Wassertemperatur-Sensoren Zürichsee

Projektidee

Rund um den Zürichsee möchten wir Wassertemperatur-Sensoren verteilen, welche kabellos ihre aktuellen Messwerte ins Internet schicken.

Interessenten sind Personen, die entweder gerne schwimmen, oder sonstwie mit dem Wasser in Kontakt kommen (z.B. Kanu- und Rudervereine).

Beginnen würden wir an einigen Orten in Rapperswil: HSR, Lido, ev. Strandbad.

Die Messwerte kann man über Websites, Mobile Apps oder physikalische Displays ansehen.

Team

Technologie

Wir haben folgende Anforderungen an die Hardware:

  • Solarbetrieben.
  • Wasserresistent.
  • Das System sollte an jedem Ort um den Zürichsee seine Messdaten mindestens 4 mal am Tag ans Internet senden können.
  • Einfache Wartung
  • Vernünftige Einrichtungskosten (unter 200 CHF)
  • Möglichst tiefe Wartungskosten (unter 20 CHF pro Monat)

Als Datennetz liegt natürlich das Mobilnetz nahe. Allerdings gibt es da primär das Kostenproblem. Abos der Schweizer Anbieter sind relativ teuer, daher nicht geeignet. SMS über einen Prepaid-Vertrag wird einerseits schnell teuer (4x pro Tag bei 20 Rappen pro SMS sind schon 24 Franken pro Monat). Zudem müssen die SIM-Karten regelmässig aufgeladen werden -> zu hoher Aufwand.

Eine weitere Möglichkeit wäre die Nutzung eines Angebotes, bei dem gewisse Rufnummern gratis eingerichtet werden können. Man könnte auch eine Gratis-Rufnummer registrieren, die Kosten könnten mit vielen Sensoren amortisiert werden. Allerdings braucht ein Anruf sehr viel Strom, zudem können nicht mehrere Sensoren gleichzeitig anrufen. Und eine Codierung über die Anruf-Aufbau-Dauer ist zu unzuverlässig (und braucht ebenfalls zu viel Energie).

Eine dritte Möglichkeit wäre eine Funktstrecke zu einer Bridge, die über einen Internetanschluss verfügt. Dies erhöht jedoch die Kosten und den Wartungsaufwand. Zudem ist das System nicht mehr eigenständig sondern besteht aus mehreren Komponenten.

Anfangs Jahr brachte dann die Kickstarter-Kampagne des Spark Electron die Lösung. Für 39$ kriegt man einen Microcontroller mit 2G-Konnektivität. Dazu gibt es - und das ist die eigentliche Innovation - ein Mobilabo für 3$ pro Monat welches 1 MiB Traffic beinhaltet. Jedes weitere Megabyte kostet dann 1$.

Wenn man in einer naiven Implementation den Temperatur-String mit einer Nachkommastelle als IPv4 UDP Paket senden würde, wäre die Paketgrösse 32 Byte gross. Das ergibt 32768 Nachrichten pro Monat, oder 1092 pro Tag. Der Traffic von 1 MiB reicht also bei weitem aus.

Das zweite Thema – die Energieversorgung – ist auch abgedeckt. Gestern wurde angekündigt dass das Electron einen Batterie-Management Chip (BQ24195) enthalten wird. Das bedeutet, dass wir einen LiPo-Akku sowie ein Solarpanel direkt anschliessen können und keinen eigenen Laderegler entwickeln müssen. Die externe Power Source darf zwischen 3.9 und 17 VDC sein. Perfekt.

Zudem wurde die Hardware open sourced, die Platform entspricht also auch unseren Vorstellungen von nachhaltiger Entwicklung.

Last but not least bietet Spark (bzw. Particle, wie die Firma neu heisst) eine Art Cloud-Lösung, über welche man die Kommunikation mit den Sensoren lösen kann. Wir brauchen also keine eigene Serverkomponente, sondern können alle Sensoren über eine einzige API programmatisch ansteuern.

Ich habe einen Spark Electron vorbestellt, er sollte im Oktober eintreffen. Zudem habe ich zu Entwicklungszwecken auch noch einen Spark Proton bestellt (selbe Platform, aber mit WiFi statt 2G), welcher bereits im August verschickt wird.

