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%% LaTeX-Vorlage fuer Projektarbeit | |||||
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%% Neue User-Befehle | |||||
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%% \title Titel der Projektarbeit | |||||
%% \semester z.B. Wintersemester 2008/2009 | |||||
%% \betreuer Kommagetrennte Liste der Betreuer | |||||
%% \maketitle Erzeugen der Titelseite | |||||
%% \keywords Schlüsselwörter angeben | |||||
\NeedsTeXFormat{LaTeX2e} | |||||
\ProvidesPackage{arbeit}[2014/10/09 Paket fuer Projektarbeiten] | |||||
\RequirePackage{scrpage2} | |||||
\RequirePackage{hyperref} % Hyperref möglichst spät laden. Vielleicht hier? | |||||
% Kopf- und Fußzeilen setzen | |||||
\clearscrheadfoot | |||||
\pagestyle{scrheadings} | |||||
\cfoot{\thepage} | |||||
%% Schriftalternativen zu dem Latex-Standard: Computer Modern (CM) | |||||
%%---------------------------------------------------------------- | |||||
%% Englaufende Times/Helvetica/Courier laden, aber mit richtigen Skalierungen (siehe l2tabu) | |||||
%\usepackage{mathptmx} | |||||
%\usepackage[scaled=.90]{helvet} | |||||
%\usepackage{courier} % kann auch weggelassen werden | |||||
%% Palatino, genauso wenig englaufend wie CM, aber riesiger Zeilenabstand | |||||
%\usepackage{mathpazo} | |||||
%\usepackage[scaled=.95]{helvet} | |||||
%\usepackage{courier} | |||||
%% Neue User-Befehle | |||||
%%------------------ | |||||
\newcommand{\keywordsline}{\paragraph{Keywords:} \@keywords} | |||||
\newcommand{\@betreuer}{} | |||||
\newcommand{\betreuer}[1]{\renewcommand{\@betreuer}{#1}} | |||||
\newcommand{\@semester}{} | |||||
\newcommand{\semester}[1]{\renewcommand{\@semester}{#1}} | |||||
\newcommand{\@keywords}{} | |||||
\newcommand{\keywords}[1]{\renewcommand{\@keywords}{#1}} | |||||
\AtBeginDocument{ | |||||
\hypersetup{bookmarksnumbered=true, | |||||
pdfcreator={Adobe Acrobat Distiller}, | |||||
pdfproducer={LaTex with hyperref} | |||||
} | |||||
} | |||||
% Eigentliche Ausgabe der Titelseite | |||||
\renewcommand{\@maketitle} | |||||
{% | |||||
\hypersetup{% | |||||
pdftitle={\@title}, | |||||
pdfsubject={Projektarbeit \@semester}, | |||||
pdfauthor={\@author}, | |||||
pdfkeywords={\@keywords}, | |||||
}% | |||||
\begin{center} | |||||
\vskip 2em% | |||||
{\titlefont\huge \@title \par}% | |||||
\vskip 2em% | |||||
{\large\textbf{Projektarbeit}\par}% | |||||
{\large \@author\par}% | |||||
\vskip 2em% | |||||
{\large Fakultät Elektrotechnik Feinwerktechnik Informationstechnik, \\ | |||||
Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm,\\ | |||||
Wassertorstraße 10,\\ | |||||
90489 Nürnberg, Germany\\ | |||||
Betreuer: \@betreuer\par}% | |||||
\vspace*{3em} % | |||||
\end{center}% | |||||
} | |||||
% Aus scrartcl.cls extrahiert, sorgt fuer richtiges Setzen bei ein-/zweispaltigem Satz | |||||
\renewcommand{\maketitle}{ | |||||
\if@twocolumn | |||||
\ifnum \col@number=\@ne | |||||
\@maketitle | |||||
\else | |||||
\twocolumn[\@maketitle]% | |||||
\fi | |||||
\else | |||||
\newpage | |||||
\global\@topnum\z@ | |||||
\@maketitle | |||||
\fi | |||||
} | |||||
% Aus scrartcl.cls genommen und angepasst -> Kursive Schrift | |||||
\renewenvironment{abstract}{% | |||||
\if@twocolumn\if@abstrt %Zweispaltig | |||||
\addsec*{\abstractname} | |||||
\it% Abstract kursiv setzen | |||||
\fi | |||||
\it% Abstract kursiv setzen | |||||
\else% Einspaltig | |||||
\if@abstrt | |||||
\small | |||||
\begin{center} | |||||
