Wie GasNet mit Trustsoft eine universelle, KI-fähige Serverless-IoT-Plattform auf AWS gebaut hat

Als GasNet mit der Entwicklung seiner IoT-Strategie begann, waren bereits rund 22'500 Telemetrie-Endpunkte über mehrere voneinander unabhängige Lösungen im Einsatz, mit dem Potenzial, bis zu 2,3 Millionen Abnahmestellen anzubinden.

Die Herausforderung bestand nicht einfach darin, mehr Geräte anzuschliessen. GasNet brauchte eine Plattform, die Meldungen unterschiedlichster Geräte und Technologien in verlässliche, aussagekräftige Unternehmensdaten verwandelt.

Gemeinsam mit Trustsoft hat GasNet auf AWS eine universelle, serverlose IoT-Plattform gebaut, die genau das leistet.

Gebaut für Geräte mit 20 Jahren Lebensdauer

Feldgeräte von Versorgern bleiben oft 15 bis 20 Jahre im Einsatz. In dieser Zeit können sich Konnektivitätsstandards, Sicherheitsanforderungen und Geschäftssysteme allesamt verändern. Der ursprüngliche Gerätelieferant oder Partner kann sogar ganz vom Markt verschwinden.

Der Gerätepark von GasNet zeigt genau diese Realität. Rund 18'000 Geräte lassen sich nicht per Fernzugriff mit neuer Firmware versorgen. Das Netz nutzt GSM, GPRS, LTE und NB-IoT, und viele Geräte verfügen über kein eigenes Zertifikat.

Statt alle Geräte auf dieselbe Technologie zu zwingen, kapselt die Architektur gerätespezifische Einschränkungen vom Rest der Plattform ab. So kann sich die Plattform weiterentwickeln, ohne dass bereits installierte Geräte ersetzt oder angepasst werden müssen.

Aus Messwerten werden aussagekräftige Daten

Ein Messwert ist erst dann nützlich, wenn klar ist, was er beschreibt.

Die Architektur trennt physische Anlage, IoT-Gerät, Messdefinition und Messwert voneinander. Das Enterprise Asset Management (EAM) bleibt für die Anlagen und deren Lebenszyklus zuständig, während die IoT-Plattform die Geräte und die Metadaten verwaltet, die zur Interpretation ihrer Meldungen nötig sind.

Ein Gerät sendet zum Beispiel eine einfache hexadezimale Zeichenkette. Der Metadatenspeicher verknüpft diesen Wert mit dem richtigen Gerät, Sensor, Asset, Standort, der richtigen Variablen und Einheit. Erst dadurch wird daraus eine verwertbare Information, etwa die Methankonzentration in parts per million an einem bestimmten Standort.

Die Plattform unterstützt auch komplexe Beziehungen, etwa ein Gerät, das Daten von mehreren Sensoren sammelt, oder einen Zähler, der über mehrere Geräte ausgelesen wird.

Verspätet eintreffende Daten werden mit jener Konfiguration interpretiert, die zum Zeitpunkt der Messung gültig war. Das macht die Daten belastbarer und einfacher auditierbar.

«Die grösste Herausforderung war es, eine Plattform zu bauen, die auch dann weiterfunktioniert, wenn sich die Geräte, Technologien und Systeme rundherum verändern. Wir wollten sicherstellen, dass ein heute installiertes Gerät auch in 15 oder 20 Jahren noch unterstützt wird, ohne dass wir die gesamte Plattform neu entwerfen müssen.»

David Ženčák, Business Analyst, GasNet

Auf Weiterentwicklung ausgelegt

Die Verarbeitungsstrecke umfasst fünf Stufen:

• Connect übernimmt die Gerätekommunikation und Protokolle wie TCP und UDP.
• Translate wandelt gerätespezifische Payloads in standardisierte Werte um.
• Understand ergänzt die Metadaten, die jedem Wert seine Bedeutung geben.
• Decide wendet Geschäfts- und Datenqualitätsregeln an.
• Publish liefert geprüfte Daten an nachgelagerte Plattformen und Dashboards.

