des Zeidlerverein Wendelstein 1912 e.V.
Herzlich willkommen auf den "digitalen" Seiten unseres Zeidlerverein.
Eine kurze Einleitung in das Thema
An sich ist die Zeidlerei bzw. Imkerei von Natur aus wenig digital. Die Symbiose zwischen Mensch und Tier konzentriert sich seit Anbeginn der Zeidlerei auf die gewissenhafte Anwendung und Weiterreichung erfahrenen und später auch theoretischen Wissens. Genau darum geht es auch in unserem "Imkern auf Probe" (IaP) Programm unseres Vereins. Die Beziehung zwischen Mensch und Tier wird erfahrbar gemacht und lässt die Teilnehmer besser einschätzen, ob die Imkerei den eigenen Interessen und Neigungen entspricht und sich das neue Hobby in das Leben der Teilnehmer einfügen lässt. Denn eines ist klar - übernimmt man ein Bienenvolk, übernimmt man auch die Verantwortung hierfür.
Die Welt in der wir Menschen leben, wird zunehmend digitaler. Diese Digitalisierung kann uns helfen, unser Leben bei zunehmender Gesamtkomplexität besser zu strukturieren. In späteren Jahren mag uns das als unnötig erscheinen - in jungen Jahren hingegen, wird die Digitalisierung als echter Segen empfunden. Es ist daher auch nicht verwunderlich, das wir in unserem Verein die Möglichkeit schaffen wollen, beide Welten - analog und digital - miteinander zu kombinieren. Das betrifft vor allem die Bienenpflege in Bezug auf Wetter-, Standort- und die Beobachtung des Bienenvolkes.
Was ist unsere Motivation?
Gerade aus Sicht unserer Jungimker ergeben sich durch die Digitalisierung von Wetterdaten, der Umgebung der Beute und des Bienenvolkes Einblicke, welche Ursache und Auswirkung in der Bienenpflege durch digitale Messdaten nachvollziehbarer und begreiflicher werden lassen. Wo dem Alt-Imker die eigenen Erfahrung hilfreich in die Hände arbeitet, lässt die Digitalisierung dem Jungimker die vermittelte Theorie direkt mit Messdaten übereinbringen.
Zusätzlich entstehen neue Möglichkeiten des schonungsvollen Umgangs mit den Bienenvölkern. Durch digitale Einsichten kann ein unnötiges Öffnen des Bienenvolkes reduziert, sowie Probleme im Volk schneller erkannt werden (Schwarmabgänge, Abwesenheit der Königin, etc.).
Was findet sich auf den folgenden Unterseiten?
Es entsteht hier ein neuer Bereich auf unseren Webseiten, in welchem digital erfasste Messdaten unserer Bienenstände, Lehrbienenvölker, etc. aufgerufen werden können. Die einzelnen Seiten sind links über die Menüstruktur direkt aufrufbar.
Unsere Seiten befinden sich in ständiger Veränderung und Aufbau neuer Inhalte. Wendet euch gerne bei Fragen hierzu an Stefan (Vereinsvölkergruppe) und Thomas (IaP-Tutor) und gerne auch an
- Details
- Kategorie: Digitale Messdatenerfassung
unserer Digitalen Messdaten Erfassung (DME)
Eine kleine Übersicht über die eingesetzte Technologie und des Funktionsprinzips
Die eingesetzten Softwareprodukte sind in der untenstehenden Grafik als Datenfluss dargestellt. Von der Entstehung der Messung (links), bis zur Darstellung im Webbrowser (rechts). Dabei lässt sich die Grafik in folgende Schritte unterteilen:
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Sensor
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Übertragungsweg
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Gateway
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Nachrichtenübermittlung
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Datentransformation
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Datenhaltung
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grafische Darstellung
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Sicherheitsdienste
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Webseite
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Der rot umrandete Bereich stellt hierbei die verwendete Kerntechnologie dar, welcher den Hauptteil der Datenverarbeitung tätigt. Als Funktionsprinzip erkennt man im oberen Bereich die Einbindung kleinerer Bastelprojekte unserer Vereinsmitglieder. Im unteren Bereich die Einbindung unseres digitalen Bienenvolkes.
