IKT- und IT/VS-Master - Projekte

cHome ist ein Hausautomationsprojekt, das mit den von der Fachhochschule zur Verfügung gestellten Komponenten umgesetzt wird. Die Basis bildet die Produktfamilie C-Control der Firma Conrad Electronic mit der C-Control II Station. Elektronische Bauelemente, wie bspw. LEDs, werden von der C-Control II Station angesteuert und bilden damit ein Szenario für die Haustechnik ab. Die Steuerung erfolgt im ersten Schritt in einem separaten PC-Programm und soll im zweiten Schritt in Grundzügen von der C-Control II Station autark übernommen werden. Zur Steuerung gehören Funktionalitäten wie Eingangs- und Ausgangszuordnung, Zeitabläufe und Schwellwertfestlegungen. Die Überwachung und Beeinflussung der Funktionen geschieht über ein Web-Interface, das die Schnittstelle zum Anwender darstellt.

Während des Projekts wurde ein Software-Design implementiert, welches die folgenden Module umfasst: Kommunikation, Steuerung, Datenbank und Web-Interface. Die C-Control II Station wird mittels des dort implementierten Clients via Protokoll von der Steuerung (Server) gesteuert. Diese erhält wiederum die Daten aus einer Datenbank, deren logische Verknüpfen über das Web-Interface festgelegt wird.

WPAST ist ein embedded System zur Erfassung von Betriebsdaten, deren Auswertung und die kabellose Übertragung an ein übergeordnetes Serversystem. Dabei erfolgt eine Trennung in Sensoren, Erfassungseinheit und Auswerteinheit. Durch diese Trennung kann das System in ein bestehendes Auswertesystem integriert und mir eine Vielzahl von Sensoren unterschiedlichstem Charakter angeschlossen und erfasst werden. Alle diese Vorkehrungen dienen dem Anwender als technische Basis, um Werte aufzunehmen und diese als Messwerte in sein individuelles Vorhersagemodell einfließen zu lassen.

Ein solches anwendungsabhängiges (z.B. Werkzeuge, Fahrzeuge etc.) Vorhersagemodell dient dazu, die Lebenserwartung vorauszubestimmen. Es wird mathematisch beschrieben und simuliert. Hierfür stehen verschiedene Tools zur Verfügung, unter anderem Matlab / Simulink oder LabVIEW. Zur Darstellung und Verarbeitung von Messdaten wird das Tool LabVIEW eingesetzt. Beide Systeme sind hardwareunabhängig und kommunizieren über entsprechende Schnittstellen. Für die Handhabung von Messgeräten wird in der Industrie häufig der Standard VISA „Virtual Instrument Software Architecture“ genutzt.

(VISA ist ein Input/Output API, welches es Programmen wie LabVIEW ermöglicht, plattform- und hardwareunabhängig auf ein Messgerät zuzugreifen.)

Darüber hinaus kann eine Lebenskarte zu jedem überwachten Objekt (Werkzeug/Fahrzeug) erstellt werden, welches das Objekt ein Leben lang begleitet und die Vergangenheit repräsentiert.

Das Projekt Internal Network Alarming Device (INAD) hatte zum Ziel, ein Einbruchs- bzw. Eindringlingserkennungswerkzeug für Netzwerke mittlerer bis schwacher Ausstattung zu entwickeln. Dabei galt es folgende Features umzusetzen:

• Erkennung fremder Rechner im LAN
• Identifizierung von Angriffsmustern
• Einleiten von Gegenmaßnahmen
• Aufzeichnen bzw. protokollieren aller Aktivitäten und Ereignisse
• Bereitstellen eines Honey-Pot/-Nets zur Ablenkung von tatsächlichen Zielen
• Isolieren des angreifenden Hosts auf MAC-Basis in geswitchten und ungeswitchten Netzen (unmanaged Switches)

Das Projekt-Team bestand aus 6 Mitgliedern und in zwei Semestern entstand mit einem Prototypen als Zwischenschritt eine fertige Distribution, die auf nahezu jedem handelsüblichen PC eingesetzt werden kann.

