Internet of Things – Temperaturmessung für intelligentes Gebäudemanagement Vortrag von Sven Fritsch und Luis Dilling zum Kooperationsprojekt mit der HS-Mannheim

Gliederung Ziele unseres Projekts RaspberryPi und Temperatursensoren Projektphasen: Einrichten der Hardware und Software Geeignete Messwerte aufnehmen / auswerten Steuerung von Verbrauchern Fazit

Internet of Things ? Stärkere Vernetzung intelligenter Geräte Kommunikation untereinander Unterstützung des Alltags durch miniaturisierte Computer Sensoren und Aktoren – Brücke zwischen Internet und Umwelt Potentielles Projekt der Zukunft: Automatischer Nachkauf von Alltagsgegenständen

Projektziele Einarbeitung in Linux mit dem RaspberryPi Messen von Umgebungstemperaturen Visualisierung der Messwerte Interessante Messwerte auswerten Zusätzlich das Schalten von Verbrauchern

RaspberryPi B+ Einplatinencomputer seit 2012 auf dem Markt Zu Lehrzwecken von der RaspberryPi Foundation entwickelt und daher preisgünstig ~30-40€ 85 mm x 56 mm 45g

RaspberryPi B+ vs. 1 MHz 700-facher Takt eines Commodore 64 64k Rund 1,8 Kg Preis: 700 DM 700-facher Takt eines Commodore 64 8.192-facher Arbeitsspeicher Nur 2,4% des Gewichts Nur 4% des Preises eines Commodore 64 Veröffentlichung 2014 Veröffentlichung 1982 vs. https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:C64c_system.jpg

Temperatursensoren Dallas DS18B20 Max. ~ 100 Stück Bildquelle: http://www.picaxe-shop.de/WebRoot/Store10/Shops/63174191/4E4A/28C9/DCF5/E1DE/6D1A/C0A8/2936/5150/ds18b20.JPG Bildquelle: http://fluuux.de/wp-content/uploads/2012/09/Pinbelegung_ds1820.png

Projektphase Netzwerk Steuerung des RaspberryPi: Anschluss an das LAN- / WLAN-Netzwerk Steuerung über SSH (Secure Shell) → Zugriff auf die Konsole des RaspberryPi Netzwerk

Einrichten der Hard- und Software Löten einer Sensorreihe: Reihenschaltung der Temperatursensoren DS18B20

Einrichten der Hard- und Software Aufzeichnen der Messwerte: Erstellung einer Datenbank RRDtool: Speicherung der zeitabhängigen Messdaten Einfache Visualisierung eines Zeitraums Skript, das aktuelle Werte aus den Sensordateien in Datenbank schreibt Messdaten Datenbank Visualisierung

Einrichten der Hard- und Software Erstellung einer RoundRobin-Datenbank:

Einrichten der Hard- und Software Aufzeichnen der Messwerte: Ausführung des Skriptes jede Minute: Eintrag in Crontabdatei:

Geeignete Messwerte aufnehmen / auswerten Erstellen von Grafiken: Verwendung des RRDtools zur Visualisierung:

Geeignete Messwerte aufnehmen / auswerten Testversuch Heizung: Schwankung am Heizungsrohr durch Heizungsregler

Zeitraum: 13. - 19. Juni Temperaturen der Sensoren im Raum ähnlich und nur geringe Schwankungen Tiefwerte meist um 6 Uhr Höchstwerte außen am Fenster

Geeignete Messwerte aufnehmen / auswerten Haus dämpft Temperaturschwankungen Verschiebung der Tagestief- und Höchstwerte um zwei Stunden nach hinten Sensor außen am Fenster unten Richtung Haus erwärmt sich am stärksten, da der Sensor weiter oben nicht in an der Hausseite, sondern Richtung Erdreich befestigt ist

Temperatur-Höhen-Korrelation

Temperatur-Höhen-Korrelation <=25,5°C Luftaustausch beendet 29°C <=21°C

Temperatur-Höhen-Korrelation Höhe / [m] Temperatur / [°C] 21,3 0,5 21,9 0,9 22,9 1,45 24 2,55 25,7 3,5 27,9 4 28,7 5,65 29 6,95 30 8,55 31,3

Autonome Regelung Verbrauchersteuerung: selbständiges Schalten in Abhängigkeit von Temperatur Zeit (weiteren Messdaten) Manipulation der Umwelt durch Aktoren

gewünschte Temperatur: Temperatursensor Haus innen Temperatursensor Haus außen Netzwerk Außen Innen zu warm zu kalt Ventilator Fenster Heizung

Autonome Regulierung

Autonome Regulierung

Autonome Regulierung

Autonome Regulierung

Autonome Regulierung

Autonome Regulierung

Fazit Sammeln persönlicher Erfahrung mit dem RaspberryPi und Linuxderivat „Raspbian“ Der Pi - nun ein Teil des Internet of Things Kleine Projekte auch eigenständig realisierbar Mobile Temperatursensoren mit Nutzen in der Forschung: Wärmeprofile in der Gebäudeentwicklung für Wärmedämmung → Einsparung von Heizkosten

Danksagung Frau und Herr Dr. Hans-Werner Hector und dem Hector-Seminar Herrn Heiko Stangl, betreuender Kursleiter der HS-Mannheim: Prof. Christof Hübner Tino Wagenknecht

Quellen Bildquellen: http://i.kinja-img.com/gawker-media/image/upload/t7vdvsfpipcccqqdktab.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/c/cb/Raspberry_Pi_Logo.svg http://www.schule-bw.de/unterricht/paedagogik/begabtenfoerderung/angebote/angebotsliste/ 11hs_logo.jpg http://www.picaxe-shop.de/WebRoot/Store10/Shops/63174191/4E4A/ 28C9/DCF5/E1DE/6D1A/C0A8/2936/5150/ds18b20.JPG http://fluuux.de/wp-content/uploads/2012/09/Pinbelegung_ds1820.png http://rlv.zcache.de/elektrischer_ventilator_postkarte-rca326f05f884483a9a20eff22e977210_vgbaq_8byvr_324.jpg https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQUgw88vFKfMPvbVLX8cNt-7buORUckPKoPu8rwDMcAf6Nnx-5PKsqB8A4 http://www.fromdual.com/sites/default/files/rrd.png https://image.freepik.com/freie-ikonen/datenbank-symbol_318-9131.jpg http://www.stromvergleich.org/wp-content/uploads/2011/10/computer.jpg http://grund-wissen.de/elektronik/_downloads/schaltzeichen-schalter.svg http://info.gigya.com/rs/gigya/images/internet-of-things-650.jpg http://p5.focus.de/img/fotos/crop378035/0052716422-w1200-h627-o-q75-p5/wissen-energie-haus.jpg Weblinks: http://de.wikipedia.org/wiki/Raspberry_Pi http://www.picaxe-shop.de/WebRoot/Store10/Shops/63174191/4E4A/28C9/DCF5/E1DE/ 6D1A/C0A8/2936/5150/ds18b20.JPG http://www.itpro.co.uk/sites/itpro/files/styles/gallery_wide/public/raspberry_pi_model_b_0.jpg?itok=sPwsp_ln

Demo: Lampensteuerung

Live-Demo: Pi-Konsole

Einrichten der Hard- und Software Identifizieren der Sensoren:

Live-Demo: Sensorliste Identifizieren der Sensoren:

Live-Demo Fön Identifizieren der Sensoren: