Das Internet der Dinge (IoT) vernetzt Geräte miteinander und ermöglicht automatisierte Prozesse für eine Vielzahl von Anwendungen. In der Umweltüberwachung können so Sensoren leicht in Systeme zur Information oder Frühwarnung integriert werden. Für Messinstrumente von OTT HydroMet gibt es nun ein IoT-Softwaremodul, mit dem Nutzer auf der Open-Source-Plattform Node-RED ohne großen technischen Aufwand eigene Systeme entwickeln können. Ein Beitrag von Martin Kiepfer.
Wir leben in einem Informationszeitalter. Dies wird nicht zuletzt durch die Entstehung gigantischer Firmen wie Google, Facebook & Co. offensichtlich, deren Business-Modell alleine auf der Erfassung und Vermarktung von Daten beruht. Das Sammeln dieser immensen Datenmengen bringt sicherlich einige Gefahren mit sich, die kontrovers diskutiert werden müssen. Zurecht findet deshalb mittlerweile ein globales Umdenken statt, bei dem vor allem auch der sichere Umgang und die sichere Speicherung dieser Daten einen wesentlich höheren Stellenwert einnimmt.
Daten können heutzutage in gefühlt unendlicher Menge gespeichert werden und sind durch neueste Cloud-Technologien auch nahezu von überall aus zugänglich. Speziell die Verbindung aus der simplen Datenspeicherung und der steigenden Vernetzung der unterschiedlichsten Arten von Geräten, ist ein immenser Fortschritt, der ganz neue Möglichkeiten für nützliche und lebensrettende Anwendungen bietet.
Frühwarnsysteme können Leben retten
Als Hersteller von meteorologischen und hydrologischen Messgeräten haben wir bei OTT HydroMet ein großes Interesse daran, dass unsere Messdaten einfach zugänglich sind und beschäftigen uns aus diesem Grund stetig mit technischen Möglichkeiten und Trends. Unser oberstes Ziel ist es, unsere Kunden mithilfe unserer Lösungen dabei zu unterstützen, die richtigen Entscheidungen zu treffen und so beispielsweise bei kritischen Wetterereignissen Schäden zu vermeiden und sogar Menschenleben retten zu können.
IoT – das Internet der Dinge
Bei traditionellen Anwendungen ist es oft eine große Herausforderung, die eigentlichen Messdaten zugänglich zu machen. Es gibt viele technische Möglichkeiten der Datenübertragung, die meist aber viel Detailwissen voraussetzen. IoT steht für „Internet Of Things“ und wird als Sammelbegriff für eine Infrastruktur verwendet, die eine Vielzahl an Informationen unabhängig von der zugrundeliegenden Kommunikationstechnik zusammenführt.
Das Bestreben dieser IoT-Technologien ist ein vereinfachter Zugriff auf unterschiedlichste Daten, die dann für eine weitere Datenverarbeitung genutzt werden können. Detailwissen über die eingesetzte Kommunikationstechnik (z.B. 4G, 5G, WiFi, LoRa,…) ist nicht notwendig, wodurch der Fokus auf die Entwicklung der eigentlichen Anwendungen gesetzt werden kann. IoT-Plattformen vereinfachen dadurch die Entwicklung von „smarten“ Anwendungen immens und haben dadurch das Potenzial, ein neues Zeitalter der Datenverarbeitung einzuläuten.
Die IoT-Plattform Node-RED
Node-RED ist eine Open-Source IoT Platform, die im Jahr 2016 von IBM ins Leben gerufen wurde. Sie basiert auf dem JavaScript-Framework NodeJS und ermöglicht somit die einfache Entwicklung von Server- und Web-Basierten Anwendungen. Ein Node, englisch für Knoten, ist eine Schnittstelle, welche die Informationen eines Geräts weiterleitet und es somit mit der Außenwelt kommunizieren lässt.
Aufgrund der steigenden Beliebtheit ist in den vergangenen Jahren eine Vielzahl an Modulen und Schnittstellen entstanden. Mittlerweile umfasst die offizielle Bibliothek mehr als 3000 verschiedener Nodes, so dass sich bereits viele smarte Anwendungen einfach umsetzen lassen.
Das Grundkonzept von Node-RED sind einzelne Verarbeitungsblöcke – die sogenannten „Nodes“ – die unterschiedlichste Eingabe-, Verarbeitungs- und Ausgabe-Funktionalitäten zu Verfügung stellen. Diese Nodes können auf einfache Art miteinander verbunden werden und somit Daten austauschen. Der Verbund mehrerer Nodes wird auch als „Flow“ bezeichnet, in denen die Daten durch die verschiedenen Verarbeitungsschritte „fließen“.
Neben den Ein- bzw. Ausgabe-Knoten eines einzelnen Nodes bieten die meisten Nodes auch mehr oder weniger umfangreiche Konfigurationsmenüs an, in denen Details oder Parameter zu dem jeweiligen Verarbeitungsschritt eingestellt werden können. Z.B. kann bei einem E-Mail „Node“ konfiguriert werden, an welche E-Mail-Adresse eine entsprechende Nachricht gesendet werden soll
Die Erstellung dieser Applikationen findet auf einer web-basierten Oberfläche statt. Programmierkenntnisse sind nicht zwingend notwendig. Bei erweiterten Funktionalitäten sind JavaScript Grundkenntnisse immens hilfreich.
Der neue Node-RED UMB-Node
Im Rahmen eines Studienprojektes ist bei OTT Hydromet in Fellbach die Idee eines Node-RED-Nodes entstanden, der die Anbindung von Sensoren ermöglicht, der das eigene proprietäre UMB-Protokoll unterstützt. Dieser „UMB controller node“ ist mittlerweile in der ersten Version verfügbar und wurde als Open-Source Projekt auf unserem öffentliche GitHub-Account veröffentlicht.
Aufgabe dieses Nodes ist es, periodisch Messdaten von einem Gerät abzufragen und zu verarbeiten. In UMB sind die Messwerte eines Sensors in Kanälen organisiert. Die abzufragenden Kanäle können in den Einstellungen des Nodes konfiguriert werden. Der Node ist außerdem in der Lage, die verfügbaren Messkanäle eines angeschlossenen UMB-Sensors dynamisch auszulesen.
Der Eingang des UMB-Nodes ist lediglich ein Trigger für den Start einer Anfrage. Der Ausgang des Nodes beinhaltet die Messdaten der eingestellten Anfrage in verschiedenen Darstellungsformen. Details zu der Messdatenabfrage können komplett im Konfigurationsmenü des Nodes konfiguriert werden. Dies schließt die Geräte-Adresse sowie die einzelnen Messkanäle mit ein.
Zusammenfassung
IoT-Plattformen bieten eine Vielzahl an Möglichkeiten, (Mess)Daten zu erfassen und zu verarbeiten. Sie helfen Anwendern dabei, sich auf die eigentliche Anwendungsentwicklung zu fokussieren. Node-RED ist eine dieser IoT-Platformen, die in den vergangenen Jahren große Beliebtheit gewonnen hat. Die in diesem Artikel vorgestellte Programm-Bibliothek eröffnet Besitzern von OTT bzw. Lufft UMB-Sensoren eine einfache Integration in Node-RED und eröffnet damit eine Vielzahl an weiteren Anwendungsgebieten.
Die vorgestellte UMB-Bibliothek ist ab sofort über unser offiziellen GitHub-Account verfügbar. Sie wird im Quelltext zu Verfügung gestellt und kann und soll damit auch gerne von der Open-Source-Community weiterentwickelt werden.
