Archiv des Autors: Claus Brell

Über Claus Brell

Seit 2012 Professur für Wirtschaftsinformatik an der Hochschue Niederrhein. Seit 1981 treibt mich die Frage um: Was haben Physik, Heavy Metal und Spiele miteinander zu tun? Drei mögliche Antworten: {nichts | 42 | gleiche Hirnareale werden aktiviert}

Honigbienen 2019

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Dieser Beitrag hält chronologisch die Aktivitäten mit sensorbestückten Honigbienen fest. Ziel ist, Bienen als Biosensoren in der Landwirtschaft einzusetzen.

30.01.2019 Artikel in Bienen&Natur verfügbar

Der Artikel zu der mit Temperatursensoren ausgestatteten Beute ist erschienen.

Abb.: Teaser des Artikels „Der Körperwärme des Biens auf der Spur“ in binen&natur.

18.02.2019 Wärmebildaufnahmen des Bienenstocks

Mit einem Wärmebildaufsatz für das Smartphone sind Aufnahmen der Temperaturverteilung in der Bienenbeute möglich. Das Bild zeigt die Bienentraube oben rechts in der Beute, links unten ein kleines Heizpad, dass auf dem Varroaschieber liegt, sowie den warmen Raspberry Pi (für die Temperaturmessungen) unter der Beute.

Abb.: Wärmebildaufnahme

17.04.2019 Vorbereitung Ablegerbildung

Aus zwei MiniPlus-Rähmchen und etwas Spanndraht als Klammer lassen sich große Rähmchen bauen, die gut in Zander oder Dadant US Zargen passen. Die Bienensollen die Rähmchen ausbauen. Dann können sie einzeln mit Bienen entnommen und gleich in MiniPlus umgehangen werden. Damit die Rähmchen zusammensteckbar sind, wurden sie mit einer Puksäge asymetrisch eingesägt.

 

Abb.: Zwei verbundene MiniPlus-Rähmchen für die Ablegerbildung

20.04.2019 Naturwabenbau nach 20 Stunden

Testweise wurde statt eines Rahmens lediglich eine Holzleiste eingehangen. Nach 20 Stunden haben die Bienen aus gelblichen Wachs schön anzuschauende Waben gebaut.

Abb.: Naturwabenbau auf Holzleiste

Abb.: Die Hochschulbienen bauen wie sie wollen und halten sich nicht an die Wabengrößen in der Literatur.

15.05.2015 Zwischenzarge für Soundaufnahmen aus dem Bienenstock

Eine flache Zwischenzarge (auf Honigraum unter Deckel) soll Soudaufnahmen aus dem Bienenstock ermöglichen. In der Zwischenzarge sind fünf Temperatursensoren, ein kombinierter Feuchte / Temperatursensor, eine Mikrofon mit Vorverstärker sowie AD-Wandler und ein Raspberry Pi als Prozessrechner untergebracht.

Abb.: Zwischenzarge mit Mikrofon

17.05.2019 Ableger MiniPlus

Ein Ableger MiniPlus mit zwei Brutwaben, zwei Futterwaben und einer zweier Futtertasche angelegt. Der Ableger kommt zwei Tage mit einer dünnen Decke bedeckt in die Garage („Dunkelhaft“).

18.05.2019 Umstieg auf Dadant Schritt 1

Mit zwei selbstgefertigten Adaptern aus Karrosseriesperrholz und einer Bienenflucht beginnt der Umstieg von Zander auf Dadant US. Zwei halbe Dadant Honigräume werden zwischen Zander Brutraum und Zander Honigraum gesetzt. Zwischen Dadant Honigraum und Zander Honigraum kommt die Bienenflucht. Zwischen Dadant Honigraum und Zander Brutraum befindet sich ein Gitter, um die Königin aus dem Honigraum fernzuhalten. Nach 24 Stunden war über die Bienenflucht der Zander Honigraum leer.

Abb.: Der Adapter unter Dadant und über Zander

 

Abb.: Zwei halbe Dadant Honigräume auf Adapter

Abb.: Der obere Adapter auf Dadant unter Zander

 

Abb.: Der obere Adapter auf Dadant Honigraum

Abb.: Die selbstgebaute Bienenflucht

Abb.: Der ganze Aufbau für den Umstieg I

20.05.2019 Weiselzellen eingesetzt, Volk geteilt

Zwei Miniplus mit Weiselzellen B653 22.5 ausgestattet:

  1. Garagendach Mitte, Flugloch Richtung Süden
    Diese Völkchen hat einen hohen Futterbedarf (1 kg Flüssigfutter in zwei Tagen)
  2. Garage Seite, Flugloch Richtung Osten

Abb.: Eine schlupfreife Weiselzelle

Abb.: Weiselzelle in MiniPlus

Das „Muttervolk“ wird auf zwei Zander-Beuten aufgeteilt. Die Beute ohne Königin erhält zwei Rahmen mit offener und verdeckelter Brut sowie zwei halbvolle Honigwaben.

Abb.: Der Plan für den großen Ableger in Zander

29.05.2019 schlupfreife Weiselzellen eingesetzt, erste Wachsernte

Testweise wurden Weiselzellen (B661 / 31.5) eingesetzt:

  1. Apidea Begattungskästchen Flugloch Richtung Süden
  2. MiniPlus Standort Garagendach West, Flugloch Richtung Osten

Abb.: Weiselzelle in MiniPlus

Die erste Wachsernte wurde gereinigt und ergab eine Ausbeute von 9 Gramm.

Abb.: Die erste Wachsernte

04.06.2019 Bienen zählen mit KI

Es ist Masterstudenten Dennis Maus gelungen, mit neuronalen Netzen auf dem Raspberry Pi und der Raspberry Pi Kamera Bienen zu identifizieren und zu zählen. Dabei ist eine Differenzierung nach Bienen und Bienen mit Pollenhöschen möglich.

Vorläufige Ergebnisse können unter https://cbrell.de/naturwatchcam eingesehen werden, die Bilder werden alle zwei Minuten aktualisiert.

Ziel der Untersuchungen ist, Bienenaktivitäten mit Temperaturmessungen in der Beute zu Korrelieren und darüber Erkenntnisse über die Wahrnehmungen des Biens zu gewinnen. Zudem bedeutet das, dass Hobbyimker weniger oft in ihre Beute schauen müssen und so schonender Imkern können.

05.06.2019 Temperaturmessungen an Brutwabe

Am Morgen wurden bei Bienenland, Imkerei van den Bongard ind Willich, an einer Brutwabe an vier Stellen Temperatursensoren befestigt: Wabe Mitte, Wabe unten, Wabe am Rand, außerhalb der Beute. Ziel des gemeinsamen Vorhabens von Hochschule Niederrhein und Bienenland ist es, Unstimmigkeiten in der Literatur bezüglich der Verdeckelungszeiten von Weiselzellen aufzudecken.

Abb.: Johann van den Bongard und die mit Sensoren präparierte Brutwabe

06.06.2019 Nicot Weiselnäpfchen entfernt, zweite MiniPlus-Zarge aufgesetzt

Zwei MiniPlus wurden kontrolliert. Die Näpfchen waren leer und unten offen. In einer MiniPlus wurde eine Königin gesichtet.

Abb.: Eine gebrauchte Weiselzelle

08.06.2019 Ableger brauchen viel Futter

Ein Völkchen in einer mittlerweile zweizargigen MiniPlus braucht reichlich Flüssigfutter. Zur Zeit sind MiniPlus-Futtertaschen nicht lieferbar. Daher habe ich zunächst mit einem Notbehelf (Tupperdose) gefüttert und dann eine Futtertasche mit Aufstiegshilfe aus Sperrholz und Leisten selber gebaut.

