Ανάπτυξη ευέλικτης και ασφαλούς πύλης δικτύου ανοικτού κώδικα για την υλοποίηση έξυπνου μετρητή ενέργειας

Τσερέπας, Ευθύμιος

Development of flexible and secure open source network gateway for smart energy meter implementation

Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία

Author

Τσερέπας, Ευθύμιος

Date

2022-10-05

Advisor

Παπαγέωργας, Παναγιώτης

Μεταπτυχιακή εργασία (9.414Mb)

Keywords

Έξυπνα δίκτυα ; LPWAΝ ; LoRa networks ; Blockchain ; Secure element ; Azure IoT Hub ; Προηγμένη υποδομή μέτρησης ; Έξυπνοι μετρητές ; Πύλη έξυπνου μετρητή ενέργειας ; AMI ; Internet of things ; Διαδίκτυο πραγμάτων

Abstract

Στον τομέα της ενέργειας με τα πρόσφατα γεγονότα του πολέμου στην Ουκρανία, δημιουργείται αβεβαιότητα και δυστυχώς το σενάριο για μια επερχόμενη ενεργειακή κρίση βρίσκεται όλο και πιο κοντά. Η τεχνολογία του ΙοΤ στον τομέα της ενέργειας αναπτύσσετε στα έξυπνα δίκτυα (smart grid’s) και μια άμεση συνέπεια των έξυπνων δικτύων είναι η ύπαρξη ενός ηλεκτρικού μοντέλου που θα είναι ικανό να διαχειρίζεται διαφορετικές συσκευές παραγωγής και αποθήκευσης με αποτελεσματικό και αποκεντρωμένο τρόπο, αναπτύσσοντας μια προηγμένη υποδομή μέτρησης (AMI - Advanced Metering Infrastructure). Μέρος της AMI είναι η πύλη έξυπνου μετρητή ενέργειας (SMGW) όπου μπορεί να βοηθήσει στην εξοικονόμηση της ενέργειας. Στην παρούσα διπλωματική εργασία προτείνεται και αξιολογείται η ανάπτυξη ευέλικτης και ασφαλής πύλης δικτύου ανοικτού κώδικα για την υλοποίηση έξυπνου μετρητή ενέργειας. Θα χρησιμοποιηθεί κατάλληλη αναπτυξιακή πλατφόρμα που θα ενσωματώνει τεχνολογία LPWAN για την υποστήριξη διαδικασιών τηλεμετρίας και τεχνολογία Blockckain για διαδικασίες διασφάλισης της ακεραιότητας των δεδομένων. Επειδή το Blockchain από μόνο του δεν είναι σε θέση να διασφαλίσει πλήρως μια συναλλαγή και στις περισσότερες περιπτώσεις τα δεδομένα πρέπει να είναι ασφαλή από το σημείο παραγωγής θα χρησιμοποιηθεί Secure Element για να καλύψει την συγκεκριμένη ευπάθεια. Θα χρησιμοποιηθεί το Azure IoT Hub και το Secure Element για την ασφαλή διασύνδεση με την SMGW για μελλοντικές επεκτάσεις στο πεδίο των εφαρμογών. Επίσης η SMGW θα έχει εγκατεστημένο το metamask ώστε να γίνουν μελλοντικές επεκτάσεις στο πεδίο των smart contracts.

Abstract

In the energy sector with the recent events of the war in Ukraine, uncertainty is created and unfortunately the scenario for an upcoming energy crisis is getting closer. The IoT technology in the energy sector is developing in smart grids and a direct consequence of smart grids is the existence of an electrical model that will be able to manage different production and storage devices in an efficient and decentralized way, developing an advanced infrastructure (AMI - Advanced Metering Infrastructure). Part of AMI is the Smart Energy Meter Gateway (SMGW) where it can help save energy. In this thesis, the development of a flexible and secure open source network gateway for the implementation of a smart energy meter is proposed and evaluated. An appropriate development platform will be used that incorporates LPWAN technology to support telemetry processes and Blockckain technology to ensure data integrity processes. Because Blockchain alone is not able to fully secure a transaction and in most cases data must be secure from the point of production Secure Element will be used to cover this particular vulnerability. Azure IoT Hub and Secure Element will be used to securely interface with SMGW for future expansions of the application domain. Also, SMGW will have metamask installed so that future expansions in the field of smart contracts can be made.