{\normalfont\sectfont\nobreak\abstractname | |||||
\vspace{-.5em}\vspace{\z@}}% | |||||
\end{center} | |||||
\fi | |||||
\quotation | |||||
\fi | |||||
}{% | |||||
\if@twocolumn\else\endquotation\fi | |||||
} | |||||
% Wir wollen Latex beim Setzen des Literaturverzeichnisses | |||||
% nicht ganz so pingelig sein lassen, da wir enge Spalten verwenden | |||||
\newcommand{\orig@bibliography}{} | |||||
\let\orig@bibliography\bibliography % Alte Definition in orig@... speichern | |||||
\renewcommand{\bibliography} % \bibliography neu definieren | |||||
{ | |||||
\tolerance 1414 % Toleranzwerte setzen (siehe l2tabu) | |||||
\hbadness 1414 % ... | |||||
\emergencystretch 1.5em % ... | |||||
\hfuzz 0.3pt % ... | |||||
\widowpenalty=10000 % ... | |||||
\vfuzz \hfuzz % ... | |||||
\raggedbottom % ... | |||||
\orig@bibliography % und das Originalkommando aufrufen | |||||
} |
% Hier werden die Kapitel eingebunden | |||||
% Bei Bedarf weitere Kapitel eintragen | |||||
\input{chapters/1_node-red_allgeimein.tex} | |||||
\input{chapters/2_flow.tex} | |||||
\input{chapters/3_subflows.tex} | |||||
\input{chapters/4_vergleich.tex} | |||||
\input{chapters/5_fazit.tex} |
\section{Node-RED - Allgemein} | |||||
\label{kevin:node-red-allgemein} | |||||
Node-RED ist ein Werkzeug für die datenflussbasierte visuelle Programmierungmiteinerbrowser-basierte Entwicklungsumgebung. | |||||
Mit Node-RED ist es möglich verschiedene Geräte, APIs (Programmierschnittstellen)und Onlinedienste in einer grafischen Oberflächeauf einfache Weise virtuell zu verbinden. | |||||
Dadurch ist es unter der Verwendung der bereits vorinstallierten „Packages“ (Pakete mit bestimmten Funktionsweisen) Datenflüsse logisch miteinander zu verknüpfen. | |||||
Zusätzlichbesteht die Möglichkeit eigene Nodes in JavaScript zu programmieren oder mithilfe des bereits integrierten Palletten Manager benötigte Nodes nachträglich zu installieren. | |||||
Da Node-RED sehr leichtgewichtig ist, eignet es sich ideal für die Nutzung auf kostengünstiger Hardware wie dem Raspberry Pi. | |||||
\subsection{Node-RED Vorteile} | |||||
\label{kevin:node-red-vorteile} | |||||
\begin{itemize} | |||||
\item Einfache Handhabung via Drag and Drop | |||||
\item Ideal für die Implementierung von einfachen Abläufen | |||||
\item Einfach zu erweitern | |||||
\item Schnelle Gestaltung von interessanten Weboberflächen | |||||
\item plattformübergreifend, da Node.js als Runtime | |||||
\end{itemize} | |||||
\subsection{Node-RED in der Projektarbeit} | |||||
\label{kevin:node-red-in-projektarbeit} | |||||
\begin{figure}[H] | |||||
\centering | |||||
\includegraphics[width=.75\textwidth]{images/anwendungsschema-node-red.png} | |||||
\caption{Anwendungsschema von Node-RED in der Projektarbeit} | |||||
\label{fig:anwendungsschema-node-red} | |||||
\end{figure} | |||||
Das Tool Node-RED wird auf einem Raspberry Pi installiert, welcher als Webserver für die Erstellung des Dashboards dient. | |||||
In der Entwicklungsoberfläche werden die logischen Programmabläufe via „Drag and Drop" erstellt und Funktionsabläufe in der Programmiersprache JavaScript entwickelt. | |||||
Die Sensordaten werden von den Modulen (HomeMatic und eigene Sensoren) an den Raspberry weitergleitet und abschließend in Node-RED verarbeitet und visualisiert. | |||||
\subsection{Node-RED Installation/Inbetriebnahme} | |||||
\label{kevin:node-red-installation} | |||||
Die Installation von Node-RED wird in Abschnitt \ref{lenny:node-red-installation} auf Seite \pageref{lenny:node-red-installation} beschrieben. | |||||
