Der XENON Integration Guide

Schritt 1: Können wir es integrieren?

Bevor wir mit der Implementierung beginnen, prüfen wir, ob das zu integrierende Gerät eine Schnittstelle bietet, die die erforderlichen Datenpunkte liefert. Dazu gehören allgemeine Datenpunkte sowie Messungen, die sich je nach Gerätetyp unterscheiden, d. h. wir benötigen andere Datenpunkte von einer Batterie als von einer EV-Ladestation (EVCS).

Im Allgemeinen muss ein Gerät die folgenden Datenpunkte liefern:

• Eine eindeutige ID
• Leistung
• Spannung
• Stromstärke
• Scheinleistung
  

Je nach Gerätetyp benötigen wir dann noch zusätzliche Datenpunkte, um das Gerät zu steuern, anstatt es lediglich zu monitoren – der Einfachheit halber konzentrieren wir uns hier auf EVCS und Batterien oder streng genommen die Wechselrichter der Batterien:

EVCS

• Steckerstatus
• Zustand der Ladestation, z. B. bereit, freigegeben, Fehler
• Max. Leistung beim Laden/Entladen

Batterie

• Ladestand
• Minimale Ladeleistung
• Maximale Ladeleistung
• Kapazität
• Batteriezustand
  

Wenn das Gerät sowohl die allgemeinen als auch die geräteabhängigen Anforderungen erfüllt, fahren wir mit der Integration fort.
Für das reine Monitoring reichen die allgemeinen Datenpunkte aus.

Schritt 2: Die eigentliche Integration

Sobald wir bestätigt haben, dass ein Gerät die erforderlichen Schnittstellen und Informationen bereitstellt, beginnen wir mit der eigentlichen Integration.

Schritt 2.1: Implementierung des Scanners

Ziel ist es hier, das Gerät in einem Netzwerk zu finden, zu identifizieren und seine ID und Gerätetyp an unser Backend weiterzuleiten. Für den Scanner nutzen wir diverse Erkennungsprotokolle wie ARP und SEMP. Die Scannerimplementierung ist abgeschlossen, sobald wir in der Lage sind, das Gerät zuverlässig in einem Netzwerk zu finden und zu identifizieren.

Schritt 2.2: Implementierung des Monitorings

Dieser Schritt ermöglicht es uns, Messwerte eines Geräts zu lesen und diese so zu normalisieren, dass sie in unserem standardisierten Format an das Backend gesendet werden können.

Für jeden Gerätetyp verwenden wir ein eigenes, standardisiertes Datenformat. Bei den Geräten selber können jedoch je nach Hersteller und Modell Einheiten und Datentypen variieren. Daher müssen die Daten oft konvertiert werden, um unserem Format zu entsprechen. 

Sobald die Daten konvertiert sind und unserem Format entsprechen, werden alle Werte in eine Protobuf-Datei geschrieben, deren Format dem Gerätetyp entspricht. Pro Gerätetyp gibt es ein entsprechendes Dateiformat, d. h. die Werte einer EVCS werden in eine Protobuf-Datei mit dem EVCS-Format geschrieben.

Um zu überprüfen, ob die Messungen korrekt und vollständig sind, führen wir mindestens einen der folgenden zwei Tests durch:

• Plausibilitätsprüfung - Vereinfacht gesagt, prüfen wir, ob alle erwarteten Werte übermittelt wurden. Diese variieren je nach Art des Geräts - eine Batterie erfordert beispielsweise andere Datenpunkte als eine Ladestation für Elektrofahrzeuge.
• Gültigkeitsprüfung - Das Gerät wird in einem Prüfstand in unserem Labor installiert. Dort können wir die vom angeschlossenen Zähler gemeldeten Daten mit den im Backend empfangenen Daten vergleichen.

Schritt 2.3: Implementierung des Controllers

Dieser Schritt ist nur für Geräte relevant, die wir nicht nur monitoren, sondern auch steuern wollen. Hier geht es darum, abstrakte Steuerbefehle in konkrete Gerätebefehle umzuwandeln. Mit anderen Worten: Protokolle und Befehle variieren von Gerät zu Gerät. Um eine Abstraktionsschicht zu schaffen, die diese Unterschiede aufhebt, bauen wir einen Adapter. Dieser würde zum Beispiel sicherstellen, dass der Befehl zum Entladen einer Batterie unabhängig von der tatsächlichen Batterie und dem von ihr verwendeten Protokoll ist.

