Grundlliegendes Konzept der verteilten Instanzen

GRIDHUB basiert auf einer verteilten Systemarchitektur. Das System besteht aus mehreren Instanzen, die gemeinsam ein logisch verbundenes Gesamtsystem bilden. Die Verwaltung erfolgt zentral über eine webbasierte Benutzeroberfläche.

Ziel der Architektur ist die dezentrale Erfassung und Verarbeitung von Daten direkt an deren Entstehungsort. Dieses Vorgehen entspricht dem Konzept des Edge Computing. Eine Übertragung in zentrale Rechenzentren oder Leiststellen ist nicht erforderlich. Die Daten werden lokal verarbeitet und bei Bedarf über definierte Schnittstellen zentral verfügbar gemacht. Dadurch wird der Netzwerkverkehr reduziert und die Infrastruktur entlastet.

Die physische Nähe zu integrierenden Systemen wie Sensoren, Messgeräten oder lokalen Datenbanken ermöglicht hohe Abtastraten, große Datenvolumen pro Gerät sowie eine geringe Latenz bei der Datenverarbeitung. Dadurch können hunderte Messwerte pro Gerät in Echtzeit erfasst und verarbeitet werden, ohne die zentrale Infrastruktur zu beanspruchen. Die dezentrale Architektur erlaubt eine unmittelbare Reaktion auf lokale Ereignisse und Anforderungen. Lokale Regelungen oder Alarmierungen können direkt vor Ort ausgeführt werden, ohne dass eine zentrale Instanz eingebunden werden muss. Eine Instanz kann zum Beispiel eine Substation eines Energieverteilnetzes sein (Substation, Ortsnetzstation), ein spezifischer Produktionsbereich (Fertigungslinie, Halle) oder eine einzelne komplexe Anlage (z.B. PV-Anlage, Blockheizkraftwerk, Windkraftanlage).

Eine Instanz ist damit eine autarke funktionale Einheit dessen Funktionalität sich aus der anwendungsspezifischen Kombination und Konfiguration von Services und ihren Plugins bestimmt wird.

Instanzen können auf dedizierter Hardware (z.B. Industrie-PCs, Server, Embedded-Systeme), in virtuellen Maschinen oder containerisierten Umgebungen (Docker, Podman, Kubernetes) betrieben werden. Die Auswahl und Konfiguration der Services und Plugins ist abhängig vom Einsatzzweck der jeweiligen Instanz. Das Betriebssystem und die Systemumgebung sind flexibel wählbar, um den unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden (z.B. Linux, Windows).

Die eigenständig arbeitenden Instanzen tauschen bei Bedarf aggregierte Daten aus oder konsumieren Echtzeitwerte aus anderen Instanzen. Eine zentrale Instanz kann dabei zur Koordination und Überwachung eingesetzt werden. Sie empfängt zusammengefasste Informationen aus den dezentralen Einheiten, stellt eine zentrale Benutzer- und Rechteverwaltung bereit und überwacht die Verfügbarkeit und Zustand der Clustermitglieder.

Instanz- und Cluster-Management-Funktionen sind über die webbasierte Benutzeroberfläche zugänglich. Instanzen melden sich automatisch im Cluster an und sind sofort betriebsbereit. Die Instanzen überwachen kontinuierlich ihre Verfügbarkeit sowie die der anderen Instanzen im Cluster.