Abb.: Die provisorsche Futtertasche aus einer Tupperdose

Abb.: Die selbstgebaute Futtertasche mit Aufstiegshilfe in MiniPlus

Abb.: Die zweite MiniPlus-Zarge

Abb.: Alles zusammengebaut und mit Dachziegel beschwert auf dem Garagendach

12.06.2019 Kontrolle des Muttervolks (Königin, Schwarmzellen)

Bei der Durchsicht des Muttervolks, das immer noch in einer Zander-Beute residiert, wurden keine Schwarmzellen gefunden. Die Temperaturmessungen im Stock zeigen seit ein paar Tagen dass Phänomen, dass die Bodenzargentemperatur kurzzeitig über der Brutzargentemperatur liegt. Wir hatten vermutet, dass das Schwarmvorbereitungen ankündigt.

Abb: Temperaturmessungen mit ungewohnt hoher Bodenzargentemperatur

Auch die Suche nach der Königin war wieder erfolglos, es scheint aber eine im Stock zu sein, da heute Maden verschiedenen Alters zu sehen sind. Alles sieht sehr hübsch aus, es wird Polen eingetragen, die Bienen summen bei 200 Hz, das Volk scheint also weiselrichtig zu sein.

Abb.: Dicke Maden verschiedenen Alters, gepflegt von Promenadenmischungs-Bienen Carnica und Buckfast.

Abb.: Das ganze Rähmchen mit verdeckelten Zellen, offener Brut und Bienen.

 

Spielertypen nach Bartle

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Bartle (1996) hat bei seinen Forschungen zu speziellen Computerspielen, sogenannten Multi User Dungeons (MUD), vier verschiedene Spielertypen identifiziert. Insbesondere für die Entwicklung von Spielen (Schell 2016), aber auch von Gamificationskonzepten (Brell 2017, 2018) im betrieblichen Kontext ist es hilfreich, den Spielertyp des Adressaten eines Gamificationkonzeptes zu kennen. Das gilt genauso für Lernen und Lehren bis hin zu alltäglichen Szenarien.

Spielertypen

Bartle unterscheidet zwei Dimensionen, nach denen er Spielertypen kategorisiert und mit denen er vier Quadranten aufspannt. Eine Dimension (im Bartle-Modell die x-Achse) bewegt sich zwischen den Polen Menschen (Mitspieler, im englischen Original „players“) und Umwelt (der Spiele-Welt, im englischen Original  „world“). Die andere Dimension hat die beiden Pole „etwas tun“ oder „manipulieren“ (im englischen Original „acting“) beziehungsweise „auf Umstande reagieren“ oder „mit anderen umgehen“ (im englischen Origilnal „interacting“. Ein Spielertyp zeichnet sich nun durch eine hohe Ausprägung in jeweils einer Richtung jeder Dimension aus, bei zwei Dimensionen gibt es damit vier Spielertypen: den „Killer“, den „Achiever“, den „Explorer“ und den „Socializer“. Mit einer Google-Bilder-Suche nach „Bartle Player Type“ findet man eine Vielzahl von Interpretationen, die meist vergleichbar zur Abb. 1 aussehen.

Abb. 1: Bartle Spielertypen

Achiever

Der Achiever (Macher): Es will etwas erreichen (z.B. der Hobbyläufer, der alle Berg­läufe in Südtirol absolvieren möchte).
In Online-Spielen wie WOW versucht ein Mensch mit Schwerpunkt Achiever möglichst alle Quests einer Questreihe erfolgreich abzuschließen oder alle Rüstungsteile eines Sets zu bekommen.

Der Spielertyp Achiever erhält seine Motivation durch seine Umwelt.
Exploration dient in Spielen zum Auffinden neuer Schätze oder günstiger Gelegenheiten, die wiederrum mehr Punkte oder Geld generieren. Wettstreit mit Anderen ist nur interessant, wenn Belohnung avisiert wird. Socialising (z.B. Netzwerken auf dem Business-Frühstück) ist lediglich eine Methode, um herauszufinden, wie man an mehr Punkte oder Geld kommt.

Als Gamification-Elemente eignen sich für den Achiver: Fortschrittsbalken.

Killer

Der Killer will stets gewinnen und findet vielleicht sogar Gefallen da­ran, andere so zu behindern, dass sie nicht gewinnen können (z.B. der Hobbyläufer, der im Zielabschnitt andere zur Seite drängt). In Online-Spielen wie WOW spielt ein Mensch mit Schwerpunkt Killer gerne einen Demage Dealer, Aber auch einen Healer (der durch Einsatz seiner Heilzauber oft darüber entscheidet, wer bei einem Raid stirbt oder überlebt).

Der Spielertyp Killer erhält seine Motivation durch andere Spieler.
Der Killer kann Schadenfreude empfinden.
Das Sammeln von Punkten ist für Killer in Spielen notwendig, um mächtig und stark genug zu werden und dann Chaos verbreiten zu können.
Socializing wird zwangsläufig betrieben, um Opfer zu verspotten oder um mit anderen Killern Taktiken auszutauschen.

Als Gamification-Elemente eignen sich für den Killer: Ranglisten.

Socializer

Der Socializer (Geselliger) ist vor allem am Gruppenerlebnis interessiert (z.B. Leute, die gern kegeln oder Bowling spielen, wobei es ihnen nicht in erster Linie da­rauf ankommt, der Beste zu sein, sondern darauf, mit anderen in der Gruppe etwas zu unternehmen).
In Online-Spielen wie WOW unterstützt ein Mensch mit Schwerpunkt Socializer gerne andere Spieler dabei, Punkte und Erfolge zu erhalten (Care-Bär), ohne selber einen Vorteil davon zu haben.

Der Spielertyp Socializer erhält seine Motivation durch andere Menschen.
Ein Spiel (oder der Verein oder der Arbeitsplatz) dient nur als Kulisse. Ein Bisschen Exploration kann jedoch notwendig sein, um zu verstehen, wovon andere sprechen. Punkte (und Geld) sind nur notwendig, zur Gemeinschaft zu erhalten und dazuzugehören. Eine Besonderheit: Ein ausgeprägter Sozializer arbeitet / spielt ungern mit einem ausgeprägtem Killer zusammen.

Als Gamification-Elemente eignen sich für den Socializer: Community-Building.

Explorer

Der Exlorer (Erkunder) will Neues kennenlernen und an seine Grenzen gehen (z.B. Extremsportler). Der Explorer will unbekannte Welten entdecken, neue Dinge ausprobieren, in Spielen die Spielregeln ausloten, auch wenn er dadurch verliert.
In Online-Spielen wie WOW schaut sich ein Mensch mit Schwerpunkt Explorer die ganze Spielewelt an. Er lauscht der Geschichte jeden Nichtspielercharakters. Gerne spielt er in WoW die Figur des Paladin oder des Schamanen, da diese ohne fremde Hilfe in der Spielewelt gut zurechtkommen.

Der Spielertyp Explorer erhält seine Motivation durch die Umwelt.
Menschen können als Probanden Teil der zu erforschenden Umwelt sein. Punkte (und Geld) sind nur notwendig, um die nächste Phase der Exploration einzuleiten. Socializing kann der Ideenanregung dienen (Geht aufs Businessfrühstück, um zu sehen, was es noch so an Geschäftsideen gibt.) Streit ist für den Explorer auf lange Sicht mit viel Aufwand verbunden und daher unattraktiv.

Als Gamification-Elemente eignen sich für den Explorer: Möglichkeit, neue Dinge auszuprobieren, eine ausgedehnte Spielwelt, ein Unternehmen mit vielfältigen Erfahrungsmöglichkeiten.

Anwendung

Die Spielertypen lassen sich bei der Spielentwicklung und bei der Entwicklung von Gamification-Konzepten anwenden. Reflexhaft setzen viele Unternehmen bei Gamification Punkte und Ranglisten ein, obwohl insbesondere Ranglisten nur vom Spielertyp Killer gerne angenommen werden.

