2021, Projektarbeit, Marc Palucki

Betreuung durch M.Sc. Tobias Ehemann

Kommunikation durch ein IoT-Ökosystem, welches sich oft aus Software und Hardware zusammensetzt, zählt zu einer neuartigen Technologie, die es uns heutzutage ermöglicht, Dinge "smart", schnell und effizient zu machen.

Die Wirksamkeit dieser Systeme wurde bereits durch ähnliche Konzepte, wie z.B. Smarthome- Produkte nachgewiesen. Jedoch ist die Entwicklung solch eines Systems nicht ganz einfach und erfordert ein gewisses Verständnis an informationstechnischen Grundlagen.

Das Ziel dieser Projektarbeit ist es, ein System zu entwickeln, welches Echtzeit-Daten zwischen der realen Welt und einer virtuellen, modellierten Umgebung austauscht und daraufhin verarbeitet. Ein entsprechend entwickeltes System bietet die Grundlage für zukünftige Anwendungsfälle, welches sowohl erweiterbar ist und dazu noch einfach erstellt werden kann. Dazu stellt sich folgende Aufgabe: “Welche Software und Hardware können verwendet werden, um dieses Ziel so einfach wie möglich und dennoch effizient zu erreichen?”.

Um die Frage zu beantworten, ist eine qualitative Recherche zu aktuellen technischen Möglichkeiten durchgeführt worden, welche das Hauptaugenmerk auf Software-Entwicklungs- Umgebungen legte.

In der vorliegenden Arbeit findet eine der fortgeschrittensten Spiele-Engines Verwendung, um das Programmieren von "smarten" Programmen bzw. Systemen zu vereinfachen und dadurch ältere Ansätze ablösen zu können. Konkret wird dies anhand der Erstellung zweier Modelle, mittels Einsatzes aktuellster Kommunikations-Protokolle, der Verwendung einer IoT- Kommunikationsschnittstelle und dem Einsatz eines Microcontrollers gezeigt.

Speziell die Unreal Engine, aber auch andere Game-Engines haben den Markt außerhalb der klassischen Videospiele entdeckt und bieten Unterstützung für Anforderungen von ”serious games”, wie beispielsweise der Simulationsvisualisierung, Architektur und des Ingenieurswesens. Durch den Einsatz solch einer ausgereiften und leicht zugänglichen Software, wird das Verarbeiten von Daten und die optische Darstellung dieser gewährleistet und erhöht somit die Einsatzmöglichkeit eines solchen Anwendungs-Modells.

Das gesamte Kommunikationsverfahren läuft über das MQTT-Protokoll ab und der Microcontroller "Raspberry Pi" dient als smartes Interaktionsobjekt in der realen Welt. Zusätzlich wird aufgezeigt, dass es möglich ist, ohne Vorkenntnisse in der Informatik, eine durchaus effiziente, echtzeit-basierte und smarte Lösung zu erreichen. Ein großer Teil der Arbeit bestand aus der Einarbeitung beziehungsweise dem Verständnis in das Visuell-Coding System "Blueprint" der Unreal Engine.

Weiterführende Forschung könnte sich mit dem Einsatz von Virtual Reality (VR) beschäftigen. Da eine VR-Anwendung relativ einfach und im Nachhinein zusätzlich mittels Unreal Engine implementiert werden kann, besteht die Möglichkeit, die vorhandenen Modelle damit zu erweitern. Dies eröffnet neue Wege um beispielsweise Datenströme visuell zu präsentieren.