Zeitreihen sind omnipr\u00e4sent in allen Branchen und Dienstleistungen, insbesondere bei IoT- oder industriellen Telemetrie-Anwendungen. Sie bestehen aus einer kontinuierlichen Abfolge von Werten, wie B\u00f6rsenkurse, Wetterdaten oder Vitalwerte in Notfallstationen. In der Energiebranche sind Zeitreihen das zentrale Element f\u00fcr eine effiziente Betriebssteuerung und Fakturierung.<\/p>\n\n\n\n
Trotz der H\u00e4ufigkeit von Zeitreihen gab es in der Vergangenheit keine effizienten L\u00f6sungen. Dies hat sich durch einen neuen Typ von NoSQL-Datenbanken ge\u00e4ndert: den Timeseries-DB\u2019s verschiedener Cloudanbieter.<\/p>\n\n\n\n
Doch was sind eigentlich die Besonderheiten und Herausforderungen von Zeitreihen? Sie k\u00f6nnen unterteilt werden in Eigenheiten beim Erfassen (Capture), Speichern (Store) und Analysieren (Analyze and Visualize). In den folgenden Abschnitten lernen Sie mehr \u00fcber diese drei Aspekte.<\/p>\n\n\n\n
Messreihendaten werden \u00fcblicherweise als Datenfolge angeliefert und direkt gespeichert. Das hei\u00dft, sie werden nur an die bestehende Datensammlung angef\u00fcgt und es gibt keine Mutationen (reine Insert).<\/p>\n\n\n\n
In einigen Szenarios liefern viele Messpunkte in kurzen Zeitintervallen eine Unmenge von Daten (Sekunden oder noch k\u00fcrzer). Dadurch ist eine hohe Performance beim Schreiben der Daten notwendig.<\/p>\n\n\n\n
Manchmal m\u00fcssen die Daten gleichzeitig f\u00fcr Analysen bereitgestellt werden. Das bedeutet, dass eine m\u00f6glichst kurze Latenzzeit gefordert wird, in einzelnen F\u00e4llen bis zu Stream-Analytics. Somit ist hochperformante Speicherung notwendig.<\/p>\n\n\n\n
Selten werden Zeitreihen genau in dieser Detaillierung verwendet. Daher sind Aggregationen und verschiedene Berechnungen zentrale Elemente. Wichtige funktionale Eigenschaften betreffen die Analyse und Visualisierung von Zeitreihen, die in folgende Analyseformen unterschieden werden k\u00f6nnen:<\/p>\n\n\n\n
Zeitreihen werden h\u00e4ufig in gr\u00f6\u00dferen zeitlichen Intervallen dargestellt, als sie urspr\u00fcnglich gemessen wurden. Deshalb sind Aggregationsfunktionen eine Grundanforderungen an Zeitreihen. Je nach Zeitreihe werden Summierungen oder Durchschnittswerte ben\u00f6tigt.<\/p>\n\n\n\n
Dazu zwei Beispiele aus dem Energiemarkt: Erstens wird der gemessene Energieverbrauch in Kilowattstunden (kWh) summiert, um verrechnet werden zu k\u00f6nnen. Zweitens wird die erbrachte Leistung in Kilowatt (kW) gemessen und ein Durchschnittswert berechnet.<\/p>\n\n\n\n
Einzelne Messwerte weisen teilweise recht gro\u00dfe Unterschiede auf. Infolge dieses hohen Schwankens, auch als Rauschen bezeichnet, ist h\u00e4ufig nicht mehr die eigentliche Entwicklung innerhalb der Zeitreihe ersichtlich. Dazu sind verschiedene Berechnungsverfahren notwendig, wie die Berechnung eines gleitenden Durchschnittswertes, der zu einer Gl\u00e4ttung des Verlaufs f\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n
Erst dadurch lassen sich Trends erkennen und daraus Prognosen ableiten (Predictive Analytics), wobei verschiedene Formen der Darstellung und Analyse unterschieden werden. Die einfache lineare Darstellung ist nur eine Form davon. F\u00fcr saisonale Schwankungen wird \u00fcblicherweise die Funktion der Arima Analyse verwendet. Im Weiteren gibt es noch unz\u00e4hlige weitere Formen zur Trendanalyse.<\/p>\n\n\n\n
In einigen F\u00e4llen sind auch Zeitreihen-\u00fcbergreifende Analysen notwendig. Auch dazu zwei Beispiele: Im ersten Fall wird die Gesamtmenge der produzierten Energie aus den Zeitreihen der verschiedenen Kraftwerke berechnet. Hierzu werden mehrere Zeitreihen summiert. Im zweiten Fall geht es um eine ausgeglichene Energiebilanz, dazu m\u00fcssen Produktion und Verbrauch ausgeglichen sein. Hier werden Zeitreihen subtrahiert.<\/p>\n\n\n\n
F\u00fcr Monitoring-Aufgaben ist es notwendig, Meldungen zu generieren, wenn gewisse Schwellwerte \u00fcberschritten werden. Um ein rechtzeitiges Eingreifen zu erm\u00f6glichen, ist eine Echtzeitanalyse von Zeitreihen mit der M\u00f6glichkeit, Aktionen ausl\u00f6sen zu k\u00f6nnen, notwendig. Dies k\u00f6nnen einfache Benachrichtigungen sein, wie SMS an ein Support-Team, oder das Ansto\u00dfen automatisierter Prozesse.<\/p>\n\n\n\t\t
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