\subsection{Browserbasierte Entwicklungsoberfläche} | |||||
\label{kevin:node-red-oberflaeche} | |||||
\begin{figure}[H] | |||||
\centering | |||||
\includegraphics[width=.75\textwidth]{images/ss-node-red.png} | |||||
\caption{Aufbau der Entwicklungsoberfläche in Node-RED} | |||||
\label{fig:ss-node-red} | |||||
\end{figure} | |||||
Nach der Installation ist die Node-RED Oberfläche im Browser unter folgender URL zu erreichen: | |||||
\begin{lstlisting} | |||||
http://ip-des-raspberry:1880 | |||||
\end{lstlisting} | |||||
Die schlicht gehaltene Node-RED-Entwicklungsoberfläche lässt sich in drei Bereiche einteilen. | |||||
Im 1. Bereich (gelbe Markierung) ist die Node-Palette welche die mitgelieferten Nodes enthält. | |||||
Der 2. Bereich beschreibt den eigentlichen Arbeitsbereich, dieser Bereich wird Flow, Arbeitsblatt oder Workspace genannt. | |||||
Hier werden die logischen datenflussbasierten Abläufe und Funktionen mittels Drag \& Drop der Nodes aus der Node-Palette erstellt. | |||||
Durch das Plus-Zeichen in der oberen rechten Ecke im roten Bereich können mehrere Arbeitsblätter erstellt werden. | |||||
Im letzten 3. Bereich befindet sich das Informations-bzw. Debug-Panel. | |||||
Dort werden Info-Texte zu den einzelnen Nodes und Anleitungen für die Konfiguration angezeigt. | |||||
Der Debug-Tab zeigt die Ausgaben der Debug-Nodes und listet interne Fehler auf. | |||||
Durch die rote Schaltfläche „Implementieren“ oben rechts, werden alle Flows in den Raspberry Pi geladen und ausgeführt. | |||||
\subsection{Visualisierung inNode-RED} | |||||
\label{kevin:node-red-visualisierung} | |||||
In der Grundausstattung sind bereits einige nützliche Nodes installiert. | |||||
Werden für die Nutzung noch weitere Nodes benötigt, können diese direkt in der Web-Oberfläche nachinstalliert werden. | |||||
Hier kann nach neuen Nodes gesucht und diese per Mausklick installiert werden. | |||||
Für die Anzeige von Visualisierungen in dem Dashboard wird das „node-red-dashboard“ Package benötigt. | |||||
Für die Installation wird der Menüpunkt „Palette verwalten“ im Drop Down Menü oben rechts (3 horizontale Striche) ausgewählt. | |||||
Durch die Eingabe „dashboard“ in die Suchleiste, wird das notwendige Package angezeigt. | |||||
Mit der Bestätigung „installieren“ werden die benötigten Module in Node-RED hinzugefügt. | |||||
\begin{figure}[H] | |||||
\centering | |||||
\includegraphics[width=.75\textwidth]{images/pakete-verwalten-node-red.png} | |||||
\caption{Palette verwalten Dienst für nachträgliche Package-Installationen} | |||||
\label{fig:pakete-verwalten-node-red} | |||||
\end{figure} | |||||
\subsection{Node-RED Bedienoberfläche} | |||||
\label{kevin:node-red-bedienoberflaeche} | |||||
Aufgerufen wird die Web-Oberflächemit folgender URL: | |||||
\begin{lstlisting} | |||||
http://ip-des-raspberry:1880/ui | |||||
\end{lstlisting} | |||||
Der Aufbauder Gruppen innerhalb des User Interfaces kann über das Dashboard-Panel, welches als weiterer Tab im Info-/Debug-Panel angezeigt wird, vorgenommen werden. | |||||
In der Konfiguration können die Elemente auf mehrere Tabs und in Gruppen aufgeteiltwerden. | |||||
Gehören Elemente der gleichen Gruppe an, teilen sie sich eine Kachel in der Bedienoberfläche. | |||||
\begin{figure}[H] | |||||
\centering | |||||
\includegraphics[width=.75\textwidth]{images/ss-node-red-dashboard.png} | |||||
\caption{Bedienoberfläche im Webbrowser} | |||||
