IoT und Webanwendungen – aktuelle Ideen für studentische Projekte

Raspberry Pi mit Temperatursensor DS18B20

Im Modul Webanwendungen realisieren Studierende der Hochschule Niederrhein, Fachbereich Wirtschaftswissenschaften, Projekte im Internet-Umfeld (inkl. IoT). Informationen zu den Rahmenbedingungen im Modul erhalten Studierende unter

http://claus-brell.de/webanwendungen.php.

Stand 04.04.2020. Die Projektangebote für das laufende Semester sind :

  1. businessModelCanvas-Generator
    Ausgangslage: In Mönchengladbach „boomt“ das Gründungsgeschehen. Ein ausgefeilter Businessplan ist eigentlich nur für Kredite oder Investoren wichtig. Aber man sollte sich schon über sein Geschäftsmodell im klaren sein, insbesondere wenn man mit mehreren Personen gründet. Als einfaches Instrument hat sich die Business Modell Canvas (statt Businessplan) herausgestellt. Arbeitet man mit mehreren über Distanz an einer neuen Geschäftsidee, so wäre ein online Tool hilfreich (Sonst wird man wohl in einem Meeting ein Flipchart vollmalen).
    Was ist das? Wenn man nach „Business Model Canvas“ googelt, sind die ersten vier Links alle prima …
    Realisierung: Es soll eine Software mit JavaScript/PHP/AJAX (möglichst als PWA) entwickelt werden, die eine gemeinschaftliche Entwicklung eines Geschäftsmodells mit Hilfe einer Business Modell Canvas erlaubt. Heißt: Mehrere Nutzer können gleichzeitig an einem Modell arbeiten. Sobald ein Teilnehmer auf ein Feld (.. der Business Model Canvas) klickt, öffnet sich für ihn ein Editierfenster, dieses Feld (der Business Model Canvas) ist für andere gesperrt, bis es wieder freigegeben ist. Vermutlich geht das einfach, wenn auf dem Server eine SQLite Datenbank verwendet wird.
    Test und Evaluierung: Es wäre günstig mit (studentischen) Gründern über die Idee zu sprechen und auch deren Sichtweise zu antizipieren. Kontakte zu solchen im Blauhaus kann ich (auf explizitem Wunsch) vermitteln.
    Einschätzung Schwierigkeitsgrad: Mittel bis einfach.
  2. wichtelBoard – ein interaktives Board für die Geschenkeabstimmung
    Wer schenkt wem was? WhatsApp-Schwemme mit einer spezifischen Internet-Austauschplattform verhindern. Es soll eine PWA entwicklet werden mit folgende Eigenschaften:
    – jeder kann (s)eine Liste mit Wünschen einpflegen.
    – jeder kann seine und die Wünsche der anderen lesen.
    – jeder kann zu den anderen Wünschen mitdiskutieren.
    – alles außer den letzten fünf Einträgen wird nach 72 Stunden gelöscht.
  3. gemDealer – eine Handelskomponente für ein Edelstein-Sammelspiel
