STORASENSE - Projektüberblick / MVP¶

Ziel des MVP¶

Ziel dieses Minimal Viable Products (MVP) ist die Entwicklung eines einfachen, funktionalen Systems zur Erfassung und Überwachung von Umweltdaten – konkret Temperatur und Luftfeuchtigkeit – über Sensoren, deren Messwerte gespeichert, ausgewertet und überwacht werden. Das System dient als Grundlage für eine spätere Erweiterung mit zusätzlichen Sensoren und Benachrichtigungsmechanismen.

Systemüberblick¶

Das System basiert auf einer Hardwarekomponente (Arduino mit angeschlossenen Sensoren), welche die gemessenen Umweltdaten regelmäßig über das MQTT-Protokoll an einen Server übermittelt.

Die empfangenen Messwerte werden in einer permanenten Datenbank gespeichert und über eine grafische Benutzeroberfläche visualisiert. Darüber hinaus kann der Benutzer individuelle Schwellenwerte für Temperatur definieren. Wird ein definierter Temperaturbereich überschritten oder unterschritten, so wird automatisch eine Warnung ausgegeben und an den MQTT-Broker gesendet. Bei Grenzwertüberschreitungen wird zudem ein neues MQTT-Topic veröffentlicht, das von anderen Komponenten abonniert werden kann, um z. B. automatisierte Reaktionen auszulösen.

Funktionale Anforderungen¶

• Das System misst alle 30 Sekunden verschiedene Sensorwerte - anfangs insbesondere die Temperatur und Luftfeuchtigkeit über angeschlossene Sensoren.
• Die Messergebnisse werden in einer permanenten Datenbank gespeichert.
• Der Benutzer kann über eine grafische Benutzeroberfläche einen Temperatur-Mindestwert und einen Temperatur-Höchstwert definieren.
• Liegt die gemessene Temperatur außerhalb des definierten Bereichs, wird automatisch eine Warnung erzeugt.
• Die Warnung wird über den MQTT-Broker veröffentlicht: Bei einer Grenzwertverletzung wird eine Nachricht auf ein dafür vorgesehenes MQTT-Topic geschickt, auf das andere Systeme oder Komponenten zugreifen können (z. B. zur Steuerung von Aktoren). In der Plattformoberfläche wird die Warnung innerhalb einer Alarmhistorie eines Lagerraums (stellt die letzten 500 Alarme des Lagerraums dar) ebenfalls angezeigt.
• Die Benutzeroberfläche stellt ein aktives Dashboard dar, das die aktuellen Sensordaten in Echtzeit visualisiert.
• Das System verwaltet Benutzer (bis zu ~500), die verschiedene Rollen haben können (z. B. Admin, User).
• Weiter erlaubt das System die Verwaltung von Lagerorten (bis zu ~500), die jeweils mit den gegebenen Sensoren verbunden sein können.

Nicht-funktionale Anforderungen¶

• Verfügbarkeit des Systems:
  • Das System soll eine Verfügbarkeit von 99% innerhlab eines Zeitraums von drei Tagen aufweisen.
  • Falls das System abstürzt, wird es versuchen, sich automatisch bis zu drei Mal in kurzen Abständen neu zu starten.
• Sicherheit des Systems: Authentifizierung und Autorisierung
• Performance des Systems: Schnelles Alamierungssystem - Push-Benachrichtigung und MQTT-Benachrichtigung innerhalb von 90 Sekunden nachdem der festgelegte Toleranzbereich des Sensors für länger als 30s verletzt wird.

Optionale Erweiterungen¶

Die folgenden Funktionen sind nicht Bestandteil des MVPs, können jedoch zu einem späteren Zeitpunkt ergänzt werden:

• Sensor zur Erkennung von Kohlenwasserstoffen zur Überwachung der Luftqualität
• Ultraschallsensor zur Türüberwachung, z. B. zur Anwesenheitserkennung oder Zutrittskontrolle
• Benachrichtigung per Push-Nachricht bei Grenzwertüberschreitungen oder anderen definierten Ereignissen

Rahmenbedingungen¶

Technische¶

• Hardware: Arduino-Mikrocontroller mit (voraussichtlich) vier angeschlossenen Sensoren, die folgende Daten liefern: Temperaturmesswert, Luftfeuchtigkeitsmesswert, Kohlenwasserstoffmesswert, Zustand der Tür (offen/geschlossen)
• Gestellter MQTT-Broker nach Pub/Sub-Muster
• Python als Programmiersprache für die Backend-Entwicklung

Organisatorische¶

• Entwicklungszeitraum: 2.5 Monate
• Teamgröße: 4 Personen

Software-FMEA Analyse¶

Folgende SFMEA-Analyse dient der Identifizierung potenzieller Schwachstellen des Systems - insbesondere des oben beschriebenen MVPs: Dafür wird das Gesamtsystem STORASENSE in seine Teilsysteme gegliedert und analysiert:

Legende:¶

Bedeutung (B): Auswirkung des Fehlers (1 = keine Auswirkung, 10 = totaler Schaden)

Auftreten (A): Wahrscheinlichkeit des Auftretens der Ursache (1 = sehr unwahrscheinlich, 10 = sehr wahrscheinlich)

Entdeckung (E): Wahrscheinlichkeit, dass der Fehler entdeckt wird, bevor er Schaden anrichtet (1 = sehr wahrscheinlich entdeckt, 10 = nicht zu entdecken)

Risikoprioritätszahl (RPZ): B × A × E (hoher Wert = Handlungsbedarf)

1. STORASENSE-SENSORIC: Sensor-Einheit (Hardware):¶

Verantwortlich für die Erfassung der physikalischen Messwerte.

2. STORASENSE-PLATFORM: Backend (FastAPI-Anwendung)¶

Verantwortlich für die Datenverarbeitung, Speicherung, Alarmierung und API-Bereitstellung.

Hinweise¶

Da es sich um ein MVP handelt, liegt der Fokus zunächst auf der Umsetzung der Kernfunktionen (Datenaufnahme, Speicherung, Warnung). Erweiterte Funktionalitäten, Sicherheit auf Anwendungsebene sowie Skalierbarkeit sind nicht Bestandteil des ersten Releases, können aber im Rahmen weiterer Iterationen realisiert werden.