ALT + + Schriftgröße anpassen
ALT + / Kontrast anpassen
ALT + M Hauptnavigation
ALT + Y Socials
ALT + W Studiengang wählen
ALT + K Homenavigation
ALT + G Bildwechsel
ALT + S Übersicht
ALT + P Funktionsleiste
ALT + O Suche
ALT + N Linke Navigation
ALT + C Inhalt
ALT + Q Quicklinks
ESC Alles zurücksetzen
X
A - keyboard accessible X
A
T

Internet der Dinge am Beispiel eines Feinstaubsensornetzwerks

Die Begriffe „Internet der Dinge (IoT)“ und „Industrie 4.0“ sind schon längere Zeit in aller Munde.

Sie bedeuten beide im Groben gesagt dasselbe:
Gegenstände wie beispielsweise ein Kühlschrank, ein Auto oder eine Werkzeugmaschine kommunizieren selbstständig miteinander über das Internet.

Gerade am Beispiel eines Kühlschranks ist es nur schwer einzusehen, welchen Nutzen der Einzelne oder die Gesellschaft vom IoT hat, wie es der Kommentar „Internet of Shitty Things“ auf Heise Online sehr treffend thematisiert.

Bei der Vernetzung von Autos oder Produktionsmaschinen sind die Potentiale durch das IoT jedoch enorm, wobei auch hier immer die Frage der Studierenden aufkommt „wieso denn eine Vernetzung unbedingt über das Internet?“.

 

Vorteile der Kommunikation via Internet am Beispiel eines räumlich weit verteilten Sensornetzwerks

Ein solches Sensornetzwerk wurde zu ersten Mal 2011 im großen Stil nach der Reaktorkatastrophe von Fukushima von Hackern aufgebaut, die den offiziellen Radioaktivitätsmessungen nicht so recht Glauben schenkten. Damals koppelte man einen Strahlungssensor über den Mikrofoneingang eines Smartphones. Auf dem Smartphone war ein App installiert, die die Pulse des Sensors auswertete und via Internet an eine Strahlungskarte sendete.

Heute lässt sich solch ein Sensornetzwerk mit viel einfacherer Hardware aufbauen. Wie das geht, zeigt eindrucksvoll das Feinstaubsensornetzwerk luftdaten.info:
In Privatinitiative haben Maker des OK Lab Stuttgart einen preiswerten Feinstaubsensorknoten entwickelt, den jeder mit etwas Bastel- und Computerefahrung für ca. 30 € herstellen kann. Der Messort des fertigen Sensors wird registriert, und dann sendet der Sensor über das lokale WLAN seine Messdaten an eine Internetadresse (Webdienst).

Sowohl der zeitliche Verlauf der Messdaten eines einzelnen Sensors wie auch die räumliche Verteilung der Messwerte innerhalb des Sensornetzwerks sind auf frei zugänglichen Internetseiten abrufbar.

Etwaige politischen Parallelen zwischen der Radioaktivität in Fukushima und der Feinstaubproblematik in Stuttgart sind natürlich rein zufällig ;-)

Die Feinstaubsensorknoten bestehen aus einem optischen Feinstaubsensor, der in China entwickelt wurde. Als Mikrocontroller wird ein ESP8266 (ebenfalls in China entwickelt) in Form eine „nodeMCU“ Rapid Prototyping Platine verwendet.

Welchen Vorteil bringt hier konkret die Internetkommunikation?

... der Sensorknoten könnte ja auch regelmäßig eine SMS mit den Messdaten versenden.

Antwort: Die Internetanbindung macht das Einrichten und den Betrieb des Sensorknotens extrem einfach und effizient.

Konkret soll dies an zwei Beispielen verdeutlicht werden:

Beispiel 1: Nachdem der Sensorknoten fertig gestellt ist, muss man ihm zumindest die Zugangsdaten für den WLAN-Zugang mitteilen. Dazu spannt der Sensorknoten einen eigenen WLAN Access Point auf. Mit einem beliebigen internetfähigen Gerät (Smartphone, Laptop, Nintendo) wählt man sich in dieses WLAN ein. Im Browser ruft man anschließend die Konfigurationsseite des Webservers (auf dem Sensorknoten) auf und parametriert ähnlich wie bei einer FritzBox den Sensorknoten.

Beispiel 2: Hat der Sensorknoten über den WLAN-Zugang aus 1) einen Internetzugang, dann kann er selbstständig seine Firmware auf den aktuellen Stand bringen. So ist gewährleistet, dass das Programm auf dem ESP8266 Mikrocontroller immer aktuell bleibt.

Sowohl die Konfiguration als auch das Firmware Update wäre mit einer SMS-Kommunikation absolut unmöglich. Der Zugriff über beliebige Internetfähige Geräte geht nur mittels Internetkommunikation.

Aus diesem Grund steckt in der Internetkommunikation für „Dinge“ (hier die Sensorknoten) ein riesiges Zukunftspotential. Man darf aber auch die damit verbundenen Sicherheitsrisiken nicht ignorieren.

Die Fotos zeigen den Aufbau meines privaten Feinstaubsensorknotens und dessen Standort auf meinem Balkon. Die Screenshots stammen von der Feinstaubkarte des OK Labs sowie von der Plattform madavi.de, welche den zeitlichen Verlauf der Sensorwerte meines Sensors grafisch darstellt.