    Für die Unterstützung des stationären inhabergeführten Handels wurde bereits ein Edelstein-Sammelspiel erprobt. Hierz fehlt noch eine Crafting- und eine Handels-Komponenten. Um letztere geht es. Das ´Ganze sollte sich anfühlen wie eine App (verschiedene Entwicklungsumgebungen denkbar). Datenverwaltung liegt auf dem Server. Jeder Spieler hat zu Beginn n Edelsteine in verschiedenen Farben. Nun kann man einem anderen Spieler seinen Wunsch und sein Gebot zeigen. Der andere Spieler kann mit Wunsch und Gebot reagieren. wenn Wunsch und Gebot übereinstimmen, können beide Spieler zustimmen und die Edelsteine werden übertragen. (Skizze vom 24.11.2019 folgt)
  4. Dashboard mit Unity
    Typische Dashboard-Anwendungen (vgl. https://hafenneuss.de/) setzen auf Javascript im Browser-Frontend und PHP im Backend. Die Entwicklung ansprechender Dashboards könnte durch den Einsatz von Spieleengines wie Unity beschleunigt werden. Hierzu ist ein Demonstrator zu entwickeln. Es kann auf Daten der HSN-Feinstaubmesstation zurückgegriffen werden. ETL-Prozesse und Datenaufbereitung soll in PHP erfolgen.
  5. It-Security-Escaperoom mit Unity
    Es soll ein Escaperoom mit Unity entwickelt werden, der spielerisch Grundlagen der IT-Sicherheit vermittelt. Es soll veränderliche Komponenten geben, die über Serverprozesse gesteuert werden, Ebenso ist ein Logging der Daten auf dem Webserver gewünscht, um Lernpfade und Nutzungsintensität analysieren zu können. Zum Vergleich kann  ein Bierbrauer-Escaperoom dienen: https://www.youtube.com/watch?v=nWJE63IyeGk
  6. Diebstahlmelder
    Es soll ein internetbasierter Diebstahlmelder (z. B. für Bienenstöcke) einem Beschleunigungssensor aufgebaut werden. Um mehrere Stationen mit einem Internetzugang versorgen zu können, ist ein Gatewaykonzept sinnvoll.
    MPU6050–>ATTiny95–>433MHz))) (((433MHz–>Raspi–>WLAN–>Internet–>Webservice
    Einschätzung Schwierigkeitsgrad: Hoch
  7. datenRettungAppliance
    Raspberry-Projekt.
    Es fallen 7*1200 Bilder pro Tag aus der Naturbeobachtung an: https://cbrell.de/naturwatchcam/. Alle vier Wochen ist der Speicherplatz auf dem Server voll. Ein System, das ohne weiteres Zutun zyklisch die Bilder von Server holt, sichert, und einen geordneten Löschprozess auf dem Server anstößt, wäre eine Entlastung. Das System sollte flexibel und an andere ähnliche Szenarien anpassbar sein, zudem sollte es ein „Gerät“ sein, das man überall anschließen kann. Für die Implementierung ist ein Raspberry Pi mit einer SSD die geeignete Hardware.
  8. elektronische Stockkarte

