RS IPS Energy Forecast (RS EFC)

 

Wozu?

Wer sich mit den Energiekosten in den eigenen 4 Wänden beschäftigt und idealerweise auch schon mit der Home-Automation angefangen hat, wird sich irgend wann fragen: wie kann ich meine Energiekosten senken? Spätestens zur jährlichen Energiekosten-Abrechnung kommt diese Frage hoch. Ganz blöd, wenn man mit Nachzahlungen überrascht wird (e soll schon Fälle gegeben haben, wo die Nachzahlung das komplette Urlaubsbudget aufgefressen hat). Dagegen kann man eine Menge tun. Gerade im Kontext der Home-Automation bieten sich hier sehr viele Möglichkeiten. Aber all das nützt nicht viel, wenn man nicht zeitnah sehen kann, ob und was die Bemühungen bringen. Und das nicht erst zum Vertragsende, sondern kontinuierlich während der gesamten Vertragslaufzeit! Und dann gibts da noch „Energieversorger“ a la „Flexstrom“, die ein gehöriges Risiko für den Verbraucher darstellen können. Um auch dieses Risiko zu minimieren, habe ich eine spezielle Strategie entwickelt. Und hier setzt dieses Projekt an: es visualisiert die Verbrauchsdaten (die über gewöhnliche Smartmeter gewonnen werden), berechnet daraus den zukünftigen Verbrauch und stellt am Ende Plan- und Istdaten gegenüber. Der Clou ist hier, dass diese Daten im 5-Minuten-Intervall (im Tagesforecast) sowie zum Ende eines Tages (Jahresbetrachtung) generiert werden.

Darüber hinaus werden Charts und Tabellen mit Daten zur gesamten Betrachtungsperiode (das kann ein Vertragsjahr oder ein Kalenderjahr sein) auf Monats- und Wochenbasis zur Verfügung gestellt. In den Charts sind weiterhin zum Vergleich die Verbrauchswerte der Vorperiode geplottet. Auch hier wieder eine Hilfe, um mittel- bis langfristig die Erfolgskontrolle von Einsparungsmaßnahmen zu monitoren. Der User bekommt somit ein Werkzeug an die Hand, mit dem er quasi in Echtzeit sein (hoffentlich präventives) Energiemanagement überprüfen kann. Damit weiß der Anwender lange vor der Jahresabrechnung des Energieversorgers, ob er Kredite aufnehmen muss oder durch Einsparungen ein neues Auto finanziert bekommt.

Und genau das bekommt man ganz unten links unter ‚Prognose für nachfolgende 12 Monate‘ im Klartext aufbereitet: Gesamtverbrauch, Gesamtkosten sowie empfohlener, monatlicher Abschlag werden mundgerecht aufbereitet. Das Ganze natürlich basierend auf den Vertragsparametern des laufenden Vertrages. Sehr hilfreich, wenn man z.B. kurz vor einem Vertragswechsel des Energieversorgers steht (insbesondere an diesem Punkt sei wieder auf meine Ausführungen zum Risikomanagement gegenüber den Energieversorgern hingewiesen ;-)).

Grundlagen

Nach dem ich schon ausgiebigst über die theoretischen Grundlagen des Tagesforecasts referiert hatte,  geht es nun (endlich) ans Eingemachte. Das unten Stehende fasst nochmal die grundlegende Aufgabe und Arbeitsweise des Projekts zusammen. Für ganz Ungeduldige  ganz unten der Download. Nicht unwichtig: wenn was nicht funktioniert: die FAQ-Abteilung des Projekts besuchen (und erst dann Fragen stellen ;-)

