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Klimawandel und Ökosysteme
Stürme, Trockenheit, Dürresommer und Starkregenereignisse beeinflussen nicht nur uns Menschen und unseren Lebenswandel. Auch die natürlichen Ökosysteme haben mit den Auswirkungen zu kämpfen. Milde Winter begünstigen das Überleben von Schädlingen, warme Sommer schwächen Tiere und Pflanzen. Intensive Landwirtschaft und Flächenversiegelungen tun ihr übriges, um das Artensterben zu beschleunigen. So finden Eichhörnchen im städtischen Bereich oft nur noch wenige Möglichkeiten, sich einen natürlichen Wintervorrat an Nüssen anzulegen. Citizens-Science Initiativen wie das SquirrelCafe unterstützen die Tiere dort mit einer kleinen Futterstelle in Form eines nussgefüllten Holzhäuschens. Hier kann IoT z. B. die Frage klären, ob die Menge der Nüsse, die Eichhörnchen aus einer Futterstelle entnehmen mit den kommenden Winterwetterbedingungen korrelieren?
Zur Beantwortung der Hypothese benötigen wir eine "smarte Futterstelle", die jede Nussentnahme sorgfältig protokolliert. Das SquirrelCafe bietet dazu auf seiner Homepage neben einer Bauanleitung bereits Statistiken über mehrere Jahre.
Im folgenden Beispiel wollen ein eigenes Futterhäuschen bauen. Dazu besorgen wir uns entsprechend zugeschnittene Bretter aus dem Baumarkt. Die Öffnung der mit Schanieren befestigten Klappe wird im einfachsten Fall vom Octopus direkt über einen am Klappenrand angebrachten Endschalter registiert. Wichtig: Der Schalterkontakt schließt beim Öffnen der Klappe. Jeder Öffnungsversuch wird erkannt, gezählt und über LoRaWAN (oder WLAN) übertragen. Um Energie zu sparen verwenden wir einen Trick: Die meiste Zeit befindet sich unser ESP8266 im Tiefschlaf und benötigt nur ca. 20 µA Strom. Öffnet sich die Klappe (und schließt damit den Schaltkontakt), so löst unsere Schaltung einen Reset aus. Der Octopus wacht auf, inkrementiert einen Zähler, sendet die Nachricht über LoRaWAN ins TTN-Netzwerk und legt sich bis zur nächsten Nussentnahme schlafen. Alles per grafischer Programmierung und IoT-Ardublock gelöst. Die 20 µA werden nur erreicht, wenn sämtliche Stromsparfeatures aktiviert sind. Mehr dazu unter Strombörse und Community.
1. Registrierung beim Thingspeak Server von Mathworks:Für einen kostenfreien Account ist die Angabe einer mail-Adresse notwendig. Da wir die Integration im TTN-Netzwerk nutzen möchten, ist hier unbedingt der Mathworks-Server notwendig.
2. Anlegen eines Thingspeak -Kanals: Mit Feldern für Wetterdaten und Klappenzähler. Näheres dazu ist analog im Kapitel "Schulklima" zu finden.
3. Registrierung beim TheThingsNetwork-LoRaWAN und anlegen einer Client-Applikation mit Wetterdaten und Klappenzähler. Näheres dazu z. B. im Kapitel "Mitmachklima". Die im TTN-Netz übertragenen Daten werden dekodiert und über eine Thingspeak-Integration weiterverarbeitet. Der dazu notwendige Dekoder findet sich hier.
4. IoT-Superblock erstellen:. Das Ardublock-Programm ist weitgehend selbsterklärend. Da der ESP8266 bei jedem Reset seine normalen Speicherinhalte löscht, nutzen wir hier den Speicher der RTC. Dieser wird über spezielle Superblöcke gelesen und geschrieben. Dadurch verlieren wir keinen Öffnungsvorgang, auch wenn die LoRa-Funkverbindung einmal gestört sein sollte.
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