Quellen

  1. Bartle, Richard (1996). Hearts, Clups, Diamonds, Spades: Players Who suit MUDs.
  2. Schell, Jesse (2016): Die Kunst des Game-Designs – Bessere Games konzipieren und entwickeln. 2. Auflage. Frechen, mitp.
  3. Brell, Claus (2018) Wie Gamification den Methodenapparat der Wirtschaftsinformatik bereichert. Internet-Ressource, https://www.informatik-aktuell.de/management-und-recht/projektmanagement/wie-gamification-den-methodenapparat-der-wirtschaftsinformatik-bereichert.html.
  4. Brell, Claus (2017) Gamification. In das wirtschaftsstudium WISU 11/17, Düsseldorf. p.1263-1269, 1283-1284

Motivationstheorie von McClelland

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Die Theorie der erlernten Motivation nach McClelland (1988) ist empirisch gut belegt und eignet sich – in Verbindung mit den Spielertypen nach Bartle (1974) – für die Analyse im Vorfeld der Konzeption von Gamification insbesondere in betriebswirtschaftlichen Kontext.

Die Theorie der erlernten Motivation

McClelland geht nach seinen Untersuchungen davon aus, dass menschlichen Bedürfnisse weniger angeboren sind, sondern erst im Laufe des Lebens „erlernt“ werden. Drei Bedürfnisse und der Wunsch nach deren Befriedigung erklären nach McClelland, was Menschen motiviert:

  1. Leistungsstreben (engl. need for achievement)
  2. Machtstreben (engl. need for power)
  3. Zugehörigkeitsstreben (engl. need for affiliation)

Im Gegensatz zur Maslowschen (1943) Bedürfnishierarchie, die ein für alle Menschen gleiches Schema zur Kategorisierung von Motivationseinflüssen beschreibt, betrachtet die Theorie der erlernten Motivation insbesondere die Unterschiede in der Motivationsstruktur der Menschen.

Manche haben demnach vornehmlich ein Leistungsstreben, bei anderen hingegen ist das Bedürfnis nach Machterleben stärker ausgeprägt. Dafür sind sie vielleicht an Zugehörigkeit weniger ausgeprägt interessiert.

Die Theorie von McClelland steht dabei nicht isoliert im Raum, sondern es können durchaus z.B. Überlappungen zur Selbstbestimmungstheorie der Motivation (Deci&Ryan 2000) und anderen gesehen werden.

Leistungsstreben

Leistungsstreben heißt, dass ein Mensch gerne eine eigenerbrachte „hohe Leistung abliefern“ möchte. Erfolg haben ist für sie wichtig, Misserfolg zu haben gilt es zu vermeiden. Anforderungen wollen sie gern gerecht werden. Dabei möchte sie sich als kompetent erfahren. Feedback zu den Leistungen (zumindest ein faires Feedback, noch besser ein gutes) ist ihnen wichtig.

Durch ein hohes Leistungsstreben sind vermutlich folgende Menschengruppen gekennzeichnet: Engagierte Angestellte ohne Führungsambitionen,  Programmierer, Künstler, auch Unternehmer.

Machtstreben

Machtstreben heißt, dass ein Mensch gerne Entscheidungen trifft insbesondere darüber, was andere Menschen tun oder lassen sollen. Einfluss auf das Verhalten anderer ist wichtig. Auch die Möglichkeit, Kontrolle über andere ausüben zu können, gehört dazu.

Durch ein hohes Machtstreben sind vermutlich folgende Menschengruppen gekennzeichnet: Manager, auch Unternehmer. Ein Manager hat typischerweise ein ausgeprägtes Machtstreben. Ein hohes Leistungssterben wäre für einen Manager eher kontraproduktiv, da er sonst Rückdelegation zulassen würde, anstatt sich auf Führungsaufgaben zu konzentrieren. Etwas Zugehörigkeitsstreben ist (inkl. Empathie) ist auch für einen Manager hilfreich, zuviel wäre wäre jedoch kontraproduktiv, insbesondere z.B. bei einer notwendigen Sanierung eines Unternehmens.

Zugehörigkeitsstreben

Zugehörigkeitsstreben heißt, dass dem Kontakt und der Interaktion mit andern Menschen „auf Augenhöhe“ eine besondere Bedeutung zukommt. Menschen mit diesem Bedürfnis setzen sich für den Zusammenhalt in Teams ein und haben auch die Bedürfnisse von Kollegen und Mitmenschen im Auge. Manchmal stellen sie andere Bedürfnisse über ihre eigenen.

Durch ein hohes Zugehörigkeitsstreben sind vermutlich folgende Menschengruppen gekennzeichnet: Grundschullehrer, Menschen in Heilberufen (außer Ärzte), Menschen in Vereinen (außer 1. Vorsitzender), Menschen, die gerne Teamevents im Unternehmen unterstützen, Menschen in gemeinnützigen Organisationen (außer Leitungsebene).

Anwendung

Eine starke Ausprägung in einer der drei Kategorien ist a priori weder gut noch schlecht. In Unternehmen und Projekten werden i.d.R. alle drei Komponenten benötigt. Wenn es z.B. darum geht, im Unternehmen die Rahmenbedingungen für die Motivation zu erhöhen, ist jedoch wichtig zu wissen, welchem Motivationstyp jeder Einzelne zugehört. Ein Mensch mit geringem Machtstreben wird sich nicht anstrengen, wenn ihm lediglich eine Führungsrolle in Aussicht gestellt wird. Ein Mensch mit ausgeprägtem Machtstreben wird seine Fähigkeiten in einer hierarchiefreien Umgebung, die keine Statussymbole zulässt, nicht adäquat einbringen können. Ein Mensch mit hohem Leistungsstreben wird sich nicht lange in trivialen Aufgabenbereichen wohlfühlen. Ein Mensch, dem Zugehörigkeit wichtig ist, wird ein harmonisches Kollegium langfristig über ein höheres Einkommen stellen.

Quellen

  1. Bartle, Richard (1996). Hearts, Clups, Diamonds, Spades: Players Who suit MUDs.
  2. Deci, Edward. L. & Ryan, Richard. M. (2000): The „What“ and „Why“ of Goal Pursuits: Human Needs and the Self-Determination of Behavior. In: Psychological Inquiry 11(4), 227–268.
  3. Maslow, Abraham (1943): A Theory of Human Motivation. In Psychological Review, Vol. 50 Nr. 4, P. 370–396
  4. McClelland, David Clarence. (1988): Human motivation. Cambridge University Press

RaspiLab Wetterstation Zugriffe auf SD-Karte minimieren und Lebensdauer erhöhen

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Insbesondere wenn eine Wetterstation ohne Wartung 7×24 Stunden laufen soll, ist etwas Augenmerk auf die Lebensdauer der Mikro-SD-Karte angezeigt. Linux neigt dazu, reichlich schreibend auf die SD-Karte zuzugreifen. Wenn dann noch zeitgesteuerte Prozesse haben, die auch Dateien beschreiben, ist einschneller Tod der SD-Karte vorprogrammiert. Der folgende Artikel zeigt, wie Sie die Lebensdauer Ihrer SD-Karte deutlich verlängern können, ohne große Komforteinbußen bei der Nutzung Ihres Raspberrys zu erleiden.

