Diplomarbeit

Diplomarbeit
Technische Lösung zur Optimierung der Energieeffizienz mittelständischer Unternehmen
Eingereicht von:
Name, Vorname :
Winz, Janek
Matrikelnummer :
Telefon
:
Email
:
Projektwebsites :
http://www.kyoto4u.de (Deutsch)
http://www.kyoto4u.net (Englisch)
Pilotinstallation
:
Lazar Malermeister GmbH
1. Betreuer
:
Herr Prof. Steyer
2. Betreuer
:
Herr Prof. Grude
Studiengang
:
Medieninformatik
Schwerpunkt
:
Softwareentwicklung
Fachbereich
:
Informatik VI
Datum
:
02.03.2009
Inhaltsverzeichnis
KAPITEL / THEMA:
SEITE:
DANKSAGUNGEN
6
VORWORT
7
Das Kyoto4u Projekt
9
1 AUFGABENBESCHREIBUNG
1.1
11
Lösungsansätze
11
2 VERWENDETE SOFTWARE
12
2.1 Entwicklungswerkzeuge
12
2.2 Datenbankwerkzeuge
12
2.3 Netzwerk-Tools
12
3 VERWENDETE HARDWARE
13
3.1 Protokolle
13
4 FACHLICHES UMFELD
14
4.1 Stromleitung als Übertragungsmedium
4.1.1 Das X10 Protokoll
4.1.2 LON
14
14
18
4.2 Übertragung per Funk
4.2.1 Intertechno
4.2.2 Z-Wave
18
19
19
4.3 Zweidrahtkommunikation
4.3.1 C-Control
20
20
4.4 KYOTO4U
21
4.4.1 Alleinstellungsmerkmale Kyoto4u
22
5 BENUTZERANFORDERUNGEN/LASTENHEFT
23
6 PFLICHTENHEFT
24
6.1 Zielbestimmungen
6.1.1 Musskriterien
24
24
Seite 2 von 110
6.1.2 Wunschkriterien
6.1.3 Abgrenzungskriterien
25
25
6.2 Produkteinsatz
6.2.1 Anwendungsbereiche
6.2.2 Zielgruppen
6.2.3 Betriebsbedingungen
6.2.4 Technische Produktumgebung
6.2.5 Produkt-Schnittstellen
26
26
27
27
28
29
6.3 Produktübersicht
30
6.4 Produktfunktionen (Mussfunktionen und Wunschfunktionen)
33
6.5 Stammdaten-, Struktur-, Mengen-, Beschaffungsvorgaben
34
6.6 Qualitätsanforderungen
6.6.1 Technische QA
6.6.2 Interaktions- und Ergonomieanforderungen
6.6.3 Wirtschaftliche Qualitätsanforderungen
6.6.4 Rechtliche und normative Vorgaben (Auflagen)
34
34
36
37
38
6.7 Projektplan
6.7.1 Meilensteine
6.7.2 Gantt-Diagramm
40
40
41
6.8 Wechselseitige Verfügbarkeitsanforderungen
42
6.9 Anforderungen an die Entwicklungs- und ggf. Einsatzumgebung
43
6.10 Beschaffungs-, Schulungsanforderungen mit Terminvorgaben
45
7 SYSTEMENTWURF
46
7.2 Scheduler
47
7.3 Webplattform
48
7.4 Releaseplan Diplomarbeit
49
7.5 Gantt-Diagramm Diplomarbeit
50
8 IMPLEMENTIERUNG
51
8.1 Anbindung Datenbank
51
8.2 Anbindung Protokolle und Medien
8.2.1 Refactoring nach Command Pattern
8.2.2 Implementierung des Intertechno Protokolls
52
52
55
8.3 Logging
56
8.4 Fehlerbehandlung
8.4.1 Webanwendung
8.4.2 Scheduler Anwendung
57
57
58
Seite 3 von 110
8.5 Vorgehensmodell
58
8.6 Projektmanagement
60
8.7 Installationsprogramm
61
8.8 Gewährleistung der Stabilität des Systems
62
8.9 Absicherung des Quellcodes
63
9 BUSINESSPLAN
64
9.1 Break Even
65
10 PRODUKTERSTELLUNG
66
10.1 Profil des Endproduktes
66
10.2 Paketkosten
10.2.1 Kyoto4u
10.2.2 X10 Module
10.2.3 433 MHz Funk-Module
66
66
68
71
10.3 Markteinführung
10.3.1 Guerilla-Marketing
10.3.2 Reguläres Marketing
72
72
72
11 HANDBÜCHER
73
11.1 Benutzerhandbuch
11.1.1 Einführung
11.1.2 Anmeldung am System
11.1.3 Erstellen eines Schaltbefehls
11.1.4 Ändern von Schaltzeiten und Befehlen
11.1.5 Löschen eines Schaltbefehls
11.1.6 Steuerung eines PCs
11.1.7 Technische Unterstützung
73
73
73
75
78
79
79
80
11.2 Systemdokumentation
11.2.1 Einführung
11.2.2 Systemanforderungen
11.2.3 Installation
11.2.4 Anmelden am System
11.2.5 Ändern des Admin Kennwortes
11.2.6 Anlegen Arbeitsplätzen
11.2.7 Anlegen von Geräten
11.2.8 Anlegen von Benutzern
11.2.9 Schaltzeiten festlegen
11.2.10 Datensicherung
11.2.11 Installation Scheduler
11.2.12 Installation des Melders für Schaltzeiten
81
81
81
82
85
86
89
90
93
94
95
97
100
12 LEISTUNGSBESCHREIBUNG
101
Seite 4 von 110
13 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK
102
13.1 Release 3.0
102
13.2 Zukünftige Erweiterungspakete:
13.2.1 Kyoto4u Energy
13.2.2 Kyoto4u Security
13.2.3 Kyoto4u Smart Home
103
103
103
103
14 ANHANG
104
15 PILOTINSTALLATION
105
16 VERZEICHNISSE
106
16.1 Abbildungsverzeichnis
106
16.2 Quellen (Web)
108
16.3 Quellen (Literatur)
109
17. RECHTSBELEHRUNG
110
Seite 5 von 110
Danksagungen
Seite 6 von 110
Vorwort
Obwohl der natürliche Vorrat an fossilen Energieträgern begrenzt und sein Ende in Sicht ist, steigt
der weltweite Verbrauch: laut IEA-Studie „Welt-Energie-Ausblick 2002“ soll der Energiebedarf bis
2030 um mehr als 2/3 steigen - dabei auch bei fossilen Energieträgern1. Weiterhin ist mit einer
Steigerung der CO2 Emissionen zu rechnen.
2
Abbildung 1: Welt Energie Bedarf
Neben dem Bedarf an erneuerbaren Energiequellen steigt auch der Bedarf an Verfahren zur
Optimierung des Energiebedarfes von Industrie, Wirtschaft und Privathaushalten.
Laut dem Vortrag „Energiepolitik am Scheideweg – ein Jahrhundert der Ökologie“ (von Herrn
Staatssekretär Michael Müller vom Umweltministerium bei den Berliner Wirtschaftsgesprächen
vom 21.11.2008) führen die in den letzten dreißig Jahren verursachten CO2 Emissionen zu einer
weltweiten Erwärmung von 2 Grad. Es ist damit zu rechnen, dass diese Erwärmung z.B. in Afrika
1
2
Agenda21
Prognos2030
Seite 7 von 110
zum Wegfall eines großen Teils der Ernährungsgrundlage führen wird. Hier kommen schwere
Konflikte auf uns zu.
Eine Kernforderung des Vortrags war, in der Wirtschaft verstärkt Verfahren einzusetzen, die
effizienter mit Energie umgehen, um zumindest das Fortschreiten dieser Probleme zu bremsen.
Laut Herrn Müller läuft in Deutschland allein für den Standbybetrieb von elektrischen Geräten ein
ganzes Atomkraftwerk.
Politik und Wirtschaft sind aufgefordert, dieser verschwenderischen Entwicklung innovativ zu
begegnen.
Seite 8 von 110
Das Kyoto4u Projekt
Das „Kyoto4u“-Projekt wurde von mir ins Leben gerufen, um eine IT basierte Lösung zur
Optimierung des Energieverbrauches mittelständischer Unternehmen, kleiner Konzerne und von
Privathaushalten anzubieten.
Der Name Kyoto4u ist der amerikanisierten Version des Slogans „Kyoto für Dich“ („Kyoto for you“)
entliehen und bedeutet, dass man mit Einsatz dieser Lösung seinen persönlichen Beitrag zur CO2
Reduktion leisten kann.
Kyōto ist der Name der japanischen Stadt, in der 1997 über das nach ihr benannte KlimaschutzProtokoll verhandelt wurde. Es sieht vor, dass die unterzeichnenden Industrienationen von 2008
bis 2012 ihre Treibhausgasemissionen um durchschnittlich 5,2% des Niveaus von 1990 senken.3
Das während der Diplomarbeit entworfene neue Kyoto4u Logo ist angelehnt an die Grafik des
Deutschen Energiepasses4, der Aufschluss über die Energieeffizenz von Gebäuden gib, da Kyoto4u
auch zur Verbesserung der Energieeffizienz von Gebäuden beiträgt:
Abbildung 2: Kyoto4u Logo
Kyoto4u benutzt Relais- und Dimmermodule um gezielt die Stromzufuhr von elektrischen
Verbrauchern zu steuern. Dadurch kann Standby-Verbrauch von Geräten verhindert und das
unbeabsichtigte Laufen lassen elektrischer Geräte vermieden werden.
Da der Energiebedarf so nachhaltig gesenkt werden kann, wird folglich der CO2-Ausstoß des
Energieversorgers reduziert.
3
4
Kyoto
Energiepass
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Durch eine zukünftige weltweite Verbreitung der Software kann so ein maßgeblicher Beitrag zur
Schonung der Umwelt geleistet werden.
In einem üblichen Büro existieren diverse elektrische Geräte, die Standbyverbrauch verursachen
und teilweise sogar unnötig laufen gelassen werden: z.B. Kaffeemaschinen, Bildschirme,
Abbildung 3: Geräte mit Standbyverbrauch
Computer, Handynetzteile, PDA-Netzteile, Scanner, Kopierer, Drucker, Netzteile von schnurlosen
Telefonen, Kochplatten, … verursachen täglich unnötigen Energieverbrauch, der in der Summe ein
beachtliches Ausmaß hat.
Kyoto4u steuert die Stromzufuhr dieser Geräte anhand der Arbeitszeiten der Angestellten und
verhindert den unnötigen Verbrauch dieser Geräte.
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1 Aufgabenbeschreibung
Unter dem Namen „Kyoto4u“ wurde in einer früheren Version einer Lösung zur Reduktion des
Energiekonsums elektrischer Verbraucher in mittelständischen Betrieben von mir entwickelt.
Für die Ansteuerung der Verbraucher basiert diese Version ausschließlich auf dem PLC (Powerline)
System „X10“.
Software Design Patterns kamen bei der Realisierung nicht zum Einsatz.
Die Datenbankanbindung erfolgte zwar bereits über Hibernate, Objekte wurden aber nur über
XML Dateien gemappt. Foreign Keys kamen in der Datenbank noch nicht zum Einsatz.
Für den Login in das System existiert zwar eine Benutzerverwaltung, es ist aber keine Festlegung
von individuellen Schaltrechten möglich.
Die Kyoto4u-gesteuerte Abschaltung eines Computers erfolgt bislang immer nach 2 Minuten.
Einmaliges Schalten ist nicht möglich. Schaltzeiten werden hier wöchentlich wiederholt.
Zeitweises Aussetzen von Schaltzeiten (z.B. wegen Betriebsferien) ist ebenfalls nicht möglich.
1.1 Lösungsansätze
In der neuen Version werden folgende Punkte implementiert:
-
Einsatz von gängigen Software Design Patterns für die wesentlichen Programmteile
-
Erweiterung der Unterstützung von PLC – Powerline mit 433MHz Funk
-
Hibernate Einsatz über Annotations
-
Unterschiedliche Schaltrechte für Benutzer
-
Individuelle Konfiguration des Abschaltverfahrens von Computern
-
Unterstützung von datumsgebundenen Schaltzeiten
-
Zeitweises Aussetzen von Schaltzeiten
-
Erweiterung der Weboberfläche
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2 Verwendete Software
2.1 Entwicklungswerkzeuge
Java:
Eclipse 3.x5, Sysdeo Tomcat Plugin6,
Java 1.507, Struts 1.x8, Hibernate 3.x9, Tomcat 5.5.2x10, JUnit11, X10 CM17A API12
Delphi:
Borland Delphi 513
Webdesign:
GIMP 2.614
Textpad 5.2.015
Databecker Web2Date 1.016
2.2 Datenbankwerkzeuge
XAMPP (MySQL 5, PHPMyAdmin)17
2.3 Netzwerk-Tools
Wireshark18
5
Eclipse
Sysdeo
7
Java
8
Struts
9
Hibernate
10
Tomcat
11
JUnit
12
CM17A API
13
Delphi
14
Gimp
15
Textpad
16
Web2Date
17
XAMPP
18
Wireshark
6
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3 Verwendete Hardware
X10
CM11G PC-Adapter für X10 (RS232-Variante, Deutsche Ausführung)19
AM12G Relaismodul für X10 (Deutsche Ausführung)20
LM12G Dimmermodul für X10 (Deutsche Ausführung)21
433MHz
Allnet ALL3000RF Mk2 Netzwerk-Fernbedienung für 433MHz Intertechno-Protokoll22
Intertechno ITR-3500 Funkstecker Relaismodul für 433MHz Intertechno-Protokoll23
3.1 Protokolle
PLC – Powerline:
X1024
Funk:
433MHz - Intertechno25
19
CM11
AM12
21
LM12
22
AllnetInterface
23
AllnetRelais
24
X10
25
Intertechno
20
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4 Fachliches Umfeld
Im jungen Heimautomationsmarkt gibt es bereits zahlreiche Lösungen, die eine automatisierte
Steuerung von Geräten in Gebäuden ermöglichen.
Je nach Anbieter verwenden diese Lösungen unterschiedliche Übertragungsmedien,
Übertragungsfrequenzen, Modulationen und unterschiedliche – meist proprietäre –
Übertragungsprotokolle zur Ansteuerung der Akteure.
Die preiswertesten gängigen Systeme und Produkte werden hier vorgestellt. Anschließend werden
die Unterschiede zu Kyoto4u 2.0 beschrieben.
