Title: A1.1: Überblick verschaffen (45min)
Course: LF07 - Cyber-physische Systeme ergänzen - FI/ITSE - Raspberry Pi > Section: LS7.1: Messdatenerfassungssysteme funktional zusammenführen

Expertenthema 1: Temperaturmessung mit dem Rasberry Pi und einem Temperatursensor aus der DS1820-Reihe

Ein integrierter Temperatursensor zum Beispiel vom Typ DS1820 lässt sich ohne aufwändigen zusätzlichen Schaltungsaufwand mit dem Raspberry Pi über dessen GPIO verbinden. Mit Hilfe eines Pythonprogrammes soll später der aktuelle Temperaturwert aus dem Sensor 18B20 ausgelesen werden.

Zu diesem Thema existieren viele Tutorials im Netz. Suchen Sie sich einige, die Ihren Anforderungen entsprechen, heraus.

Expertenthema 2: Speicherung und Bereitstellung von Daten in der Cloud mit dem MQTT-Protokoll

Laut Aufgabenstellung sollen die gemessenen Temperaturwerte von überall zugänglich sein. Daher bietet sich eine Speicherung unabhängig vom Messort, also zum Beispiel in einer Cloud an. MQTT arbeitet mit sogenannten Publishern, die Daten in einem Topic eines Cloudspeichers veröffentlichen. Diese Cloudspeicher nennen sich Broker. Mit einem Subscriber kann man dann von durchaus einem völlig anderen System die Daten aus dem Topic auslesen. Publisher und Subscriber kann man zum Beispiel als Pythonprogramm realisieren. Broker sind Anwendungen, die auf einem System installiert werden.

Suchen Sie nun mit den geeigneten Suchwörtern nach Quellen für die Lösung Ihres Problems. Falls Sie nicht wissen, wo Sie mit der Suche beginnen sollen: ein sehr bekannter MQTT-Broker ist die Anwendung mosquitto unter Linux.

Expertenthema 3: Speicherung und Bereitstellung von Daten mit der ReST-Methode in einem etablierten Cloudservice

Laut Aufgabenstellung sollen die gemessenen Temperaturwerte von überall zugänglich sein. Daher bietet sich eine Speicherung unabhängig vom Messort, also zum Beispiel in einer Cloud an.

Zur Einstimmung ins Thema und für Hinweise zu Suchwörtern für eine weitere Recherche lesen Sie zum Beispiel im Netacadkurs IoT Fundamentals - Connecting Things:  Chapter 3 "Software is Everywhere" --> 3.1 "Programming" --> 3.1.3 "Lending Intelligence" -->

3.1.3.3 "Software API"
3.1.4.4 "REST API"

(Diese Verlinkung ist nur wirksam für registrierte Kursteilnehmerinnen und Kursteilnehmer in der Networking Academy. Ein Registrierung und Kurseinschreibung ist möglich über netacad.com.

Suchen Sie nun mit den geeigneten Suchwörtern nach Quellen für die Lösung Ihres Problems. Falls Sie nicht wissen, wo Sie mit der Suche beginnen sollen: Eine mögliche Cloud könnte adafruit.com sein.

Expertenthema 4: Speicherung und Bereitstellung von Daten mit der ReST-Methode in einem eigenen Webserver

Anspruchsvoller aber auch viel flexibler kann die Lösung über einen eigenen Webserver mit der selbst programmierten API sein.
Einen ersten Ansatz für einen eigenen Webserver kann man unter https://pythonbasics.org/webserver/, Flask, Django oder FAST-API nachschlagen.

Expertenthema 5: Darstellung und Speicherung von Flows und Knoten eines cyber-physischen Systems mit der Software Node-RED

Die von J. Paul Morrison in den 1970er Jahren erfundene ablaufbasierte Programmierung ist eine Methode zur Beschreibung des Verhaltens einer Anwendung als ein Netzwerk von Blackboxes oder "Knoten", wie sie in Node-RED genannt werden. Jeder Knoten hat einen genau definierten Zweck; ihm werden Daten übergeben, er macht etwas mit diesen Daten und gibt sie dann weiter. Das Netzwerk ist für den Datenfluss zwischen den Knoten verantwortlich.

Dieses Modell eignet sich sehr gut für eine visuelle Darstellung und macht es einem breiteren Benutzerkreis zugänglich. Wenn jemand ein Problem in diskrete Schritte aufschlüsseln kann, kann er sich einen Fluss ansehen und ein Gefühl dafür bekommen, was er tut, ohne die einzelnen Codezeilen innerhalb jedes Knotens verstehen zu müssen.

Aufgabe für alle Teilnehmenden

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