Den Winter in Zahlen messen können – 5 Tage im Einsatzbus als Informatiker

In der diesjährigen Projektwoche vom 12.12.2022 bis 16.12.2022 hat sich die Informatik-Gruppe um Herrn Huth mit der Automatisierung von Systemen beschäftigt. Das Ziel war es, mittels kleinster Computer (sogenannte ESPs) und den darin schon eingebauten Sensoren, die Temperatur und Luftfeuchtigkeit in den verschiedenen Räumen der Schule nicht nur automatisch zu messen, sondern diese Daten auch in Echtzeit auf einen Server zu übertragen und als Diagramme zu visualisieren.

Anders als bei den meisten anderen Gruppen der Projektwoche besaßen wir keinen Klassenraum, in welchem wir uns täglich treffen und arbeiten konnten. Stattdessen verschlug es das Informatiker-Herz in einen alten Einsatzbus der Berliner Feuerwehr, welcher vor einigen Jahren zu einem wandelnden Computer umgebaut wurde und am Montagvormittag jener Woche nun seinen Weg in die Margarethe-von-Witzleben Schule gefunden hatte. Ermöglicht wurde dies durch die großzügige Unterstützung von Herrn Huhn, ein Informatik-Professor an der HTW Berlin, der uns den Bus, welcher sich im Besitz der Universität befindet, samt seiner Technik zur Verfügung stellen konnte. Für Strom aber mussten wir selber sorgen und so kam es, dass wir gleich zu Beginn des ersten Tages den Bus mit Starkstromkabeln an das Stromnetz der Schule anschließen wollten, was uns jedoch aufgrund technischer Probleme zunächst nicht gelungen ist. Wirklich zum Einsatz kommen konnte der Bus daher erst am zweiten Tag.

Der Bus galt als das Zentrum unserer Arbeit. Jene unverzichtbare Technik, die wir so dringend für das Messen brauchten, befand sich in diesem. Neben einigen Bildschirmen, ESPs und verschiedensten Sensoren, verfügte dieser auch über einen benötigten und schon vorprogrammierten Computer (einen Raspberry Pi), welcher als Server fundieren konnte sowie über W-LAN und die richtige Software. Außerdem bietete er uns, trotz der Minusgrade, einen halbwegs kuscheligen Unterschlupf, in welchem erstaunlicherweise Platz für jeden von uns war. 

Bereits am ersten Tag der Projektwoche hatten manche Schüler schon ihre ESPs mit ihren Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensoren fertig konfiguriert. Zwar mussten wir hierfür noch improvisatorisch in den Mehrzweckraum wechseln – der Bus hatte schließlich noch keinen Strom – an den kleinen Computern konnten die meisten aber dennoch schon arbeiten. Eingerichtet wurden sie mittels microPython, einer Programmiersprache, welche vor allem für solche externen Geräte gut geeignet ist. Durch diese Konfiguration waren die ESPs schon in der Lage, die Temperatur zu messen und diese an den Programmierer weiterzugeben. Jedoch war es noch nicht wireless, da die ESPs noch in den von ihr programmierten Computern stecken mussten.

Am Dienstag wurden dann die übrigen ESPs eingerichtet, sodass nun alle Schüler die Temperatur mindestens einmal messen konnten. Einige ESPs konnten darüber hinaus auch schon mit W-LAN verbunden werden. Es zeigten sich aber auch erste ernsthafte Probleme mit diesen, die wir entweder während des Tages noch lösen konnten oder aber aufgeben mussten. Insgesamt gab es unter dem homogenen Haufen der ESPs drei Blindgänger, die nicht funktionieren wollten. In Anbetracht der Tatsache, dass wir nur eine begrenzte Anzahl der kleinen Computer besaßen, hatte dies jetzt schon für Einschränkungen gesorgt, weil wir pro verlorenen Computer auch einen Raum mehr zum Messen verloren. Die schnelleren Schüler haben sich anschließend schon mit der Emittierung dieser Daten auf dem zentralen Server und deren graphischer Darstellung befasst.

Die Ziele des Projektes wurden am darauffolgenden Tag im Groben schon erreicht. Die letzten Computer konnten sich mit dem W-LAN des Busses verbinden und auch die Daten kamen nach langem Programmieren mithilfe von MQTT zum Server an, wurden dort teilweise sogar schon gesammelt und konnten nun als Grafiken dargestellt werden. Hierfür benutzten wir „Node-Red“, ein Programm, welches vor allem mit seiner Einfachheit und Übersichtlichkeit punkten konnte und es so ermöglichte, die Temperatur und Luftfeuchtigkeit schnell in anschaulicher Weise darzustellen.

Der Donnerstag war daraufhin geprägt von der Fehlerbehebung und Optimierung der Sensoren und ihrer Datenerfassung, dem ersten Messen der Temperatur und Luftfeuchtigkeit in verschiedenen Räumen innerhalb der Schule sowie dem Programmieren eines zusätzlichen Telegram-Bots für jeden ESP. Aber auch an diesem Tag gab es Probleme. So ging einer der Sensoren kaputt, woraufhin ein paar Schüler diesen wieder löten mussten. 

Auch am letzten Tag wurden noch etliche Probleme behoben und der Telegramm-Bot angepasst, sodass er durch den Messenger-Dienst Telegram auch eine Nachricht zur Temperatur und Luftfeuchtigkeit an die jeweiligen Handys senden konnte.