4.1 Stromleitung als Übertragungsmedium
Die Stromleitung als Übertragungsmedium zu nutzen gestattet eine preiswerte Nachrüstung in
bestehenden Gebäuden. Da Unternehmen meist lediglich Mieter ihrer Räumlichkeiten sind, ist die
Nachrüstfähigkeit und Möglichkeit, der Mitnahme, bei einem Umzug ein wichtiges Kriterium.
Z.B. die Protokolle X10 und LON nutzen die Stromleitung als Kommunikationsmedium. LON ist
allerdings auch für andere Übertragungsmedien einsetzbar.
4.1.1 Das X10 Protokoll
Für das X10 Protokoll sind Sender (Fernbedienungen, Schalter, PC-Interfaces, …) und Empfänger
(Relais, Dimmer, Thermostate, Rollosteuerungen, …) verschiedener Hersteller weltweit verfügbar.
Das Protokoll arbeitet mit einer 120KHz Frequenz, die auf der bestehenden 50Hz (Deutschland)
bzw. 60Hz (USA) Frequenz des Wechselstroms aufmoduliert wird.
Für X10 sind auch zahlreiche Module erhältlich, die ohne Elektroinstallateur installiert werden
können. Dadurch sind die Installationskosten vergleichsweise gering und das System ist auch
attraktiv für Privatpersonen.
Mit einer Adressierung aus 16 Haus- und 16 Unitcodes können mit diesem System 256 Geräte
individuell adressiert werden.
Seite 14 von 110
4.1.1.1 „ActiveHome“ Software für X10
Abbildung 4 : ActiveHome X10 Software
26
ActiveHome (hier Version 1.42) ist eine Windows basierte Smart Home Software, die das direkte
Steuern von X10 Geräten mittels einer graphischen GUI erlaubt.
Die Software kann im Internet kostenlos bezogen werden. Für den Betrieb muss ein „CM11“ oder
„CM11 USB“ direkt am Computer angeschlossen sein.
Die beschriebene Version 1.42 hat sich auf verschiedenen Rechnern als instabil erwiesen (getestet
mit Windows 2000 Prof., Windows XP SP2 und Vista Business SP1). Dies äußert sich durch
zeitweise Abstürzens der Kommunikationsbridge für die serielle Schnittstelle und komplettes
Einfrieren der Anwendung.
26
ActiveHome
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Abbildung 5: Fehlermeldung ActiveHome Software
Die Software kann nur auf dem Computer genutzt werden, an dem der CM11 angeschlossen ist.
Die Funktionalität steht nicht für das Computernetzwerk zur Verfügung.
Das Programm bietet eine anwenderfreundliche graphische Benutzeroberfläche.
Es wird nicht berücksichtigt, dass Computer vor einer Abschaltung der Stromzufuhr automatisiert
herunter gefahren sein müssen, oder zumindest der Anwender darüber informiert wird.
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4.1.1.2 „HomeSeer“ Software für X10 und Z-Wave
Abbildung 6: HomeSeer Smart Home Software
27
HomeSeer ist eine Webanwendung, die für 199,95 $ auf dem US Markt angeboten wird. Diese
Anwendung unterstützt X10 und Z-Wave basierte Komponenten. Ein interessantes Merkmal ist,
dass die Anwendung über Plugins erweitert werden kann.
Die Software bietet ein Webinterface, das über das Netzwerk genutzt werden kann.
Es wird nicht berücksichtigt, dass Computer vor einer Abschaltung der Stromzufuhr automatisiert
herunter gefahren sein müssen, oder zumindest der Anwender darüber informiert.
Der Server muß unter Windows laufen.
27
Homeseer
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4.1.2 LON
Das „Local Operating Network“ wurde von der Firma Echelon28 entwickelt. Dieses Bus System kann
mit verschiedenen Übertragungsmedien genutzt werden. Jeder Netzwerkknoten enthält einen
„Neuron“-Chip. Die Adressierung der Netzknoten erfolgt über eine 48Bit ID, die weltweit eindeutig
ist. Damit können theoretisch 248 = 281.474.976.710.656 Geräte adressiert werden.
Die Leistungsfähigkeit dieses Systems hat ihren Preis: LON Komponenten sind deutlich teurer als
z.B. X10 oder Intertechno basierte Komponenten.
Für LON sind auch Module erhältlich, die ohne Elektroinstallateur installiert werden können.
Eine Unterstützung dieses Systems erfolgt nicht im Rahmen der Diplomarbeit ist aber bei einer
späteren Weiterentwicklung angedacht. Funktionslose Beispielklassen wurden bereits angelegt.
4.2 Übertragung per Funk
Auch die Übertragung per Funk ermöglicht eine preiswerte und unkomplizierte Nachrüstung in
bestehenden Gebäuden. Allerdings kann die Reichweite durch die örtlichen Gegebenheiten
teilweise stark begrenzt sein. In Neubauten stellen Wände (Stahlbeton) oft ein undurchdringbares
Hindernis dar.
Als Frequenzen werden dabei üblicherweise die freien Frequenzen 433MHz und 868MHz
verwendet.
Bei 433MHz ist gesetzlich eine kontinuierliche Übertragung möglich, während bei 868MHz nur
kurzfristige Übertragungssequenzen gestattet sind. Bei 433MHz sind dadurch oft viele Sender aktiv
(z.B. Funk-Kopfhörer, Funk-Fernbedienungen, …), die sich gegenseitig stören können.
Übertragungsproblemen kann aber mit Funk-Repeatern (verstärken das Funksignal) und Setzen
von mehreren Sendern begegnet werden.
28
Echelon
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4.2.1 Intertechno
Das Intertechno Protokoll überträgt im 433MHz Frequenzband.
Für dieses System sind preiswerte Sende- (Fernbedienungen, Schalter, PC-Interfaces, ...) und
Empfangsmodule (Relais, Dimmer, ...) verschiedener Hersteller verfügbar.
Die Unterstützung dieses Systems wird im Rahmen dieser Diplomarbeit implementiert.
Aufgrund des niedrigen Preises dieser Komponenten ist die Anschaffung gerade für
Privathaushalte sehr attraktiv.
Mit 16 Haus- und 16 Unitcodes können 256 Geräte individuell adressiert werden.
4.2.2 Z-Wave
Z-Wave29 ist ein herstellerunabhängiges Funkprotokoll, was mit der Frequenz 908,42 MHz (USA)
bzw. 868 MHz (Europa) arbeitet.
Z-Wave unterstützt Routing und erlaubt somit die Funk-Reichweite durch Datenübertragung über
Zwischen-Knoten zu verlängern.
Es können 232 Geräte adressiert werden.
29
Z-Wave
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4.3 Zweidrahtkommunikation
Die Datenübertragung über einen Zweidrahtbus hat trotz der Verfügbarkeit von Funk- und
Powerline-basierten Kommunikationsverfahren ihre Daseinsberechtigung.
Während ein Zweidraht basiertes System einen höheren Aufwand beim Nachrüsten in
bestehenden Gebäuden darstellt, bietet es dafür eine höhere Sicherheit gegenüber
Manipulationen.
Im Rahmen der Diplomarbeit wird noch kein Zweidrahtbussystem unterstützt, ist aber für die
weitere Entwicklung angedacht. Funktionslose Beispielklassen wurden bereits angelegt.
4.3.1 C-Control
Abbildung 7: C-Control Interface
30
C-Control ist ein Zweidraht basiertes Bussystem der Firma Conrad Elektronik und richtet sich an
Elektroinstallateure.
Die C-Control Interfaces können – je nach Modell – direkt in BASIC oder Assembler programmiert
werden.
Eine Unterstützung dieses Systems erfolgt nicht im Rahmen der Diplomarbeit ist aber bei einer
späteren Weiterentwicklung angedacht.
30
C-Control
Seite 20 von 110
4.4 Kyoto4u
Kyoto4u unterstützt in der Version 2.0 die Übertragungsmedien Stromleitung und Funk. Es wurden
dabei die Protokolle X10 (PLC – Datenübertragung über die Stromleitung) und Intertechno
(Datenübertragung per Funk im freien Frequenzband 433 MHz) implementiert. Die während der
Diplomarbeit geschaffene Protokollunabhängigkeit ermöglicht ein späteres Unterstützen weiterer
Protokolle, ohne maßgebliche Änderungen am Gesamtsystem vornehmen zu müssen.
Exemplarisch wurden bereits weitere Protokollklassen angelegt (z.B. CControlDevice, CEBusDevice,
etc.). Diese sind aber noch ohne Funktion.
Die Software ist über Ressource Bundle Dateien sprachunabhängig und in Deutsch und Englisch
übersetzt. Die Unterstützung weiterer Sprachen ist durch Übersetzung der Ressource Buddle
Dateien möglich.
Für PCs bietet die Software eine Anwenderbenachrichtigungsfunktion und eine ferngesteuerte
Herunterfahrfunktion.
Kyoto4u 2.0 verfügt über eine Rechteverwaltung: die Rechte, Geräte zu konfigurieren und zu
schalten können eingeschränkt werden.
Da Kyoto4u 2.0 über eine Webbenutzerschnittstelle verfügt, kann das System mittels PCs, PDAs
und Handys stationär und mobil genutzt werden, soweit die Geräte über einen Browser verfügen.
Die Möglichkeit der mobilen Nutzung ist wichtig, damit bei spontanen Änderungen der
Arbeitszeiten ein unkomplizierter Zugriff auf das System möglich ist (das Browser-Handy wird
quasi zur Smart Home Fernbedienung).
Da die Kyoto4u Plattform in Java geschrieben ist, kann sie auf den Plattformen Windows, Linux
und Mac OS eingesetzt werden.
Bei der Entwicklung von Kyoto4u wurde auf System Performance und schonenden Umgang mit
Systemressourcen geachtet: während des Entwicklungsprozesses musste sich die gesamte
Plattformsoftware auf einem in die Jahre gekommenen Pentium 3 Test-Server behaupten. Daher
kann Kyoto4u auf bereits bestehenden Servern (Fileservern, Datenbankservern, Webservern, …)
installiert werden, ohne den eigentlichen Zweck des Servers zu beeinträchtigen. Für die
Anschaffung eines Kyoto4u Systems ist nicht zwingend die Anschaffung eines weiteren Servers
erforderlich.
Seite 21 von 110
Durch die Unterstützung von nicht kabelgebundenen Übertragungsmedien ist Kyoto4u besonders
attraktiv für Firmen, da die meisten Firmen nur Mieter von Räumlichkeiten sind. Bei einem Umzug
kann das System mitgenommen werden.
4.4.1 Alleinstellungsmerkmale Kyoto4u
Kyoto4u ein Produkt das sich durch seine Unabhängigkeit von menschlichen Sprachen, Computer
Plattformen, Übertragungsmedien, Übertragungsprotokollen und der Transparenz seines
Schaltens bei den bislang am Smart Home Markt angebotenen Energie Produkten deutlich
hervorhebt.
Neben dem ursprünglichen Antrieb des Entwicklers weltweit den Ausstoß von CO2 zu verringern,
ist Kyoto4u ein System, was sich durch vergleichsweise geringe Kosten schnell amortisiert und
maßgeblich zur Einsparung von Energiekosten beiträgt.
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5 Benutzeranforderungen/Lastenheft
Kyoto4u 1.0 wurde auf der langen Nacht der Wissenschaften am 14. Juni 2008 in der TFH Berlin
präsentiert und stieß bei den Besuchern auf reges Interesse. Einzelne kritisierten die eingesetzte
Powerlinetechnologie, da über eine ungeschirmte Leitung Daten übertragen werden. Hierbei
können Abstrahlungen entstehen, die andere funkbasierte Übertragungen eventuell stören.31
Dies ist allerdings bei dem eingesetzten X10 Standard nur bedingt der Fall.
Es soll die Kyoto4u Software angepasst werden, sodass leicht weitere Übertragungsmedien und
Protokolle unterstützt werden können.
Als 2. Übertragungsmedium soll eine Funklösung implementiert werden, so dass den Bedenken
von potentiellen Kunden gegenüber der Powerline Technologie Rechnung getragen wird.
Das System soll in der Anschaffung günstiger als X10 sein und damit das Produkt auch für private
Haushalte interessant machen.
Es soll möglich sein, die unterstützten Technologien mit einander zu kombinieren (um z.B. mit
eventuell auftretenden Reichweitenproblemen besser umgehen zu können).
Weiterhin soll die Basis geschaffen werden, später ohne großen neuen Entwicklungsaufwand
weitere Smart Home Protokolle zu unterstützen.
31
PLC_stört
Seite 23 von 110
6 Pflichtenheft
6.1 Zielbestimmungen
Aufbauend auf der bestehenden Version soll eine übertragungsmedienunabhängige (Powerline
und 433MHz mit Option auf weitere Übertragungsverfahren) Lösung zum optimieren des
Energieverbrauches in mittelständischen Betrieben, kleinen Konzernen und Privathaushalten
entwickelt werden.
6.1.1 Musskriterien
Es soll die Java 1.50 basierte Webanwendung und eine Delphi 5 basierte Desktop Anwendung
unter Beibehaltung dieser Programmiersprachen weiter entwickelt werden.
Die bereits bestehende Unterstützung von PLC-Powerline (X10) basierten Releas- und
Dimmermodulen soll dabei um die Unterstützung von 433 MHz Funk (Intertechno) basierten
Relais- und Funkmodulen ergänzt werden.
Im Hinblick auf die Unterstützung noch weiterer Übertragungsmedien und –protokolle sollen diese
beiden Protokolle lose angekoppelt werden.
Die Verwaltung der Schaltzeiten erfolgt über ein Webinterface auf Basis von JSP und Struts.
Schaltzeiten sollen nun aufgeschlüsselt nach Arbeitsplätzen angezeigt werden.
Schaltzeiten werden in einer MySQL Datenbank gespeichert. Die Anbindung erfolgt über
Hibernate.
Im Gegensatz zur Version 1.0 soll Hibernate nicht über XML-Dateien, sondern über Annotations
genutzt werden.
Während die bestehende Version nur wiederkehrende Schaltzeiten unterstützte, soll die Version
2.0 auch einmalige Schaltzeiten und das Aussetzen von Schaltzeiten für begrenzte Perioden (z.B.:
Betriebsurlaub) unterstützen.
Seite 24 von 110
Für zu schaltende PCs wurde eine Windows Anwendung entwickelt. Während die Version 1.0 nur
über bevorstehende Schaltzeiten informierte, soll die Version 2.0 über einen Rückkanal zur
Plattform verfügen: Schaltzeiten sollen temporär über den Windows Client verschiebbar sein.
