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Datenmanagement mit Big Data Mit LabVIEW analoge Daten sammeln und auswerten

| Autor / Redakteur: Stephanie Orci * und Hendrik Härter / Nico Litzel

Das Datenaufkommen nimmt immer weiter zu und es müssen aussagekräftige Ergebnisse extrahiert werden. Wie lässt sich das in einer immer stärker vernetzten Welt mit komplexen Systemen realisieren?

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LabVIEW 2014: Informationen sammeln und schnell aufschlussreiche, datenbasierte Entscheidungen überall und jederzeit treffen.
LabVIEW 2014: Informationen sammeln und schnell aufschlussreiche, datenbasierte Entscheidungen überall und jederzeit treffen.
(NI)

Seit nahezu 30 Jahren setzen Ingenieure und Wissenschaftler auf die Systemdesignsoftware NI LabVIEW bei der Erfassung, Analyse und Visualisierung realer Daten. Angefangen bei einfachsten Temperaturmessungen bis hin zur Steuerung von Atomen in einem Teilchenbeschleuniger. Aufgrund der stetig sinkenden Kosten, um Daten zu sammeln und zu speichern stehen mehr Informationen zur Verfügung – doch gleichzeitig steigt der Druck, fundierte Datenanalysen zu planen und durchzuführen.

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Fast alle Daten, die mit Mess- und Prüfanwendungen erfasst werden, sind analog. Von all den unterschiedlichen Datentypen, die gesammelt werden können stellen analoge Daten wie Temperatur, Druck, Schwingung oder Dehnung die Datengruppe dar, die am schnellsten wächst. Die International Data Corporation erwartet eine Verdoppelung der analogen Daten pro Jahr. Dies würde zu einem Datenvolumen von 4,4 Zettabyte = 1021 Byte bis zum Jahr 2020 führen.

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Die neuen Funktionen in LabVIEW 2014

LabVIEW ist für die Integration von Hardware bekannt, wodurch eine nahtlose Schnittstelle zu Echtzeitdaten geschaffen wird. Die Integration von Hardwareprodukten, wie NI CompactDAQ und NI CompactRIO mit jeweils vier Steckplätzen, softwaredesignte Messgeräte wie dem hochauflösenden Oszilloskop PXI-Express mit acht Kanälen oder das softwarebasierte 5-in-1-Messgerät NI VirtualBench, unterstützen bei der schnellen Anwendungsentwicklung mit der NI-Plattform.

Die Funktionen dienen ebenfalls dazu, ältere Daten in technische Analyseroutinen zu integrieren. Mit LabVIEW 2014 lassen sich Dateiformate wie ASCII-, Binär- oder XML-Datei lesen oder proprietäre Strukturen. In der aktuellen Version wird die DataPlugin-Technik eingesetzt, um alle Dateiformate zu laden und registrieren zu können. Somit lässt sich jeder Datensatz analysieren.

Über 1000 DataPlugins sind für erfolgreiche technische Analyseroutinen entwickelt worden. LabVIEW stellt sicher, dass sämtliche Änderungen oder Updates für ein DataPlugin aus dem Internet automatisch durchgeführt werden. Daten werden so immer korrekt geladen, ohne dass eine manuelle Anpassung der Daten erforderlich ist.

Aus diesen schnell wachsenden Datensätzen müssen Werte extrahiert werden. Das ist allerdings schwierig. Das Marktforschungsunternehmen Gartner Inc. hat ermittelt, dass bis Ende 2015 ca. 85% der Unternehmen auf der Fortune-500-Liste nicht mehr in der Lage sein werden, Big Data zu verwerten, um sich einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen. Denn zu diesem Zeitpunkt wird sich die Datenanalyse bereits zu schwierig gestalten. Um Unternehmen beim Anstieg analoger Daten vorzubereiten, arbeitet National Instruments gemeinsam mit Unternehmen an Hard- und Softwarelösungen, die sich auf neue Funktionen in NI LabVIEW 2014 stützen.

Flexible Werkzeuge für zukünftige Herausforderungen

Eines der größten kommunalen Energieversorgungsunternehmen Kanadas verwendet LabVIEW, um ein integriertes Netzwerk aus Komponenten des Energieversorgungsnetzes aufzubauen, mit dem sich das Stromnetz am Exhibition Place in Toronto verwalten, überwachen und steuern lässt. Der Veranstaltungsort eignet sich für dieses Vorhaben aufgrund der vielen unterschiedlichen verteilten Stromquellen ideal.

Obwohl sich das modulare und flexible Netzwerk wechselnden Anforderungen anpassen kann, erfordert eine umfassende Strategie Softwaretechnologie zur Steuerung, Regelung und Überwachung in Echtzeit. Unter Einsatz der Software DataFabric von LocalGrid Technologies, die auf der rekonfigurierbaren LabVIEW RIO Architecture basiert, kann das Versorgungsunternehmen die Erkenntnisse, die aus den Daten gewonnen werden, optimal nutzen. Existierende Bestände können besser verwendet werden, um Fehler zu isolieren und zu korrigieren sowie um die Netzstabilität zu verbessern.

Bei einem Versorgungsgebiet von über 700.000 Kunden erfasst LocalGrid Technologies im System über 40 Parameter in allen drei Stromphasen für mehrere Standorte. Das soll die Versorgungszuverlässigkeit erhöhen. Das Extrahieren von aussagekräftigen Informationen aus allen Daten ist schwierig, vor allem weil Unternehmen immer häufiger Informationen aus mehreren Datenquellen integrieren müssen, um mit den Beständen effizient arbeiten zu können.

Cyber-Physical Systems und Internet der Dinge

NI bezeichnet diese Art von durchgängigem Design als die Lösungsarchitektur für Big-Analog-Data-Anwendungen. Damit lassen sich aussagekräftige Ergebnisse diverser Hardwareumgebungen und Terabyte an Daten extrahieren. Die von LocalGrid unter Einsatz von LabVIEW entworfene Systemarchitektur führt dazu, dass Erkenntnisse, die aus Daten zur Beschreibung des Netzverhaltens gewonnen werden, maximal genutzt werden.

Versorgungsbetriebe können gezielt Investitionen tätigen, die auf präziseren Daten mit hoher Auflösung basieren. Eine Lösung basiert auf den gesammelten Daten und wie sich daraus aussagekräftige Ergebnisse extrahieren lassen. Die datenzentrische Thematik stellt sich vor allem bei anderen Trends komplexer Systeme, Cyber-Physical Systems und Internet der Dinge. LabVIEW bietet eine skalierbare, flexible Entwicklungsumgebung, auch für die komplexesten Anwendungen von heute und morgen. Hier bildet LabVIEW die Grundlage der NI-Plattform und ist eine geeignete Lösung, um schnell fundierte, datenbasierte Entscheidungen an jedem Ort und zu jeder Zeit zu treffen, da die Software auf dem Prinzip des Datenflusses basiert.

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