    Ausgangslage: Imker nutzen zunehmend ihr Smartphone, auch zur Verwaltung ihrer Bienenstöcke. Einige nutzen Excel, um ihre Arbeit an den Bienen zu dokumentieren. Zentrales „analoges“ Instrument ist die Stockkarte, die normalerweise an jedem Bienenstock liegt.
    Idee: Eine Online-Anwendung soll die Papier-Sockkarte ersetzen. Es soll eine mobile Variante der Stockkarte geben, die der (Hobby-)Imker immer auf seinem Smartphone mitführen kann. Die elektronische Stockkarten soll mittels PHP und Javascript (AJAX) entwickelt werden, vorzugsweise als Progessive Web App.  Hier ein Beispiel von Stockkarten:

    https://kivkv.de/wp-content/uploads/2017/12/WEB_MeinImkerOrdner_KIVKV_plus.pdf

  9. predictiveMaintenance mit Progressive Web Apps
    Für Anwendungen in der Maschinenwartung, aber auch insbesondere in der Bienenhaltung, wäre es spannend, mit einer einfachen Browseranwendung 10s-Soundschnipsel aufzunehmen und an einen Webservice (PHP) zu senden.
    Hinweis zur Realisierung: https://thomassommer.org/javascript/web-audio-api-audio-buffer-aufnehmen-und-wiedergeben/
    Hinweis zur Anwendung:  Honigbienen 2020
  10. Online-Codeeditor
    Für einfache Wartungsaufgaben wäre es sinnvoll, PHP-Scripte und HTML-Dateien direkt „mal eben mit dem Smartphone“ auf dem Server bearbeiten zu können. Syntax Highlihting und das Anlegen neue Dateien wären ebenfalls gewünscht. Hierzu soll ein System als Web-Anwendung in PHP und Javascript (AJAX)  bereitgestellt werden. Stichwort (Google Suche) zum Syntax Highlighting: codemirror
    Einschätzung Schwierigkeitsgrad: Einfach
  11. simpleWhatsApp (für spontane Gruppen)
    Es soll ein einfacher WhatsApp Clone erstellt werden, der die spontane Kommunikation für Gruppen ermöglicht. Der Client soll in Javascript erstellt werden, Server in PHP mit SQLite (AJAX). die Oberfläche besteht aus vier Feldern: einem Namensfeld, einem Gruppenfeld, einem Nachrichteneingabefeld, einem Chatausgabefeld. Ein Nutzer trägt in die Weboberfläche lediglich einen ausgedachten Nutzernamen (z.B. JanaProudmoore99 und einen Gruppennamen z.B Karnevalsparty) ein. Sofort sieht ein Nutzer, was andere mit dem gleichen Gruppennamen so tippen. in das Nachrichteneingabefeld kann ein Nutzer nun selber Nachrichten eingeben. Je Gruppennamen werden nur die letzten 15 Nachrichten auf dem Server aufbewahrt.
    Es ist zu überlegen, wie die Anzeige der Nachrichten aktualisiert wird, ohne dass der Gesamte Inhalt der Webseite neu geladen wird (asynchrones, zeitgesteuertes Laden der Inhalte).
    Mögliche Service-Funktionen wären:
    – Anzeige der aktiven Teilnehmer (Namen, die in der letzen Minute Daten abgerufen haben) und deren Anzahl
    – Emoji-Nachrichten (z.B. Zustimmung, Ablehnung, Fragezeichen)
    Evaluation: Es wäre gut, nach Abschluss der Realisierung von ein bis mehrere Personen außerhalb des Teams eine kurze Einschätzung einzuholen (Braucht man das? Hätte man gern noch andere Funktionen?)
    Einschätzung Schwierigkeitsgrad: Einfach bis Mittel.
  12. dataGuardian – Datenvisualisierung für Messdaten (Umweltdatennetzwerk MG)
    Aus einigen studentischen Projekten sind Datensammlungen entstanden. Im geplanten Umweltdatenmessnetzwerk Mönchengladbach werden viele Daten anfallen. Hierfür soll eine einfache generische Visualisierungsmöglichkeit geschaffen werden.Beispiel einer Visualisierung: https://cbrell.de/biene40.
    Beispiel für noch unvisualisierte Daten: https://cbrell.de/raspilab/umweltdaten.php?pin=hummel2&modus=tab
  13. learningRaspi
    Raspberry-Projekt
    Ein Projekt zu KI und Computer Vision. Ziel ist, mit Edge Computing Objekte zu identifizieren und zu zählen.  Das Ergebnis soll an einen Webservice übertragen werden. Mit YOLO funktioniert es bereits, es soll also nun mit Tensorflow Lite auf dem Raspi gearbeitet werden. Anwendung ist die Erkennung, wann ein elektronischer Nistkasten besetzt ist und wann nicht. Siehe auch Brutsaison 2019 – digitale Naturbeobachtung