\label{fig:ss-node-red-dashboard} | |||||
\end{figure} | |||||
Für die Projektarbeit wurde das Dashboard in vier logisch zusammenhängende Gruppen eingeteilt. | |||||
Jede einzelne Gruppe repräsentiert eine Auswertung von Sensordaten mit visueller Darstellung. | |||||
Dabei wurde zwischen kommerziellen und den selbstgebauten Sensoren differenziert. | |||||
\paragraph{} | |||||
Durch die beiden Gruppen \emph{HomeMatic Präsenz \& Tür Sensor} und \emph{HomeMatic Powermeter} werden die kommerziellen Sensoren von HomeMatic vertreten, darunter ist der Präsenz Melder, die Steckdose und der Tür Sensor. | |||||
Die verschiedenen Sensoren von HomeMatic wurden von dem Kommilitonen Sebastian Dohle angelernt und angebracht. | |||||
Innerhalb der \emph{HomeMatic Powermeter} Gruppe werden die Sensordaten der Steckdose angezeigt, darunter auch ein grafischer Verlauf der Netzspannung und des Stroms in einer Time-Chart. | |||||
Bei \emph{HomeMatic Präsenz \& Tür Sensor} werden die Standard-Ausgabewerte der Sensorenangezeigt. | |||||
Darunter der aktuelle Status des Tür-Sensors, also ob offen oder zu und die aktuelle Präsenzmeldung. | |||||
\paragraph{} | |||||
Hinsichtlich der Gruppe \emph{Dashbaord} (links) sind die grafischen Auswertungen der eigenen Sensordaten dargestellt. | |||||
Hierbei ist in der oberen Hälfte der Ultraschall Sensor visualisiert. | |||||
Es werden nur die vereinfachten Werte 1 oder 0 angezeigt. | |||||
Das gleiche gilt für den PIR Sensor in der unteren Hälfte. | |||||
Die Sensordaten 1 oder 0 zeigen an ob der jeweilige Sensor ausgelöst hat oder nicht. | |||||
Rechts dazu in der \emph{Eigene Sensoren} Gruppe steht die textuelle Auswertung und eine logische Auswertung mit „Person(en) im Raum“ oder „Keine Person(en) im Raum“. |
\section{Flow/Ausarbeit} | |||||
\label{kevin:flow} | |||||
In Node-RED gibt es die Möglichkeit Arbeitsblätter anzulegen. | |||||
Dadurch lassen sich die verschiedenen Sensoren in logische Gruppen verpacken. | |||||
Das Projekt bekommt dadurch eine bessere Übersicht und Strukturierung. | |||||
Jeder einzelner Flow beschreibt dabei eine eigene Logik, welche die Sensordaten auswertet und visualisiert. | |||||
Bei der datenflussbasierten Entwicklung in Node-RED wird der Datenaustausch durch sogenannte Message-Objekte umgesetzt. | |||||
\subsection{MainDashboard -Flow} | |||||
\label{kevin:maindashboard-flow} | |||||
\begin{figure}[H] | |||||
\centering | |||||
\includegraphics[width=.75\textwidth]{images/main-dashboard-flow.png} | |||||
\caption{Auswertung und Visualisierung des PIR-und Ultraschallsensors} | |||||
\label{fig:main-dashboard-flow} | |||||
\end{figure} | |||||
Für die visuelle Darstellung des PIR- und Ultraschallsensors ist das Flow „MainDashboard“ zuständig(s. Abb. \ref{fig:main-dashboard-flow}). | |||||
Zu Beginn sind im roten Bereich die beiden Subflows „UltraSchallSensor“ und „PirSensor“ erkennbar. | |||||
Diese repräsentieren dabei eine selbst entwickelte Logik und geben ihre Sensordaten weiter an das gelbe „merge“ Node im blauen Kasten. | |||||
Durch den „merge“ Baustein werden die beiden Datenströme miteinander kombiniert. | |||||
Dadurch können diese Datenstöme anschließend leichter durch den „PräsenzFunction“ Node ausgewertet werden. | |||||
Die beiden äußeren Zweige, haben eine einfache „TextFunction“ welche eine textuelle Darstellung der beiden Werte „Ausgelöst“ und „Nicht Ausgelöst“ in der UI anzeigen. | |||||
\subsection{HMPresenceSensor–Flow} | |||||
