General information
Course name | Seminar: 2.01.800-A Got you − Entwurf, Bau und Betrieb von Sensoren zum Detektieren seltener Ereignisse |
Subtitle | inf800 |
Course number | 2.01.800-A |
Semester | SoSe2022 |
Current number of participants | 3 |
expected number of participants | 8 |
Home institute | Department of Computing Science |
Courses type | Seminar in category Teaching |
First date | Monday, 25.04.2022 14:00 - 16:00, Room: (A4 2−227) |
Type/Form | |
Pre-requisites | grundlegene Kenntnisse im Aufsetzen und Betreiben eines Arduino (Mikrocontroler) oder Raspberry Pi (Einplatinencomputer) |
Learning organisation | Vorsprechung, mehrere individuelle Pflichtermine mit Betreuer über das Semester verteilt, selbstständiger Bau und Betrieb des Sensors während des Semesters, Blockveranstaltung (1 Tag) in der ersten Woche der vorlesungsfreien Zeit mit Abschlussvortrag, Demo und Diskussion |
Performance record | wird in der Vorbesprechung dargestellt |
Lehrsprache | deutsch |
Info-Link | https://uol.de/svs/lehre/lehrangebot/aktuelle-veranstaltungen/seminar-got-you-entwurf-bau-und-betrieb-von-sensoren-zum-detektieren-seltener-ereignisse-se |
Miscellanea |
Das Seminar 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 Sensor konzeptionell ausgelegt, wie realisiert und wie betrieben werden, um ein relevantes, naturphänomenologisches Ereignis, das nur sporadisch auftritt, sicher detektieren zu können? Jede/r Studierende ist dabei gehalten, sich über Naturphänomene (wie z. B. Luft-, Boden oder Gewässerverschmutzung, Klimaerwärmung, Waldsterben, Artensterben, Ausbreitung invasiver Arten, Gesteinsdrift, Bodenbewegungen, Gletscherschmelze) und damit verbundene relevante Ereignisse (wie z. B. Überschreitung eines kritischen Verschmutzungsgrenzwertes, Populationsexplosion von Schädlingen, kritischer Stress an tragenden Gebäudeteilen) 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 „Auftauen von Permafrostböden als Folge der Klimaerwärmung“ wählen und als verbundene relevante Ereignisse „kritische Rissbildungen an Bauwerken“ (wie Brücken oder Hochhäuser), die auf betroffenen Baugrund fußen. 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 eine Detektion 1) sicher (im Sinne von „zuverlässig“) erfolgen muss und 2) der Sensor u. a. über einen sehr langen Zeitraum betrieben werden können muss, da es sich nach Voraussetzung um ein zu detektierendes Ereignis handelt, das sporadisch, also u. U. erst nach Wochen, Monaten oder Jahren, auftritt. Mittels Literaturrecherche, Vergleich ggf. exisitierender Sensoren, Kombination existierender Sensoren für Teilaspekte oder Entwurf eines neuartigen, eigenen Sensors soll letztendlich ein geeigneter Sensor identifizert und anschließend 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 könnte die Anforderung „sicherer Sensor“ z.B. durch ein einfaches, robustes oder fehlertolerantes Design erfüllt werden. Die Anforderung „langer Betriebszeitraum“ könnte durch ein Design erfüllt werden, bei dem der Sensor durch das Detektieren des Ereignisses selbst die nötige Energie zur Ereignisdetektion erzeugt (z. B. Induktion durch eine Bewegung) oder aber durch den Einsatz regenerativer Energiequellen (wie z. B. Sonnenlicht oder Wärmedifferenzen). 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 angeschlossen ist und das in der Lage ist, zu erkennen und zu protokollieren, ob der Sensor ein einsprechendes Ereignis detektieren konnte. (Ein solches informatisches System kann von einem Studierenden der Informatik sehr leicht umgesetzt werden; es stellt keine Forschungsherausforderung dar, wird im Weiteren jedoch benötigt.) Nach dem Entwurf und der protoypischen Realisierung des beteffenden Sensors soll der Sensor exemplarisch über einen gewissen Zeitraum in einer geeigneten Umgebung am informatischen System betrieben werden. Dies kann, je nach gewähltem Phänomen und Ereignis, in einer realen Umgebung stattfinden (bspw. die Detektion von Luftqualitätsgrenzwertverletzungen an einem Verkehrsknotenpunkt) oder in einer Umgebung, die die, dem Ereignis zugrundeliegenden Ursachen, (sporadisch) simuliert (bspw. durch das Senken eines Modellgebäudeteils). Ziel des Betriebs des Sensors in einer solchen Umgebung ist dabei das Erheben von empirischen Daten bzgl. der sicheren Detektion des gewählten Ergeinisses über einen realen oder simulierten, möglichst langen Zeitraum. Durch die Auswertung der erhoben Daten soll somit ein sog. „Proof-of-Concept“ erbracht werden, dass der entworfene und realisierte Sensor tatsächlich wie gefordert betrieben werden kann und dabei sicher sporadische Ereignisse detektiert. 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 überblicksartig 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 Forschungsfragestellung einen geeigneten, d. h. auf die konkreten Anforderungen maßgeschneiderten, neuen Sensor in einer methodisch zielgerichteten Art und Weise entworfen, realisiert, betrieben und letztendlich bzgl. der konkreten Anforderungen hin bewertet haben, sowie ihre Ergebnisse dokumentiert, vor einer kritischen Öffentlichkeit präsentiert und argumentativ verteidigt haben. |