Die Daten selbst sind in drei Schichten organisiert:

• RAW bewahrt die ursprüngliche Meldung auf.
• MESSAGES enthält geparste, validierte und angereicherte Daten.
• MEASUREMENTS enthält die Unternehmenskennzahlen, die andere Systeme nutzen.

Ein neues Gerät aufzunehmen sollte deshalb nur Anpassungen am Rand erfordern, etwa einen neuen Parser oder einen neuen Messtyp. Datenmodell, Stream-Architektur, Regeln und nachgelagerte Integrationen bleiben unverändert.

Die AWS-Architektur

Die Geräte erreichen AWS über NB-IoT und Direct Connect, und zwar über ein schlankes UDP-Gateway auf Basis von Network Load Balancer, Amazon ECS und AWS Fargate.

Amazon MSK stellt die Verarbeitungsstreams bereit, AWS Lambda bewegt die Daten zwischen den Schichten. Amazon DynamoDB speichert Metadaten und Regelzustände. Amazon Data Firehose schreibt die Daten als Apache-Iceberg-Tabellen nach Amazon S3, während Amazon Timestream for InfluxDB und Amazon Managed Grafana Echtzeitdaten und Visualisierung abdecken.

AWS wurde ursprünglich mit Blick auf IoT Core eingeführt. Viele der bestehenden GasNet-Geräte sind jedoch keine nativen IoT-Geräte und kommunizieren über einfaches UDP. Das Gateway macht es möglich, diese Altgeräte zu unterstützen und IoT Core gleichzeitig für künftige Geräte offenzuhalten.

Skalierbar gebaut und bereit für KI

Die Plattform verzeichnet derzeit Spitzen von rund 2'000 Meldungen pro Stunde, also etwa 50'000 pro Tag. Verifiziert wurde sie bei rund 420'000 Meldungen pro Stunde, im Performance-Test bei rund 4,2 Millionen pro Stunde.

Wichtiger noch: Die Plattform schafft ein verlässliches Fundament für künftige KI-Anwendungsfälle. Die Rohmeldungen bleiben erhalten, während Validierung, Qualitätsregeln und kontextbezogene Metadaten für belastbare und auditierbare Daten sorgen.

Das öffnet die Tür für Anwendungsfälle wie:

• Anomalie- und Leckerkennung
• Vorausschauende Instandhaltung
• Automatisierte Datenqualitätsprüfungen
• Einen Betriebs-Copilot, der Live-Telemetrie mit der EAM-Historie verbindet

KI-Fähigkeit beginnt mit verlässlichen, gut strukturierten und kontextualisierten Daten. Genau das liefert die Architektur von Haus aus.

Drei Lehren aus dem Projekt

Geräte einfach halten und die Intelligenz in die Cloud verlagern. Gerätespezifische Logik bleibt am Rand der Plattform. Das erleichtert die Modernisierung, ohne den Gerätepark austauschen zu müssen.

Eine Plattform bauen, keine Insellösung. Metadatengetriebene Verarbeitung, austauschbare Parser und konfigurierbare Regeln erleichtern es, neue Geräte und Anwendungsfälle zu ergänzen.

Mit Serverless-Diensten schlank bleiben. Verwaltete AWS-Dienste nach Verbrauch erleichtern die Skalierung und halten Infrastrukturbedarf und Kosten messbar.

Eine IoT-Plattform, die ihre Geräte überdauert

Die Plattform von GasNet folgt einem einfachen Prinzip: Die Geräte werden sich verändern, die Plattform soll sich nicht jedes Mal mitverändern müssen.

Durch die Trennung von Geräten, Messwerten, Geschäftsregeln und Unternehmensdaten kann GasNet einen heterogenen Gerätepark betreiben und zugleich ein verlässliches Fundament für Analytics und KI aufbauen.

Trustsoft ist AWS Premier Tier Services Partner und AWS Managed Service Provider. Mit GasNet haben wir ausserdem bereits an der Modernisierung und Absicherung der AWS-Umgebung gearbeitet.

Wenn Sie eine Plattform entwerfen, die die angeschlossenen Geräte überdauern soll, unterstützt Sie unser Team für Data, Analytics und Machine Learning.

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