\label{kevin:hmpresencesensor-flow} | |||||
\begin{figure}[H] | |||||
\centering | |||||
\includegraphics[width=.75\textwidth]{images/hmpresencesensor-flow.png} | |||||
\caption{Flow für den Homematic IP Präsenzmelder} | |||||
\label{fig:hmpresencesensor-flow} | |||||
\end{figure} | |||||
In diesem Flow (s. Abb. \ref{fig:hmpresencesensor-flow}) wird die Logik von dem HomeMatic IP Präsenzmelder definiert. | |||||
Zu Beginn wird eine Subscription durch die beiden violetten Nodes (linke Seite) erstellt, somit erhalten wir die Daten von vorgenanntem Sensor. | |||||
Je nachdem, welchen Wert wir erhalten wird dementpsrechend eine Weiterverarbeitung durch Function Nodes vorgenommen und anschließend durch einen Text auf der Bedienoberfläche dargestellt. | |||||
\subsection{HMDoorSensor-Flow} | |||||
\label{kevin:hmdoorsensor-flow} | |||||
\begin{figure}[H] | |||||
\centering | |||||
\includegraphics[width=.75\textwidth]{images/hmdoorsensor-flow.png} | |||||
\caption{HomeMatic Türsensor Flow} | |||||
\label{fig:hmdoorsensor-flow} | |||||
\end{figure} | |||||
Der HomeMatic Funk Tür-/Fensterkontakt liefert durch die Subscription „DoorSensor“ (violetterNode) einen Boolean-Wert, ob die Türe offen oder geschlossen ist. | |||||
Der weitergeleitete Wert wird in der „Function“ Node durch den String „Geschlossen“ oder „Offen“ ersetzt und als Text in der Bedienoberfläche dargestellt. | |||||
\subsection{HMPowermeter–Flow} | |||||
\label{kevin:hmpowermeter-flow} | |||||
\begin{figure}[H] | |||||
\centering | |||||
\includegraphics[width=.75\textwidth]{images/hmpowermeter-flow.png} | |||||
\caption{Sensorauswertung für den Homematic Funk-Schaltaktor} | |||||
\label{fig:hmpowermeter-flow} | |||||
\end{figure} | |||||
Der Homematic Funk-Schaltaktor bietet die Funktionalität Daten zu senden und zu empfangen. | |||||
Die blaue Markierung beschreibt die Funktion Daten durch die Subscriptions (violetten Nodes) zu empfangen. | |||||
Dabei werden die Werte Netzspannung, Strom, Leistung und Frequenz auf der Bedienoberfläche dargestellt. | |||||
Die Netzspannung und der Strom haben zusätzlich eine grafische Auswertung erhalten, um dadurch den zeitlichen Verlauf der Werte besser verfolgen zu können. | |||||
Für das Ein-/ Ausschalten des Funk-Schaltaktors wird ein Switch-Schalter innerhalb der Bedienoberfläche erstellt. | |||||
Das Schalten erfolgt durch die Booleanwerte True/False und wird anschließend mit einem sogenannten Thema/Topic zu RedMatic weitergeleitet. | |||||
Der„StateText“ Node zeigt in der Bedienoberfläche den aktuellen Verbindungsstatus des Homematic Moduls an. | |||||
\begin{figure}[H] | |||||
\centering | |||||
\includegraphics[width=.75\textwidth]{images/hmpowermeter-redmatic-flow.png} | |||||
\caption{Weiterleitungen in RedMatic} | |||||
\label{fig:hmpowermeter-redmatic-flow} | |||||
\end{figure} | |||||
Die Weiterleitung der Sensordaten an Node-RED erfolgt in RedMatic in Abschnitt \ref{lennart:redmatic} auf Seite \pageref{lennart:redmatic}. | |||||
Wie bei der blauen Markierung erkennbar ist, werden in diesem Flow die Sensordaten des Homematic Modulsdirekt an Node-RED weitergeleitet und dort empfangen. | |||||
Die rote Markierung zeigt die Logik für das Umschalten des Funk-Schaltkontaktes. | |||||
Zu Beginn wird eine Subscription auf Node-RED gemacht, welche die Daten des Switch-Schalters empfängt. | |||||
Anschließend werden die empfangenen Boolean-Werte an das Modul gesendet und umgesetzt. |