Als Temperatursensor könnte sowas dienen. Alternativ selber löten und isolieren, aber wir können die Initialkosten ja weiterverrechnen. Vielleicht hat ja auch @raphi eine bessere Möglichkeit via Sensi :wink:

Finanzierung

Jeder Sensor sollte von jemandem “adoptiert” werden. Mögliche Kandidaten: Strandbäder, Sportvereine, Bildungseinrichtungen, Stadtverwaltungen, etc. Wir werden eine einmalige Einrichtungsgebühr sowie eine laufende Wartungsgebühr verlangen. Im Gegenzug können die Partner “ihren” Sensor auf ihrer Website einbinden.

In einem zweiten Schritt könnten wir auch mobile Apps (Wassertemperatur Zürisee bzw. Schweiz) entwickeln, welche dann beim entsprechenden Sensor den Sponsor mit Logo zeigen. Einerseits können wir so den Verein mitfinanzieren, andererseits machen wir auch Werbung für uns.

Man könnte auch weitere Dienste anbieten. Mögliche Ideen:

  • Alarmierung unter/über einem Grenzwert per Push-Notification, Email oder SMS
  • Eine LCD-Anzeige in der Nähe der Sensoren, die z.B. bei der HSR-Wiese direkt die Temperatur anzeigt
  • usw…

Nächste Schritte

Ich warte noch auf die Auslieferung des Spark Proton. Sobald dieser eingetroffen ist, kann ich zusammen mit Adonis und Joni an der Firmware und den Sensoren arbeiten.

1 Like

Der Photon ist inzwischen angekommen.

Gemäss 20min bleibt das 2G Netz von Swisscom übrigens noch bis Ende 2020 bestehen.

Für den Prototypen mit dem Photon habe ich mal ein einfaches PCB gemacht:

Ein selbst geätzter Prototyp liegt bereits im Coredump, funktioniert gut:

Da wir diese Boards in der Firma auch brauchen können, habe ich über http://dirtypcbs.com/ für 28$ mal 30 Stück bestellt (kostet gleich viel wie 10 Stück). 5 davon kauft meine Firma dann gleich für 20 CHF ab, dann haben uns die restlichen 25 noch 8$ gekostet und wir können sie in den Shop stellen :slight_smile:

Hier die Ladung der Prototypen für den Photon (mit WLAN statt 2G):

Betreffend Pricing für eine Patenschaft würde ich folgendes vorschlagen:

  • 200 CHF Setup (beinhaltet Entwicklung, Bauteile, Zusammenlöten, Installation vor Ort)
  • 20 CHF pro Monat für laufende Kosten (SIM-Karte, Datenvolumen, Serverhosting, Logo in der App)

Ev. könnte man zu Beginn noch einen “40% Pilotprojekt-Rabatt” auf der Setupgebühr gewähren.

Der Pate kriegt dafür folgendes:

  • Einen oder mehrere Temperatursensoren im Zürichsee neben dem eigenen Standort
  • Einfachen Zugriff auf die Daten via Website und Mobile App (Android / iOS)
  • Wordpress Widget zum Einbauen des Sensors in den eigenen Blog
  • Auf der Website und in der App wird neben dem Sensor jeweils das Logo und ein Link des Paten eingeblendet
  • Custom-Integration des Sensors in eine eigene Website o.ä. wird für (ziemlich günstige) 50 CHF pro Stunde verrechnet

Was meint ihr, @schmijos @Luz @raphi?

3 posts were split to a new topic: Trinkwasser-Überwachung mit Sensoren

Ich denke das ist zu günstig. Die Idee ist so cool und mehr wert. Ich denke das könnte eine sehr gute Gelegenheit sein, uns finanziell besser abzustützen.

Das Datasheet für den Electron wurde veröffentlicht: https://docs.particle.io/datasheets/electron-datasheet/

Betreffend der Verbindungsaufbau-Dauer habe ich einen Thread aufgemacht:

Die Behörden haben auch einen Sensor, ich weiss aber nicht wie der am Internet hängt.

http://www.awel.zh.ch/internet/baudirektion/awel/de/wasser/messdaten/wassertemperatur.html#aktuelle-daten