Wie baue ich ein UserInterface?

14.07.2021 07:39

Der IIoT-Demonstrator des Kompetenzzentrums Textil vernetzt stellt die verteilte standortübergreifende Datenerfassung – also aller Projektpartner – anschaulich dar. Hierbei werden moderne Kommunikationsprotokolle des Internets verwendet. Die besondere Eigenschaft unseres IIoT-Demonstrators ist die Verwendung des nachrichtenbasierten bzw. ereignisgetriebenen Aufbaus in Kombination mit der konsequenten Verwendung etablierter Standards.

Die Daten werden an den jeweiligen Standorten mithilfe von speziell dafür entwickelten Sensoren, sogenannten Senogates, ermittelt und aktiv in Echtzeit an den zentralen IIoT-Server geschickt. In unserem Fall sind das jeweils die aktuelle Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und der Luftdruck.

Auf dem Senogate läuft die Node-RED-Software, ein System zur grafischen Programmierung von Datenverarbeitungsprozessen. Diese ist über das Internet mit dem zentralen und öffentlich zugänglichen MQTT-Server (Broker) verbunden und sendet diesem die ermittelten Daten. MQTT steht für „Message Queuing Telemetry Transport“ und ist ein offenes Netzwerkprotokoll für Machine-to-Machine (M2M) Kommunikation. Damit wird die Übertragung von Daten in Form von Nachrichten zwischen Geräten ermöglicht. Entscheidend hierbei ist, dass der jeweilige Standort seine Datensouveränität behält und selbst definiert, welche Informationen an den zentralen Server geschickt werden sollen, der keinerlei Zugriffsrechte erhält.

Grafische Programmierung

Die Grafik veranschaulicht, dass über den offenen MQTT-Broker auch weitere Systeme einfach angebunden werden können. Er ist die zentrale Kommunikationskomponente und für das gezielte Weiterleiten der einzelnen Nachrichten vom Sender bis hin zur IoT-Plattform zuständig. Diese werden zwischengespeichert, bis sie an den empfangenden IoT-Server, der bei Textil vernetzt auf ThingsBoard basiert, weitergeleitet werden können. ThingsBoard ist eine Open-Source IoT-Plattform für die Sammlung, Verarbeitung und Visualisierung der Daten. Aufgrund der Bekanntheit des MQTT-Protokolls bietet die ThingsBoard-Plattform bereits Schnittstellen für dieses Protokoll an. Darüber erhalten dann die gesammelten Daten aller Standorte Zugang zu ThingsBoard. Die Daten stehen dann innerhalb der Plattform zur Verfügung und können dort verarbeitet, analysiert und visualisiert werden.

Visualisierung

Mithilfe der ThingsBoard-Plattform lassen sich sogenannte Dashboards anlegen – grafische Benutzeroberflächen zur Visualisierung von Daten. Diese werden frei mit Elementen (Widgets genannt) befüllt, sodass jedes Dashboard individuell gestaltet werden kann. Die interne Funktionsweise der ThingsBoard-Plattform setzt für jedes physische Gerät ein virtuelles Gerät voraus, dem dann die eintreffenden Daten entsprechend zuzuordnen sind. Für den IIoT-Demonstrator von Textil vernetzt wurde deshalb für jeden Standort ein solches virtuelles Gerät angelegt. Zudem werden die Daten jedes Standorts über ein individuelles Dashboard in Echtzeit visualisiert. Dabei ist jedes Dashboard gleich aufgebaut: Die Darstellung der Daten erfolgt über analoge Uhren und Zeitwertdiagramme. Zusätzlich fasst eine weitere Oberfläche die Daten aller Standorte zusammen, um sie in einer Übersicht darzustellen.

Durch den breitgefächerten Funktionsumfang der ThingsBoard-Plattform ist es möglich, weitere Verarbeitungsschritte zu definieren oder die eintreffenden Daten zu überwachen.