Stud.IP Uni Oldenburg
University of Oldenburg
01.02.2023 19:47:09
Seminar: 2.01.808-c Energize me! - Sensorsysteme mit autonomer & erneuerbarer Energieversorgung - Details
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General information

Course name Seminar: 2.01.808-c Energize me! - Sensorsysteme mit autonomer & erneuerbarer Energieversorgung
Subtitle iinf808/inf800
Course number 2.01.808-c
Semester WiSe22/23
Current number of participants 7
maximum number of participants 10
Home institute Department of Computing Science
Courses type Seminar in category Teaching
Preliminary discussion Mon., 24.10.2022 14:15 - 15:45
First date Mon., 24.10.2022 14:15 - 15:45
Type/Form
Lehrsprache deutsch
Miscellanea Das Seminar 2.01.808-C mit dem Titel „Energize me! - Sensorsysteme mit autonomer & erneuerbarer Energieversorgung“ richtet sich an Studierende aus den Studiengängen Bachelor Informatik und Wirtschaftsinformatik sowie an die Studierenden des Master of Education Informatik aber auch an Studierende weiterer technikbezogener Studiengänge sowie an Gaststudierende im Rahmen des Studiums Generale.

Die studentischen Teilnehmer/innen setzen sich im Rahmen des Seminars jeweils mit folgender (allgemeiner) Fragestellung auseinander, die anschließend (siehe nachfolgender Abschnitt) konkretisiert wird: Wie muss ein Sensorsystem konzeptionell ausgelegt und realisiert werden, um ein relevantes, naturphänomenologisches Ereignis, das eine Beobachtung über einen langen Zeitraum erfordert, detektieren zu können?

Jede/r Studierende ist aufgefordert, sich über Naturphänomene (wie z. B. Erosion der Mutterbodenschicht, Mikro- und Makronährstoffeinträge in Boden und Gewässer, Vergiftung von Boden, Luft und Gewässer, Klimaerwärmung, Artensterben, Ausbreitung invasiver Tier-, Pflanzen- und Pilzarten) und damit verbundene relevante Ereignisse (wie z. B. Überschreitung eines kritischen Bodenerosionswertes, Über- oder Unterschreitung der Eintragsraten wichtiger Nährstoffe in Boden, oder Gewässer, Überschreitung von Giftstoffeinträgen in Boden, Luft oder Gewässer, Über- oder Unterschreitung von wesentlichen abiotischen Faktoren in einem Ökosystem, Populationsexplosion von Schädlingen, Populationsimplosion von Nützlingen, etc.) zu informieren und sich anschließend für ein Naturphänomen sowie ein relevantes, damit in Bezug stehendes Ereignis zu entscheiden. Beispielsweise könnte ein/e Studierende/r das Naturphänomen „Erosion der Mutterbodenschicht aufgrund nicht-nachhaltiger Bodenbewirtschaftung“ wählen und als verbundenes relevantes Ereignis „Abtrag von 5mm Mutterboden.“ Ein anderes Naturphänomen könnte fortschreitende Austrocknung von Hochmooren (inkl. der sich daraus ergebenden Freisetzung von klimaschädlichem CO2 in die Atmosphäre) darstellen und als verbundenes relevantes Ereignis die „Absenkung des Flurabstands (Differenz zw. Geländeoberfläche und Grundwasserspiegel) unter 20cm“. Ein solcher Flurabstand würde das weitere Wachsen des Hochmoors unmöglich machen und letztendlich zu einer Freisetzung von schädlichen Klimagasen aus dem Hochmoor führen. Im Weiteren bearbeitet der/die Studierende diese selbstgewähle, konkretisierte Forschungsfragestellung.

Nun muss individuell untersucht werden, welche Möglichkeiten es prinzipiell gibt, das gewählte Ereignis detektieren zu können. Dabei muss bedacht werden, dass 1) die Messmethode langfristig angelegt sein muss, d.h., die Sensorik muss für - je nach Phänomen - einen wochen-, monate- oder jahrelangen Einsatz ausgelegt sein und 2) über diesen typischerweis sehr langen Zeitraum betrieben werden, da das zu detektierende Ereignis sich typischerweise schleichend einstellt und somit u. U. erst nach langer Zeit auftritt. Diese lange Betriebsdauer stellt eine unmittelbare Anforderung an die Energieversogung des autonom arbeitenen Sensorsystems: es muss mit genügend Energie ausgestattet sein, um derart lange funktionieren zu können.