\section{Subflow} | |||||
\label{kevin:subflow} | |||||
Mit der Funktion Subflow bietet Node-RED die Möglichkeit, kleinere untergeordnete Flows zu erstellen die in einem Projekt auf verschiedenen Arbeitsblättern wiederverwendet werden können. | |||||
Durch Subflows können komplexere Abläufe und Auswertungen in einem Node abstrahiert werden. | |||||
Größere Projekte werden dadurch vereinfacht und klarer strukturiert. | |||||
\subsection{PirSensor–Subflow} | |||||
\label{kevin:pir-subflow} | |||||
\begin{figure}[H] | |||||
\centering | |||||
\includegraphics[width=.75\textwidth]{images/pir-subflow.png} | |||||
\caption{Subflow PIR-Sensor} | |||||
\label{fig:pir-subflow} | |||||
\end{figure} | |||||
Für die Anzeige der Sensordaten in einer Time-Chart, wird eine Subscription durchgeführt um die Daten zu empfangen. | |||||
Durch den anschließenden „NachrichtenBegrenzung“ Node wird nur eine bestimmte Anzahl an Daten pro Zeiteinheit weitergeleitet, überschüssige Daten werden verworfen. | |||||
Die folgend „PirFunction“ filtert die Daten und leitet vereinfachte Werte weiter an das TimeChart und an den Ausgang des Subflows. | |||||
\lstinputlisting{code/pirfunction.js} | |||||
Das „PirFunction“ Node wertet die eintreffenden Daten bei der \inline{if} Anweisung aus und erstellt ein abstrahiertes Messageobjekt für die Weiterverarbeitung. | |||||
Die \inline{If-Else}-Funktion in den Zeilen 3-17 und 18-32 wird unterschieden ob ein PIR-Sensor ausgelöst hat oder nicht, demnach wird ein neues Objekt mit dem Namen \inline{newMsg} erstellt. | |||||
Mit \inline{return newMsg} werden die Daten weiter an den Ausgang und der Time-Chart geschickt. | |||||
\subsection{UltraSchallSensor -Subflow} | |||||
\begin{figure}[H] | |||||
\centering | |||||
\includegraphics[width=.75\textwidth]{images/ultraschall-subflow.png} | |||||
\caption{Ultraschallsensor Subflow} | |||||
\label{fig:ultraschall-subflow} | |||||
\end{figure} | |||||
Das Arbeitsblatt für den „UltraSchallSensor“ wurde in vier logische Untergruppen eingeteilt (siehe farbige Markierungenin Abb. \ref{fig:ultraschall-subflow}). | |||||
Innerhalb der grünen Markierung werden die Ultraschallsensordaten durch die Subscription empfangen. | |||||
Durch das anschließende „Function“ Node wird der Datenstrom aufgeteilt und die Sensoren einzeln ausgewertet. | |||||
Durch die \inline{Sensor2_I} und \inline{Sensor1_A} Funktion werden die einzelnen Datenströme ausgewertet. | |||||
Da der eine Ultraschallsensor eine zu große Schwankung aufwies ist dieser nicht weiter mit in die Auswertung der Logik eingegangen, dadurch wurde in der \inline{Sensor1_A} Funktion eine Weiterleitung mit \inline{return 0} definiert. | |||||
\paragraph{} | |||||
Die türkise Markierung, unten rechts, definiert die Auswertungschart. | |||||
\paragraph{} | |||||
Die Graue Markierung verbindet die Ausgabedaten von dem Ultraschallsensor und HomeMatic Funk Tür-/Fensterkontakt. | |||||
Durch das „merge“ Node werden die beiden Datenströme zusammengeführt und in der „OutputFunction“ verarbeitet. | |||||
Nach der Verarbeitung werden die Ergebnisse an den Output geleitet. | |||||
\lstinputlisting{code/sensor2_l.js} | |||||
Die „Sensor2\_I“ Function verarbeitet von einem der beiden Ultraschall\-sensoren die Daten. | |||||
Innerhalb der Zeilen 4 und 5 werden zuerst die Konstanten festgelegt, welche die Distanz und eine Schwankungstoleranz definieren. | |||||
In den Zeilen 9 bis 22 wird durch eine Kontrollstruktur geprüft, ob jemand den Ultraschallsensor passiert hat. | |||||
