektes war es, nominative Grundlagen für die Kriterien eines Performace-Quality-Labels (PQL) für LED-Leuchten zu erarbeiten. Unter dem PQL wird ein Qualitäts- und Energielabel verstanden, das für LED-Produkte auf Grundlage der aktuellen und sich entwickelnden Normensituation erarbeitet werden soll. Durch das Bestimmen der für eine gute Produktqualität erforderlichen Faktoren, soll durch die beteiligten Forschungseinrichtungen ein Katalog von Mindestanforderungen für LED-Leuchten entwickelt werden. Auf der anderen Seite sollen der Leuchtenindustrie konkrete Hinweise für die Entwicklung und Optimierung von LED-Leuchten bezüglich der im Projekt geforderten Werte zur Verfügung gestellt werden. Ergebnis: Es wurde die Alterung von Hoch- und Mittelleistungs-LEDs bei verschiedenen Strömen und Boardtemperaturen hinsichtlich Lichtstrom, Farbort, Spektren und Änderung des thermischen Widerstands untersucht, um die Lebensdauer der LEDs durch eine Extrapolation herstellerunabhängig ermitteln und den Leuchtenherstellern verfügbar zu machen. Durch umfangreiche Untersuchungen zu ESD und EMV-Eigenschaften sowie Temperatur- und Stromverhalten der LEDs, war eine thermische und elektrische Modellierung möglich. Ziel: ein korrektes Datenblatt für die LEDs seitens der LED-Hersteller zu erarbeiten sowie ein relevantes Binning-Schema mit Beurteilungskriterien für die verschiedenen Binning-Klassen zu erstellen. Zudem lassen sich Hinweise ableiten, wie zukünftige LED-Leuchten mit RGB- und weißen LEDs auf Farbort- und Lichtstromkonstanz bei verschiedenen Temperatur- und Stromänderungen geregelt werden können. Durch die Vergleichsmessungen von mehr als 70 LED-Leuchten konnten die Schwachstellen und Unzulänglichkeiten in der qualitätssicherenden Kette ermittelt und mit den Firmen besprochen werden. Die Auswertung der an der TU Darmstadt gealteten LED-Leuchten konnte der Leuchtenindustrie konkrete Hinweise über Alterungsmechanismen, thermisches Management bei verschiedenen Betriebstemperaturen und die Restwelligkeit der LED-Ströme geben. Zudem wurden Faktoren erarbeitet, wie die LED-Leuchte durch Materialauswahl (Wärmeleitpasten, Dichtungsring), durch konstruktive Kabelführung und Elektronik-Auswahl an Zuverlässigkeit gewinnen kann. Eine Datenbank mit einer Typisierung der LED-Fehler, Entstehungsorte, Ursachen und wirtschaftlicher Folge konnte erstellt und mit der Leuchtenindustrie und professionellen Anwendern ausgetauscht und gepflegt werden. Die Grundlage für die Akzeptanz der LED-Beleuchtung durch die professionellen und privaten Anwender kann nur geschaffen werden, wenn die Licht- und Farbqualität untersucht und deren Mindestwerte für hochqualitive LED-Produkte definiert werden können. An Hand der Untersuchung der Farbwiedergabeskalierung konnte gezeigt werden, dass LED-Systeme mit guter Farbwiedergabe eine Ra-Wert von 86 und R9 für gesättigte rote Farben von mehr als 45 aufweisen sollten. Um die Detektierbarkeit der stroboskopischen Erscheinungen von PQWM-betriebenen LEDs zu minimieren sollte die Pulsfrequenz nicht weniger als als 350 Hz – 400 Hz betragen. Alle gewonnenen optischen, lichttechnischen, thermischen und elektrischen Erkenntnisse und Erfahrungen wurden während der Projektarbeit systematisch zusammengestellt und mit Zielwerten bzw. Grenzwerten versehen, so dass sie über die Qualitätsmerkmale (Performance Quality Label) in drei Vorträgen der Leuchtenindustrie präsentiert werden konnten. Die Ziele des Projekts konnten im vollen Umfang erfüllt werden. Die Erkenntnisse vom Projekt konnten durch sechs reguläre Treffen, zwei Sonderworkshops, drei VDE/ZVEI Workshops und zahlreiche Publikationen, Buchbeiträge und Konferenzbeiträge an die Lichtindustrie, Lichtplaner und weitere Interessierte transferiert werden. Das IGF-Vorhaben 14 LBG der Forschungsvereinigung Elektrotechnik wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.