IoT Playground

Hoogteberekening

De positie van een object tweedimensionaal bepalen op basis van latitude en longitude is vrij eenvoudig. We missen hierbij alleen een derde dimensie: altitude. Belangrijk om exact aan te kunnen geven waar iemand zich bevindt in bijv. een hoog gebouwd of vliegtuig. In deze blog meer over onze zoektocht naar hoogteberekening!

Om te beginnen; Als we over het over de latitude hebben, dan bedoelen we hiermee de breedtegraad, ofwel X. De longitude betreft de lengtegraad, Y, en altitude geeft de hoogte aan, Z. Deze gegevens vormen de basis voor het driedimensionale coördinaatsysteem.

Hoogtebepaling vanaf zeeniveau tot het aardoppervlak:
Hoogtebepaling is in de luchtvaart uiteraard ook een belangrijk gegeven. Hierbij wordt de hoogte in feet (voeten) berekend vanaf zeeniveau. De hoogte van het aardoppervlak vanaf zeeniveau is gelukkig eenvoudig op te vragen via de API van Google Maps. Hiervoor kunnen we de zogenaamde ElevationService gebruiken:

elevator = new google.maps.ElevationService();

Deze service geeft van elke willekeurige latitude en longitude aan wat de altitude is van de betreffende locatie. De volledige functie staat gedocumenteerd op: https://developers.google.com/maps/documentation/javascript/elevation

Hoogtebepaling vanaf het aardoppervlak:
Maar hiermee zijn we er nog niet. Iemand kan zich ook in een wolkenkrabber begeven. Aan tweedimensionale locatiebepaling heb je in zulke gevallen niet veel. Gelukkig hebben we tegenwoordig hiervoor de digitale barometer!

De barometer (baro = druk in het Latijns) werd in 1643 uitgevonden door Evangelista Torricelli (portretfoto rechts). Het ging hierbij om de bekende kwikbarometer die hij had vervaardigd. Een buisje met kwik werd hierbij omgekeerd in een reservoir met kwik geplaatst. Naarmate de luchtdruk hoger werd, steeg ook de kwik in het buisje. Op deze manier kon naast luchtdruk ook temperatuur gemeten worden, die hiermee samenhing.

De gasmoleculen blijven dankzij de zwaartekracht dicht bij de aarde waardoor er langs de aardkorst een hogere luchtdruk ontstaat (ofwel dichtheid van de lucht). De luchtdruk neemt dus af wanneer de hoogte toeneemt. De lucht wordt bijv. ook ijler wanneer je in de bergen gaat wandelen, een bekend fenomeen. Deze atmosferische druk wordt aangegeven in millibar. De luchtdruk neemt op zeeniveau met ca. 1 millibar af voor iedere 8,2m stijging in hoogte. Op deze manier kunnen we dus ook hoogte berekenen vanaf het aardoppervlak!

Tegenwoordig hebben we gelukkig ook elektronische barometers. Door de luchtdruk verandert de weerstand en dus ook de spanning, waardoor de luchtdruk elektronisch gemeten kan worden. Voordeel hiervan is dat ook de temperatuur gecompenseerd kan worden voor een nauwkeuriger eindresultaat. Warme lucht heeft namelijk een lagere luchtdruk als koudere lucht. De luchtdruk is daarom ook een essentieel gegeven bij weersvoorspellingen.

Meetgegevens op de NB-IoT module van Sodaq:
Inmiddels hebben we de NB-IoT module volledig aan de praat. De gegevens die we nu uit kunnen lezen, naast geodata, betreffen:

luchtdruk, middels een digitale barometer, type LPS22HB
temperatuur en luchtvochtigheid (humidity), middels een digitale temperatuursensor HTS221
magnetisme en versnelling en daarmee richting, middels een magnetometer en een accelerometer, type LSM303AGR

De eerste twee sensoren zorgen voor de input voor een hoogtemeting. De magnetometer kan gebruikt worden om de richting te bepalen waarin een versnelling plaatsvindt. Daarover meer in de volgende blog!

NarrowBand IoT

We zijn weer een stap verder in onze zoektocht naar de beste manier om geodata te verzamelen en beschikbaar te stellen. Onze eerste gedachte hierbij was om de data via het LoRa-netwerk te verkrijgen, hier waren we al bekend mee. Dankzij onderzoek uitgevoerd door Jawed Kakar i.s.m. Paul Koenen, stagiair bij Elonisas IoT, leerde we al snel dat NB-IoT wellicht een interessantere oplossing is voor het verzenden en ontvangen van kleine pakketjes data.