Details:
Unsere verwendete Kern-Technologie
Der Sensor:
Aktuell verwenden wir an unserem Lehrbienenstand LoraWAN basierte Sensoren des Herstellers DRAGINO. Diese Sensoren funktionieren in der Regel hervorragend in remoten Umgebungen ohne oder mit nur schlechtem Handynetz Empfang. Die Sensoren des Herstellers zeichnen sich durch eine gutes Gesamtpaket aus, welche mit vordefinierten Sicherheitsoptionen vom Werk aus konfiguriert sind und sich daher einfach an das eigene oder an fremde LoraWAN-Gateways anmelden können.
Der Übertragungsweg:
Unsere LoraWAN Sensoren sind via dem Helium Netzwerk verbunden. Das Netzwerk basiert auf der Blockchain-Technologie Solana. Das Netzwerk funktionier vor allem auf Basis freiwilliger Mithilfe vieler Technologie-Enthusiasten. Diese betreiben LoraWAN Helium Hotspots auf der ganzen Welt. Ein bekannter Hersteller solcher Hotspots ist beispielsweise Bobcat oder DRAGINO. Eine Alternative zum Helium-Netzwerk kann auch TheThingsNetwork sein.
Das Gateway:
In einem LoraWAN basiertem Netzwerk benötigt es eine Schnittstelle, welche Datenpakete aus dem LoraWAN-Netzwerk hinein und hinaus senden kann. Wir setzen hierbei auf eine OpenSource-Lösung namens ChirpStack. Die Lösung ist weitverbreitet und bietet alle notwendigen Funktionen zur Anbindung aller weiterer Technogien in unserem Stack der Kern-Technologie.
Die Nachrichtenübermittlung:
Zur Nachrichtenübermittlung setzen wir bei unseren Kern-Technologien auf das Protokoll MQTT und dem OpenSource Nachrichtendienst mosquitto (auch "broker" genannt). Man kann sich diesen als eine Form von Poststelle vorstellen, in welcher verbundene Dienste strukturiert Daten hinterlegen, und andere verbundene Dienste diese Daten abonnieren können. Daten werden in einer Form von Hierarchie hinterlegt, z.B. /bienen/roland/volk1/gewicht.
Die Datentransformation:
Wenn Daten aus unterschiedlichen Quellen zugestellt werden, müssen diese formatiert, bereinigt, umgewandelt und transportiert werden. Hierfür verwenden wir den OpenSource-Dienst Telegraf von influxdata. Dieser Dienst harmoniert hervorragend mit unserer Datenhaltung.
Die Datenhaltung:
Als Datenhaltung nutzen wir in unseren Stack für Kern-Technologien influxdb von influxdata. Diese OpenSource Datenbank eignet sich hervorragend für die Speicherung und den Zugriff auf Daten, welche in zeitlicher Serie aufeinander folgen. Ideal also für Messdaten in unserem Umfeld.
Die grafische Darstellung:
Um die Daten in Grafiken (Punktdiagramme, Liniendiagramme, Windrosen, etc.) darstellen zu können, verwenden wir die OpenSource Lösung Grafana von Grafana Labs. Diese Software ist eine weit verbreitete Softwar zur Darstellung zeitlicher Datenserien und wird von Unternehmen häufig zur Visualisierung von Monitoring-Informationen technischer Systeme angewandt.
Die Sicherheitsdienste:
Die verwendeten Sicherheitsdienste werden zur Verschlüsselung und Absicherung von Webinhalten (cloudflare, ein CDN & Security Anbieter), dem gesicherten Zugriff vom Internet auf interne Dienste (traefik, ein Reverse-Proxy) und dem Absichern der Kommunikation zwischen den Servern und Diensten (netbird, einem dynamischen vpn Anbieter) unserer Kern-Technologien verwendet.
Unsere Webseite:
Als Beispiele für mögliche Technologien zur Einbindung in ein System zur Verwaltung von Webinhalten (Content Management System) haben wir hier Joomla! und Wordpress angegeben. Beide Systeme stehen als OpenSource in den unterschiedlichsten Installationspaketen zum freien Download zur Verfügung. Aktuell verwenden wir für unseren Internetauftritt Joomla!.
