Bild 1: Das IoT geht baden: Projektteilnehmer wassern die erste Smart-Boje im Bielersee.

Bild 1: Das IoT geht baden: Projektteilnehmer wassern die erste Smart-Boje im Bielersee.Netmodule

Das Internet der Dinge geht baden: So könnte man die Idee hinter dem Smoje-Projekt (Smart-Boje) der Berner Fachhochschule zusammenfassen. Die Studenten haben hierbei schwimmende Messstationen mit Embedded-Computern (unter anderem Raspberry Pi), vielen Sensoren und einem Wireless-Router vom Typ NB1600 ausgestattet, der die Kommunikation mit dem Internet ermöglicht. Die erste Smoje wurde am 28. Mai im Bielersee gewassert (Bild 1), vier weitere sollen in 2015 folgen. Über das Internet halten sie die Verbindung untereinander und kommunizieren mit Dritten oder einer Zentrale.

Bei der Abstimmung der Komponenten und Protokolle steuerte die in der Schweiz angesiedelte Netmodule ihre langjährige Embedded-Expertise und Projekt-Know-how bei. Die Voraussetzung für die kosteneffektive und sichere Kommunikation über das Internet schafft der Wireless-Router NB1600 mit seinen Funktionen zur Datenerfassung, Steuerung, Protokollumsetzung, lokalen Datenverarbeitung und -speicherung sowie der verschlüsselten Datenübertragung. In diesem Projekt zum Tragen kamen die beiden isolierten digitalen Eingänge und zwei Relaisausgänge des NB1600 für den Anschluss an Sensoren und Aktuatoren. Für den schnellen Internetzugang via Mobilfunknetz sorgt das integrierte 2G/3G+/4G-Modem mit seinen hohen Datenraten von derzeit bis zu 100 MBit/s Download und 50 MBit/s Upload.

Bild 2: Der Wireless-Router NB1600 hat zwei isolierte digitale Eingänge und zwei Relaisausgänge für den Anschluss an Sensoren und Aktuatoren.

Bild 2: Der Wireless-Router NB1600 hat zwei isolierte digitale Eingänge und zwei Relaisausgänge für den Anschluss an Sensoren und Aktuatoren.Netmodule

NB1600 en Detail

Als Besonderheit bietet der NB1600 (Bild 2) zudem zwei flexibel einsetzbare Ethernet-Anschlüsse, die sich umfangreich konfigurieren lassen. Dadurch kann jeder Port wahlweise als LAN- oder als WAN-Port dienen. Die zwei LAN-Anschlüsse können mittels Netzwerkbrücke einen Switch bilden oder jeweils eigene Netze anbinden. Im WAN-Modus erfolgt die IP-Konfiguration des Ports statisch, per DHCP oder per PPPoE.

Die serielle RS232-Schnittstelle des NB1600 lässt sich per Software als COM-Server oder alternativ als Systemkonsole zur Administration konfigurieren. Sie kann auch von der SDK-Umgebung aus gesteuert werden. Der USB-Anschluss ermöglicht die dateibasierte Konfiguration sowie ein bequemes Einspielen von Firmware-Updates per Speicher-Stick. Alternativ kann der Anschluss auch als Geräteserver konfiguriert und genutzt werden.

Eckdaten

Embedded-Technologie auf dem See: Smarte Bojen sammeln anhand mehrerer Sensoren Messdaten aus der Umwelt und senden sie per Mobilfunk an die Cloud. Diese IoT-Anwendung haben Studenten in einem Semesterprojekt entwickelt und gefertigt. Unterstützung gab es von Netmodule, die auch den Router NB1600 beigesteuert haben.

Die Router-Firmware unterstützt die gängigen VPN-Technologien wie OpenVPN, IPsec und PPTP, sowohl im Client- als auch im Server-Modus. Durch die einfache Administration einer Public-Key-Infrastruktur können Anwender zwei Netmodule-Router mit wenigen Clicks nach hohen Sicherheitsstandards per VPN-Tunnel verbinden. Weitere Funktionen und Dienste umfassen DHCP-Server, DNS-Proxy-Server, DynDNS-Agent, SNMP-Agent, Telnet/SSH-Server, Web-Server, E-Mail-Client und SMS-Client. Der Router wird über eine leicht zu bedienende Benutzeroberfläche oder per Kommandozeile bedient.

Smarte Boje

Das Smoje-Studentenprojekt der Berner Fachhochschule ist am Departement Technik und Informatik angesiedelt. Dort wird im dritten Studienjahr das Fach „Mobile Computing“ angeboten, welches sich diesmal mit der Thematik des Internet of Things (IoT) beschäftigt.

Bild 3: Die Smart-Bojen des Smoje-Projekts beziehen ihre Energie aus Solar-Panels. Die Messstationen senden ihre Daten per Mobilfunk an die Cloud.

Bild 3: Die Smart-Bojen des Smoje-Projekts beziehen ihre Energie aus Solar-Panels. Die Messstationen senden ihre Daten per Mobilfunk an die Cloud.Netmodule

Die Smojen messen viele Parameter wie Position, Temperatur von Wasser und Luft, Windgeschwindigkeiten und -richtung, Wellengang, Drift und vieles mehr. Die Ablage der gesammelten Daten erfolgt in der Cloud, wo sie von anderen Systemen und interessierten Nutzern gelesen und verarbeitet werden können. Darauf basieren viele Anwendungen wie etwa wissenschaftliche Analysen oder Vorwarnung von Stürmen. Auch für Hobby-Segler ist interessant, immer aktuelle Daten zum Wind- und Wasserzustand zu erhalten. Mit Energie versorgt sich die allwettertaugliche Anlage mittels Solarpanels (Bild 3). Über die Webseite www.smoje.ch oder eine speziell entwickelte Smoje-App (Android und Apple) bleiben Interessierte laufend auf dem aktuellen Stand.