Deze conclusie resulteerde uiteindelijk in de aanschaf van de nieuwste
NB-IoT module van Sodaq. Deze board kan overweg met geodata van diverse satellietnetwerken; GPS, Galileo, GLONASS, and BeiDou. Ideaal voor het doel wat we willen bereiken. Een T-Mobile SIM kaart werd meegeleverd. T-Mobile is een van de aanbieders van het NB-IoT netwerk met landelijke dekking.

In de bovenstaande foto toont ons prototype. De behuizing hebben we 3D geprint bij partnerbedrijf Myler Media. Ons einddoel is om apps en platformen te kunnen voeden met uitermate nauwkeurige geodata van bewegende objecten. Dit lijkt eenvoudig maar bijv. het aspect hoogte heeft aardig wat voeten in de aarde. Doorgaans wordt hoogte vanaf zeeniveau gemeten, maar hier zijn dus verschillende technieken voor met ieder weer voor- en nadelen (daarover meer in en volgende blog). Een ander aspect is bijv. de snelheid waarmee de realtime data aangeleverd kan worden aan het platform waarbinnen de informatie zo accuraat mogelijk getoond moet gaan worden.

Inmiddels krijgen we alle data die geleverd kan worden door de Sodaq-shield binnen. Het gaat hierbij om temperatuur, luchtvochtigheid, luchtdruk, de versnelling, richting en uiteraard de geo-data. De geo-data is indoor lastig te verkrijgen. De volgende stap is om deze data beschikbaar te stellen in een online platform. Hier gaan Jawed en Paul i.s.m. Erik de komende tijd aan werken. Erik, mede-eigenaar van het bedrijf, is specialist in database-technieken en het ontsluiten van de data. Als software engineer heeft Erik zijn leven lang gewerkt aan complexe softwareapplicaties voor de handel, defensie en de overheid. Echt zorgen over of dit goed gaat komen hoeven we ons niet te maken!

Alle bovengenoemde data is momenteel inzichtelijk binnen het AllThingsTalk-platform (https://maker.allthingstalk.com). Communiceren met de cloud gebeurt via de AllThingsTalk Messaging API, gebaseerd op het MQTT protocol. (leer meer hierover op: http://docs.allthingstalk.com/developers/api/messaging). De komende tijd gaan we ons hier meer in verdiepen!

Satellietsysteem Galileo

Dat de aarde om de zon draait weten we inmiddels. Galileo Galilei wist dit in 1610 vast te stellen met behulp van zijn telescoop, een geavanceerde variant van de in 1608 uitgevonden Hollandse kijker. Ondanks dat zijn heliocentrisch wereldbeeld haaks stond op dat van de Katholieke Kerk, hield hij voet bij stuk. Inmiddels weten we niet alleen waar de aarde zich bevind ten opzichte van het universum, maar ook waar wij ons bevinden op de aardbol! Dit dankzij het gelijknamige globale Europese satellietsysteem; Galileo!

De wereld van satellietsystemen

Amerika (GPS), Rusland (GLONASS) en China (BeiDou) waren ons voor als het gaat om globale positiebepaling. Europa kon uiteraard niet achterblijven en investeert sinds 2005 dus ook in het meest nauwkeurige satellietsysteem tot nu toe. Galileo. Uiteindelijk is het de bedoeling om in 2020 operationeel te zijn met 30 satellieten in een baan rond de aarde. Het Galileo satellietsysteem is wereld dekkend met een nauwkeurigheid van 1 centimeter! Deze precisie ontketend weer een nieuwe revolutie in de wereldwijde positiebepaling en daar zijn wij enthousiast over!

Wereldkaart met vrijwel alle satellieten die momenteel om onze aarde draaien.

Jawed Kakar, software engineer bij de Elonisas Groep en Paul Koenen stagiair bij Elonisas IoT, doen momenteel onderzoek naar de verschillende satellietsystemen (kortweg GNSS). Het uiteindelijke doel is om zo nauwkeurig mogelijke geodata zo efficiënt mogelijk te kunnen verwerven en verwerken in online platformen voor bijv. DigitalVisit.

Meer leren? Het enthousiasme delen? Neem contact met ons op.

Nikola Tesla

We weten inmiddels niet beter, maar het feit dat het er niet toe doet of een stekker nu links- of rechtsom het stopcontact in gaat hebben we voornamelijk te danken aan Nikola Tesla, de grondlegger van de wisselstroom. Dé stroom die inmiddels op ieder huishouden, kantoor en fabriek is aangesloten!