Sobald eine Person vorbeigelaufen ist, wird ein neues Message-Objekt erstellt und mit den dem payload-Wert true gefüllt. | |||||
\lstinputlisting{code/sensor2_l-output.js} | |||||
Die „OutputFunction“ beschreibt die Logikauswertung der Daten von dem HomeMatic Funk Tür-/ Fensterkontakt und des Ultraschallsensors. | |||||
Durch die Überprüfung mit der Kontrollstruktur wird definiert, wenn die Türe geöffnet ist und jemand den Ultraschallsensor passiert. |
\section{Vergleich zu anderen IoT Tools} | |||||
\label{kevin:vergleich} |
\section{Node-RED Fazit} | |||||
\label{kevin:fazit} | |||||
Mit dem Werkzeugbaukasten Node-RED ist es möglich innerhalb von kürzester Zeit optisch ansprechende Dashboards zu erstellen. | |||||
Die große Auswahl an Bausteinen bietet eine gute Voraussetzung für das Entwerfen übergreifender Anwendungen. | |||||
Das Spektrum reicht von der Ansteuerung von Hardware bis zu High-Level-APIs wie Social Media Plattformen. | |||||
Node-RED kann durch eigene Scripte erweitert werden, diese werden in der Programmiersprache JavaScript geschrieben. | |||||
Für die Projektarbeit hat sich Node-RED sehr gut bewährt, weil keine expliziten Programmierkenntnisse vorausgesetzt sind. | |||||
Weiterhin stellt der Plattform-Anbieter ausführliche Anleitungen und Tutorials bereit. |
var newMsg; | |||||
if(msg.payload === "10" || msg.payload === "00") | |||||
{ | |||||
if(msg.payload === "10") | |||||
{ | |||||
newMsg = { | |||||
topic: "Pir Sensor 1 & 2", | |||||
payload: 1 } | |||||
} | |||||
else | |||||
{ | |||||
newMsg = { | |||||
topic: "Pir Sensor 1 & 2", | |||||
payload: 0 } | |||||
} | |||||
} | |||||
else if(msg.payload === "01" || msg.payload === "11") | |||||
{ | |||||
if(msg.payload === "11") | |||||
{ | |||||
newMsg = { | |||||
topic: "Pir Sensor 1 & 2", | |||||
payload: 1 } | |||||
} | |||||
else | |||||
{ | |||||
newMsg = { | |||||
topic: "Pir Sensor 1 & 2", | |||||
payload: 0 } | |||||
} | |||||
} | |||||
return newMsg; |
var newMsg; | |||||
if(Array.isArray(msg.payload)) | |||||
{ | |||||
if(msg.payload[0].topic === "UltraschallSensor_Output" /* && msg.payload[1].topic === "DoorSensor" */) | |||||
{ | |||||
if(msg.payload[0].state === true /* && msg.payload[1].state === true */) | |||||
{ | |||||
newMsg = { topic: "Output", | |||||
val: 1, | |||||
state: true } | |||||
return newMsg; | |||||
} else { | |||||
newMsg = { topic: "Output", | |||||
val: 0, | |||||
state: false } | |||||
return 0; | |||||
} | |||||
} else if(msg.payload[1].topic === "UltraschallSensor_Output" /* && msg.payload[1].topic === "DoorSensor" */) | |||||
{ | |||||
if(msg.payload[0].state === true /* && msg.payload[1].state === true */) | |||||
{ | |||||
newMsg = { topic: "Output", | |||||
val: 1, | |||||
state: true } | |||||
return newMsg; | |||||
} else { | |||||
newMsg = { topic: "Output", | |||||
val: 0, | |||||
state: false } | |||||
return 0; | |||||
} | |||||
} else { | |||||
newMsg = { topic: "Output", val: 0, state: false } | |||||
return 0; | |||||
} | |||||
} |
//'Innerer' Ultraschall-Sensor (Sensor Richtung Raum) | |||||
//Info: Neue Message wird weitergeleitet. Auswertung mit Bedingungsprüfung | |||||
const Distanz = 115; //eingestellte Entfernung (Programmierung in ArduinoStudio) | |||||
const Toleranz = 10; //Schwankungs-Toleranz | |||||
var newMsg; //Neue Message für neue Werte erstellen | |||||
if (msg.payload < (Distanz - Toleranz))//ausgelöst | |||||
{ | |||||