Bevor der Rechner von der Windows Anwendung runter gefahren wird, soll die Plattform darüber
informiert werden.
Die Windows Anwendung soll per TCP/IP mit der Plattform kommunizieren.
Die Webplattform soll intuitiv handhabbar sein und über eine Onlinehilfe verfügen.
Bei der Geräteverwaltung soll der Leistungswert manuell eingebbar sein.
Über einen Hilfe Button soll in der Webplattform eine Hilfefunktion zur Verfügung stehen.
6.1.2 Wunschkriterien
Die Plattform soll auch auf Linux und Mac Rechnern lauffähig sein (bei den Designentscheidungen
der Version 2.0 eine spätere Migrationsmöglichkeit auf diese Plattformen nicht torpedieren!).
Die Anwendung zum Herunterfahren von Computern soll auch auf Linux und Mac Rechnern
lauffähig sein.
Es sollen weitere Übertragungsprotokolle unterstützt werden.
Die durch den Einsatz von Kyoto4u eingesparte Energie soll in verschiedenen Diagrammen über
die Webplattform abrufbar sein.
6.1.3 Abgrenzungskriterien
Die Plattform führt keine Leistungsmessung der elektrischen Verbraucher durch.
Andere Netzwerkprotokolle als TCP/IP werden nicht unterstützt (IPX/SPX, NetBUI, etc.).
Es können und dürfen keine Produktionsmaschinen, Heizanlagen, medizinische Anlagen und
Anlagen, bei denen Menschenleben in Gefahr geraten können, gesteuert werden.
Drehstrom wird nicht unterstützt.
Seite 25 von 110
6.2 Produkteinsatz
6.2.1 Anwendungsbereiche
In mittelständischen Betrieben, kleinen Konzernen und privaten Haushalten kann durch diese
Lösung der Stromverbrauch reduziert und der Komfort gesteigert werden.
Das Durchlaufen lassen ungenutzter elektrischer Verbraucher (PCs, Beleuchtung,
Kaffeemaschinen, Kopierer, Drucker, Ladegeräte, ...) kann verhindert werden.
Weiterhin ist die Reduktion von Standbyverbrauch möglich. Viele elektrische Geräte verbrauchen
auch im ausgeschalteten Zustand Strom (z.B. hat ein ATX Netzteil eines ausgeschalteten PCs eine
Leistungsaufnahme von ca. 3-4 Watt):
Abbildung 8: Foto eigene Messung Leistungsaufnahme 350 Watt ATX Netzteil bei heruntergefahrenem PC: 3,6W
Die Leistungsaufnahme eines X10 Relaismoduls und eines X10 Dimmermoduls liegt bei unter
einem Watt. Bei eigenen Messungen war die Leistungsaufnahme beider Module unterhalb des
messbaren Bereiches des eingesetzten Meßgerätes:
Seite 26 von 110
Abbildung 9: Foto eigene Messung Leistungsaufnahme X10 Relais Modul
6.2.2 Zielgruppen
- mittelständische Betriebe
- kleine Konzerne
- private Haushalte
..sind mit dieser Lösung in der Lage ihren Stromverbrauch zu optimieren und den Komfort zu
steigern.
6.2.3 Betriebsbedingungen
Das System kann nur in Gebäuden installiert werden und ist auf einen 24h Betrieb ausgelegt.
Es ist ein Server erforderlich, der 24h in Betrieb ist und noch Leistungsreserven frei hat, die
mindestens der Leistung eines ungenutzten Pentium 3 mit 500MHz und 256 MB RAM
entsprechen.
Der Server muss über eines der folgenden Windows Betriebssysteme verfügen: Windows 2000
Prof., Windows XP, Windows Vista, (ggf. auch Windows 2003 Server)
Er muss am lokalen Netzwerk per TCP/IP angebunden sein.
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Seine Firewall muss so konfigurierbar sein, dass der Tomcat Port (8080) und der
Kommunikationsport für die Meldeanwendung für Schaltzeiten (7000) zu öffnen ist. Alternativ
können die Ports geändert werden, müssen aber zu öffnen sein.
Es kann eine lokale SQL Datenbank genutzt werden, soweit diese von Hibernate unterstützt wird.
Ansonsten ist ein passender SQL Server zu installieren (vorzugsweise MySQL).
Es kann auch ein neuer Server extra für diese Lösung installiert werden. Er muss dann die hier
beschriebenen Kriterien erfüllen.
6.2.4 Technische Produktumgebung
6.2.4.1 Software
Clients:
Die zu schaltenden PC-Clients benötigen Windows 2000 Prof., Windows XP oder Windows Vista
und den installierten Kyoto4u Melder für Schaltzeiten.
Browser: Internet Explorer 6/7 oder Firefox 2/3
Server:
Betriebssystem:
Windows 2000, XP, Vista
VM:
Java 1.50 + Java Comm. API 2.0
Servlet-Container:
Tomcat 5.5.x
6.2.4.2 Hardware
Clients (steuerbar über Kyoto4u Plattform):
Prozessor:
ab 200MHz
RAM:
ab 128MB
Festplatte:
ab 1 GB frei
Netzwerkkarte:
Ethernet, ab 10Mbit
Server (Minimalanforderung):
Prozessor:
ab Pentium III
Taktrate:
ab 500 MHz
RAM:
ab 256MB
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Server (Empfehlung):
Prozessor:
Pentium M (Centrino) oder Atom
Taktrate:
ab 1 GHz
RAM:
ab 1 GB
Server - Peripherie:
PLC Interface:
CM11G oder CM11G USB
PLC Relais:
AM12G
PLC Dimmer:
LM12G
PLC Phasenkoppler:
FD10
433MHz Interface:
Allnet ALL 3000RF Mk2
433MHz Relais:
Intertechno ITR-3500
6.2.4.2 Orgware: organisatorische Rahmenbedingungen
Es muss ein Stromnetz mit 220V, 50 Hz Wechselstrom und ein Ethernet TCP/IP-Netzwerk
vorhanden sein.
Die Installation des Phasenkopplers muss ein zugelassener Elektroinstallateur durchführen.
Für die Einrichtung der netzwerkrelevanten Parameter (Firewalls, Ports, Routing, …) muss der
zuständige Netzwerkadministrator vor Ort sein.
6.2.5 Produkt-Schnittstellen
6.2.5.1 Software-Schnittstellen
•
TCP/IP
•
Datenbankanbindung über Hibernate (andere Programme können DB als Schnittstelle
nutzen, wenn sie die Kyoto4u Hibernate Mapping-Informationen berücksichtigen)
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6.2.5.2 Computer- und/oder andere hardware-technische Schnittstellen
•
Netzwerkkarten >=10Mbit
•
Netzwerk
>=10Mbit Switch (Anzahl Ports mind. entsprechend Anzahl Clients + Server +
Router/DSL Modem)
6.3 Produktübersicht
Beispiel einer Kyoto4u Installation in einer Firma:
Abbildung 10: Beispiel Installation Kyoto4u System
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Der Kyoto4u Server beherbergt hier die Datenbank, die Webplattform (Benutzerschnittstelle für
Zugriff per Browser) und den Scheduler für die Steuerung von Relais-Modulen. Diese können aber
auch jeweils auf getrennten Servern laufen, soweit diese per TCP/IP miteinander kommunizieren
können.
Am Kyoto4u Server sind die Sender für die verschiedenen unterstützten Übertragungsmedien und
Übertragungsprotokolle angeschlossen.
Die oben Stromzufuhr der oben dargestellten Computer wird über Relaismodule individuell
geregelt.
Durch die Webschnittstelle ist ein Zugriff auf die Plattform mit den verschiedensten Geräten, die
über einen Internet Browser verfügen, möglich:
Abbildung 11: Kyoto4u Übersicht Schaltzeiten und Befehle
Die Einsparung von Strom erfolgt durch die Steuerung der Relaismodule. Nach Feierabend lässt die
Kyoto4u Scheduler-Anwendung automatisch die Relais ausschalten und die Stromzufuhr der
Geräte wird gekappt. Standbyverbrauch und das durchlaufen lassen von elektrischen Geräten wird
dabei verhindert und dieser unnötige Energieverbrauch vermieden.
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Kyoto4u Server:
PLC – Powerline Netz
Funk Netz
(zukünftige NetzeA)
Scheduler - Anwendung
Java VM
Datenbank
L
A
N
/
Web-Plattform
Servlet Container
W
A
N
Kyoto4u Server
Meldeanwendung für Schaltzeiten (mit
automatischer Herunterfahr-Funktion)
Arbeitsplatz PC
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6.4 Produktfunktionen (Mussfunktionen und Wunschfunktionen)
Abbildung 12: Use Case Diagramm Produktfunktionen
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6.5 Stammdaten-, Struktur-, Mengen-, Beschaffungsvorgaben
Zur Installation ist es notwendig, folgendes zu erfassen:
− zu steuernde PCs mit IP Adresse
− die anderen zu steuernden elektrischen Geräte
− Arbeitsplätze, in denen zu steuernde Geräte stehen
− Benutzer, die Zugriff auf die Plattform erhalten sollen
6.6 Qualitätsanforderungen
6.6.1 Technische QA
6.6.1.1 Zeit- und Speichereffizienz, Bandbreite und
Kommunikationsgeschwindigkeit
100Kbit pro Intranet-Client
6.6.1.2 Genauigkeit
Entsprechend der Serveruhr, Abgleich über NTP (Network Time Protokoll)
6.6.1.3 Zuverlässigkeit
Ein Absturz des Plattform Servers, des Switches, des Stromnetzes oder der SQL Datenbank
verhindern die Funktionstüchtigkeit der Plattform.
Die Festplatte des Servers darf nicht vollaufen.
6.6.1.4 Skalierbarkeit
Kyoto4u ist softwaretechnisch prinzipiell stufenlos erweiterbar.
Hardwaretechnisch sind das X10 PLC und das Intertechno 433MHz Protokoll systembedingt auf
unterschiedliche 256 Adressen (16 Hauscodes * 16 Gerätecodes = 256) beschränkt. Bei
Kombination beider Netze ist maximal eine Adressierung von 512 einzeln ansteuerbaren Geräten
möglich. Wenn es Geräte gibt, die gemeinsam an ein Relais angeschlossen werden können (z.B.
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alle elektrischen Geräte eines Arbeitsplatzes), kann die Anzahl der zu steuernden Geräte
insgesamt dadurch erhöht werden.
Lizenzbedingt wird die Kyoto4u Plattform mit einer bestimmten Anzahl Client-Lizenzen (je nach
Paket) ausgeliefert. Das gewählte Kyoto4u Paket kann nachträglich in 10´er Schritten aufgerüstet
werden.
6.6.1.5 Portabilität
Die Portabilität auf Linux und Mac Server ist bedingt durch die gewählte Programmiersprache Java
theoretisch möglich. Wird im Rahmen der Diplomarbeit aber nicht untersucht.
6.6.1.6 Kompatibilität
Server:
Betriebssystem:
Windows 2000, XP, Vista
VM:
Java 1.50 + Java Comm. API 2.0
Servlet-Container:
Tomcat 5.5.x
Client - für Zugriff auf Webplattform:
Betriebssystem:
Windows 95,98, NT 4.0, 2000, XP, Vista, Pocket PC
2003, Windows Mobile
Browser:
Internet Explorer 6/7, Firefox 2/3, Pocket Explorer
Client, der von Kyoto4u heruntergefahren/gestartet werden soll:
Betriebssystem:
Windows 2000, XP, Vista
6.6.1.7 Fehlerrobustheit
Im Fall eines Absturzes des Plattformservers müssen, nach Wiederinstandsetzung des Servers und
der SQL Datenbank, die Kyoto4u Web-Plattform und der Kyoto4u Scheduler neu gestartet werden.
Ein Neustart der Clients ist nicht notwendig. Benutzer, die zur Zeit des Absturzes angemeldet
waren, müssen sich wieder anmelden.
Während der Zeit des Server Ausfalles wurden keine Schaltbefehle ausgeführt. Diese müssen dann
manuell nachgeholt werden.
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6.6.2 Interaktions- und Ergonomieanforderungen
6.6.2.1 Online-/Offline-Nutzungsschnittstelle
Den Benutzern steht eine Weboberfläche zur Verfügung, über die Schaltzeiten, Arbeitsplätze,
Geräte und Benutzer angezeigt und verwaltet werden.
6.6.2.2 Interaktionsleistungen
Online- / Offline-Nutzer
− Grundsystem 1-10 Benutzer gleichzeitig (mehr möglich mit stärkerem Server und größerem
Kyoto4u Paket)
− Keine Offline Nutzer
Interaktionsperformance
Webplattform:
Anmeldung:
2-3 Sekunden
Abmeldung:
1-2 Sekunden
Anlegen Benutzer:
1-2 Sekunden
Ändern Benutzer:
1-2 Sekunden
Löschen Benutzer:
1-2 Sekunden
Anzeigen Benutzer:
2-3 Sekunden
Anlegen Schaltbefehl:
1-2 Sekunden
Ändern Schaltbefehl:
1-2 Sekunden
Löschen Schaltbefehl:
1-2 Sekunden
Anzeigen Schaltbefehle:
2-3 Sekunden
Anlegen Arbeitsplatz:
1-2 Sekunden
Ändern Arbeitsplatz:
1-2 Sekunden
Löschen Arbeitsplatz:
1-2 Sekunden
Anzeigen Arbeitsplätze:
2-3 Sekunden
Melder für Schaltzeiten:
Wartezeit Anwenderreaktion:
in Version 2.0 individuell einstellbar
Wartezeit für Herunterfahren:
in Version 2.0 individuell einstellbar
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Scheduler:
Datenbankabfrage für
Befehle einer Minute:
5 Sekunden
Ausführung eines Schaltbefehls:
10 Sekunden
6.2.2.3 Standard für Ergonomieanforderungen
Über eine intuitiv handhabbare grafische Weboberfläche können registrierte Kyoto4u-Benutzer
und Kyoto4u-Administratoren die Plattform nutzen:
Benutzer:
Schaltbefehle:
Anzeigen, Ändern und Löschen von Schaltzeiten für den
eigenen Arbeitsplatz
Arbeitsplätze:
Anzeigen
Administratoren:
Benutzer:
Anzeigen, Anlegen, Ändern und Löschen
Schaltbefehle:
Anzeigen, Anlegen, Ändern und Löschen
Arbeitsplätze:
Anzeigen, Anlegen, Ändern und Löschen
Wird der Mauszeiger auf ein Element der Weboberfläche platziert, wird ein Hinweis zu diesem
Element angezeigt.