Aan het einde van de 19de eeuw brak de ‘Oorlog van de stromen‘ uit, een hevige concurrentiestrijd tussen Nikola Tesla’s zakenpartner George Westinghouse en hun rivaal Thomas Edison. Uiteindelijk zou de wisselspanning het winnen van de gelijkspanning. Niet veel later werd de eerste centrale op wisselspanning gebouwd bij de Niagara watervallen. Geschiedenis werd geschreven toen op 16 november 1897 voor het eerst de straatverlichting in Amerikaanse plaats Buffalo aan ging op basis van wisselspanning. De wisselspanning werd opgewekt door Tesla’s wisselstroomdynamo aangedreven door de watervallen.

Op 17 juni 2014 kondigde Elon Musk aan in dezelfde plaats, Buffalo, een geavanceerde productiefaciliteit voor de productie van zonnepanelen te gaan bouwen. De SolarCity Corporation. Enkele jaren eerder zag Elon Musk zich genoodzaakt om het leiderschap van Tesla Motors over te nemen (inmiddels Tesla, Inc), producent van volledig elektrisch aangedreven auto’s, eervol vernoemd naar de elektrotechnicus Nikola Tesla, die er ongetwijfeld bijzonder trots op zou zijn geweest dat de toekomst van mobiliteit zijn naam draagt.

Meer leren? Neem contact met ons op.

De uitvinding van de geïntegreerde schakeling

Na de uitvinding van de transistor in 1947, zorgde Jack Kilby en Robert Noyce kort na elkaar, voor een volgende revolutie: de uitvinding van de geïntegreerde schakeling (IC).

Jack Kilby en Robert Noyce kregen het voor elkaar om op één stukje silicium meerdere geschakelde componenten te verwerken. Er ontstond een patentenstrijd tussen de twee uitvinders. Ondanks dat Jack Kilby eerder was met de uitvinding, kreeg Robert Noyce het patent in 1969 uiteindelijk op zijn naam met een makkelijker te produceren variant van de IC. Ook de IC zorgde voor verkleining van complexere apparaten. De uitvinding was van grote betekenis voor onder andere de computerindustrie. Na de uitvinding van de IC, ontwikkelde Jack Kilby ook de eerste zakrekenmachine.

In deze periode deed ook de welbekende ‘Wet van Moore’ zijn intreden. De Wet van Moore stelt dat het aantal transistors in een geïntegreerde schakeling door de technologische vooruitgang elke 2 jaar verdubbelt. De voorspelling werd in 1965 gedaan door Gordon Moore, een van de oprichters van chipfabrikant Intel.

As We May Think

We gaan terug naar juli 1945, vlak na de tweede wereldoorlog. Dit is het jaar waarin Vannevar Bush, een Amerikaanse ingenieur, vrij nauwkeurig onze digitale toekomst voorspelde. Hij deed dit in een opstel dat voor het eerst werd gepubliceerd in The Atlantic, een Amerikaans tijdschrift.

Vannevar Bush maakte zich zorgen om hoe de wereld omging met informatie. Er kwam steeds meer informatie beschikbaar en de informatiestromen liepen vaak langs elkaar heen. Bush wilde deze informatie explosie onschadelijk maken en zet zijn visie hierover op papier. Het opstel krijgt uiteindelijk de titel “As We May Think”. Hij schrijft hierin over een soort collectief geheugen, toegankelijk via een machine genaamd de memex. De machine zat ingebouwd in een bureaumeubel en op het bureaublad kon de informatie worden opgevraagd en verwerkt. Hiermee voorspelde hij de komst van internet en de personal computer. Hij voorspelde ook dat “een volledige encyclopedie in een lucifersdoosje zou passen”, een uitspraak die de technologie inmiddels zwaar heeft overtroffen. Ook anderen lieten zich inspireren door de visie van Bush, wat uiteindelijk resulteerde in de uitvinding van hypertekst- en links, het wereld wijde web, de muis en de tekstverwerker.

Niet veel later, in 1947, zou de transistor worden uitgevonden. Een vinding die de visie van Bush mede mogelijk heeft gemaakt!

Dé uitvinding van de 20ste eeuw

We schrijven 16 december 1947. Terwijl de meeste Amerikanen bezig zijn met het optuigen van hun kerstboom, maken de natuurkundigen John Bardeen, Walter Brattain en William Shockley overuren in hun laboratorium. Er werd gewerkt aan een uitvinding die de wereld zou veranderen; de transistor!