Zusammenfassung Forecast-Modell, Besonderheiten

Das Projekt splittet sich in 2 Parts: den Tagesforecast und den Gesamtforecast. Während der Tagesforecast nur dazu dient, den (voraussichtlichen) Verbrauch für heute zu ermitteln, beschäftigt sich der Gesamtforecast mit der gesamten Vertragslaufzeit (oder alternativ mit einem kompletten Kalenderjahr). Für den Tagesforecast wird der Verbrauchsdurchschnitt aller Stundenintervalle des heutigen Wochentages ermittelt. Berechnungsgrundlage sind die verg. 7 Wochen. Zusammen mit den Istwerten wird der Verbrauch des heutigen Tages im 5-Minuten Intervall im WFE visualisiert. Im Ergebnis bekommt man einen sehr präzisen Tagesforecast, auch schon früh am Morgen (mit einem arithmet. Durchschnittsmodell wäre das nicht möglich). Voraussetzung für eine hohe Forecast-Präzision ist allerdings ein halbwegs gleichmäßiges Verbrauchsverhalten der verg. 7 Wochen, bezogen auf den aktuellen Wochentag. Je dynamischer das Verbrauchsverhalten (immer bezogen auf den Wochentag) ist, desto ungenauer und weniger treffsicher wird der Tagesforecast. Für den Gesamtforecast wird zunächst der Durchschnittsverbrauch (genauer: der Median) eines jeden Wochentages aus den Verbräuchen der verg. 7 Wochen ermittelt. Dann wird der wochentags-indiviuelle Durchschnittsverbrauch für jeden Wochentag in der Zukunft aufsummiert. Ein solches Vorgehen hat den Vorteil, dass Ausreißer in den Verbrauchswerten weniger gewichtet einfließen. Weiterhin werden damit mittelfristige Tendenzen im Verbrauchsverhalten (z.B. Reduktion des Verbrauchsverhaltens) sehr gut berücksichtigt. Was jedoch weniger bis gar nicht berücksichtigt wird, sind saisonale Schwankungen. Dies wird ein Thema der nächsten Versionen des RS Energy Forecasts sein.

 

Beispiel-HighChart (Tagesforecast) vom 20.02.2013:

 

Beispiel-HighChart (Jahresforecast, Kalenderjahr) vom 20.03.2014:

 

 

Features

• Erzeugt im 5 Minuten-Intervall einen aktuellen ForeCast des Stromverbrauchs für den aktuellen Tage.
• Weiterhin wird eine Variable mit der prozentualen Abweichung (für den aktuellen Tag) zum Durchschnittsverbrauch befüllt (ebenfalls für weitere Auswertungen oder Visualisierungen).
• Zusätzlich wird der Ist-Verbrauch (bis jetzt) für aktuelle Woche, aktuellen Monat und aktuelle Periode ermittelt und im WFE angezeigt
• Diverse Statistik-Daten(Statistik-Tabelle, Wochentags-Vergleich)
• Der User kann die Einheiten der Messgröße frei vorgeben (kWh, m³, kJ etc. etc.).
• Kostenübersicht des Vertragsjahres: stellt monatlichen Verbrauch (Ist + Forecast), monatliche Kosten (Grundgebühr + Verbrauchskosten/Ist + Forecast), Monatspauschale Energieversorger, Boni sowie eigene Buchungen gegenüber
• 

  Prognose für Vertragsdaten der nachfolgenden 12 Monate (Empfehlung!)

  Prognose für nachfolgende 12 Monate: Auf Basis des Verbrauchs der verg. 7 Wochen wird eine Prognose für die nachfolgende Periode erstellt. Diese dient z.B. zur Unterstützung der Versorger-Auswahl, Preisvergleich etc. bei anstehendem Vertragswechsel
• Die von IP-Symcon gelieferten Logging-Daten können mit einem frei wählbaren Scalefaktor multipliziert werden (z.B. Umrechnung der vom Zähler gelieferten Wattstunden in Kilowattstunden mit Scalefactor = 0.001).
• Der User kann als Betrachtungszeitraum für den Ist-Verbrauch das Kalenderjahr (Start: 01.01.2013) oder einen Abrechnungszeitraum seines Energieversorgers wählen (z.B. 13.05. – 30.04.). Das Projekt rechnet Start- und End-Jahr selbständig aus
• Online-Versionscheck: prüft 1x täglich, ob eine neue Version vorhanden ist. Benachrichtigung via Einblendung im Chart.
• Das Installationsscript bringt eine unabhängige, eigenständige (auf der HighChartsPHP basierende), vollständige HighChart-Umgebung mit und installiert diese.