Bisher erschienene Artikel zur Raspilab Wetterstation

  1. Raspilab Wetterstation Grundsystem aufsetzen
  2. RaspiLab Wetterstation Zugriffe auf SD-Karte minimieren und Lebensdauer erhöhen
  3. RaspiLab Wetterstation sechste Mission Druck messen mit dem BMP280

Maßnahme 1: Ramdisk einrichten

Bei häufigen Schreibzugriffen leidet die SD-Karte, so dass eine Ramdisk eine deutliche Entlastung für die SD-Karte darstellen kann. Zudem sind die Zugriffszeiten auf eine Ramdisk schneller. Daher soll eine Ramdisk  die Logdateien und ggf. Daten aus eigenen Programmen aufnehmen.
Für die Ramdisk erzeugen Sie ein Verzeichnis ramdisk mit dem Befehl

sudo mkdir /mnt/ramdisk

und tragen dann in fstab mit

sudo nano /etc/fstab

die folgende Zeile ein:

tmpfs /mnt/ramdisk tmpfs nodev,nosuid,size=64M 0 0

Nach einen Reboot sollten Sie mit dem Befehl

df

die Ramdisk sehen in der Ausgabe (siehe vorvorletze Zeile):

Dateisystem 1K-Blöcke Benutzt Verfügbar Verw% Eingehängt auf
/dev/root 1845136 1082352 655124 63% /
devtmpfs 185492 0 185492 0% /dev
tmpfs 189784 0 189784 0% /dev/shm
tmpfs 189784 5104 184680 3% /run
tmpfs 5120 4 5116 1% /run/lock
tmpfs 189784 0 189784 0% /sys/fs/cgroup
tmpfs 65536 0 65536 0% /mnt/ramdisk
/dev/mmcblk0p1 41853 21330 20523 51% /boot
tmpfs 37956 0 37956 0% /run/user/1000

Zuletzt ändern Sie noch die Zugriffsrechte mit

sudo chmod 777 /mnt/ramdisk

,so dass alle Prozesse in die Ramdisk schreiben können. Danach wird nach einem System (neu-) Start die Ramdisk immer wieder automatisch angelegt.

Maßnahme 2 – Letzen Zugriff auf Dateien nicht mitloggen

Ändern Sie mit

nano /etc/fstab

die entsprechende Zeile so ab:

/dev/mmcblk0p2 / ext4 defaults,nodiratime,noatime 0 1

Maßnahme 3 – Weitere Logs umleiten

Ebenfalls in /etc/fstab können Sie

none /var/log tmpfs size=5M,noatime 0

eintragen, dadurch werden Logeinträge in die Ramdisk umgeleitet.

Achtung: Ein Versuch nach Internet-Anleitungen , auch
none /var/run tmpfs size=5M,noatime 00
auf einem Raspberry Pi Zero W mit Raspbian Stretch einzutragen, führte dazu, dass login nicht mehr funktionierten und auch eine ssh-Verbindung nicht möglich war.

Maßnahme 4 – Swapping ausschalten

Ab Raspbian Jessie wird empfohlen, Swapping auszuschalten. Da in der Wetterstation keine aufwändigen Serverprozesse laufen und auch keine grafische Benutzungsoberfläche verwendet wird, könnte das ein weitere Beitrag zur Schonung der SD Karte sein[1]. Das Swapping schalten Sie mit den folgenden Befehlen aus:

sudo dphys-swapfile swapoff
sudo systemctl disable dphys-swapfile
sudo apt-get purge dphys-swapfile

Mit diesen vier Maßnahmen konnte erreicht werden, dass ein Beobachtungssystem seit 13 Monaten ohne Unterbrechung und ohne Wartung jede Minute ein Bild aufnimmt, in der Ramdisk zwischenspeichert und ins Internet lädt.

Weitere stabilisierende Maßnahmen für einen 7×12 Stunden Betrieb sind periodisches Reboot und das automatische Prüfen und Neustarten der WLAN-Verbindung wie im nachfolgenden Artikel beschrieben.

[1] Darüber hinaus sind weitere Maßnahmen möglich wie z.B. unter https://www.datenreise.de/raspberry-pi-stabiler-24-7-dauerbetrieb/ beschrieben.

Raspilab Wetterstation Grundsystem aufsetzen

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Die Wetterstation auf Basis des Raspberry Pi benötigt ein robustes Grundsystem, damit sie Stromunterbrechungen schadlos übersteht. Dazu gehört insbesondere eine Reduktion der Schreibzugriffe auf die SD-Karte und die Nutzung einer Ram-Disk.

Der Aufbau der „Wetterstation in sechs Missionen“ ist ein Bestandteil der Raspberry-Pi-Schülerworkshops des Fachbereichs Wirtschaftswissenschaften der Hochschule Niederrhein.

Bisher erschienene Artikel zur Raspilab Wetterstation

  1. Raspilab Wetterstation Grundsystem aufsetzen
  2. RaspiLab Wetterstation Zugriffe auf SD-Karte minimieren und Lebensdauer erhöhen
  3. RaspiLab Wetterstation sechste Mission Druck messen mit dem BMP280

Raspbian Lite als Betriebssystem

Die erste Frage ist die Wahl des Betriebssystems. Obgleich für einfache Messaufgaben überdimensioniert, fällt die Wahl auf das Standard Raspbian. Hierzu finden sich die meisten Anleitungen im Netz. Die Wetterstation soll headles laufen, somit wird keine grafische Benutzungsoberfläche benötigt, en genügt Raspbian Lite in der neuesten Version.

Raspbian Lite herunterladen und entpacken

Die aktuelle Version erhalten Sie unter https://www.raspberrypi.org/downloads/ . Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Beitrages war das Release Date 2019-04-08Wählen Sie „Raspbian Stretch Lite
Minimal image based on Debian Stretch“, Download als ZIP. Die weitere Anleitung geht davon aus, dass Sie die ZIP Datei in einem Verzeichnis „Downloads“ gespeichert haben. Entpacken Sie das ZIP-Archiv (alle Betriebssysteme haben einen Entpacker in ihrem Dateimanager integriert), Sie sollten nun eine Datei „2019-04-08-raspbian-stretch-lite.img“ mit einer Größe von 1,7 GB vorfinden. Benennen Sie die Datei zur einfacheren Handhabung in „raspbian.img“ um. Dieses Betriebssystemimage „brennen“ Sie im weiteren Schritt auf eine SD-Karte.

Mikro-SD Karte auswählen

Grundsätzlich würde das System mit einer 2 GB Mikro-SD Karte funktionieren. Da es schwer ist, SD-Karten mit geringerer Kapazität als 16 GB und passabler Geschwindigkeit zu beschaffen, fällt die Wahl auf eine 16 GB Karten mit Class 10. Als sehr robust und zuverlässig haben sich z.B. SanDisk Ultra 16 GB erwiesen, die in der Praxis sehr viele Schreibvorgänge verkraften und schnell booten.

Mikro-SD-Karte brennen

Im Folgenden wird das Verfahren unter MacOS beschrieben, das vergleichbar auch unter Linux funktioniert. Für das Brennen der SD-Karten unter Windows existiert eine Vielzahl sehr guter Anleitungen im Netz, die Sie mit der google-Suche „raspbian brennen sd karte windows“  finden.

Rufen Sie die Konsole auf. Stecken Sie eine SD-Karte ein und suchen Sie die Bezeichnung der SD-Karten mit

df -h

Werfen Sie die eingebundene Partition aus mit

sudo diskutil unmount /dev/disk2s1

Brennen Sie nun das Image mit

sudo dd of=/dev/rdisk2 if=Downloads/raspbian.img bs=1m

Der Prozess ist für 2-3 Minuten nicht sehr gesprächig, meldet sich dann aber mit den übertragenen Bytes und der Transferrate.

Mikro-SD-Karte für den headless-Betrieb vorbereiten

Wenn Sie von Beginn an ohne Monitor und Tastatur mit dem Raspberry arbeiten wollen, benötigen Sie einen „Fernzugriff“ auf dem Raspberry. Das gelingt mit ssh, wenn sich der Raspberry in Ihr WLAN einbucht. Dazu genügt es, zwei Textdateien ssh und wpa_supplicant.conf in der Partition boot der Mikro-SD-Karte anzulegen.