Wird ein Angreifer im Netzwerk erkannt, werden neben einem detaillierten Logging, Alarme an den Admin gesendet und - sofern konfiguriert - Abwehrmaßnahmen ergriffen.

Im Projekt LASOR wurde ein Roboter-gestütztes verteiltes System zum Transport von Büroartikeln in einer Büroumgebung. Logistics Automation System for Offices done by Robots (LASOR) ist ein verteiltes Softwaresystem mit mehren Robotern und Benutzern an verschiedenen Standorten. Ziel war es sowohl ein globales Roboter-Management, genannt „Management & Control System“ (MCS), (z.B. Deploy- & Kartenmanagement) als auch einen prototypischen Roboter zur Auslieferung und Verteilung von Postsendungen zu entwickeln. Hauptfeatures waren:

• Management-Software mit Auftragsverwaltung, Kartenplanung, Routing, Roboter-Management, Fehler-Management etc.
• Roboter als prototypische Implementierung mit Wegeerkennung, Kantenfahrt, Knotenerkennung und drahtloser Kommunikationseinrichtung
• Echtzeitverfolgung der Roboter-Fahrt/Positionsbestimmung
• Motor-Regelung für kontrollierte Anfahrten, Wegekorrekturen und Kurven
• Integration von Management-Software, Roboter-Statusüberwachung und Auftragsmanagement, Routenplanung und Karten-Knotenplanung

Dazu wurde ein Software-Hardware-Co-Design für den prototypischen Roboter durchgeführt und mit Hilfe von Server-Unterstützung (Web/Datenbank mit JavaServer Faces als Frontend und einer Java-Server-Anwendung mit SQL-Server als Backend) eine tragfähige Nutzer-Anwendung entwickelt.

Das Embedded Room Watching and Alarming System (ERWAS) wurde mit dem Ziel der flächendeckenden Überwachung von Umweltparametern für Szenarien wie in IKT-Umgebungen üblich (Server-Räume, IKT-Standorte) entwickelt. Besonders einfache Installation/Inbetriebnahme und einfachste Handhabung standen im Fokus der Entwicklung des zuverlässigen Systems. Ein Nutzer kann via Web-Browser auf die zentral erfassten Daten der verteilten Sensoren zugreifen. Ohne Spezialwissen kann er das gesamte System auch selbst installieren - dank intelligenter Sensormodule konfiguriert sich das System mit seinem eigens dafür entwickelten Hybrid-Protokoll von ganz allein (autonom vernetzende Sensoren, AVS oder auch Ad-Hoc-Netzwerk). Die Features im Überblick:

• Besonders einfache Nutzer-Schnittstelle ohne Spezial-Software
• Installation und Inbetriebnahme ohne Programmierkenntnisse
• Vollständiges Plug-And-Play zur beliebigen Erweiterung des Sensor-Netzwerks
• Automatische Erkennung von neuen Sensoren - Automatisierung schon bei der Installation
• Alarmierung von Grenzwertüberschreitungen via eMail, SMS, Web-Interface u.a.
• Fehlersicherung durch intelligente Algorithmik beim Senden, Empfangen und Anmelden sowie Sendeüberprüfungen und Prüfsummenverfahren

Das System wurde von Grund auf neu entwickelt - ohne die Handycaps derzeitig verfügbarer SCADA-Systeme. Ein effizientes Hardware-Software-Co-Design mit nur einer Generation von Prototypen für Sensor-Module und Zentraleinheit resultierte nach zwei Semestern in einem voll funktionsfähigem, sofort einsetzbaren Produkt. Dabei wird keine aufwendige Client-Server-Architektur verwendet, sondern speziell entwickelte Hardware (embedded Systems). Zur Kommunikation wird kein Overhead-lastiges IP sondern das Hybrid-Protokoll verwendet, das Medium war derzeit ein EIA-485-Multipoint-Bussystem.

Derzeit wird nach Partnern für eine Weiterführung des Projekts gesucht. Experten aus verschiedenen Fachrichtungen sehen in dieser Entwicklung ein hohes Potential und ein tatsächliches Novum im Bereich der Automatisierung. "Die automatische Installation und intuitive Handhabung ist einfach clever."