 

Showcase

Lieber was Buntes? Habbich auch! Hier geht’s zum lebenden Projekt in meiner Area51: HRS Energy Forecast (RS EFC) Passwort: RS_EFC

 

Voraussetzungen für Installation

Es muss eigentlich nur ein funktionierendes IP-Symcon vorhanden sein. Hilfreich ist ebenfalls ein bereits angebundener Stromzähler (Stichwort „smart Metering“) und geloggte Energieverbrauchswerte (das Modell arbeitet nur sinnvoll mit in regelmäßigen Intervallen gelieferten Daten, z.B. S0-Stromzählern). Die Loggingintervalle sollten bei max. 10 Minuten liegen. Kürzere Intervalle sind besser.

Bei Projektinitisalisierung wird die IPS-Umgebung auf Minimalanforderungen gecheckt. Werden diese Minimalanforderungen nicht erfüllt, bricht die Projektinitialisierung ab. Das Ergebnis sieht man dann im Meldungsfenster der IPS-Konsole. Im WFE sieht man dann nichts oder noch weniger.

Die Minimalanforderungen sind:

• Datenbestand der auszuwertenden Variable > 7 Wochen (bei Standard-Konfiguration)
• Aggregationstyp auszuwertenden Variable muss „Zähler“ sein
• Loggingstatus auszuwertenden Variable (Variable muss geloggt werden)

Den Rest an Voraussetzungen bringt das Installationsscript (erstellt mit dem Project Exporter) mit: HighChart- Umgebung und 2 CSS-Files: eines für das HighChart WFE-Design und ein Design zur Darstellung des Charts in einer vom IPS unabhängigen Webseite.

 

Installation

Dank RS Project Exporter besteht dieses Projekt aus einem einzigen Installations-Script. Script ins eigene IPS-System integrieren, die richtige WFC-ID eintragen und los gehts. Dauert ca 60 Sekunden – und man hat ein vollständiges, lauffähiges RS Energy Forecast-Projekt in seinem System.

Trotzdem nochmal langsam und Schritt für Schritt:

• Das Installations-Script aus dem Download ins eigene IP-Symcon laden WFC-ID (zur Installation der WFE-Objekte) angeben
• Installations-Script ausführen WFE-Objekt „CpyRS_FCtoday“ im WF-Configurator vom Root in den gewünschten Teilbaum verschieben (sonst sieht man im WebFront nichts)
• fertig

 

Update

Siehe Versionsdetails der jeweiligen Version

 

Konfiguration/Projektinitialisierung

• individuelle Konfiguration im Script „User-Config“ vornehmen
• Script einmalig manuell ausführen
• fertig

 

Versions-Historie

V 0.1: Initial-Version

V 1.0: Versionsdetails

V 1.5: Versionsdetails

V 1.6: Versionsdetails

V 1.7: Versionsdetails

V 1.8: Versionsdetails

 

Nutzungsrechte

• das Script darf für private, nicht kommerzielle Zwecke frei verwendet werden
• eine Weitergabe oder Änderung sowie auszugsweise Verwendung des Codes nur nach schriftl. Genehmigung des Autors
• für evtl. entstehende Schäden durch die Verwendung dieses Scripts wird keinerlei Haftung übernommen 
• gewerbliche Nutzung nur in vorheriger Abstimmung mit dem Projektautor, bei Fragen bitte an MICH wenden

 

Quellen

• HighChartsPHP – PHP Schnittstelle für HighCharts, adapiert für IP-Symcon Plattform
• HighCharts – grafische, interaktive Visualisierung via HighCharts

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