Damit der Raspberry gleich beim ersten Start Ihr LAN nutzt, erzeugen Sie mit dem Texteditor die Datei wpa_supplicant.conf in der Partition boot der Micro-SD-Karte. In der Datei sollte stehen:

country=DE
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
network={
       ssid="wlan-bezeichnung"
       psk="passwort"
       key_mgmt=WPA-PSK
}

Damit Sie bequem via ssh auf dem Raspberry arbeiten können, erstellen Sie in der Partition „boot“ der SD-Karte mit einem Texteditor eine leere Datei „ssh“.

Entnehmen Sie nun die Mikro-SD-Karte und starten Sie Ihren Raspberry.

IP-Adresse des Raspberry ermitteln

Sie benötigen die IP-Adresse, um drüber mit ssh auf den Raspberry zuzugreifen. Sie können die IP-Adresse Ihres Raspberrys über das Konfigurationsmenüs Ihres Routers oder über eine App wie Fritz WLAN Basic mit Ihrem Smartphone ermitteln. Für MacOS und Linux gibt es das praktische Konsolenprogramm arp-scan. Sie installieren es auf Ihrem Rechner mit

sudo apt-get install arp-scan

und nutzen es mit dem Aufruf

sudo arp-scan -l

Mit ssh auf den Raspberry zugreifen

Sie benötigen für den Zugriff den Standardnurzer pi und das Standardpasswwot raspberry, Ist die IP-Adresse z.B. 192.168.1.131, so gelangen Sie mit

ssh pi@192.168.1.131

und der nachfolgenden Eingabe des Standardpasswortes raspberry auf Ihren Raspberry und können nun so arbeiten, als säßen Sie vor einem angeschlossenen Bildschirm und Tastatur.

Anmerkung: Wenn Sie in verschiedenen netzen und mit mehreren Raspberrys arbeiten, kann es sein, dass die Sicherheitseinrichtungen Ihres Rechners den Zugriff mit einer kryptischen Fehlermeldung verweigern. Es hilft, in diesem Falle die Datei known_hosts im Verzeichnis .ssh zu löschen mit

cd .ssh
rm known_hosts

Zeitzone und Lokalisierung einrichten

Damit Sie bei den weiteren Skripten für die Wetterstation die richtige Zeit bekommen, sollten Sie noch die Zeitzone einrichten. Das geht bequem mit dem Konfigurationswerkzeug des Raspberrys und dem Aufruf

sudo raspi-config

Stellen Sie als Locale de-UTF8 und als Zeitzone Europa – Berlin ein.

Sie haben nun ein Grundsystem eingerichtet, auf dessen Basis Sie die Wetterstation einrichten können. Allerdings schreibt ein Linux-Betriebssystem gerne auf die SD-Karte, die mittelfristig dadurch zerstört wird. Wenn Sie Ihr System im 7×12 Stunden Dauerbetrieb nutzen wollen, sollten Sie ein wenig in die „Härtung“, das heißt Minimierung der Schreibzugriffe, investieren. Das ist im Folgebeitrag beschrieben.

 

 

 

 

 

 

RaspiLab Wetterstation sechste Mission Druck messen mit dem BMP280

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Das ist die sechste von sieben Missionen in einem dreistündigen Program für Schüler mit ihren Lehrern. Ziel des Programms ist, Schüler dazu fit zu machen, dass sie eine Wetterstation aufzubauen können. Die sechste Mission behandelt die Luftdruckmessung mit dem Bosch-Sensor BMP280.

BMP280

Der Sensor BMP280 ist ein Barometer und kann den Luftdruck und auch Temperaturen messen. Der BMP280 verwendet den sogenannten I2C-Bus. Es gibt einen (teureren) Sensor BME280, der auch die Luftfeuchtigkeit messen kann.

Schaltplan

Abb. 11 zeigt die Beschaltung des BMP280. Der BMP280 benötigt keinen Pull-Up-Wiederstand.

Abb. 11: Die Anschlüsse des Drucksensors BMP280

Achtung: In Abb. 12 finden Sie den BMP180. Je nach Ausführung des BMP208 liegen die Anschlüsse an anderer Stelle. Passen Sie entsprechend an.

Abbildung 12: Verkabelung des Raspberry Pi mit dem Drucksensor BMP280

Breadboard Verkabelung

Sensor in B30, B31, B32, B33, B34 und B35
Jumperkabel A32 zu Pin 3 (I2C SDA)
Jumperkabel A33 zu Pin 5 (I2C SCL)
Jumperkabel A34 zu Pin 6 (Ground)
Jumperkabel A35 zu Pin 1 (3.3 V)

Vorbereiten des Raspberry Pi für die Druckmessung

Schritt 1 (I2C Bus einstellen)

a Konfigurationsmenü aufrufen mit dem Befehl

sudo raspi-config

b Wählen Sie den Unterpunkt 5 Interfacing Options aus
c Wählen Sie den Unterpunkt 5 I2C aus und Bestätigen Sie.
Schritt 2: Führen Sie einen Neustart des Raspberry Pi durch:

sudo reboot

Schritt 3: Installieren Sie die praktischen I2C-Tools und testen Sie mit dem Befehl i2cdetect, ob der Sensor erkannt wurde.
a Installation der I2C-Tools und der I2C-Untestützung für Python mit

apt-get update
apt-get install i2c-tools
apt-get install python-smbus

Dann Test mit

i2cdetect -y 1

Die Ausgabe sollte wie folgt aussehen:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- 76 --

Schritt 3: Laden Sie eine Bibliothek für den Sensor mit dem Befehl wget

wget -O bme280.py http://bit.ly/bme280py

Überprüfen Sie mit

nano bme280.py

ob in der Datei bme280.py die richtige DEVICE-Adresse eingetragen ist. Die Zeile

DEVICE = 0x76 # Default device I2C address

sollte die mit i2cdetect ermittelte Zahl (hier 0x76) adressieren. Ggf. ändern Sie das.

Das Programm für die Druckmessung erstellen

Schritt 1: Erstellen Sie das Programm mit nano
nano sensorbmp280.py
Schritt 2: Fügen Sie den Inhalt des Quellcodes ein.

#!/usr/bin/python
import bme280
#Messdaten Holen
temperatur,druck, x = bme280.readBME280All()
print "Temperatur : ", temperatur, "C"
print "Druck: ", druck, "hPa"

Schritt 3: Geben Sie Ihren Script Rechte mittels des folgenden Befehls:

sudo chmod 777 sensorbmp280.py

Schritt 4: Testen Sie Ihr Script mit den folgenden Befehl:

./sensorbmp280.py

Bisher erschienene Artikel zur RaspiLab Wetterstation

  1. Raspilab Wetterstation Grundsystem aufsetzen
  2. RaspiLab Wetterstation sechste Mission Druck messen mit dem BMP280

 

Brutsaison 2019 – digitale Naturbeobachtung

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Hier ist die chronologische Dokumentation des Brutgeschäftes (Blau- und Kohlmeisen) in 2019. Die Technik wurde im Rahmen eines von der Heinz-Sielmann-Stiftung geförderten Projektes naturWatch.HN an der Hochschule Niederrhein entwickelt.

Link Blick in die Nistkästen http://cbrell.de/naturwatchcam/

Link zur Dokumentation 2018 https://cbrell.de/naturwatch/brutsaison-2018/.

Link zur Projektbeschreibung https://cbrell.de/naturwatch/.

Link zur Bauanleitung für die Videokästen https://cbrell.de/blog/bauanleitung-video-nistkasten-fuer-hoehlenbrueter/.

Stand: 23.05.2019: Zweite Brut hat begonnen

09.03.2019 Wiederinbetriebnahme der digitalisierten Nistkästen

Über den Winter waren die Nistkästen ausgeschaltet. Lediglich der Nistkasten auf dem Hochschulcampus in Mönchengladbach war durchgängig in Betrieb und funkt Daten ins Internet. Die Besonderheit dieses Kastens ist die autarke Energieversorgung über Solarpanel und Bleigelakku. Die Energieversorgung hat sich als sehr robust herausgestellt. Derzeit ist rund um den Nistkasten Baustelle und eine Wartung ist nicht möglich – das Gelände ist eingezäunt.