Zusätzlich steht in der Webplattform eine über einen Hilfe-Button abrufbare Onlinehilfe zur
Verfügung,
6.6.3 Wirtschaftliche Qualitätsanforderungen
6.6.3.1 Wiederverwendbarkeit
Die Wiederverwendbarkeit ist durch ein modulares System gegeben. Da die Kyoto4u Plattform
selbst eine reine Softwarelösung ist, kann sie schnell auf einem anderen System installiert werden.
Die vorherige Installation ist zuvor zu löschen, da sonst die Lizenzbedingungen verletzt werden:
eine Plattform-Lizenz darf nur einmal auf einem Server installiert sein.
Die X10 und 433 MHz Komponenten sind modular und können bei einem Umzug mitgenommen
werden. Für einige X10 Komponenten ist ggf. der Einsatz eines Elektroinstallateurs notwendig.
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Bei einem Umzug der Firma oder Änderung der Räumlichkeiten müssen die Einstellungen für
Arbeitsplätze und zu steuernde Geräte entsprechend angepasst werden.
6.6.3.2 Varianten
Kyoto4u ist für den Einsatz in mittelständischen Unternehmen, kleinen Konzernen und privaten
Haushalten konzipiert.
Für Unternehmen eignet sich der Einsatz von X10 wegen der besseren Reichweite und
Unterstützung 256 Geräten, während 433 MHz wegen des geringeren Preises interessanter für
Privatkunden ist.
Für den Privatnutzer gibt es eine Community Version. Die 10 User Lizenz ist ebenfalls für
Privatnutzer interessant.
Für Unternehmen wird eine 10 User Lizenz oder größere Pakete von Kyoto4u angeboten.
Die Lizenzen können nachträglich in 10er Schritten aufgestockt werden.
Die Kyoto4u 2.0 wird zuerst für Windows 2000 Prof., XP und Vista angeboten. Linux- und MacVersionen folgen.
Kyoto4u 2.0 ist eine internationalisierte Anwendung (I18N) und derzeit in den Sprachen Deutsch
und Englisch verfügbar. Weitere Sprachen können durch Übersetzen der Ressource Bundle
Dateien bequem ergänzt werden.
6.2.3.3 Sicherung
Das Sichern der MySQL Datenbank muss von Hand erfolgen. Hierzu ist das Datenbankverzeichnis
(in \mysql\data) von Kyoto4u auf einen externen Datenträger (z.B. USB Stick, DVD RAM Medium,
…) zu kopieren. Wird die Datenbank beschädigt, ist eine Zurückführung in einen wohl definierten
Zustand durch Zurückkopieren der Sicherungskopie möglich.
6.6.4 Rechtliche und normative Vorgaben (Auflagen)
Die Installation von X10 DIN Modulen, X10 Lichtschaltern und X10 Phasenkopplern ist in
Deutschland gesetzlich nur durch zugelassene Elektroinstallateure gestattet (die Installation von
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X10 Steckdosenmodulen, dem X10 PC Interface CM11 kann aber auch ohne Elektroinstallateur
durchgeführt werden).
Die Installation der Kyoto4u Plattform und der Meldeanwendung für Schaltzeiten muss durch
fachkundige Administratoren durchgeführt werden.
Eine Weitergabe von erworbenen Kyoto4u Lizenzen an andere Firmen ist nicht gestattet.
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6.7 Projektplan
6.7.1 Meilensteine
Abbildung 13: Projektplan Entwicklung
Die Arbeitsschritte Entwicklung und Dokumentation erfolgen nebenläufig.
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6.7.2 Gantt-Diagramm
Abbildung 14: Gantt Entwicklung
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6.8 Wechselseitige Verfügbarkeitsanforderungen
Zur Installation ist die Erfassung folgender Parameter erforderlich:
− Arbeitszeiten der Benutzer
− Benutzer, die Zugriff auf das System haben sollen
− Administratoren, die Zugriff auf das System haben sollen
− Arbeitsplätze an denen zu schaltende Geräte vorhanden sind
− PCs, die zu steuern sind mit IP-Adresse
− Übrige Geräte, die zu steuern sind
− Welche Benutzer an welchem Arbeitsplatz arbeiten
Der Kyoto4u Server muss die zu schaltenden Clients über das Intra-/Internet erreichen können und
umgekehrt (Konfiguration Firewalls!).
Auf dem Kyoto4u Server muss der SQL Server über den Standard Port 3306 erreichbar sein
(andernfalls ist die Hibernate Config entsprechend anzupassen).
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6.9 Anforderungen an die Entwicklungs- und ggf. Einsatzumgebung
Stabilität – auch im Dauerbetrieb - hat bei der Entwicklung der Kyoto4u Software hohe Priorität.
Um mit den vorhandenen Mitteln Erfahrungen über das Verhalten der Software im Dauerbetrieb
zu sammeln, liefen während der ganzen Diplomarbeit zwei Server im 24h-Betrieb (einer Linux,
einer Windows) mit den jeweiligen Releaseständen der Kyoto4u Software.
Hardware:
Entwicklungsrechner
Prozessor:
Intel Dual-Core 1,7 GHz
RAM:
3 GB
Festplatte:
200 GB
Netzwerk:
100Mbit
Video:
WXGA (1280*800)
Interfaces:
CM11G USB, Allnet 3000RF Mk2
Relaismodule:
AM12G, ITR-3500
Test-Server #1: Webplattform
Prozessor:
Intel Pentium III 1 GHz
RAM:
1,792 GB
Festplatte:
250 GB
Netzwerk:
100Mbit
Video:
XGA (1024*768)
Test-Server #2: Scheduler
Prozessor:
Intel Pentium M 500MHz
RAM:
256MB
Festplatte:
12 GB
Netzwerk:
100 Mbit
Video:
XGA (1024*768)
Interfaces:
CM11G, Allnet 3000RF Mk2
Relaismodule:
AM12G, ITR-3500
Netzwerk
Router:
Arcor DSL WLAN Router mit 4 Port 100Mbit Switch
Internet:
6 Mbit DSL
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Software:
Entwicklungsrechner
Betriebssystem:
Vista Business SP1
Entwicklungsumgebungen:
Eclipse 3.3.1, Delphi 5
VM:
Java 1.50, Java Comm. API 2.0
Versionsmanagement:
TortoiseSVN
Datenbank:
MySQL Workbench 5.0.27, MySQL 5, PHPMyAdmin
Installer IDE:
Nullsoft Installer NSIS 2.40
Auf dem Entwicklungsrechner befindet sich die aktuelle Version aus dem Entwicklungsprozess, die
autark ausgeführt werden kann.
Test-Server #1 (LINUX): Webplattform
Betriebssystem:
Open Suse 10
Servletcontainer:
Apache Tomcat 5.5.27
VM:
Java 1.50
Datenbank:
MySQL 5, PHPMyAdmin
Webserver:
Apache 2 mit PHP
Issue-Tracking-System:
Eventum
Zwischenversionen werden auf den Testservern installiert und laufen im Dauerbetrieb. Die
Webanwendung wird dabei auf dem Linux Server installiert und nutzt die lokale MySQL
Datenbank.
Test-Server #2 (WINDOWS): Scheduler
Betriebssystem:
Windows XP SP3
VM:
Java 1.50, Java Comm. API 2.0
Datenbank:
/ (Nutzung der DB von Testserver #1)
Die Zwischenversion des Schedulers wird auf dem Windows XP Server installiert und greift über
das lokale Netzwerk (LAN) auf die Datenbank des Linux Servers zu. Auch dieser Server läuft
ununterbrochen im Dauerbetrieb zwecks der Untersuchung der Stabilität der Software.
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6.10 Beschaffungs-, Schulungsanforderungen mit Terminvorgaben
1) Die Regelarbeitszeiten der Benutzer müssen erfasst worden sein.
2) Vor der Installation von Kyoto4u müssen die zu steuernden Geräte, ihr Ort (Arbeitsplatz),
die Benutzer, die Zugriff auf das System haben sollen schriftlich erfasst worden sein.
3) Ein Elektriker muss die Lauflänge der Signale auf der Stromleitung prüfen und eine
Aufstellung anfertigen, ob ein Phasenkoppler erforderlich ist (zur Verteilung der X10
Signale auf alle drei Phasen), ob X10 Repeater zur Verstärkung des X10 Signals und ob Filter
zur Beseitigung von Störungen durch andere elektrische Geräte erforderlich sind.
4) Die Installation von Steckdosenmodulen, dem Server oder der Kyoto4u Software auf einem
bestehenden Server wird von einem Kyoto4u Administrator oder dem lokalen
Administrator selbst durchgeführt.
5) Die Installation von DIN-Modulen erfolgt von einem zugelassenen Elektroinstallateur
6) Der Kunden Administrator erhält eine Schulung im Umgang mit dem Kyoto4u System vom
Kyoto4u Administrator
7) Der Kunden Administrator schult selbst die Angestellten im Umgang mit der Steuerung von
Geräten an ihrem Arbeitsplatz über die Kyoto4u Webplattform
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7 Systementwurf
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7.2 Scheduler
Der Scheduler (business.kyoto4u.Scheduler) ist als eine eigenständige Anwendung entwickelt
worden, die denzentral (also getrennt von der Webplattform) eingesetzt werden kann.
Das ermöglicht z.B. einen Einsatz der Webplattform direkt beim Büroausstatter, während der
Scheduler vor Ort beim Kunden läuft. Weiterhin kann der Scheduler mehrfach auf verschiedenen
Rechnern laufen. Das ist hilfreich, wenn man Reichweitenprobleme bei der Ansteuerung von
Relais beseitigen möchte. In diesem Fall hängt man an jeden Scheduler Server ein X10 oder
Intertechno PC Interface.
Der Scheduler wurde in Java 1.50 unter Verwendung von Java Communication API 1.2 entwickelt
und ist theoretisch plattformunabhängig (Windows, UNIX, Mac OS) einsetzbar. Im Rahmen der
Diplomarbeit wird nur die Lauffähigkeit unter Windows 2000, XP und Vista garantiert
(Aktivitätsdiagramm Scheduler s. 14.1.2, Klassendiagramm Scheduler s. 14.3.2, Sequenzdiagramm
Schaltung elektr. Verbraucher s. 14.2.1 ).
PCs werden vor einer Abschaltung der Stromzufuhr ferngesteuert herunter gefahren
(Sequenzdiagramm Schaltung Computer s. 14.2.2). Für diese Funktionalität wurde mit Delphi 5.0
ein Windows Programm entwickelt, dass den Anwender über eine bevorstehende Abschaltung
seines Rechners informiert (Der Anwender kann die Abschaltung dann verzögern oder ihr
zustimmen. Meldet er sich überhaupt nicht, wird nach einer in der Datenbank festgelegten Zeit
der Rechner automatisch von der Delphi Anwendung herunter gefahren.
Die Kommunikation zwischen dem Scheduler und der Delphi Anwendung erfolgt über das
Netzwerk (kann LAN oder WAN sein) per TCP/IP.
Für die Delphi Anwendung wurde im Rahmen der Diplomarbeit auf Basis des Nullsoft Installers ein
eigener Installer geschrieben, der eine Out-of-the-Box Installation ermöglicht. Dabei wird sicher
gestellt, dass die Delphi Anwendung beim Start des Systems automatisch geladen wird. Weiterhin
wird das Programm unter Windows in der Übersicht der installierten Software eingetragen und
kann darüber deinstalliert werden.
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7.3 Webplattform
Bei der Webplattform von Kyoto4u wird das Struts Framework kombiniert mit JSP Seiten und
etwas JavaScript (für OnHints und Buttons) unter Berücksichtigung des MVC-Patterns eingesetzt.
Das Model-View-Controller Pattern sieht eine saubere Trennung von Datenhaltung, Visualisierung
und Eventhandling vor.
Trennung der Schichten nach MVC:
Controller
http
Anfrage
Struts Action
Servlet
Action Klassen
(z.B. AddDeviceAction)
Servlet/
JSP
Container
(Tomcat)
Model
http
Antwort
Formbeans
(z.B. AddDeviceBean)
Business Objekte
(kyoto4u.business.*)
View
JSP-Seiten
(z.B. adddevice.jsp)
(Aktivitätsdiagramm zur Webplattform s. Anhang 14.1.1, Klassendiagramm zur Webplattform
finden Sie im Anhang 14.3.1)
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7.4 Releaseplan Diplomarbeit
Abbildung 15: Projektplan Diplomarbeit
Die Arbeitsschritte Entwicklung, BWL und Dokumentation erfolgen nebenläufig (s. 7.6 Gantt
Diagramm)
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7.5 Gantt-Diagramm Diplomarbeit
Abbildung 16: Gantt Diplomarbeit
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8 Implementierung
Als Entwicklungsumgebung wurde Eclipse 3 gewählt, da sie ausgereift, kostenfrei und sehr gut
geeignet für die Entwicklung von Java Programmen ist.
Als Java VM wurde noch die Version 1.50 beibehalten, da sie den Anforderungen des Projektes
ausreicht und bereits zahlreiche Updates erfahren hat (Stabilität im Dauerbetrieb ist für die
Kyoto4u Software wichtiger als die neuesten Sprachfeatures).
Als Datenbank kommt während der Entwicklung MySQL 5 zum Einsatz. Aber um kompatibel zu
möglichst vielen gängigen Datenbanksystemen zu sein, wurde Hibernate als OR Mapper gewählt.
Hat der Kunde schon ein bestehendes SQL Datenbanksystem, was von Hibernate unterstützt wird,
kann dieses eingesetzt werden.
Für die Entwicklung der Meldeanwendung für Schaltzeiten wurde Delphi 5 beibehalten, da sich
damit schnell (RAD) native und kompakte Windows Tools entwickeln lassen. Obwohl die Version 5
schon in die Jahre gekommen ist, laufen damit erzeugte Programme auch noch unter Windows
Vista und neuere Versionen von Delphi sind weniger ressourcenschonend.
Als Aufgabenverwaltungs-System (Issue Tracking) wurde Eventum gewählt, da es hier den
Anforderungen für die Verwaltung von Aufgaben und Fehlern genügt, kostenfrei verfügbar ist und
auf der bestehenden MySQL Datenbank in Verbindung mit einem Apache Server und PHP lauffähig
ist.