    Empfohlen wird, im Vorfeld zu recherchieren, die gut es derzeit mit Tensorflow Lite auf dem raspberry funktioniert.
    Training: Für das Training des Modells werden etwa 150 Bilder, bei denen in 2/3 der Bilder eine Meise ist, genügen.
    Test: Für den Test des Systems nehmen wir dann andere Bilder aus der Konserve. Ziel ist, dass das System gerade gefertigte Bilder untersucht.
    Eingesetzt wird ein Raspberry 3B mit dem eine Bilderkennung etwa 29 Sekunden benötigt.
    Einschätzung Schwierigkeitsgrad: Bei Vorkenntnissen Raspberry mittel, sonst mittel bis hoch.
  14. digitalHumidor – der elektronische Zigarrenschrank
    Nichts ist schlimmer als zu feuchte oder zu trockene Zigarren. In einer Kiste soll die Temperatur und die Luftfeuchte gemessen und über das Internet dargestellt werden. Die Messung kann (für Arduino-geübte) mit einem ESP8266 (in Form von NodeMCU) erfolgen. Das Team soll sich Gedanken über einen geeigneten Alarmierungsmechanismus machen.
    Siehe auch: Tabakgarage – Eine Fallstudie für die Wirtschaftsinformatik
  15. CalliBot goes Raspi: Websteuerung für den CalliBot
    Die Plattform für den CalliopeBot wird über einen Raspbery Pi gesteuert. Der Raspberry Pi holt sich ein „Fahrprogramm“ von einem Webservice und fährt das „Fahrprogramm“ einmal ab (so ähnlich wie im Brettspiel Roborally).
    Es gibt eine einfache Online-Eingabemöglichkeit für das Fahrprogramm.
    siehe Videos zum Girls Day, google Suche: „hochschule mönchengladbach girls day calliope youtube“.
  16. Infokiosk für den stationären Handel
    Zusammenführung der Projekte InKi und iKiosk zu einem funktionierenden Prototypen mit einheitlicher Schnittstelle.
  17. eyePi – Augen für den CalliBot
    Analog zum Anki Cozmo sollen „emotionale Zustände“ über Augen visualisiert werden. Dazu ist ein Anzeigemedium (128 x 64 Pixel, entweder als App auf dem Smartphone oder Mini-Display mit Raspberry oder Ajax-Anwendung) zu programmieren, das einen emotionalen Zustand von einem Webservice holt und visualisiert.
    Die passenden Webservices und eine Eingabemöglichkeit für die emotionalen Zustände sind zu erstellen.
    Eine alternative Nutzungsform (auf einem Tablet, „Cozmo-like-eyes“) wäre die Funktion als eye-Catcher für Schaufenster im stationären Handel. Hier wäre es sinnvoll, wenn die Augenbewegungen einem Schaufensterbummler vor dem Schaufenster folgen würden.
  18. wetterFreund – Ü50 Wetterdaten
    Ein einfache Wetterseite ohne Bildchen, die sich selber aktualisiert und Wetter Ü50-gerecht aufbereitet. Zu überlegen ist, welche weiteren Informatationen ohne Komplexitätserhöhung noch sinnvoll angezeigt werden sollten.
    Realisierung als PWA, ETL-Prozess in PHP, Datenquelle z.B. openweathermap.org.
    Projekt ist inhaltlich (nicht technisch) ähnlich zu „Raspberry Internet-Wetterstation“)
    Einschätzung Schwierigkeitsgrad: Einfach
  19. Raspberry Internet-Wetterstation
    Raspberry-Projekt.
    Mit einem Raspberry Pi und einem 7 Zoll Display soll eine Wetterstation aufgebaut werden. Die Wetterstation als Gesamtanwendung zeigt die aktuellen Wetterdaten der Region (z.B. anhand der IP Adresse des Raspberrys) in Textform und „Ü50-Buchstaben“ an.
    * Webservice, der Wetterdaten im Internet sammelt und aufbereitet. Der Webservice ist in PHP zu realisieren. Der Aufruf des Webservice erfolgt zyklisch durch den raspberry, z. B jede Minute.
    * schlanke Webschnittstelle zu Raspberry (REST, http GET, Daten im CSV-Format (JSON, wenn das Team das wünscht), Aktualisierung alle 1- 10 Minuten).
    * headless Betrieb, einfaches Plug-und Play System. Sobald der Raspberry Strom hat, sollen alle Prozesse starten ohne Nutzerbeteiligung.