Abb.: Der Nistkasten auf dem Campus inmitten der Baustelle. Zu sehen ist das KG-Rohr mit der Energieversorgungs-Elektronik und das am Baum angeschraubte Solarpanel. Foto vom 07.12.2018

14.03.2019 Beginn des Nestbaus

Abb.: Meise bringt erstes Nistmaterial in den Kasten

16.03.2019 Campus Mönchengladbach zwei Meisen gleichzeitig im Nistkasten

Obwohl der Nistkasten auf dem Campus mitten in einer Baustelle hängt und offensichtlich auch kein Moos in der Nähe ist, interessieren sich zwei Meisen für die Nistgelegenheit.

Abb.: Zwei Meisen gleichzeitig im Nistkasten auf dem Campus in Mönchengladbach

17.03.2019 Übernachtungsgäste in drei Nistkästen

Drei Nistkästen werden nun als Übernachtungsgelegenheit angenommen. Außentemperaturen gehen bis auf 3°C hinunter, das freuen sich die Meisen über die in zwei Nistkästen eingebaute kleine Heizung.

Abb.: Übernachtungsgäste in drei Nistkästen

18.03.2019 Ordentlicher Nestbau in drei Nistkästen

Abb.: Für einen Austausch des Nistkastens ist es mittlerweile zu spät – es wird schon gebaut.

Abb.: Mittlerweile sind schon Nestkonturen zu erkennen

22.03.2019 Zeitraffervideo: Ein Tag Nestbau in einer Minute


Im Nistkasten „Schweizer Modell“ wurden heute die ersten Federchen verbaut. Regelmäßig wird der Kasten auch zum Schlafen aufgesucht. Das Zeitraffer-Video zeigt den ganzen Tag in weniger als einer Minute.

24.03.2019 Fluglochverengung wegen „Spatzenalarm

Unter lautem Geschimpfe der Vögel wurde heute das zu große Einflugloch eines Nistkastens von 35 mm auf 30 mm verengt. Spatzen hatten das schon fast fertige Nest entdeckt und inspizierten fleißig den Kasten. Die Spatzen sollen einen eigenen Kasten, der für Koloniebrüter geeignet ist, bekommen.

Abb.: Fluglochverengung durch Vorsatz eines Brettchens.

25.03.2019 Federchen in allen Nestern

Die Nester werden mit Federchen ausgepolstert und erhalten damit das Finish.

Abb.: Nest im Kasten, bereits mit Federchen ausgepolstert.

31.03.2019 Vier Eier in einem Nistkasten

Im Nistkasten mit der Heizung ist das Brutgeschäft im Gange. Am Abend lagen vier Eier im Nest. bei den anderen (unbeheizten) Nistkästen ist bislang kein Ei zu sehen. Nächtliche Außentemperaturen (Tiefstwerte)  können der Tabelle entnommen werden. Die Daten stammen aus der Temperaturüberwachung eines Bienenstocks https://cbrell.de/biene40.

Datum nächtliche Tiefsttemperatur Tageshöchsttemperatur
31.03.2019 7°C 14°C
30.03.2019 5°C 19°C
29.03.2019 3°C 19°C
28.03.2019 7°C 13°C

Abb.: Vier Eier im beheizten Nistkasten

28.03.2019 Das erste Ei

Abb.: Ein Ei liegt unbedeckt im Nistkasten

19.04.2019 Die ersten zwei Küken im beheizten Nistkasten

Am Morgen um 07:00 sind die ersten beiden Küken von zehn geschlüpft. Nun muss die Meise zwei Dinge im Blick behalten: Die Temperatur der anderen Eier und die Futterversorgung der bereits geschlüpften Küken.

Abb.: Zwei Küken aus insgesamt zehn Eiern sind geschüpft.

Abb.: Die frisch geschlüpften Küken werden ebenso von den Altvögeln gewendet wie die Eier.

20.04.2019 Alle Küken im geheizten Nistkasten geschlüpft

Von der Ablage des ersten Eis im geheizten Nistkasten bis zum Zeitpunkt, an dem alle geschlüpft sind, hat es 23 Tage gedauert.

Abb.: Zehn Meisenküken geschlüpft

21.04.2019 Erstes Küken im nicht beheizten Nistkasten geschlüpft.

Die Temperaturen waren jetzt mehrere Tage über 25°. Auch im unbeheizten Nistkasten hat ein erstes Küken den Schnabel aus dem Ei gestreckt.

Erstes Meisenküken im unbeheizten Nistkasten

Abb.: Ein winziges Küken im unbeheizten Nstkasten

Detail erstes Meisenküken.

Abb.: Detailaufnahme des frisch geschlüpftne Meisenkükens 

26.04.2019 Die Küken kuscheln sich an die Heizung

Im beheizten Nistkasten reagieren die Meisenküken auf die stark gefallenen Temperaturen und kuscheln sich an die Heizung. Dazu haben Sie sich aus der Mitte des Nistkastens herausbewegt. Unklar ist, ob sie das selber getan haben oder ob die Meiseneltern die Küken umpositionieren.

Ein Bild gibts in der Twitter-Meldung:

28.04.2019 Beide Meiseneltern füttern

Eine der seltenen Aufnahmen, bei der beide Meiseneltern gleichzeitig im Kasten sind.

Abb.: Zwei Meiseneltern gleichzeitig im Nistkasten

 

03.05.2019 Füttern im Schweizer Nistkasten

Abb.: Das Größte an den Kücken scheinen die aufgerissenen Schnäbel.

05.05.2019 Video sieben Minuten im Leben von Kohlmeisenküken

Das Video wurde mit dem Smartphone durch ein seitliches Plexiglasfenster im Nistkasten aufgenommen. Sonst ist das Fenster außen mit schwarzer Teichfolie lichtdicht verschlossen.

 

10.05.2019 Die Küken fliegen aus

Abb.: Nun wollen alle Küken hinaus.

Abb.: Flugversuche im Kasten

Abb.: Ein Küken ist noch nicht ausgeflogen

Abb.: Das letzte Küken wird noch gefüttert.

Abb.: Das letzte Küken verlässt das Nest

10.05.2019 alle Küken ausgeflogen

Am 11.05.2019 haben alle Küken den Nistkasten Schweizer Modell verlassen. Ein Küken ist anscheinend schon ein paar tage vorher gestorben. Eier, aus denen kein Küken geschlüpft war, waren von der Altmeise unter das Moos im Nest bugsiert worden.

Abb.: Ein totes Küken im verlassenen Nest

Abb.: Eier, aus denen kein Küken geschlüpft ist.

13.05.2019 Zeitraffervideo komplette Fütterphase

In einem Zeitraffervideo ist im beheizten Nistkasten die komplette Fütterphase zusammengefasst. Vom Schlüpfen des ersten Kükens bis zum Ausflug mit einem Zeitrafferfakor von 1500.

22.05.2019 die zweite Brut im Jahr beginnt

Im Nistkasten Schweizer Modell beginnen die Meisen eine zweite Brut. Am 22.05.2019 lag des erste Ei im Nistkasten, nachts wird es bebrütet, am 23.05.2019 um 8:00 lagen schon zwei Eier im Kasten.

Der Kasten wurde gleich nach dem Ausflug der Küken aus der ersten Brut modifiziert, da die zwei Ausfluglöcher keinen besonderen positiven Effekt zeigten. Ein Ausflugloch wurde stark vergrößert und mit einer halbtransparenten Abdeckung versehen. Dadurch fällt mehr Tageslicht in den Kasten, das ermöglicht bessere Fotos.

