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    Wie drahtlose Sensornetzwerke für das Internet der Dinge von Multisensor-Plattformen profitieren können

    May 25, 2017

    Haussteuerungskonzept
     

    Viele Menschen lieben Hunde oder Katzen, aber meine Familie war immer ein Katzenhaushalt. Wir haben eine wichtige Regel, damit unsere „verrückte“ Katzenfamilie nicht ausartet: Wir dürfen nicht mehr Katzen als Familienmitglieder haben. Manchmal passen Regeln uns nicht, obwohl sie wichtig sind, um die Dinge unter Kontrolle zu halten. Dieselben Prinzipien gelten für das Internet der Dinge (Internet of Things – IoT). Natürlich sind einige IoT-Geräte ein wenig übertrieben, aber ihre Sensoren halten sich an das Prinzip der Schlichtheit. Aktuell hat fast jedes IoT-Gerät eine eigene Palette an Sensoren, die Parameter wie die Raumtemperatur oder Vibrationen messen. Das könnte sich in naher Zukunft ändern, denn einige Erfinder arbeiten bereits an Multisensor-Plattformen. Diese integrierten Sensorlösungen enthalten eine Reihe häufig eingesetzter Sensoren zur Prüfung ihrer Umgebungen. Solcherart konsolidierte Sensoren erlauben es Geräten, Daten von einem realen Standort zu sammeln, und können sogar eine Art Bewusstsein für andere Geräte herstellen. Sensoren dieser Art können die Komplexität, die Kosten und den Wartungsaufwand reduzieren, sowohl für den Endnutzer als auch für die Designer der IoT-Geräte.

    Was ist eine Multisensor-Plattform?

    Ein Beispiel für ein intregriertes Sensorpaket ist der „Synthetic Sensor“ der Future Interface Group. Die Entwickler haben hier die meistverwendeten IoT-Sensoren zu einer Plattform kombiniert. Das Gerät wird per USB in die Wand eingesteckt und sammelt daraufhin Daten aus seiner Umgebung.

    Aktuell ist der Zweck dieses integrierten Sensors das Sammeln und Interpretieren von Daten „dummer“ Haushaltsgegenstände. Da diese Sensoransammlung stationär ist, kann es die Geräusche anderer stationärer Objekte interpretieren und mit erstaunlicher Präzision identifizieren. Zum Beispiel kann der Synthetic Sensor allein auf der Grundlage der Umgebungstemperatur und von Klängen ermitteln, welche Herdplatte Sie eingeschaltet haben. Er erkennt den Unterschied zwischen Mixer und Pürierstab, basierend auf dem Spektralgehalt der Geräusche im Raum. Er könnte sogar registrieren, wenn Ihre Katze während Ihrer Arbeitszeit ein Glas von der Küchentheke wirft.

    Das alles schafft der Synthetic Sensor mit Algorithmen für maschinelles Lernen. Dieselben Algorithmen werden in autonomen Fahrzeugen eingesetzt, damit sie auf neue Situationen reagieren können. Diese Plattform lernt Ihr Haus und die Objekte darin buchstäblich kennen.

    Dafür bieten sich natürlich großartige Anwendungen in den Bereichen Daten- und Heimintelligenz. Da Google dieses Projekt finanziert hat, kann man davon ausgehen, dass es mit ihrem Google-Home-Assistenten zusammenarbeiten wird. Es könnte Ihnen dann mitteilen, wenn Sie das Wasser haben laufen lassen oder wenn der Ofen noch eingeschaltet ist. Vielleicht könnte es mir auch sagen, ob ich daran gedacht habe, die Katze zu füttern. Ich denke, dass Plattformen wie der Synthetic Sensor im IoT sogar noch besser eingesetzt werden können, zum Beispiel in Punkten wie gemeinsamer Erfassung und Gerätebewusstsein.

     

    Mehrere Kameras zur Erfassung
    Hoffentlich sind diese Sensoren etwas weniger klobig.

    Multisensor-Plattformen und das IoT

    Ich arbeite zu Hause derzeit an einem Puzzle, und meine Katze beißt immer wieder in die Teile. Es wäre schön, wenn mein Haus registrieren könnte, wenn die Katze auf den Puzzletisch springt, und dann etwas tun würde, um sie zu verscheuchen. Konsolidierte Sensoren könnten das möglich machen, indem sie Umgebungsdaten versenden und es Geräten ermöglichen, ein Bewusstsein für ihre Umwelt und für andere Geräte zu entwickeln.

    Die meisten IoT-Geräte haben einen eigenen Satz an Sensoren. Allerdings sind diese Sensoren einzig auf die Aufgabe des Geräts ausgerichtet, nicht auf die Umgebung im Allgemeinen. Das macht sogar intelligente Geräte „dumm“. Ihre „intelligente“ Türklingel kann sehen, wenn jemand sich der Tür nähert, sie kann aber nicht interpretieren, was der Besucher möchte. Ein Sensor mit der Fähigkeit zum maschinellen Lernen könnte Ihnen anhand der Arbeitskleidung sagen, ob es ein Postbote ist. Wenn sich jemand Ihrer Tür nähert, der lautstark flucht, kann Ihre Klingel Sie über diesen Ärger informieren, also nicht nur darüber, dass jemand an der Tür ist. Maschinelles Lernen ist etwas zu komplex für durchschnittliche IoT-Geräteentwickler, also ist nicht damit zu rechnen, dass sie diese Funktionalität von sich aus einbauen. Ein zentralisierter, konsolidierter Sensor, der den „intelligenten“ Gegenständen das Denken abnimmt, würde sie wesentlich nützlicher machen.