8.1 Anbindung Datenbank
Die Datenbankanbindung erfolgt über das OR-Mapping Framework „Hibernate“32.
Hibernate ermöglicht das Mappen von Objekten in eine Datenbank. Die Member-Variablen und
Beziehungen der Klassen werden dazu in XML-Mapping Dateien oder ab Java 1.50, direkt im
betreffenden Objekt, über Annotations33 beschrieben. Hibernate erledigt den Rest.
Durch Hibernate wird die Anwendungslogik vom eingesetzten Datenbank losgekoppelt: wird der
Datenbanktyp gewechselt, muß in der Hibernate-Konfigurationsdatei „hibernate.cfg.xml“ lediglich
der entsprechende Datenbankdialekt eingetragen werden. Mühsame Änderungen der SQL-Skripte
entfallen. Beim eingesetzten Datenbanksystem muß es sich lediglich um ein von Hibernate
Unterstütztes handeln.
32
33
Hibernate
Annotations
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8.2 Anbindung Protokolle und Medien
8.2.1 Refactoring nach Command Pattern
Kyoto4u unterstützt in der Version 2.0 zwei Übertragungsmedien und zwei
Übertragungsprotokolle. In Zukunft sollen weitere Übertragungsmedien und –protokolle folgen.
Dazu wurde der Quellcode der Version 1.0 komplett redesigned. Einsatz des „Command
Patterns“34 sorgt nun für eine lose Kopplung der unterstützten Protokolle durch Kapselung der
Schaltbefehle.
Abbildung 17: Einsatz des Command Patterns in Kyoto4u 2.0
Die Kyoto4u Plattform kennt dabei nur die Methode „execute()“(ausführen). Der Befehl selbst
weiß, für welches Protokoll er bestimmt ist und was er zu tun hat (einschalten, dimmen, PC
herunter fahren, …). Dem Befehl wird eine Referenz auf das zugehörige zu schaltende Gerät
übergeben. Dadurch können zukünftig mit geringem Aufwand weitere Smart Home Protokolle der
Plattform hinzugefügt werden: es müssen hierfür nur die neuen Befehle und konkreten Geräte-
34
http://de.wikipedia.org/wiki/Kommando_(Entwurfsmuster)
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Klassen, die das Interface IDevice implementieren, programmiert werden (+ deren Hibernate
Mappings). Ein komplettes Umschreiben der Kyoto4u Plattform ist dazu nicht mehr erforderlich.
public interface ICommand {
public int getId();
public void setId(int id);
public void execute();
public String getCommand();
public IDevice getDevice();
public void setDevice(IDevice device);
Interface ICommand
}
Alle Smart Home Befehle müssen nun das Interface ICommand implementieren.
public class TurnOn implements ICommand {
private int id;
private IDevice device;
private final int command = Commands.TURNON;
public TurnOn(){
}
public TurnOn(IDevice device){
this.device=device;
}
public void execute() {
device.turnOn();
}
public String getCommand(){
return "einschalten";
}
public IDevice getDevice() {
Befehlsklasse TurnOn (Teil1)
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return device;
}
public void setDevice(IDevice device) {
this.device=device;
}
Befehlsklasse TurnOn (Teil 2)
...
}
Ein Befehlobjekt hält eine Referenz vom Typ des Interfaces IDevice auf das zu schaltende
Geräteobjekt. In seiner execute()-Methode ruft es bei dem zugehörigen Gerät den betreffenden
Befehl auf (hier turnOn()).
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8.2.2 Implementierung des Intertechno Protokolls
Zur Unterstützung des 433MHz Intertechno Protokolls fiel die Wahl auf das „Allnet Mk2 3000 RF“
PC Interface. Dieses Gerät ist im Handel preiswert erhältlich und kann direkt an das LAN
angeschlossen werden. Es muß also nicht wieder X10 PC Adapter direkt am Server hängen.
Das Allnet Mk2 wird per Browser konfiguriert und erhält eine eigene IP Adresse, über die es über
Port 80 im Netzwerk erreichbar ist.
Abbildung 18: Allnet Intertechno Interface
Das Allnet Mk2 ist als Standalone Lösung konzipiert und verfügt über eine eigene Weboberfläche
über die das direkte Schalten von 433MHz Funkempfängern möglich ist.
Um das Gerät über Kyoto4u ansprechen zu können, musste das Protokoll des Webservers
analysiert werden. Hierfür wurde der freie Netzwerksniffer Wireshark eingesetzt. Mit dieser
Seite 55 von 110
Anwendung ist das Mitschneiden von Netzwerkkommunikation möglich. Da hier schnell eine
große Datenmenge entstehen kann, bietet dieses Werkzeug die Möglichkeit, Filter zu setzen.
Zur Analyse der Kommunikation zwischen Browser und Allnet Mk2 wurde ein Filter gesetzt, der
nur den Netzwerktraffic zwischen Browser PC und Allnet Mk2 aufzeichnet. Während die
Aufzeichung lief, wurde ein 433MHz Empfänger über das Webinterface des Allnet Mk2 ein- und
ausgeschaltet.
Die Analyse ergab, dass der Steuer-Befehl "ts?s="+unitcode+"&t="+command lautet, wobei
unitcode die Adresse des Empfängers und command die ID des auszuführenden Befehls ist.
In der Klasse kyoto4u.business.intertechno.IntertechnoGateway wurde das Protokoll
entsprechend implementiert.
8.3 Logging
Das System verfügt über eine persistente Log-Funktion. In der Datei kyoto4u.log.xml (im Root der
Anwendung) werden automatisch Systemereignisse im XML Format festgehalten.
Dabei wird automatisch zwischen informellen und gravierenden Fehlermeldungen unterschieden.
Diese Funktionalität wird in der Singleton-Klasse „kyoto4u.control.GlobalLogger“ anwendungsweit
bereitgestellt.
Andere Klassen übergeben ihre Log-Meldungen an das Singleton-Objekt dieser Klasse.
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8.4 Fehlerbehandlung
8.4.1 Webanwendung
Fehlermeldungen des Struts Webframeworks werden abgefangen und über die Seite error.jsp im
Browser gemeldet.
Abbildung 19: Kyoto4u Fehlerbehandlung (Weboberfläche)
Java Laufzeitfehler werden abgefangen und über die Seite baderror.jsp im Browser gemeldet.
In beiden Fällen hat der Benutzer die Möglichkeit, sich noch vom System abzumelden.
Simuliert werden kann ein solcher Fehler z.B. durch eine fehlende Datenbankverbindung.
Das Gesamtsystem bleibt dabei stabil. Man kann andere Funktionen weiter nutzen, soweit sie
nicht durch die Fehlerursache mit beeinträchtigt werden.
Der Administrator hat die Möglichkeit, detaillierte Log-Informationen zur Fehlerursache der LogDatei kyoto4u.log.xml zu entnehmen.
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8.4.2 Scheduler Anwendung
Fehlermeldungen werden auf der Kommandozeile ausgegeben.
Fehler wie eine fehlende Datenbankverbindung werden abgefangen. Das System läuft weiter,
kann in diesem Fall aber erst wieder Schaltbefehle ausführen, wenn die Datenbankverbindung
wieder steht.
8.5 Vorgehensmodell
Es wurde ein Modell gesucht, bei dem der Kunde (stellvertretend durch den Diplom-Betreuer,
Herrn Prof. Steyer), regelmäßig den Projekt-Fortschritt verfolgen kann und eventuelle
Anforderungsabweichungen bei der Entwicklung frühzeitig erkannt und beseitigt werden können.
Das Spriral-Modell von Barry W. Boehm bietet hier eine geeignete Strategie:
Das Projekt wird in Form von Iterationen vorangetrieben. Hierbei bekam Herr Prof. Steyer ein
einem festen Zeitintervall von 14 Tagen den Projektfortschritt demonstriert und es wurden jeweils
die Meilensteine für das nächste Intervall festgelegt.
Abbildung 20: Spiralmodell
35
Spiralmodell
Seite 58 von 110
35
Jede Iteration wird dabei in Form eines Wasserfallmodells durchgeführt:
Abbildung 21: Wasserfallmodell
36
Wasserfallmodell
Seite 59 von 110
36
8.6 Projektmanagement
Teilaufgaben, Fehler und codebezogene Notizen wurden im Issuetrackingsystem „Eventum“
festgehalten.37
Es benötigt lediglich einen MySQL- und Apache Server und die Scriptsprache PHP und verfügt
damit über eine Weboberfläche. Somit war es möglich, auch von unterwegs, Informationen
zentral abzurufen oder festzuhalten.
Abbildung 22: Eventum – Projektstatusübersicht
Erkenntnisse, die nebenbei beim Testen der Anwendung, Schreiben der Diplomarbeit oder
während der Entwicklung erfolgten, konnten dank diesem Werkzeug nicht in Vergessenheit
geraten.
37
Eventum
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8.7 Installationsprogramm
Die Kyoto4u Software soll möglichst „Out-of-the-Box“ funktionieren.
Eine gute Hilfe stellt der kostenlose „Nullsoft Installer“38 dar. Er ermöglicht die Erstellung von
Installationsprogrammen anhand einer Script-Datei:
Abbildung 23: NSIS Installations-Script
NSIS erstellt bei der Installation automatisch die angegebene Programmgruppe, Programmlinks
und einen Deinstaller zur Entfernung der kompletten Installation.
38
NSIS
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8.8 Gewährleistung der Stabilität des Systems
An eine Anwendung, die die Betriebsfähigkeit von Geräten steuert, werden besonders hohe
Anforderungen gestellt.
Folgende Maßnahmen tragen zur Stabilität der Software bei:
-
Jeder Steuerbefehl (sowohl X10, als auch 433MHz) wird drei Mal hintereinander gesendet. So
wird Übertragungsstörungen vorgebeugt.
-
Das Systemverhalten wird in der Log-Datei kyoto4u.log.xml im XML Format festgehalten. XML
ist nicht nur zeitgemäß, sondern auch ein sehr robustes Dateiformat. Diese Datei kann im
laufenden Betrieb kopiert und die Kopie mit einem einfachen Texteditor gelesen werden.
-
Datenbankzugriffe werden über Transaktionen durchgeführt. Im Falle eines Fehlers wird ein
Rollback durchgeführt.
-
Datenbankzugriffe werden beim Auftreten von Fehlern nach dem Rollback wiederholt
Eine Zwischenversion von Kyoto4u wurde bei der Berliner Lazar Malermeister GmbH während der
Diplomarbeit installiert und läuft dort im Dauerbetrieb. Hier konnten erste reale
Einsatzerfahrungen gesammelt werden (s. Punkt 15 im Anhang).
Seite 62 von 110
8.9 Absicherung des Quellcodes
Der Quellcode der zu veröffentlichen Version von Kyoto4u soll durch Code Obfuscation39 geschützt
werden. Hierbei werden automatisiert Klassen, Methoden und Member-Variablen umbenannt,
sodaß der Code für fremde Entwickler schwerer nachvollziehbar wird.
Für die Scheduler Anwendung lässt sich dieses Verfahren gut automatisiert einsetzen. Lediglich die
Hibernate Mapping-Dateien müssen dann noch manuell an die neuen Bezeichner angepasst
werden.
Bei der Webanwendung hingegen muß berücksichtigt werden, dass neben der Anpassung der
Hibernate Mapping-Dateien auch noch die struts-config.xml und die JSP Seiten angepasst werden
müssen. Hier ist bislang leider ein hoher manueller Nachbearbeitungsaufwand erforderlich.
39
yGUARD
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9 Businessplan
Es wurde ein Business Case am Beispiel einer Verwaltung mit 100 Mitarbeitern - bei heutigen
Energiepreisen aufgestellt, um die Amortisationszeit für eine Kyoto4u Installation (mit Hardware)
zu untersuchen.
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Es wird vom durchschnittlichen Deutschen Arbeitnehmer ausgegangen mit 230 Arbeitstagen im
Jahr (Wochenenden, Urlaub und Krankheitstage wurden abgezogen).
Der Eigenverbrauch des Systems wird von der Ersparnis abgezogen.
9.1 Break Even
Bei der durchgeführten Kalkulation erreicht der Kunde den Break-Event bereits nach 1,15 Jahren.
Nach dieser Zeit haben sich die Anschaffungskosten für Software, Hardeware und
Installationsdienstleistungen über die eingesparten Stromkosten amortisiert. Ab diesem Zeitpunkt
erwirtschaftet Kyoto4u für diesen Kunden mit den eingesparten Energiekosten „Gewinn“.
Bei dieser Kalkulation wurde sogar noch nicht berücksichtigt, dass Kyoto4u Geräte sequentiell (d.h.
nacheinander) einschaltet. Hier ist noch eine zusätzliche Energiekostenersparnis zu erwirtschaften,
da gewerbliche Kunden bei den meisten Energieversorgern für Verbrauchsspitzen zusätzlich zur
Kasse gebeten werden. Spannungsspitzen entstehen meist, wenn mehrere Geräte gleichzeitig
eingeschaltet werden (z.B. wenn alle Angestellten morgens zur gleichen Zeit ihre PCs einschalten).
Bei dieser Beispielinstallation wird die Kyoto4u Software auf einem bestehenden Firmenserver
installiert. Soll für das System eigens ein Server angeschafft werden, fällt er einmalig mit ca. 500
Euro und jährlich ca. 52,56 Euro (bei 0,040 KWh Verbrauch eines Eco Servers) an.
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10 Produkterstellung
10.1 Profil des Endproduktes
Die Community/Home Edition von Kyoto4u wird unter http://www.kyoto4u.de/download bzw.
http://www.kyoto4u.net/download (International Release) kostenfrei zum Download
bereitgestellt werden.
Die kommerziellen Editionen können online bestellt werden und werden auf einer CDROM im DVD
Cover ausgeliefert. Je nach Paket ist wird das Handbuch in gedruckter Form beigelegt oder
befindet sich als PDF auf der CDROM.
Kyoto4u kompatible Hardware kann von fachkundigen Personen direkt über Partnershops unter
http://www.kyoto4u.de/hardware bzw. http://www.kyoto4u.net/hardware (int.) geordert
werden.
Für später ist der Aufbau eines Netzwerkes von Elektroinstallateuren angedacht, die die
Installation optional für den Kunden durchführen können.
10.2 Paketkosten
10.2.1 Kyoto4u
Community / Home Edition:
Steuerung von Powerline und 433MHz
Akteueren
Komfortables Webinterface
Scheduler Anwendung
Als kostenfreier Download 24-7 über
http://www.kyoto4u.de
0,00 €
Die Community Edition kann von der Kyoto4u-Website heruntergeladen werden.