Abb.: Erstes Ei der zweiten Brut

Abb.: Das Ei wird bebrütet

Abb.: Das zweite Ei des zweiten Brut

23.05.2019 Auch im Campuskasten alle ausgeflogen

Auch im Campus-Kasten sind alle Küken ausgeflogen. Auch hier hat es ein Küken nicht geschafft. Da das Kamerasystem über ein Jahr nicht gewartet werden konnte, ist es nun ausgebaut und soll am 27.05. wieder in Betrieb gehen.

Das Nistmaterial war – im Gegensatz zu den anderen Nistkästen – sehr feucht. Das lag vermutlich an der Dauerbewässerung für den neuen Rollrasen auf dem Campus.

 

 

Raspberry Pi mit openCV beobachtet Callibot

openCV mit dem Raspberry Pi – ein Einstieg

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Computer Vision ist der Einstieg in KI. Mit dem Raspberry Pi lassen sich handliche Geräte bauen, die mit entsprechenden Bibliotheken erstaunliche Dinge tun können. Z.B. Bienen oder LKW zählen. Als Basis lohnt der Blick auf openCV. Mittlerweile ist die Installation recht einfach.

Die Grundinstallation

Als Basis dient ein Raspberry Pi 3 B mit dem Betriebssystem Raspbian Stretch inkl Desktop, aber ohne Softwareschnickschnack. Dann passt alles so gerade auf eine 8 GB SD-Karte. Eine schnelle Karte sei empfohlen. Ebenso ist eine Raspberry Pi Kamera sinnvoll.

Die Installation erfolgt in vier Schritten:

  1. Raspbian aufsetzen
  2. Verbindung zum Raspberry Pi Desktop mit VNC aufbauen
  3. openCV für Python installieren
  4. Mit einem kleinen Python-Script die Installation testen.

Für den späteren Betrieb ist es sicher sinnvoll, auf den Desktop zu verzichten und den Raspberry headless einzurichten (Das empfehle ich meinen Studenten grundsätzlich). Bei der Entwicklung und den ersten Tests ist  für Video allerdings ein Fernzugriff auf eine grafische Benutzungsoberfläche hilfreich. Daher wird hier auf VNC gesetzt.

Raspbian aufsetzen

Zunächst laden Sie das das 3,4 GB große Image (Raspbian Stretch with desktop) und entpacken es:

https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/

Auf einem Windows Rechner laden Sie WinDiskImager und brennen die SD-Karte. Auf einem Mac gelingt dies am Besten in der Konsole.:


df -h
sudo unmount disk2s1
sudo dd of=/dev/rdisk2 if=Downloads/raspbian.img bs=1m

Der Brennprozess dauert etliche Minuten.

Auf der SD-Karte finden der Rechner eine Partition „boot“. In dieser partition erzeugen Sie eine leere Datei ssh mit

nano ssh

und eine Datei


nano wpa_supplicant.conf

mit folgendem Inhalt:

# Datei wpa_supplicant.conf in der Boot-Partition (Raspbian Stretch)
country=DE
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
network={
       ssid="wlan-bezeichnung"
       psk="passwort"
       key_mgmt=WPA-PSK
}

Eine detaillierte Beschreibung finden Sie unter

https://pi-buch.info/wlan-schon-vor-der-installation-konfigurieren

Danach bindet sich der Raspberry in Ihr WLAN ein und ist über SSH erreichbar.

Die IP Adresse des Raspberrys finden Sie mit einem Tool wie Fritz Box WLAN auf dem Smartphone oder in der Konsole des Mac mit

sudo arp-scan -l

Sie können sich nun mit SSH direkt auf den Raspberry schalten mit Ihrer IP-Adresse

ssh pi@192.168.1.103

Die erste Aktion auf dem Raspberry sollte dann die Aktualisierung sein mit

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade

Remote Desktop einrichten

Sie benötigen zwei Komponenten: einen Serverprozess auf dem Raspberry und einen VNC-Client auf Ihrem Rechner.

Auf dem Raspberry ist unter Stretch schon der RealVNC Server installiert. Er muss nur mit

sudo raspi-config

eingeschaltet werden.

Als VNC-Client auf dem Mac funktionierte bei mir problemfrei RealVNC, alle anderen Lösungsvorschläge im Internet hakelten.

https://www.realvnc.com/de/connect/download/viewer/macos/

Eine detailliertere Beschreibung gibt es unter

https://www.elektronik-kompendium.de/sites/raspberry-pi/2111301.htm

Es empfiehlt sich, parallel ein Terminal mit SSH-Verbindung und eine Remote Desktop Sitzung gleichzeitig offen zu halten. So können im Terminal Scripte erstellt und gleich im Desktop getestet werden.

openCV installieren

Bislang war die Installation von openCV ein Abenteuer für Fortgeschrittene, mit etlichen vorbereitenden Schritten musste openCV aus den Quellen selber kompiliert werden. Eine (nicht einfache) Anleitung, wie das geht finden Sie hier:

https://blog.helmutkarger.de/raspberry-video-camera-teil-14-sw-installation-computer-vision-opencv-3-2/

Zumindest für Python 3 gibt es inzwischen eine einfache Alternative, die direke Installation mit PIP.

Die Anleitungen im Internet führten bei mir nicht direkt zum Erfolg, es war folgende Befehlskette erforderlich:

pip install --upgrade pip
sudo apt install libatlas3-base libwebp6 libtiff5 libjasper1 libilmbase12 libopenexr22 libilmbase12 libgstreamer1.0-0 libavcodec57 libavformat57 libavutil55 libswscale4 libqtgui4 libqt4-test libqtcore4
sudo pip3 install opencv-python

Danach sollte ein interaktiver Test das Ergebnis zeigen, z.B.:

pi@raspberrypi~ $ python3
Python 3.5.3 (default, Sep 27 2018, 17:25:39) 
[GCC 6.3.0 20170516] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import cv2
>>> cv2.__version__
'3.4.4'>
>>> 

Eine Anleitung die als „Pate“ diente, ist

https://pypi.org/project/opencv-python/ , ergänzt durch

https://blog.piwheels.org/new-opencv-builds/

Erster Test

Der folgende Python Code ist auf vielen Webseiten zu finden und eignet sich als Einstieg:

# import the necessary packages
from picamera.array import PiRGBArray
from picamera import PiCamera
import time
import cv2
 
# initialize the camera and grab a reference to the raw camera capture
camera = PiCamera()
camera.resolution = (320, 240)
camera.framerate = 25
rawCapture = PiRGBArray(camera, size=(320, 240))
 
# allow the camera to warmup
time.sleep(1.0)
 
# capture frames from the camera
for frame in camera.capture_continuous(rawCapture, format="bgr", use_video_p$
        # grab the raw NumPy array representing the image, then initialize t$
        # and occupied/unoccupied text
        image = frame.array
 
        # show the frame
        cv2.imshow("Frame", image)
        key = cv2.waitKey(1) & 0xFF
 
        # clear the stream in preparation for the next frame
        rawCapture.truncate(0)
 
        # if the `q` key was pressed, break from the loop
        if key == ord("q"):
                break

Mit

nano bild.py

kann das Programm angelegt werden.

Ein Start erfolgt dann im Desktop über VNC-Client, so dass direkt der Videostrom kontrolliert werden kann.

Der Screenshot in Abb.1 zeigt den VNC-Client mit einem Bild 320×240 Pixel und dem geöffneten Terminal, daneben die Mac-Konsole mit SSH und dem in nano geöffneten Quelltext.

Abb. 1: Screenshot erster Test

 

3D-Druck Video-Nistkasten für Höhlenbrüter

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Die Elektronik, der Raspberry Pi und die Kamera können zwar direkt in einen Nistkasten montiert werden, einfacher ist es jedoch mit ein paar Teilen aus dem 3D-Drucker.