Der Befehlssatz, den wir hier abbilden, hängt vom Gerätetyp ab: Während eine Batterie sowohl einen Entlade- als auch einen Ladebefehl benötigt, benötigt eine EV-Ladestation nur einen Ladebefehl (es sei denn, sie unterstützt bidirektionales Laden).

Sobald alle Befehle zugeordnet und implementiert sind, geht es an das Testen und Dokumentieren der Integration.

Schritt 3: Prüfung und Dokumentation

Im letzten Schritt der Integration stellen wir sicher, dass alles wie erwartet funktioniert und dokumentieren den Integrations- und Setupprozess.

Schritt 3.1: Prüfung der Visualisierung

Sicherlich steckt hinter einer Integration viel mehr, als man auf den ersten Blick sieht. Aber die Visualisierung der Messungen lässt eine schnelle Überprüfung zu, dass die Werte "Sinn ergeben". Deshalb installieren wir das Gerät in unserem Labor auf und lassen es für mindestens 24 Stunden laufen.

Anschließend werden die Messungen visualisiert und auf Plausibilität und Anomalien geprüft.

Schritt 3.2: Charakterisierungstest

Dieser Schritt – Surprise – dient der Charakterisierung des Geräts. Zu diesem Zweck messen wir zwei Dinge: die Genauigkeit und die Reaktionszeit.

• Genauigkeit - Die Genauigkeit, mit der Geräte Daten melden und - im Falle der Steuerung - Befehle befolgen, variiert von Gerät zu Gerät. Während das eine Gerät vielleicht nur in 100-Watt-Schritten regelt, kann ein anderes dies in 10-Watt-Schritten tun.
• Reaktionszeit - Sie misst die Zeitspanne zwischen der Übermittlung eines Befehls und der tatsächlichen Umsetzung des Befehls. Dies ist entscheidend für die Stabilität von Energiemanagementsystemen.

Das Diagramm zeigt die Testwerte zur Genauigkeit und Reaktionszeit einer kürzlich integrierten Ladestation. Der Sollwert (petrol) gibt den Befehl an, die gemessene Leistung wird durch die blaue Linie dargestellt, und die rote Linie zeigt die Abweichung. Zwei Dinge können hier beobachtet werden. In Bezug auf die Genauigkeit passt die Ladestation die Lasten nur in Schritten von 230 Watt an (es gibt einige leichte Abweichungen aufgrund von Messungenauigkeiten) und rundet die Befehle auf das nächste Vielfache. Bei einem Befehl zum Laden von 1.380 Watt werden beispielsweise 1.436 Watt geladen. 

Was die Reaktionszeit betrifft, so zeigt die Frequenz der vertikalen Verschiebungen der violetten Linie, dass die Ladestation ihre Last alle 20 Sekunden anpasst und dass zwischen dem Senden eines Befehls und seiner Ausführung eine Verzögerung von etwa 10 bis 20 Sekunden besteht.

Schritt 3.3: Dokumentation

Wie Damian Conway einmal sagte: "Dokumentation ist ein Liebesbrief, den man an sein zukünftiges Ich schreibt." Und in diesem Sinne schließen wir die Integration ab, indem wir den gesamten Prozess dokumentieren. Dies dient hauptsächlich zwei Zwecken. 

Erstens ist es für alle Entwickler:innen mit der Dokumentation viel einfacher, die bisherige Arbeit nachzuvollziehen und Anpassungen vorzunehmen. 

Zweitens müssen die Installateure wissen, wie das Gerät installiert und konfiguriert werden muss, damit es wie vorgesehen mit XENON funktioniert.

Sobald dies alles erfolgreich abgeschlossen ist, wird das Gerät in die Liste der unterstützten Geräte aufgenommen und unseren Kund:innen zur Verfügung gestellt.