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Starter / Commercial Edition:
10 Benutzer Lizenz für 10 PCs
Arbeitsplatzverwaltung für 10
Arbeitsplätze
Meldetool für Schaltzeiten
Lieferung auf CD im DVD Cover
Handbuch auf CD als PDF
499,00 €
Premium Edition:
Wie Starter Edition mit:
20 Benutzer Lizenz
Gedrucktes Handbuch
899,00 €
Enterprise Edition:
Wie Starter Edition mit:
100 Benutzer Lizenz
Gedrucktes Handbuch
Hotline Service
2.999,00 €
Lizenzerweiterung bestehender Pakete um 10 User:
Lieferung auf CD im DVD Cover
Handbuch auf CD als PDF
499,00 €
Die Hardware muß separat erworben werden. Unter http://www.kyoto4u.de/hardware
(Deutschland) bzw. http://www.kyoto4u.net/hardware (USA, UK, Frankreich) sind einige
Bezugsquellen angegeben.
Es folgt eine Aufstellung der wichtigsten Hardwarekomponenten:
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Kyoto4u Server (nur Hardware)
(ist nicht erforderlich, wenn bereits ein Server vorhanden)
Intel Atom Prozessor
Solid State Disk
Linux Betriebssystem
Leistungsaufnahme ca. 20 W
699,00 €
Abbildung 24: Barebone DL1087 mit Atom Prozessor
40
Installationsservice wird auf Wunsch gesondert angeboten:
Fachkraft:
Stundensatz zzgl. Anfahrt:
99,00 €
IT Administrator
Softwareentwickler
149,00 €
Elektroinstallateur
49,00 €
10.2.2 X10 Module
CM11G PC Interface
CM11G PC Interface
220 V Ausführung
Anschluß an RS232
69,95 €
41
Abbildung 25: CM11G PC-Adapter für X10
40
41
Barebone
CM11
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CM11G USB PC Interface
CM11G PC Interface
220 V Ausführung
Anschluß an USB Port
69,95 €
AM12G
Relais Steckdosenmodul
220 V Ausführung
Schaltet Lasten bis 3600 W
29,95 €
42
Abbildung 26: Relaismodul AM12G
LM12G
Dimmer Steckdosenmodul
220 V Ausführung
Schaltet Lasten bis 300 W
nur für Glühlampen!
29,95 €
Abbildung 27: Dimmer Modul LM12G
42
43
AM12
LM12G
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43
LW11G Wanddimmer
59,95 Euro netto
AD10G DIN-Schienenschalter
39,95 Euro netto
LD11 DIN-Schienen-Dimmer
39,95 Euro netto
FD10G DIN-Phasenkoppler
49,95 Euro netto
CAT3000 X10 Repeater
599 Euro netto
Abbildung 28: Installation eines X10 Wandschalters
Diese Module dürfen nur durch einen Elektroinstallateur installiert werden!
Es wurden nur die wesentlichen X10 Module aufgeführt. Am Markt sind noch deutlich mehr X10
kompatible Module erhältlich (z.B. Mikromodule, Transceiver, Fernbedienungen, …).
Eine weitergehende Übersicht von Kyoto4u kompatiblen X10 Geräten für den Deutschen Markt
wurde unter http://www.kyoto4u.de/hardware und für die Märkte USA, UK und Frankreich unter
http://www.kyoto4u.net/hardware veröffentlicht.
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10.2.3 433 MHz Funk-Module
Intertechno System - PC Interface
Allnet 3000 RF Mk2 PC Interface
Ethernet Anschluss
Schaltet per Funk Intertechno Empfänger
inkl. 3 Steckdosenmodule
79,00 €
44
Abbildung 29: Allnet 3000 RF Mk2
IT-300 Dimmer Steckdosenmodul
IT-300 Dimmersteckdosenmodul
220 V Ausführung
Schaltet Lampen bis 300 W
auch für Hochvolt-Halogenlampen
19,00 €
Abbildung 30: IT-300 Dimmer Steckdose
45
IT-3500 Relais Steckdosenmodul
IT-3500 Relaissteckdosenmodul
220 V Ausführung
Schaltet Lasten bis 3500 W
19,00 €
46
Abbildung 31: ITR-3500 Schalter Steckdose
YWT 8500 Funk Wandschalter
YWT 8500 Funk Wandschalter
Schaltet alle Intertechno Empfänger
Reichweite ca. 30 Meter
19,00 €
47
Abbildung 32: YWT 8500 Wandschalter
44
AllnetInterface
AllnetDimmer
46
AllnetRelais
45
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Es wurden nur die wesentlichen 433 MHz Module aufgeführt. Am Markt sind noch deutlich mehr
Intertechno 433MHz kompatible Module erhältlich (z.B. weitere drahtlose Schalter, Blinklichter,
Fernbedienungen, …).
Eine weitergehende Übersicht von Kyoto4u kompatiblen Intertechno-Geräten für den Deutschen
Markt wurde unter http://www.kyoto4u.de/hardware (unter den X10 Produkten) veröffentlicht.
10.3 Markteinführung
10.3.1 Guerilla-Marketing48
Mit wenig Einsatz möglichst viel erreichen: wenig Einsatz ist in der Ausgangssituation möglich.
Damit soll eine möglichst breite Produkt Awareness geschaffen werden:
-
Eine Community-Edition von Kyoto4u wird kostenfrei angeboten und so beworben (Download
im Internet, auf Fachmagazin CDs, etc.)
-
Vorstellung des Produktes bei allen Fachzeitungen und passenden Magazinen
-
Präsenz auf Messen (z.B. „Lange Nacht der Wissenschaften“)
-
Pilotinstallationen bei Multiplikatoren
10.3.2 Reguläres Marketing
Sobald die finanzielle Lage es erlaubt, erfolgt reguläres Marketing.
Z.B.
-
Installation bei größeren Multiplikatoren
-
Anzeigen in Fachmagazinen
-
Eigener Messestand auf Fachmessen
-
…
47
48
AllnetWandschalter
Marketing
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11 Handbücher
11.1 Benutzerhandbuch
11.1.1 Einführung
Herzlich willkommen bei Kyoto4u!
Das Kyoto4u System optimiert den Energieverbrauch Ihres Unternehmens und hilft der Umwelt
durch Reduktion des CO2-Ausstoßes Ihrer Energielieferanten.
Dazu werden für elektrische Verbraucher Schaltzeiten definiert, zu denen die Stromversorgung
aus- oder eingeschaltet wird.
Bei PCs wird der Anwender bei einer bevorstehenden Abschaltung seines Computers informiert
und kann die Schaltzeit verzögern oder aussetzen.
11.1.2 Anmeldung am System
Wenn Ihnen Ihr Administrator Zugangsdaten für das Kyoto4u System mitgeteilt hat, haben Sie die
Möglichkeit, Schaltzeiten für Ihren Arbeitsplatz anzupassen.
Für den Zugriff auf die Kyoto4u Plattform benötigen Sie die IP Adresse des Kyoto4u Servers. Sie
erhalten sie von Ihrem Administrator.
Starten Sie einen Browser und geben Sie die IP-Adresse des Kyoto4u-Servers ein:
http://<ip adresse>
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Abbildung 33: Kyoto4u Anmeldung Webplattform
Es erscheint der Anmeldebildschirm der Kyoto4u-Plattform.
Geben Sie Ihren Benutzernamen (meist Ihre Email-Adresse) und Ihr Passwort ein.
Bestätigen Sie die Eingabe durch Klick auf den Anmelden Button.
Wenn Ihre Logindaten vom System akzeptiert wurden, landen Sie in der Übersicht der Kyoto4u
Plattform.
Seite 74 von 110
11.1.3 Erstellen eines Schaltbefehls
Klicken Sie in der Übersicht auf den „Schaltzeiten“ – Button.
Wählen Sie den Arbeitsplatz, für den Sie einen Schaltbefehl erstellen möchten.
Abbildung 34: Kyoto4u Arbeitsplatz auswählen
Bitte beachten: Sie können Schaltzeiten und Befehle eines Arbeitsplatzes nur erstellen, wenn Sie
für diesen Arbeitsplatz die entsprechenden Rechte von Ihrem Administrator erhalten haben!
Sie erhalten eine Übersicht der bereits im System hinterlegten Schaltzeiten und Befehle für diesen
Arbeitsplatz.
Seite 75 von 110
Abbildung 35: Kyoto4u Übersicht Schaltzeiten pro Arbeitsplatz
Klicken Sie auf den „Hinzufügen“ – Button.
Es erscheint eine Ansicht, in der Sie die Parameter des neuen Schaltbefehls angeben:
Seite 76 von 110
Handelt es sich um einen einmalig auszuführenden Befehl, geben Sie das Datum an, zu dem der
Befehl ausgeführt werden soll. Andernfalls wählen Sie den Wochentag, an dem der Befehl
regelmäßig wiederholt werden soll.
Wählen Sie dann die Zeit für die Ausführung des Befehls.
In der Geräteliste finden Sie alle am Arbeitsplatz eingerichteten Geräte.
Anschließend wählen Sie den auszuführenden Befehl aus und verlassen diese Ansicht durch Klick
auf den „Speichern“ – Button.
Möchten Sie Ihre Auswahl hingegen nicht speichern, klicken Sie auf den „Zurück“ – Button. Ihre
Angaben werden dann verworfen.
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11.1.4 Ändern von Schaltzeiten und Befehlen
Klicken Sie in der Übersicht auf den Button „Schaltzeiten“.
Wählen Sie dann den Arbeitsplatz aus, für den Sie eine Schaltzeit ändern möchten.
Bitte beachten: Sie können Schaltzeiten und Befehle eines Arbeitsplatzes nur ändern, wenn Sie für
diesen Arbeitsplatz die entsprechenden Rechte von Ihrem Administrator erhalten haben!
Sie erhalten eine Übersicht der Schaltzeiten und Befehle, die für den ausgewählten Arbeitsplatz
konfiguriert sind.
Klicken Sie auf die ID vor der zu ändernden Schaltzeit. Es erscheint eine Ansicht mit dem
Schaltermin, zu schaltendem Gerät und dem auszuführenden Befehl:
Abbildung 36: Kyoto4u Schaltzeit ändern
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Ändern Sie die gewünschte Einstellung und verlassen Sie diese Ansicht durch Klick auf den
„Speichern“ – Button.
Möchten Sie hingegen doch keine Änderungen vornehmen, verlassen Sie diese Ansicht durch Klick
auf den „Zurück“ – Button. Eventuelle Änderungen werden dann verworfen.
11.1.5 Löschen eines Schaltbefehls
Klicken Sie in der Übersicht auf den „Schaltzeiten“- Button. Wählen Sie anschließend den
Arbeitsplatz bei dem Sie einen Schaltbefehl löschen möchten.
Bitte beachten: Sie können Schaltzeiten und Befehle eines Arbeitsplatzes nur löschen, wenn Sie
für diesen Arbeitsplatz die entsprechenden Rechte von Ihrem Administrator erhalten haben!
Sie erhalten eine Übersicht der für den Arbeitsplatz konfigurierten Schaltzeiten und Befehle.
Klicken Sie hinter dem zu löschenden Befehl auf den „Löschen“ – Link.
Wenn Sie dann die Sicherheitsabfrage bestätigen, wird der gewählte Schaltbefehl gelöscht.
11.1.6 Steuerung eines PCs
In der Kyoto4u Plattform sind in der Regel Schaltzeiten für Ihren Computer konfiguriert, die Ihren
Arbeitszeiten entsprechen.
D.h. Ihr PC wird vor Arbeitsbeginn automatisch gestartet und nach planmäßigem Arbeitsende
automatisch herunter gefahren.
Vor einer Abschaltung Ihres Computers werden Sie automatisch informiert:
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Abbildung 37: Kyoto4u Meldeprogramm für Schaltzeiten
Sie haben dann die Möglichkeit, die Abschaltung zu verzögern. Reagieren Sie nicht auf die
Meldung werden automatisch alle noch offenen Anwendungen geschlossen und Ihr Computer
herunter gefahren. Die Stromzufuhr Ihres Computers wird anschließend abgeschaltet.
11.1.7 Technische Unterstützung
Bei offen gebliebenen Fragen können Sie sich
telefonisch oder per Email wenden an:
Email:
[email protected]
Telefon:
030 / 41 11 08 15
Web:
http://www.kyoto4u.de
Abbildung 38: Technische Unterstützung
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11.2 Systemdokumentation
11.2.1 Einführung
Herzlich willkommen bei Kyoto4u!
Das Kyoto4u System optimiert den Energieverbrauch Ihres Unternehmens und hilft der Umwelt
durch Reduktion des CO2-Ausstoßes Ihrer Energielieferanten.
Dazu werden für elektrische Verbraucher Schaltzeiten definiert, zu denen die Stromversorgung
aus- oder eingeschaltet wird.
Bei PCs wird der Anwender bei einer bevorstehenden Abschaltung seines Computers informiert
und kann die Schaltzeit verzögern oder aussetzen.
11.2.2 Systemanforderungen
Kyoto4u wurde möglichst Systemressourcen schonend entwickelt, d.h. es ist möglich die Kyoto4u
Plattform auf einem bereits in der Firma bestehenden Server zu installieren.
Der Prozessor und Speicher des Servers wird dabei kaum durch die Kyoto4u Plattform Software
belastet.
Bei 1-10 Kyoto4u Benutzern muß Ihr Server dabei lediglich Leistungsreserven frei haben, die der
Leistung eines Pentium III mit 500 MHz entsprechen.
Folgende Technologien sind für den Betrieb der Kyoto4u Plattform erforderlich:
Servlet-Container:
Tomcat 5.5.x
VM:
Java 1.50 oder neuer, Java Comm. API 2.0
Datenbank:
MySQL 5 oder andere von Hibernate unterstützte SQL Datenbank
Seite 81 von 110
11.2.3 Installation
11.2.3.1 Servlet-Container
Downloaden Sie von http://tomcat.apache.org/download-55.cgi den aktuellen Tomcat 5.5.x
Servlet Container.
Entpacken Sie dieses Archiv in ein beliebiges Verzeichnis auf dem Server.
11.2.3.2 Java VM
Wenn Ihr Server noch über kein installiertes Java oder es älter als Version 1.50 (5.0) ist, laden Sie
das Java Runtime Environment (JRE) Version 5.0 von
http://java.sun.com/javase/downloads/index_jdk5.jsp herunter und installieren Sie sie auf dem
Server in ein beliebiges Verzeichnis.