Dies ist der zweite Teil einer dreiteiligen Artikelserie:

  1. Bauanleitung Video-Nistkasten für Höhlenbrüter
  2. 3D-Druck Video-Nistkasten für Höhlenbrüter
  3. Elektronik – wird noch erstellt
  4. Programme für den Raspberry und den Webservice – wird noch erstellt

Was wird benötigt?

Das Beitragsbild zeigt die benötigten Komponenten. Im Folgenden sind die Nummern auf dem Beitragsbild in Klammern angegeben.

  1. Die Zwischendecke im Nistkasten hat eine Bohrung von 8cm Durchmesser. Ein runder Einsatz nimmt die Elektronik (Infrarot-Leuchtdioden, Raspberry Pi Kamera) auf. Der Einsatz besteht aus zwei Komponenten, die mit einem Alleskleber zusammengeklebt sind – der Halterung (1) und der Grundplatte (2).
  2. In die Grundplatte wird eine Linse (3) mit langer Brennweite als Fenster eingeklebt. Wer den Lupeneffekt nicht benötigt,  kann auch aus transparenter Folie für den Imkereibedarf ein rundes Fenster ausschneiden. Kunststofflinsen bekommt man passend z.B. im Astromedia-Versand.
  3. Die Kamera kommt in die Kamerahalterung (4) und wird mit dem Deckelchen (5) abgedeckt. Die Kamerahalterung wird nur auf die Linse aufgelegt und mit einem Streifen Klebeband fixiert..
  4. Die Raspi-Grundplatte (7) erleichtert die Montage im Kasten. Die Raspi-Grundplatte wird mit den Abstandshaltern (6) in oberen Teil des Kastens befestigt (siehe Abb. 1)

Abb. 1: Montage der Elektronik im Nistkasten.

Die Dateien für den 3D-Druck

Die Dateien können einfach mit der kostenfreien Software CURA für den 3D-Drucker aufbereitet (diesen Vorgang nennt man „slicen“) werden.

Alle Druckdaten in einer ZIP-Datei: 3D-Druckdateien-naturWatch

Die 3D-Modelle wurden mit dem kostenfreien Angebot TINKERCAD von Autodesk erstellt. Wer selber Veränderungen an den Dateien vornehmen möchte, kann die STL-Dateien in TINKERCAD importieren.

Links

Kostenfreie 3D-Online-Konstruktionssoftware: https://www.tinkercad.com/

 

 

Bauanleitung Video-Nistkasten für Höhlenbrüter

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Mit der Bauanleitung können Sie einen Nistkasten erstellen, der einen Raspberry Pi Zero W mit Kamera für die Bobachtung des Brutgeschäftes aufnimmt. Die Bauanleitung entstand im Rahmen des von der Heinz Sielmann Stiftung geförderten Projektes naturWatch.HN an der Hochschule Niederrhein.

Dies ist der erste Teil einer dreiteiligen Artikelserie:

  1. Bauanleitung Video-Nistkasten für Höhlenbrüter
  2. 3D-Druck Video-Nistkasten für Höhlenbrüter
  3. Elektronik – wird noch erstellt
  4. Programme für den Raspberry und den Webservice – wird noch erstellt

Nistkasten – das Ergebnis

Abb. 1: Das Ergebnis. Links: Nistkasten Frontansicht. Mitte: Nistkasten mit abgenommenen Deckel. Rechts: Elektronik-Innenleben.

Der Nistkasten (siehe Abb. 1) ist geeignet, um Videoaufnahmen von Höhlenbrütern anzufertigen. Für die Aufnahmen wird ein Raspberry Pi Zero W mit der Raspberry Pi Kamera eingesetzt.

Konstruktive Merkmale

Das Gehäuse besteht aus einem Kasten mit einem aufgesetzten Pultdach mit 45 Grad Gefälle. Der komplette Kasten ist zur Verschraubung als Bausatz vorgesehen. Das Dach ist aus vier Bauteilen verleimt.

Das Dach hat Gegenlager und seitliche Stabilisierung und muss nur aufgelegt werden, so dass ein einfacher Zugang zur Elektronik erfolgen kann. Die Zwischendecke hat ein mittiges  kreisrundes Loch von 8,0 bis 8,5 cm für die Elektronik. Das Dach hat vorne und an der Seite einen Überstand (Wetterschutz).

Das Einflugloch in der Frontplatte hat eine Bohrung von 3,5 – 4  cm. Vor dem Einflugloch sitzt eine Vorplatte für Blaumeisen mit einer Bohrung von 2,6 – 2,8 cm.  Die Vorplatte ist mit nur zwei Schrauben befestigt. Für größere Vögel wird die Vorplatte entfernt.

Die Frontplatte wird durch zwei Zaundrahtstücke oder Schrauben fixiert und kann leicht zu Wartungszwecken entfernt werden. Dazu gibt es zwei Bohrungen 4 mm Durchmesser durch die Seitenwände in die Frontplatte

Wie kommt man dran?

  1. Der Bausatz für den Nistkasten kann bei der Justizvollzugsanstalt Willich-Anrath bezogen werden. Kontakt: Frank Jansen, stellv. Werkdienstleiter 7 Betriebsinspektor, JVA Willich I,  Gartenstraße 1, 47877 Willich,  Tel. : 02156 / 4998 – 825, Frank.Jansen@JVA-Willich1.nrw.de
  2. Der Nistkasten kann leicht aus beliebigen Holzplatten gefertigt werden, die Vögel sind nicht wählerisch. Bewährt hat sich, wie in der Abb. 1, Seeekiefernsperrholz in 2 cm Stärke  und Fichte-3-S-Platten in 19 mm Stärke. Ideal wären Platten aus Weymouthskiefer, die jedoch für den Heimwerker nicht leicht zu beschaffen sind. Dar Aufbau kann dem nachfolgenden Schnittplänen entnommen werden.

Materialliste für den Selbstbau

Brettliste (alles 20 mm starkes Sperrholz, alle Angaben in cm)

  1. Rückenplatte:    49 x 13
  2. Zwei Abstandsbrettchen:  6 x 6
  3. Dach-Deckel:  27 x 25
  4. Dach-Gegenlager:  25 x 4
  5. Dach-Stabilisierung:  27 x 2
  6. Zwei Seitenwände:    50 x 16,5 (zugesägt siehe Zeichnung)
  7. Boden:      11 x 13
  8. Zwischendecke:    11 x 13 (mit Bohrung 8 cm)
  9. Front:  36 x 13 (mit Bohrung 3,5 – 4 auf 20 cm Höhe)
  10. Vorplatte (Hartholz ab 1 cm):  8 x 8 (mit Bohrung 2,6 – 2,8 für Blaumeisen)

Schnittpläne für den Selbstbau

– folgt, siehe solange weiter unten verlinktes PDF –

Die Heizung für den Luxus-Nistkasten

In 2019 wurde zum ersten Mal ein Nistkasten mit einer Heizung ausgestattet. Die Heizung besteht aus einem Heizpad für Autospiegel und liefert bei 12 Volt 12 Watt und wird bis zu 80° C warm. Im Nistkasten wird das Heizpad mit einem 5 Volt Handy-Netzteil betrieben und hat dadurch eine deutlich geringere Leistung. Untersuchung der Oberflächentemperatur ergab eine Maximaltemperatur von 42° C. Damit ist das Heizpad im Dauerbetrieb für den Nistkasten geeignet. Das Pad hat eine Selbstklebeschicht und kann leicht angebracht werden. Empfehlung: Auf eine dünne (4 mm) Betonsperrholzplatte kleben und hochkant mit der Sperrholzplatte Richtung Gelege in den Nistkasten stellen, so dass die Vögel nicht an den Kabeln picken können.

Bild des Heizpads

Abb.: Das Heizpad

weitere Links

Hier gibts die Schnittpläne für den Nistkasten kompakt als PDF: bauplan-nistkasten-naturwatch-claus-brell-180318