Miniaturisierter Sensorknoten mit BLE Gateway für das IoT. Ein Projekt des I3S der Berner Fachhochschule

Transkript

1 Miniaturisierter Sensorknoten mit BLE Gateway für das IoT Ein Projekt des I3S der Berner Fachhochschule Berner Institut Fachhochschule für Intelligente Haute Industrielle école spécialisée Systeme (I3S) bernoise Bern University of Applied Sciences

2 Vorstellung Ivo Oesch Dozent für technische Informatik Institut für Intelligente Industrielle Systeme (I3S) Berner Fachhochschule

3 Worum geht es?

4 Ziel Entwicklung eines flexiblen Sensorknotens für das IoT Ein HW- und SW-Framework als Basis für weitere Entwicklungen Offene Entwicklungsplattform Einfach erweiterbar Demonstrationssystem Klein, Low Energy

5 IoT Internet of Things, was ist das?

6 Internet traditionell

7 Internet of Things

8 Internet of Things Internet traditionell Internet of Things Computer miteinander vernetzt Alltagsgegenstände miteinander vernetzt

9 Wie funktioniert das?

10 Anbindung Sensorknoten ans Internet Sensor Internet BLE IEEE WirelessHART LoRa Gateway

11 Standards für geringe Leistungsaufnahme (OSI Layer 1 und 2) ZigBee 6LoWPAN WirelessHART MiWi Mesh BLE LoRaWAN

12 Anforderungen an Sensorknoten Autonom Klein Drahtlose Kommunikation Energiesparend Effizientes Kommunikationsprotokoll

13 Anforderungen an Gateway Verbindet Sensor mit Internet Protokollanpassung Aufbereitung der Sensordaten Bereitstellung der Sensordaten Konfiguration des Sensors Sicherheit

14 Wie sieht unser Sensor aus?

15 Sensor SMING

16 Sensor SMING Blockschaltbild Sensor uc mit Bluetooth- Stack und Sender/Empfänger HF-Teil mit Antenne USB- Ladeschaltung Erweiterungsschnittstellen SPI / I2C / GPIO / ADC

17 Sensor SMING Hardware Controller: ARM Cortex M0, RF integriert, Bluetooth-Stack Sensor: Accelerometer 2-16g, Gyroscope 2000dps Antenne: Leiterbahn auf Print mit Anpassungsnetzwerk Speisung: LiPo-Akku mit USB-Ladeschaltung Schnittstellen: SPI, I2C, GPIO und ADC auf Stiftleiste geführt

18 Sensor SMING Firmware Applikation TXW51 Framework System Libraries Softdevice Hardware

19 Sensor SMING Technische Daten Abmessungen: 26 x 16 x 8 mm Kommunikation: Bluetooth Low Energy Sensor: IMU (3D Beschleunigung und Drehrate) Samplerate: 3.125Hz 6.25Hz 12.5Hz (760Hz) Speisung: LiPo-Akku 50mAh USB-Ladeschaltung Betriebsdauer: 30 Stunden aktiv (Messen und Senden) 100 Tage Standby

20 Sensor SMING Handling Aktivieren: Durch Schütteln in Advertising-Modus Standby: Nach 30 Sekunden ohne Verbindung Laden: Via USB Datenaustausch Via BLE GATT Protokoll und Konfiguration: (Generic Attribute Profile) Generic Attribute Profile

21 Sensor SMING GATT Protokoll (Generic ATTribute Profile) Services Beinhalten Characteristics Charactersitics Les- und/oder schreibbare Werte mit Beschreibung Notifications Meldungen (Asynchron) Generic Attribute Profile

22 Wie sieht unser Gateway aus?

23 Gateway

24 Gateway Blockschaltbild Gateway Beaglebone Black USB Bluetoothdongle Bluegiga Browser (Applikation) SSH Terminal (Konfiguration)

25 Gateway Technische Daten Hardware: Beaglebone Black mit Linux Kommunikation: USB Bluetooth Dongle von Bluegiga Ethernet Applikation: Websocket-Server mit dynamischer Einbindung der Sensordaten

26 Gateway Firmware Applikation Os (Linux) Websocket Server Bluegiga Ethernet Hardware

27 Gateway Handling In Betriebnahme: Einschalten und Applikation starten Konfigurieren: Via SSH-Terminal Bedienung: Via WEB-Browser ribute Profile

28 Gateway Mit Sensor verbinden

29 Gateway Echtzeit Daten darstellen

30 Gateway Verbindung trennen WEB-Seite schliessen Neuverbinden durch erneutes Öffnen der WEB-Seite

31 Was haben wir erreicht?

32 Ergebnis Funktionierendes Demonstrationssystem Es können mehrere BLE-Knoten pro Gateway eingebunden werden BLE-Knoten mit HW- und SW-Framework, einfach erweiterbar Offene Entwicklungsplattform Ideal für Fast-Prototyping

33 Danke für Ihre Aufmerksamkeit. Fragen beantworten wir gerne an unserem Stand.