11.2.3.3 Java Communications API
Wenn Sie das X10 System einsetzen möchten, benötigen Sie die Java Communications API 2.0.
(auch wenn Sie die USB Variante des X10 Interfaces CM11 verwenden. Diese CM11 Ausführung
stellt Ihnen dann einen virtuellen RS232 Port zur Verfügung).
Laden Sie Java Comm. API von http://java.sun.com/products/javacomm/ und installieren Sie es auf
dem Server.
Achtung! Fehlerquelle: vermeiden Sie es möglichst, mehrere Java VMs parallel auf dem Server zu
installieren. Bei einigen Betriebsystemen ist eine VM gleich dabei! Wenn Sie JavaComm. API
installieren, achten Sie darauf, dass Sie JavaComm bei der VM installieren, die für Kyoto4u
verwendet wird. Andernfalls scheitert die Kommunikation mit dem PC Interface!
Seite 82 von 110
11.2.3.4 SQL Datenbank
Wenn auf Ihrem Server keine Hibernate kompatible SQL Datenbank läuft, benötigen Sie eine
entsprechende Datenbank. Wir empfehlen Ihnen die kostenlose SQL Datenbank „MySQL
Community Server 5.0“. Ihr Leistungsumfang genügt den Anforderungen der Kyoto4u Plattform
völlig und die Community Edition ist kostenfrei verfügbar.
Sie können MySQL 5 unter http://dev.mysql.com/downloads/mysql/5.0.html#downloads
herunterladen. Installieren Sie anschließend MySQL in ein beliebiges Verzeichnis und starten Sie
die Datenbank.
Achtung: Falls der Server über eine lokale Firewall verfügt, achten Sie darauf, dass die Kyoto4u
Plattform Zugriff auf den SQL Server Port erhält.
Tip: Es ist auch möglich, die SQL Datenbank auf einem anderen Server, als dem Kyoto4u Server
laufen zu lassen. In dem Fall ist ebenfalls sicherzustellen, dass die Firewalls des Kyoto4u Servers
und des SQL Datenbank Servers eine Kommunikation zulassen.
11.2.3.5 Installation Kyoto4u Webplattform
Rufen Sie den Installer der Kyoto4u Plattform auf.
Abbildung 39: Kyoto4u Installation
Seite 83 von 110
Bei der Installation werden Sie zum Pfad Ihrer Tomcat Installation befragt. Während der
Installation wird im „webapps“-Verzeichnis Ihrer Tomcat Installation das Verzeichnis „kyoto4u“
angelegt, in dem die Plattform Dateien gespeichert werden.
In der Programmgruppe „Autostart“ wird ein Eintrag zum Start des Tomcats angelegt. D.h. die
Plattform wird automatisch beim Systemstart gestartet. Wenn Sie das nicht möchten, löschen Sie
den Eintrag in der „Autostart“ Gruppe.
Bitte beachten: die Datenbank muss vor dem Start der Kyoto4u Plattform laufen!
11.2.3.6 .Anpassung Hibernate.cfg.xml
Öffnen Sie die Datei hibernate.cfg.xml im Unterverzeichnis \WEB-INF\classes des Verzeichnisses
kyoto4u mit einem Texteditor (z.B. Notepad unter Windows oder z.B. vi unter Linux).
In dieser Datei tragen Sie den Pfad zur Datenbank, den Benutzernamen und das Passwort für den
Datenbankzugriff und den Datenbankdialekt der zu verwendenden Datenbank ein.
Hier ein Beispiel für den Einsatz mit einer MySQL Datenbank:
Seite 84 von 110
Abbildung 40: Hibernate Konfiguration anpassen
11.2.3.7 Erzeugen der Datenbank und des Admin Kontos
Starten Sie die Datenbank.
Rufen Sie einmalig die Datei makeconfig.bat im Verzeichnis \WEB-INF\classes auf.
Es wird automatisch ein Standard-Benutzerkonto angelegt.
Achten Sie beim Ablauf dieses Programmes, ob Fehlermeldungen auftreten.
Sollten Sie eine Fehlermeldung erhalten, müssen Sie den Fehler beheben und diesen Vorgang
wiederholen.
Lief das Programm ohne Fehlermeldung durch, löschen Sie diese Datei aus Sicherheitsgründen
nach der ersten Anmeldung am System.
11.2.4 Anmelden am System
Wenn Sie sich direkt oder per Remotedesktop auf dem Server befinden, starten Sie einen Browser
und geben in der Adresszeile http://127.0.0.1:8080/kyoto4u ein. Wenn Sie von einem anderen
Rechner über das Netzwerk (LAN) oder Internat (WAN) auf den Server zugreifen, geben Sie in der
Adresszeile des Browsers http://<ip des Servers>:8080/kyoto4u ein.
Seite 85 von 110
Abbildung 41: Kyoto4u Anmeldebildschirm
Es erscheint der Anmeldebildschirm, wo Sie sich mit dem Benutzernamen [email protected] und
dem Passwort kyoto4uadmin anmelden.
Achtung: das Admin Kennwort sofort ändern!
11.2.5 Ändern des Admin Kennwortes
Melden Sie sich am System an. Sie gelangen in die Übersicht. Dort klicken Sie auf den Button
„Benutzer“. Es wird eine Auflistung der eingerichteten Benutzerkonten angezeigt.
Seite 86 von 110
Abbildung 42: Kyoto4u Benutzerverwaltung
Wählen Sie dort den Benutzer „Admin“ durch einen Mausklick auf die ID.
Es werden daraufhin die Einstellungen für diesen Benutzer angezeigt. Sie können nun ein neues
Kennwort für den Admin festlegen.
Seite 87 von 110
Abbildung 43: Kyoto4u Benutzerdaten ändern
Verlassen Sie diese Ansicht durch Klick auf den „Speichern“-Button. Das neue Kennwort wird
daraufhin in der Datenbank gespeichert und ist sofort gültig.
Möchten Sie hingegen keine Änderungen vornehmen, klicken Sie auf den „Zurück“-Button. In dem
Fall werden die hier vorgenommenen Änderungen verworfen.
Seite 88 von 110
11.2.6 Anlegen Arbeitsplätzen
Abbildung 44: Kyoto4u Arbeitsplatzverwaltung
Seite 89 von 110
11.2.7 Anlegen von Geräten
Abbildung 45: Kyoto4u Geräteverwaltung
Klicken Sie in der Hauptansicht auf den “Geräte”-Button. Sie gelangen in die Übersicht der
installierten Geräte. Dort klicken Sie unten auf den „Hinzufügen“-Button.
Seite 90 von 110
Abbildung 46: Kyoto4u Anlegen von Geräten
Es erscheint eine neue Ansicht, in der Sie die Parameter eines neuen Gerätes eingeben können:
Übertragungsmedium:
Bei Kyoto4u 2.0 können unterschiedliche
Übertragungsmedien gewählt werden. Es ist
sogar möglich, diese Medien kombiniert
einzusetzen (z.B. um Reichweitenprobleme zu
begegnen oder aus Kostengründen). Wählen
Sie hier das Übertragungsmedium, dass zum
Ansteuern des Empfängers
(Schalters/Dimmers) dieses Gerätes verwendet
wird.
Hauscode:
Der Hauscode ist Teil der Adresse des
Seite 91 von 110
Empfängers. Die Kombination aus Hauscode
und Gerätecode muss bei der gesamten
Installation eindeutig sein, um diesen
Empfänger einzeln zu schalten.
Gerätecode:
Der Gerätecode ist der zweite Teil der Adresse
des Empfängers.
Typ:
Typ des eingesetzten Empfängers (Relais,
Dimmer,..). Ist ein Computer angeschlossen,
der vor einer Abschaltung seiner Stromzufuhr
automatisch heruntergefahren werden soll,
muss hier PC gewählt werden.
Beschreibung:
Geben Sie hier eine eindeutige Beschreibung
des Gerätes an, anhand der Sie das Gerät gut
zuordnen können.
IP / Port:
Handelt es sich bei dem zu steuernden Gerät
um einen PC, geben Sie hier seine IP Adresse
ein und den Port (Standard: Port 7000).
Ansonsten bleiben diese Feld leer
Benutzerreaktion:
Hier geben Sie die Zeit (in Min.) an, die einem
PC Benutzer bleibt, auf eine Abschaltwarnung
zu reagieren. Nach Ablauf dieser Zeit wird sein
PC automatisch herunter gefahren.
Abschaltzeit:
Dies ist die Zeit, die ein PC zum herunterfahren
benötigt. Bedenken Sie auch das gelegentliche
Einspielen von Systemupdates. Diese können
zeitweise den Herunterfahrvorgang verlängern.
Wenn Sie alle Angaben vorgenommen haben, können Sie die Einstellungen durch einen Klick auf
den „Speichern“-Button sichern. Möchten Sie die Daten doch verwerfen, klicken Sie auf den
„Abbruch“-Button.
Seite 92 von 110
Im Falle von Eingabefehlern, wird die Ansicht nicht geschlossen, sondern Sie erhalten einen
Hinweis vom System in roter Schrift. Nach der Korrektur der Eingabe, können Sie die Daten
speichern.
11.2.8 Anlegen von Benutzern
Klicken Sie in der Hauptansicht auf den Button „Benutzer“.
Sie gelangen in eine Übersicht der bereits eingerichteten Benutzerkoten.
Klicken Sie dort unten auf den „Hinzufügen“-Button.
Abbildung 47: Kyoto4u neuen Benutzer anlegen
Es erscheint eine neue Ansicht, in der Sie die Parameter eines neuen Benutzers angeben können.
Während der Vor- und Nachname im System mehrfach aufkommen dürfen, muss die eingegebene
Email-Adresse eindeutig sein. Sie ist später der Anmeldename für das System.
Seite 93 von 110
ACHTUNG: Wählen Sie ein sicheres Passwort, was kein Wort aus dem Wörterbuch ist, und
möglichst zufällig verteilt aus Zahlen, Sonderzeichen und Buchstaben besteht und möglichst lang
ist (z.B. 10 Zeichen). So erschweren Sie Hackern den Zugriff auf das System. Bedenken Sie, dass
ein Hacker sonst unerwünschte Schaltungen vornehmen kann!
11.2.9 Schaltzeiten festlegen
Abbildung 48: Kyoto4u Schaltzeiten
In der Übersicht klicken Sie unten auf den „Hinzufügen“-Button.
Es erscheint eine neue Ansicht, in der Sie die Parameter einer neuen Schaltzeit festlegen können.
Seite 94 von 110
Abbildung 49: Kyoto4u neue Schaltzeiten hinzufügen
Geben Sie den Wochentag und die Uhrzeit an, wann der Schaltbefehl ausgeführt werden soll.
Wählen Sie dann das zu schaltende Gerät und den auszuführenden Befehl.
Mit einem Klick auf den „Speichern“-Button wird die neue Schaltzeit in der Datenbank gesichert
und ist ab sofort gültig.
11.2.10 Datensicherung
Dieses Verfahren gilt nur für die Datenbank MySQL.
Die Kyoto4u Datenbank befindet sich komplett im Verzeichnis \data\kyoto4u unterhalb des
MySQL Verzeichnisses:
Seite 95 von 110
Abbildung 50: Speicherort Datenbank
Fahren Sie die Kyoto4u Plattform regelmäßig herunter und sichern Sie dieses Verzeichnis komplett
auf einen externen Datenträger (z.B. DVD RAM- Medium oder USB Stick).
Im Falle eines Datenbankschadens können Sie dieses Verzeichnis vom Backup-Medium
zurückkopieren und haben die Datenbank wieder im Zustand vom Sicherungsdatum.
Bei größeren Datenbanken (z.B. Kyoto4u Enterprise) sind ggf. differentielle Backupverfahren
einzusetzen.
Seite 96 von 110
11.2.11 Installation Scheduler
Die Plattform und der Scheduler sind zwei unabhängig voneinander laufende Programme.
Dadurch ist es möglich, beide bei Bedarf auf unterschiedlichen Servern zu installieren.
Ihre gemeinsame Schnittstelle ist die SQL Datenbank.
Rufen Sie den Installer für den Kyoto4u Scheduler auf.
Abbildung 51: Kyoto4u Installation Scheduler Anwendung
Bei der Installation können Sie den Zielpfad ändern. Dort wird dann der Scheduler installiert.
In der Programmgruppe „Autostart“ wird ein Eintrag zum Start des Schedulers angelegt. D.h. der
Scheduler wird automatisch beim Systemstart gestartet. Wenn Sie das nicht möchten, löschen Sie
den Eintrag in der „Autostart“ Gruppe.
Bitte beachten: die Datenbank muss vor dem Start des Kyoto4u Schedulers laufen!
Seite 97 von 110
11.2.11.1 Konfiguration des Schedulers (Datenbank)
Öffnen Sie die Datei hibernate.cfg.xml im Unterverzeichnis \classes des Scheduler-Verzeichnisses
mit einem Texteditor (z.B. Notepad unter Windows oder z.B. vi unter Linux).
In dieser Datei tragen Sie den Pfad zur Datenbank, den Benutzernamen und das Passwort für den
Datenbankzugriff und den Datenbankdialekt der zu verwendenden Datenbank ein. Haben Sie
diese Datei bei der Webplattform bereits konfiguriert, können Sie die Hibernate-Konfiguration der
Webplattform verwenden.
Hier ein Beispiel für den Einsatz mit einer MySQL Datenbank:
Abbildung 52: Hibernate Konfiguration anpassen
Seite 98 von 110
11.2.11.2 Konfiguration des Schedulers (Hardware)
Öffnen Sie die Datei WINZ.CFG mit einem Texteditor (z.B. Notepad unter Windows oder z.B. vi
unter Linux).
***********************************************************
*
HARDWARE CONFIG FILE VERSION 0.2
*
***********************************************************
*
Kyoto4u - more efficient handling of energy
*
***********************************************************
*
(c) 2009 by Janek Winz
*
***********************************************************
In dieser Konfigurationsdatein werden festgelegt:
1.: COM-Port an dem der X10 PC Adapter (CM11) angeschlossen ist
2.: IP-Port über den der Server mit den PC Clients kommuniziert
3.: IP Adresse des Allnet Intertechno PC Interface
1
7000
192.168.0.5
WINZ.CFG
Tragen Sie den COM-Port (serielle Schnittstelle) ein, an dem Sie den CM11 angeschlossen haben
(Vorgabe: 1). Falls Sie die USB Version des CM11 einsetzen, beachten Sie bitte, dass dieses Modell
einen virtuellen COM-Port bereitstellt, dessen Nummer hier angegeben werden muß.