Einbindung kleinerer Bastelprojekte unserer Vereinsmitglieder
Der Sensor:
In eigenen Bastelprojekten können eine Vielzahl von bereits fertigen Hardwarekomponenten erworben werden, welche dann im wesentlichen nur noch "zusammengesteckt" und konfiguriert werden müssen. Eigene Programmiererfahrungen sind selten notwendig bzw. lassen sich in kleinem Rahmen wirklich sehr schnell erlernen und verstehen. Wir möchten an dieser Stelle auf die Hardware-Plattformen Raspberry PI und Arduino verweisen. Für beide Plattformen gibt es eine Vielzahl von Beispielprojekten - einige direkt für die Verwendung in der Imkerei. Beispiele hierfür sind Honey PI (welche auf der Raspberry PI Plattform aufbaut) und The Hiveeyes Project (welches unter anderem auf Arduino und die beliebten ESP8266 Baugruppen aufbaut).
Der Übertragungsweg:
In der Regel werden Daten von selbstgebauten Sensoren via WLAN über einen in der Nähe verbrachten WiFi-Router übertragen. Ein Bienenvolk im eigenen Garten ist so recht einfach über die installierten Sensoren an das Internet angeschlossen. Denkbar sind natürlich auch weitere Übertragungswege, welche bereits vor Ort vorhanden sein können. Möglich sind von 2-Draht-Verbindungen bis hin zu schmalbandigen Funksender-Erweiterungen. In der Regel bedürfen diese zusätzlichen Übertragungswege aber auch eine Gegenstation - ein Gateway (Empfangsstation), welches dann ebenfalls gebaut bzw. gekauft werden muss.
Der Übertragungsdienst:
Im Fall der hier aufgeführten einfachen Bastelprojekte entfällt das Gateway also und die Daten werden direkt über den vorhandene WiFi-Router an einen Übertragungsdienst übermittelt. Ein sehr beliebter Übertragungsdienst im IoT-Umfeld (Internet of Things) wäre z.B. ein sogenannter MQTT-Dienst. Mehr dazu findet ihr in den Erläuterungen unserer Kern-Technologien weiter oben auf dieser Seite.
Die Sicherheitsdienste:
Es kann notwendig sein, dass Nachrichten von der Plattform wieder zurück an unsere Bastelprojekte übertragen werden müssen. Hierzu hilft es, wenn wir Dienste und Daten über eine sichere Verbindung im Internet anbinden können. Mehr dazu findet ihr in den Erläuterungen unserer Kern-Technologien weiter oben auf dieser Seite.
Einbindung unseres digitalen Bienenvolkes
Der Sensor:
Die verwendeten Sensoren unseres digitalen Bienenvolkes stammen aus einem Gesamtpaket des Herstellers beehivemonitoring. Wir haben uns aus Gründen der technischen Möglichkeiten und des guten Kosten/Nutzen Verhältnisses zur Überwachung unseres digitalen Bienenvolkes für die Produkte dieses Herstellers entschieden. Andere Lösungen besitzen keine oder nur unzureichende verfügbare Datenschnittstellen und können nicht mit eigenen Sensoren erweitert werden. Zur besseren Transparenz muss allerdings erwähnt werden, dass eine Einbindung in das TrachNet Bayern mit dieser Lösung nicht ohne weiteres möglich ist.
Der Übertragungsweg:
Als Übertragungsweg verwenden wir für unser digitales Bienenvolk ein 4G-Modem, welches Daten aus dem Inneren des Bienenvolkes als auch der Umgebung des Standortes an das Gateway der Firma beehivemonitoring versendet.
Das Gateway:
Das Gateway ist in diesem Fall eine von beehivemonitoring betriebene Webseite, welche nur über einen bestimmten Link mit Authentifizierung erreichbar ist. Es stellt die erfassten Daten in eigenen Graphen dar und bietet die Möglichkeit, bereits erfasste und gespeicherte Daten via Excel oder Webtabelle herunterzuladen.
Die Nachrichtenübermittlung:
Wir verwenden die OpenSource Lösungen n8n und node-red, um die Daten vom beehivemonitoring-Gateway in unsere Plattform zu übertragen. Dies kann in Form von MQTT Verbindungen oder direkter Datenbankverbindungen erfolgen.
Die grafische Darstellung:
Die grafische Darstellung erfolgt via Grafana (s. Kern-Technologie) und dem node-red Dashboard (eine Erweiterung von node-red zur Visualisierung von Daten). Zuletzt genanntes wird allerdings nur intern zu Analyse-Zwecken verwendet.
Wendet euch gerne bei Fragen zu den hier aufgeführten Details an Stefan (Vereinsvölkergruppe) und Thomas (IaP-Tutor) und gerne auch an
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- Kategorie: Digitale Messdatenerfassung