Zonder de uitvinding van de transistor zou de mens nooit op de maan zijn geland, zouden radio’s en televisies nog steeds een stuk groter zijn geweest, zouden we nooit personal computers in onze werk- en woonkamers hebben gehad, hadden we niet kunnen surfen op het internet en liepen we niet rond met een smartphone in onze broekzak. Kortom; de transistor heeft veel technologische ontwikkelingen mogelijk gemaakt. Alle vormen van elektronica decimeerde in omvang en gewicht.

In 1950 maakte Shockley de eerste bipolaire transistor, die beter in massa te produceren was. Op deze minuscule elektronische versterker is alle moderne, hedendaagse micro-elektronica berust. De drie uitvinders, werkzaam bij Bell Laboratories, kregen in 1956 de Nobelprijs voor hun uitvinding.

Lees op deze website meer over de technologische innovaties die de transistor heeft ontketend.

Maand van de slimme stad Nijmegen

Op 16 en 18 november 2016 mochten wij een tweetal workshops organiseren voor de Gemeente Nijmegen. Het onderwerp: De maand van de slimme stad! Een initiatief van Paul Geurts, werkzaam bij de gemeente als Informatie Architect.

Dankzij de populariteit van technologieën zoals LoRaWAN en ontwikkelboards als Arduino en Raspberry, is het draagvlak om deze technieken in de praktijk toe te passen en er mee bezig te zijn in zeer korte tijd véél groter geworden. Om goed koers te kunnen bepalen, is het belangrijk allereerst correct geïnformeerd te worden over waar we momenteel staan, welke mogelijkheden binnen handbereik zijn en welke stappen dus het beste als eerste gezet kunnen worden.

Het technologie landschap is aan het veranderen. Na de industriële en de digitale revoluties zijn we beland in een wereld waarin de verbinding tussen de digitale en fysieke wereld steeds belangrijker aan het worden is. In deze semantische leef- en werkomgeving staat alles in verbinding met elkaar. De infrastructuur van het internet, de (opensource) hard- en software en de (draadloze, opensource) communicatieprotocollen zijn de fundamenten om IoT zo toegankelijk te maken als water uit de kraan.

De presentatie werd verzorgd door Rogier van Onna (Elonisas) en Gérard Dijkslag (Promteg). Ook Marc van Blijderveen (Technica Electronica) was hierbij aanwezig. Tijdens de workshop legden we niet alleen uit welke technieken inmiddels voorhanden zijn, we gaven ook praktijkvoorbeelden hoe je zelf aan de slag kunt gaan met de hard- en software.

Bekijk hier de diverse (Arduino) oefeningen die we hebben samengesteld. Spoedig zullen er ook voorbeelden bij komen om aan de slag te gaan met de Sodaq One (http://support.sodaq.com/sodaq-one/).

LoRa luchtballon

Onlangs voer een luchtballon van Hilversum richting Venlo de grens over. Ook onze gateway heeft de signalen van de ballon al vanaf Zeist op kunnen vangen, ondanks dat de antenne wat ongelukkig was geplaatst. Ook uit een eigen test met diverse Sodaq One boards blijkt dat de dekking al aardig goed op orde is!

Elonisas kerlink LoRa IoT station is actief!

Sinds eind juli is onze kerlink LoRa IoT station actief! We hebben de gateway gelijk aangemeld bij The Things Network Nijmegen. Hiermee leveren een bijdrage aan de dekking van het LoRa netwerk in de binnenstad van Nijmegen.

Na onze deelname aan de Smartparcs Hackathon bij Droom in Elst, zijn we ons meer gaan verdiepen in de mogelijkheden en toepassingen van IoT. Dit heeft uiteindelijk geresulteerd in de aanschaf van onze eigen LoRa gateway. Ook Elonisas ziet toekomst in deze nieuwe technieken voor haar klanten.

Naast de investering in LoRa (het communicatie netwerk), zijn we ons ook gaan verdiepen in de verschillende sensoren die beschikbaar zijn. De data van de sensoren kunnen wij uiteindelijk inzichtelijk maken via een webinterface. Deze kunnen wij naar wens van de klant inrichten, en is ook voor mobiel toegankelijk. Ook verzenden van de data naar diverse andere systemen valt onder de mogelijkheden.

Nieuwsgierig geworden? Neem dan zeker contact met ons op. Wij praten u graag bij over de mogelijkheden.