newMsg = { | |||||
topic: "UltraschallSensor_Innen", | |||||
payload: true, | |||||
val: msg.payload } //msg.payload -> aktuellen Wert mitliefern | |||||
} | |||||
else | |||||
{ | |||||
newMsg = { | |||||
topic: "UltraschallSensor_Innen", | |||||
payload: false, | |||||
val: msg.payload } //msg.payload -> aktuellen Wert mitliefern | |||||
} | |||||
return newMsg; |
% Details der Arbeit | |||||
\title{Präsenzerkennung im Rahmen einer modularen Smarthome Umgebung} | |||||
\author{Sebastian Dohle, Lennart Heimbs, Kevin Holzschuh, Johannes Krug} | |||||
\date{März-September 2019} | |||||
\betreuer{Prof.-Dr. Oliver Hofmann, B.-Eng. Martin Wimmer} | |||||
\semester{Sommersemester 2019} | |||||
\keywords{Smarthome, Raspberry Pi, Homematic, Homegear, Node-Red, Präsenz\-erkennung, ESP8266, MQTT} |
\usepackage{listings, xcolor, realboxes, xpatch} | |||||
\lstset{literate= | |||||
{á}{{\'a}}1 {é}{{\'e}}1 {í}{{\'i}}1 {ó}{{\'o}}1 {ú}{{\'u}}1 | |||||
{Á}{{\'A}}1 {É}{{\'E}}1 {Í}{{\'I}}1 {Ó}{{\'O}}1 {Ú}{{\'U}}1 | |||||
{à}{{\`a}}1 {è}{{\`e}}1 {ì}{{\`i}}1 {ò}{{\`o}}1 {ù}{{\`u}}1 | |||||
{À}{{\`A}}1 {È}{{\'E}}1 {Ì}{{\`I}}1 {Ò}{{\`O}}1 {Ù}{{\`U}}1 | |||||
{ä}{{\"a}}1 {ë}{{\"e}}1 {ï}{{\"i}}1 {ö}{{\"o}}1 {ü}{{\"u}}1 | |||||
{Ä}{{\"A}}1 {Ë}{{\"E}}1 {Ï}{{\"I}}1 {Ö}{{\"O}}1 {Ü}{{\"U}}1 | |||||
{â}{{\^a}}1 {ê}{{\^e}}1 {î}{{\^i}}1 {ô}{{\^o}}1 {û}{{\^u}}1 | |||||
{Â}{{\^A}}1 {Ê}{{\^E}}1 {Î}{{\^I}}1 {Ô}{{\^O}}1 {Û}{{\^U}}1 | |||||
{Ã}{{\~A}}1 {ã}{{\~a}}1 {Õ}{{\~O}}1 {õ}{{\~o}}1 | |||||
{œ}{{\oe}}1 {Œ}{{\OE}}1 {æ}{{\ae}}1 {Æ}{{\AE}}1 {ß}{{\ss}}1 | |||||
{ű}{{\H{u}}}1 {Ű}{{\H{U}}}1 {ő}{{\H{o}}}1 {Ő}{{\H{O}}}1 | |||||
{ç}{{\c c}}1 {Ç}{{\c C}}1 {ø}{{\o}}1 {å}{{\r a}}1 {Å}{{\r A}}1 | |||||
{€}{{\euro}}1 {£}{{\pounds}}1 {«}{{\guillemotleft}}1 | |||||
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@misc {bendel2019smarthome, | |||||
author = "Prof. Dr. Oliver Bendel", | |||||
title = "Smart Home", | |||||
year = "2019", | |||||
month = "Januar", | |||||
howpublished = {https://wirtschaftslexikon.gabler.de/definition/smart-home-54137/version-368820}, | |||||
note = "[Online; aufgerufen 07-08-2019]" | |||||
} | |||||
@misc {mayer2017smarthomesetup, | |||||
author = "Patrik Mayer", | |||||
title = "Homematic mit node-red über homegear", | |||||
year = "2017", | |||||
month = "Juli", | |||||
howpublished = {https://allgeek.de/2017/07/09/homematic-mit-node-red-ueber-homegear/}, | |||||
note = "[Online; aufgerufen 27-08-2019]" | |||||
} | |||||
@misc {homegear2018documentation, | |||||
author = "Homegear", | |||||
title = "Homegear Documentation", | |||||
year = "2016-2018", | |||||
howpublished = {https://doc.homegear.eu/overview/}, | |||||
note = "[Online; aufgerufen 28-08-2019]" | |||||
} | |||||
@misc {alexreinert2019pivccusetup, | |||||
author = "Alexander Reinert", | |||||
title = "piVCCU Raspberry Pi Setup", | |||||
year = "2019", | |||||
month = "Juni", | |||||
howpublished = {https://github.com/alexreinert/piVCCU/blob/master/docs/setup/raspberrypi.md}, | |||||
note = "[Online; aufgerufen 09-09-2019]" | |||||
} | |||||
@misc {sebastianraff2019redmaticinstallation, | |||||
author = "Sebastian Raff", | |||||
title = "Installation", | |||||
year = "2019", | |||||
month = "März", | |||||
howpublished = {https://github.com/rdmtc/RedMatic/wiki/Installation}, | |||||
note = "[Online; aufgerufen 10-09-2019]" | |||||
} |
\documentclass[11pt,a4paper,ngerman]{scrartcl}%{article} | |||||
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