    Das letztendliche Ziel des Synthetic Sensor ist es, über die Vorgänge in Ihrem Zuhause im Bilde zu sein. Er sollte wissen, welche Geräte Sie haben, wie Ihre Türklingel klingt und wie viele Haustiere Sie haben. Es gibt keinen Grund, warum dieses Wissen nicht an Gegenstände weitergegeben werden sollte, die mit dem Sensor verbunden werden können. Nehmen wir an, dass Ihr Mixer dem Hund Angst macht, ein Leckerli ihn aber wieder beruhigt. Wenn der Mixer angeht, der Sensor aber bemerkt, dass Ihr Hund mit in der Küche ist, geht ein Signal an die automatische Fütterungsstation, ein Leckerli auszuspucken. Multisensor-Geräte wie diese können ein integriertes, intelligentes Zuhause tatsächlich Wirklichkeit werden lassen.

    Konsolidierte Sensorik wird nicht nur IoT-Geräte verbessern, sondern auch Designern und Nutzern helfen.

     

    Polizeifoto einer Katze
    Diese Sensoren können Ihnen helfen, das zu vermeiden.

    Was habe ich davon?

    Ob Sie nun IoT-Geräte nutzen, entwerfen oder beides: Sie müssen wissen, wie sich das für Sie lohnt. Integrierte Sensoren werden die Komplexität und die Kosten für die Nutzer senken. Entwicklern helfen Sie ebenfalls – nicht nur durch reduzierte Komplexität, sondern auch dadurch, dass verteilte Sensoren unnötig werden.

    Wenn mein Haus schon „intelligent“ sein muss, dann soll es auch intelligent aussehen. Also, zumindest so intelligent, wie ein Haus voller Katzenhaare eben aussehen kann. Ich will keine Sensoren auf jede Schranktür und jeden Stuhl kleben. Ich will auch nicht alle Sensoren einzeln im Kopf behalten müssen und mir merken, wann Batteriewechsel fällig sind. Stellen Sie sich ein Haus voller Sensoren vor, die wie Rauchmelder anfangen zu piepen, wenn die Batterie leer ist... Nicht auszudenken! Es ist viel einfacher, nur einen einzigen Sensor einzustecken, der sich um alles kümmert. Selbst wenn ich in jedem Raum einen installieren muss, wären das noch weniger als wenn jedes Gerät seine eigenen Sensoren bräuchte.

    Ich will mich für IoT-Geräte auch nicht finanziell ruinieren. Unsere Katzen sind eine besondere Züchtung, deren Kauf meine Geldbörse spürbar erleichtert hat. Je weniger Sensoren ein Gerät enthält, desto günstiger ist es. Ich will mein Puzzle retten und dabei Geld sparen.

    Beim Design macht dies die Arbeit ebenfalls einfacher. Anstatt fünf separate Sensoren ins PCB integrieren zu müssen, kann man ein WLAN-Modul einbauen (das wahrscheinlich sowieso schon verbaut wird) und die Daten einfach abfragen. Es ist wesentlich einfacher, bereits interpretierte Daten zu empfangen als sie selbst zu analysieren. Ein integrierter Sensor würde es auch überflüssig machen, die Kommunikation des Geräts mit einem Netzwerk verteilter Sensoren sicherzustellen. Nie wieder müsste Otto Normalverbraucher 10 Klebesensoren im Haus verteilen, um sie dann falsch zu verbinden.

    Im Großen und Ganzen denke ich, dass es für Multisensor-Plattformen einige tolle Anwendungsmöglichkeiten in der Welt des IoT gibt. Sie könnten meine Haustiere verfolgen und sie mithilfe einer Reihe intelligenter Geräte versorgen, während sie gleichzeitig verhindern, dass die Haustiere mein Haus zerstören. Vielleicht kaufe ich mir doch noch den intelligenten Hundefütter-Automaten. Verbundene Sensoren verleihen IoT-Geräten ein bisher ungekanntes Intelligenzniveau. Sie könnten sogar dummen Geräten einen Hauch von Bewusstsein verleihen. Wer hätte gedacht, dass sich Bewusstheit so leicht herstellen lässt? Neben den Vorteilen für IoT-Geräte würden diese Sensoren auch uns allen helfen. Sie könnten das Leben von Anwendern und Designern gleichermaßen einfacher und weniger kostspielig machen. Auf dieses IoT-Gerät bin ich wirklich gespannt.

    Ob Sie nun Sensor-Arrays mit der Fähigkeit zum maschinellen Lernen, intelligente Gabeln oder vernetzte Katzenspielzeuge entwerfen: Hilfe ist Ihnen dabei sicher willkommen. Eine großartige PCB-Design-Software wie CircuitStudio erleichtert Ihnen die Umsetzung Ihrer Ideen.

    Haben Sie noch Fragen zu integrierten Sensoren? Rufen Sie einen Experten bei Altium an.

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