Mittels Literaturrecherche, Vergleich ggf. exisitierender Sensoren, Kombination existierender Sensoren für Teilaspekte oder ggf. auch Entwurf eines neuartigen, eigenen Sensors soll letztendlich ein geeigneter Sensorsystem identifizert und realisiert werden. (Die Abteilung Systemsoftware und verteilte Systeme verfügt über ein entsprechend ausgerüstetes Hardware-Labor, das Werkzeuge und Werkplätze zur Verfügung stellen kann; des Weiteren können Dienste der universtären Werkstätten in Anspruch genommen werden.) Dabei liegt im Kontext der Lehrveranstaltung der Schwerpunkt auf der zu realisierenden langfristigen Versorgung des autonomen Sensorsystems mit zu seinem Betrieb notwendiger Energie. Diese notwendige Energie soll dabei möglichst nachhaltig bereitgestellt werden: etwa durch Ernten von Energie aus Sonne, Licht, Wind, Temperaturunterschieden (Sterling-Motor-Prinzip), o.ä. Zudem muss, z. B. auf Grundlage eines Mikrokontrollers (wie ein Arduino) oder eines Einplatinencomputers (wie ein Raspberry Pi), ein einfaches informatisches System realisiert werden, an dem der Sensor sowie die Energieversorgungseinheit angeschlossen werden und das in der Lage ist, zu erkennen und zu protokollieren, ob der Sensor ein einsprechendes Ereignis detektieren konnte.

Nach dem Entwurf und der protoypischen Realisierung des beteffenden Sensors und seiner Energieversorgung soll das Sensorsystem exemplarisch über einen gewissen Zeitraum in einer geeigneten Umgebung betrieben werden. Dies kann, je nach gewähltem Phänomen und Ereignis, in einer realen Umgebung stattfinden (bspw. die Detektion des Flurabstands in einem Hochmoor - die Abteilung Systemsoftware und verteilte Systeme kooperiert diesbzgl. mit der Gemeinde Ganderkesee zwecks gemeindeeigenem Hochmoormanagment) , oder in einer Umgebung, die die, dem Ereignis zugrundeliegenden Ursachen simuliert (bspw. durch Verwehen der Mutterbodenschicht einer modellhaften Ackerfläche mittels Ventilatoren). Das Ziel des Betriebs des Sensors sowie seiner Energieversorgung in einer solchen Umgebung ist dabei das Erheben von empirischen Daten bzgl. der sicheren Detektion des gewählten Ergeinisses und der sicheren, langfristigen Energieversorgung des Sensors über einen langen Zeitraum. Durch die Auswertung der erhoben Daten soll somit ein sog. „Proof-of-Concept“ erbracht werden, dass der entworfene und realisierte Sensor sowie seine Energieversorgung tatsächlich wie gefordert betrieben werden können und dabei die relevanten Ereignisse durch einen Langzeitbetrieb des Sensorsystems auch tatsächlich detektiert werden.

Dokumentiert und präsentiert werden die erarbeiteten Ergebnisse anschließend wie folgt: jede/r Studierende/r erstellt eine beschreibende Ausarbeitung (ca. 10 A4-Seiten in genormter Größe und Format) seines/ihres Ansatzes und stellt diese durch einen Vortrag mit Demonstration am Ende des Seminars allen Studierenden und Interessierten in einer entsprechenden Abschlussveranstaltung vor. Die Ausarbeitungen sämtlicher Studierenden gehen dabei in einen gemeinsamen Reader ein und werden allen Studierenden und der Hochschulöffentlichkeit zur Verfügung gestellt. Zudem erarbeitet jede/r Studierende ein farbiges A0-Poster, das ebenfalls überblickartig den eigenen Ansatz vorstellt. Diese Poster werden (in Präsenz oder virtuell) sowohl an der Abschlussveranstaltung als auch für Schülerinformationstage oder Tage der offenen Tür des Department für Informatik genutzt, um der breiteren Öffentlichkeit die Möglichkeiten und Ergebnisse eigener Forschung verständlich vermitteln zu können.

Insgesamt werden die Studierenden jeweils für eine konkrete, relevante Forschungsfragestellung einen geeigneten, d. h. auf die konkreten Anforderungen maßgeschneiderten Sensor mit seiner auf Langfristigkeit angelegten, nachhaltigen, erneuerbaren Energieversorgung in einer methodisch zielgerichteten Art und Weise entworfen, realisiert, getestet und letztendlich bzgl. der konkreten Anforderungen hin bewertet haben, sowie ihre Ergebnisse dokumentiert, vor einer kritischen Öffentlichkeit präsentiert und argumentativ verteidigt haben.

Course location / Course dates

n.a. Mon., 24.10.2022 14:15 - 15:45

Module assignments

Comment/Description

Das Seminar findet als Praesenz-Blockveranstaltung (1 Tag) in der ersten Woche der vorlesungsfreien Zeit statt. Zuvor gibt es eine Einfuehrungsveranstaltung und anschließend ueber das Semester verteilt einige inidividuelle Pflichttermine, die in Praesenz oder mittels BBB stattfinden koennen.

Admission settings

The course is part of admission "Beschränkte Teilnehmendenanzahl: Energize me! - Sensorsysteme mit autonomer & erneuerbarer Energieversorgung".
The following rules apply for the admission:
  • A defined number of seats will be assigned to these courses.
    The seats will be assigned in order of enrolment.