Die AKQUINET ist mit vielen Büros ausgestattet. So kann es vorkommen, dass nach Feierabend geöffnete Fenster übersehen und nicht mehr geschlossen werden. Das Problem dabei ist, dass bereits ein einfacher Windzug ausreicht, die Alarmanlage auszulösen. Es kostet viel Zeit und Nerven, die Situation zu bewerten und zu klären.

Wie können wir das problem lösen?

Wir statten die Fenster mit Edge-Devices und Sensoren aus, um deren Zustand zu überwachen!

Ein eigens entwickeltes IoT-Framework dient dabei als Schnittstelle und besteht u.a. aus:

• einem MQTT Broker
• einer Postgresql-Datenbank
• Keycloak
• einer Spring Boot-Anwendung
• Grafana

Als Edge-Device verwenden wir das ESP32-PoE-ISO-Board von Olimex mit einem Zweikernprozessor von jeweils 240Mhz sowie insgesamt 20 Pins. Die Boards werden in den Büros verteilt und erhalten ihren Strom je nach Modell über ein Netzteil, Batterien oder PoE (Power over Ethernet). Einen Low-Power-Betrieb mit Batterie präferieren wir nicht, da wir einen stetigen Batterieaustausch vermeiden wollen. Gleichzeitig wird das WLAN-Netz nicht zusätzlich belastet.

Für die Kommunikation zwischen Board und Server waren für uns MQTT und CoAP besonders interessant. Beide Protokolle haben einen geringen Overhead. MQTT verwendet ein Publish/ Subscribe-Verfahren und nutzt TCP für den Datenaustausch. CoAP nutzt überwiegend UDP und es scheint beim Energiebedarf effizienter zu sein. Nach einigen Tests, scheint MQTT bei der Datenübertragung jedoch zuverlässiger, so dass die Wahl hierauf fiel.

An die Fenster werden einfache, unauffällige Reedschalter angebracht. Bei einem Teil handelt es sich um einen Magneten, welcher direkt an das Fenster angebracht wird. Das zweite Teil ist mit dem Board verbunden und besteht aus zwei ferromagnetischen Schaltzungen. Wird ein Fenster geöffnet, so wird der Kontakt unterbrochen und die Signalveränderung von dem Board erkannt, dabei halten die Reedschalter etwa 1 Mio. Anwendungen stand.

Die Visualisierung setzen wir mittels Grafana um. Dort lässt sich schnell ein Grundriss der Etage einbinden und die Fenster können per Drag and Drop markiert werden. Die Zustände der Fenster nimmt sich Grafana aus der Datenbank, welche bei jeder Signalveränderung aktualisiert wird. Die Übersichtskarte kann man dann über den eigenen PC aufrufen oder über Tablets, die an den Ausgängen befestigt werden. Auch eine automatische E-Mail-Erinnerung, dass noch Fenster offen stehen, ist möglich.