    * Raspberry zeigt Daten lediglich an. Heißt, die eigentliche Intelligenz liegt in der Webservices. Das hat den Vorteil, dass die Webservices einfach manuell mit dem Browser getestet werden können.
    * Empfehlung: Programmieren des Raspberry in Python. Hier findet man umfangreiche Tutorials im Internet. Es sind aber auch andere Realisierungsideen möglich, z.B. komplette Aufbereitung in den Webservices und Raspi als schlankes Kiosk-System.
    Einschatzung Schwierigkeitsgrad: Mittel.
  20. PflanzenFreund-IoT
    Raspberry-Projekt.
    Beleuchtungsmessung über The Things Network (TTN)und über das Internet.
    Die Anwendung soll mittels einer LDR die Belichtung in der Nähe einer Pflanze messen und an einen Webservice übertragen.
    Vorarbeiten: In einem Vorgängerprojekt wurde bereits eine Belichtungsmessung und Beleuchtungssteuerung entwickelt. Die Kommunikation erfolgte über WLAN. Die Dokumentation des Vorgängerprojektes kann zur Verfügung gestellt werden.
    Anforderungen:
    – Messung der Belichtung mit einer LDR und Übertragung der Daten an das The Things Network.
    – Als Hardware wird hierfür ein Raspberry Pi Zero und ein LoRaWAN Sender verwendet. ESP32 kann alternativ eingesetzt werden, wenn selbst beschafft.
    – Es gibt eine (auf meinem Server) eine Übersichtsseite für die Daten. Die Daten werden mittels ETL-Prozess von The Things Network abgeholt.
    Einschätzung Schwierigkeitsgrad: Mittel bis hoch.
  21. ideaCollector
    Ausgangssituation: Spontane Ideen, gefundene Zitate und Links, mündliche Mitteilungen … gehen verloren oder stehen nicht auf allen eigenen Geräten zur Verfügung.
    Lösungsansatz: webbasierte Textschnipselsammlung. Über ein einfaches, responsive Interface können Ideen festgehalten werden.
    Technik: REST Schnittstelle, um ggf. auch eine App ankoppeln zu können. Datensparsam mit Javascript / AJAX.
    Anforderungen: Mehrbenutzerfähig (keine explizite Nutzerverwaltung), eigene Ideen chronologisch auflisten, Grafik mit Ideenstatistik.
  22. Zugangskontrolle für den Internet-Meisenkasten
  23. Fledermauskasten 4.0 – Optische Überwachung mit Bewegungsmelder und IR-Kamera
  24. Internet-Verlängerung für Funksteckdosen – IoT-lite und smart home
  25. Javascript Geotracker
  26. thingsDone
    Einfaches Web-Tool zum retrospektiven Zeitmanagement.
    Ausgangslage: Oft hat man das Gefühl: Heute wieder nichts geschafft. Oder der Chef fragt: Was haben Sie eigentlich die letzte Woche gemacht? Schlüssige  darauf erhöhen das Wohlbefinden, erfordern aber meist eine lästige und aufwendige Selbstanschreibung (in Excel einfach realisierbar, aber wenige Menschen haben Lust dazu) Was fehlt, ist ein einfaches Tool, um nicht genau, aber in Etwa schnell und unkompliziert erfassen zu können, an welchen Baustellen man gearbeitet hat.
    Use Cases: 1. Mit Spitznamen anmelden (Multi User fähig) 2.  Projekt oder Daueraufgabe hinzufügen, ändern, löschen. 3. Je Tag ein X setzen, wenn man an einer Aufgabe gearbeitet hat (Optional Differenzierung „.“=wenig, nur Marginales „x“=normal „+“=viel, Meilenstein erreicht. (Einfaches Formular zum Klicken) 3. Statistik und grafische Übersicht einsehen (Tabelle)
    Realisierung: Mit PHP Services und Javascript Client (AJAX). Möglichst als Progressive Web App. Die Programmierung ist vermutlich einfach. Mobile First – es muss mit einem Iphone-SE-Winzighandy bedienbar sein.
    So könnte es aussehen (Für die Verwaltung der Kategorien gibt es keinen Vorschlag):
    mögliches Mockup thingsDone
    Verwertung: Es sind Ideen zu entwickeln, wie man das verwerten kann (Umsonst-Variante, Pro Variante mit monatlichem Beitrag/Abo …) und wer ein Kunde hierfür sein soll. (Recherchieren, wie man so etwas macht: St. Galler Startup-Navigator, Business Modell Canvas …)

 

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