Die Kyoto4u-Plattform kommuniziert mit zu steuernden PCs per TCP/IP. Dazu wird standardmäßig
Port 7000 verwendet. Möchten Sie einen anderen Port verwenden, tragen Sie ihn hier ein. Bitte
beachten Sie auch die entsprechende Konfiguration Ihrer Firewall.
Wenn Sie das Allnet MK2 Intertechno PC Interface einsetzen, tragen Sie hier seine IP-Adresse ein.
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Bei Änderungen an der Datei WINZ.CFG müssen die Kyoto4u Webplattform und der Scheduler
anschließend neu gestartet werden.
11.2.12 Installation des Melders für Schaltzeiten
Auf allen Computern, die von Kyoto4u ferngesteuert herunter gefahren werden sollen, muß das
Meldeprogramm für Schaltzeiten installiert werden.
Im Falle einer bevorstehenden Abschaltung der Stromzufuhr des Computers wird der Anwender
von diesem Programm informiert und hat die Möglichkeit, die Abschaltung zu verzögern.
Im Falle einer Zustimmung oder keiner Reaktion des Benutzers, wird der Computer automatisch
herunter gefahren, bevor die Stromzufuhr abgeschaltet wird. Alle eventuell offenen Anwendungen
werden dabei automatisch geschlossen.
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12 Leistungsbeschreibung
- Reduktion des Stromverbrauches in Büros und Privathaushalten
- Deutliche Verringerung von Standbyverbrauch
- Kein Durchlaufen lassen von elektrischen Geräten
- Sequentielles automatisches Einschalten von Geräten (verhindert teure Lastspitzen, die sonst
bei gleichzeitigem Anschalten von Geräten entstehen).
- Schnelle Amortisation (1-2 Jahre) über die eingesparten Energiekosten
- Freie Wahl der Übertragungsmedien zur Ansteuerung von Relais: Stromleitung, Funk
(Zweidraht geplant)
- Verschiedene Empfängerarten (Stromleitung, Funk) können kombiniert werden (z.B. um
Reichweitenprobleme zu verhindern oder aus Kostengründen)
- Geringer Ressourcenbedarf: kann auf bestehendem Windows Server dazu installiert werden
(Unterstützung von Linux und Mac Servern in Vorbereitung)
- Ferngesteuertes Herunterfahren von Windows - PCs mit vorangehender Informierung des
Anwenders (Linux und Mac Arbeitsplätze in Vorbereitung)
- Komfortable Weboberfläche (kann von jedem Gerät mit JavaScript fähigem Browser genutzt
werden)
- Verteiltes System (Webplattform kann an einem anderem Standort als die Schaltanwendung
laufen)
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13 Zusammenfassung und Ausblick
Neben der Wichtigkeit des kaufmännischen Aspekts (rasche Amortisation und des Einsparen von
Energiekosten) für den erfolgreichen Vertrieb der Lösung, wurde die ursprüngliche Initialzündung
für dieses Projekt, einen maßgeblichen Beitrag zur Reduktion von CO2 zu leisten, nicht außer Acht
gelassen: wenn es gelingt, dass weltweit Firmen anfangen, Kyoto4u einzusetzen, können zukünftig
unzählige Megawattstunden Energie eingespart und damit zahlreiche Tonnen CO2 Emission
verhindert werden.
Durch die lose Kopplung der Smart Home Protokolle an die Kyoto4u Plattform wurde die Basis für
ein erweiterungsfreudiges System geschaffen.
Während bei der Version 2.0 die Implementierung von Smart Home Protokollen durch den Autor
erfolgte, ist für spätere Versionen denkbar, dass Anwender selbst weitere Protokolle
implementieren können. Die dafür benötigten neuen Klassen könnten dann z.B. über Reflection
dynamisch in das bestehende System geladen werden.
13.1 Release 3.0
- Unterstützung weiterer Smart Home Systeme (EIB, CEBUS, LON, …).
- Übersetzung in andere Sprachen
- Unterstützung von Open Suse Linux und Ubuntu als Server Betriebssystem
- …
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13.2 Zukünftige Erweiterungspakete:
13.2.1 Kyoto4u Energy
Kyoto4u mit Meeteringfunktionen:
- Visualisierung des Lastganges der Stromverbraucher in verschiedenen Diagrammen.
- Verbrauchsprognostik für die Entwicklung des zukünftigen Stromverbrauchs
- Simulation des möglichen zukünftigen Lastganges bei virtueller Hinzuschaltung/Abschaltung
weiterer Verbraucher.
13.2.2 Kyoto4u Security
Kyoto4u wird zur Alarmanlage:
- Unterstützung von kabelgebundenen Alarmsensoren.
- Bei Scharfstellung automatisches Ausschalten vorgegebener Verbraucher
- Anwesenheitssimulation durch zufälliges Schalten von Raumbeleuchtungen
- Festhalten von Kamerabildern und automatisches Speichern der Bilder im Internet (FTPServer) im Alarmfall
13.2.3 Kyoto4u Smart Home
Kyoto4u wird zur Universal-Fernbedienung:
- Direktes Schalten von Geräten von unterwegs mit Handy, PDA und anderen Geräten mit
Browser
- Fernsicht über Webcams von unterwegs ins Eigenheim oder Büro
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14 Anhang
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15 Pilotinstallation
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16 Verzeichnisse
16.1 Abbildungsverzeichnis
BILD:
SEITE:
Abbildung 1: Welt Energie Bedarf ....................................................................................................... 7
Abbildung 2: Kyoto4u Logo ................................................................................................................. 9
Abbildung 3: Geräte mit Standbyverbrauch ..................................................................................... 10
Abbildung 4 : ActiveHome X10 Software .......................................................................................... 15
Abbildung 5: Fehlermeldung ActiveHome Software ........................................................................ 16
Abbildung 6: HomeSeer Smart Home Software................................................................................ 17
Abbildung 7: C-Control Interface ...................................................................................................... 20
Abbildung 8: Foto eigene Messung Leistungsaufnahme 350 Watt ATX Netzteil bei
heruntergefahrenem PC: 3,6W ................................................................................................. 26
Abbildung 9: Foto eigene Messung Leistungsaufnahme X10 Relais Modul ..................................... 27
Abbildung 10: Beispiel Installation Kyoto4u System ......................................................................... 30
Abbildung 11: Kyoto4u Übersicht Schaltzeiten und Befehle ............................................................ 31
Abbildung 12: Use Case Diagramm Produktfunktionen ................................................................... 33
Abbildung 13: Projektplan Entwicklung ............................................................................................ 40
Abbildung 14: Gantt Entwicklung ...................................................................................................... 41
Abbildung 16: Projektplan Diplomarbeit........................................................................................... 49
Abbildung 17: Gantt Diplomarbeit .................................................................................................... 50
Abbildung 18: Einsatz des Command Patterns in Kyoto4u 2.0 ......................................................... 52
Abbildung 19: Allnet Intertechno Interface ...................................................................................... 55
Abbildung 20: Kyoto4u Fehlerbehandlung (Weboberfläche) ........................................................... 57
Abbildung 21: Spiralmodell ............................................................................................................... 58
Abbildung 22: Wasserfallmodell ....................................................................................................... 59
Abbildung 23: Eventum – Projektstatusübersicht ............................................................................ 60
Abbildung 24: NSIS Installations-Script ............................................................................................. 61
Abbildung 25: Barebone DL1087 mit Atom Prozessor ..................................................................... 68
Abbildung 26: CM11G PC-Adapter für X10 ....................................................................................... 68
Abbildung 27: Relaismodul AM12G .................................................................................................. 69
Abbildung 28: Dimmer Modul LM12G .............................................................................................. 69
Abbildung 29: Installation eines X10 Wandschalters ........................................................................ 70
Abbildung 30: Allnet 3000 RF Mk2 .................................................................................................... 71
Abbildung 31: IT-300 Dimmer Steckdose .......................................................................................... 71
Abbildung 32: ITR-3500 Schalter Steckdose...................................................................................... 71
Abbildung 33: YWT 8500 Wandschalter............................................................................................ 71
Abbildung 34: Kyoto4u Anmeldung Webplattform .......................................................................... 74
Abbildung 35: Kyoto4u Arbeitsplatz auswählen ............................................................................... 75
Abbildung 36: Kyoto4u Übersicht Schaltzeiten pro Arbeitsplatz ...................................................... 76
Abbildung 37: Kyoto4u Schaltzeit ändern ......................................................................................... 78
Abbildung 38: Kyoto4u Meldeprogramm für Schaltzeiten ............................................................... 80
Abbildung 39: Technische Unterstützung ......................................................................................... 80
Abbildung 40: Kyoto4u Installation ................................................................................................... 83
Abbildung 41: Hibernate Konfiguration anpassen ............................................................................ 85
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Abbildung 42: Kyoto4u Anmeldebildschirm ..................................................................................... 86
Abbildung 43: Kyoto4u Benutzerverwaltung .................................................................................... 87
Abbildung 44: Kyoto4u Benutzerdaten ändern ................................................................................ 88
Abbildung 45: Kyoto4u Arbeitsplatzverwaltung ............................................................................... 89
Abbildung 46: Kyoto4u Geräteverwaltung........................................................................................ 90
Abbildung 47: Kyoto4u Anlegen von Geräten................................................................................... 91
Abbildung 48: Kyoto4u neuen Benutzer anlegen ............................................................................. 93
Abbildung 49: Kyoto4u Schaltzeiten ................................................................................................. 94
Abbildung 50: Kyoto4u neue Schaltzeiten hinzufügen ..................................................................... 95
Abbildung 51: Speicherort Datenbank .............................................................................................. 96
Abbildung 52: Kyoto4u Installation Scheduler Anwendung ............................................................. 97
Abbildung 53: Hibernate Konfiguration anpassen ............................................................................ 98
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16.2 Quellen (Web)
ActiveHome
Agenda21
AllnetDimmer
http://www.marmitek.com
http://www.agenda21-treffpunkt.de/daten/energie.htm
https://www.xmediasat.com/shop/liste/intertechno/1.htm?efaksource=adwords
AllnetInterface
http://www.connected24.de/product_info.php?cPath=62&products_id=1318
AllnetRelais
https://www.xmediasat.com/shop/liste/intertechno/1.htm?efaksource=adwords
AllnetWandschalter
https://www.xmediasat.com/shop/liste/intertechno/1.htm?efaksource=adwords
AM12G
http://www.amazon.de/Marmitek-X10-Ger%C3%A4tefernschalterSteckermodul-Ausschalten/dp/B001NIGF0C
http://www.hibernate.org/397.html
http://www.delock.de/produkte/suche/Barebone_Mini-PC_DL1087_10870.html
Annotations
Barebone
C-Control
CM11G
CM17A API
Delphi
Echelon
Eclipse
Energiepass
EnergyCheck
Eventum
Gimp
Hibernate
Homeseer
Intertechno
Java
JavaScript
Junit
Kyoto
LM12G
Marketing
NSIS
PLC_stört
Prognos2030
Spiralmodell
Struts
Sysdeo
Textpad
Tomcat
Wasserfallmodell
Web2Date
Wireshark
http://www.conrad.de
http://www.amazon.de/Marmitek-Steuerger%C3%A4t-Schnittstelle-ComputerInterface-Seriell/dp/B000VPO20S
http://www.micheldalal.com/sw/java/x10/
http://www.codegear.com/de/products/delphi
http://www.echelon.com
http://www.eclipse.org
http://www.essen.de/Deutsch/Rathaus/Aemter/Ordner_59/Energie/Energiepass
_Was_ist_der_Energiepass.asp
http://www.conrad.de
http://dev.mysql.com/downloads/other/eventum
http://www.gimp.org
http://www.hibernate.org
http://homeseer.com
http://www.amazon.de/s/ref=nb_ss_w?__mk_de_DE=%C5M%C5Z%D5%D1&u
rl=search-alias%3Daps&field-keywords=intertechno&x=0&y=0
http://java.sun.com
http://www.walterzorn.com
http://www.junit.org
http://de.wikipedia.org/wiki/Kyoto-Protokoll
http://www.amazon.de/Marmitek-LM12-Lampenmodul-DimmermodulSteckdose/dp/B000XMBZN6/ref=sr_1_5?ie=UTF8&s=cede&qid=1234548853&sr=8-5
http://de.wikipedia.org/wiki/Guerilla-Marketing
http://sourceforge.net/projects/nsis
http://www.heise.de/newsticker/Oesterreichische-Behoerde-Powerline-stoertKurzwellenfunk--/meldung/55557
http://www.agenda21-treffpunkt.de/archiv/02/daten/ieaprognos2030-g.jpg
http://de.wikipedia.org/wiki/Vorgehensmodell_zur_Softwareentwicklung
http://struts.apache.org
http://www.eclipsetotale.com/tomcatPlugin.html
http://www.textpad.com
http://tomcat.apache.org
http://de.wikipedia.org/wiki/Wasserfallmodell
http://www.webtodate.de/
http://www.wireshark.org/
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X10
XAMPP
yGUARD
Z-Wave
http://de.wikipedia.org/wiki/X10
http://www.apachefriends.org/de/xampp.html
http://www.yworks.com/de/products_yguard_about.htm
http://de.wikipedia.org/wiki/Z-Wave
16.3 Quellen (Literatur)
„Entwurfsmuster von Kopf bis Fuß“ – O´Reilly Verlag – ISBN 3-89721-421-0
„Softwareentwicklung von Kopf bis Fuß“ – O´Reilly Verlag – ISBN 978-3-89721-862-8
„Jakarta Struts for Dummies” – Wiley Publishing Inc. – ISBN 0-7645-5957-5
“Alles über den C64“ – Markt & Technik Verlag AG – ISBN 3-89090-379-7
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17. Rechtsbelehrung
Die Urheberrechte an den ausführbaren Programmen dieses Projektes, ihren Quellcodes und der
Dokumentation liegen bei Janek Winz.
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Berlin/Beuth Hochschule ist nicht gestattet.
Der Einsatz des hier beschriebenen Systems als Ganzes oder in Teilen ist ausschließlich im Rahmen
der Beurteilung der Diplomarbeit zugelassen.
Änderung 02.10.2010 für www.kyoto4u.de: eine Veröffentlichung als Ganzes oder in Teilen, ohne
die schriftliche Genehmigung von Janek Winz, ist nicht gestattet.
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