(SILAS) für die minimal invasive Chirurgie - Universität zu Lübeck

Das Sicherheitsmodul umfasst einen 3D-Beschleunigungssensor
sowie zusätzlich optional auch einen
Passivinfrarotsensor (PIR) und/oder eine Kamera. Der
PIR-Sensor ermöglicht die Detektion von passierenden
Personen in einer Entfernung bis zu zehn Meter und
bietet damit die optimale Grundlage z.B. zur großflächigen
Überwachung eines Areals, in das eine Reihe
solcher Sensorknoten ausgebracht wurde. Mit Hilfe
des Beschleunigungssensors kann beispielsweise die
Einhaltung von Transportauflagen überwacht, die unerlaubte
Bewegung eines Objektes erkannt oder die
Bewegungsanalyse von Personen durchgeführt werden.
Unter Zuhilfenahme der Kamera können z.B. mehrere
benachbarte Sensorknoten eine Momentaufnahme des
Geschehens erstellen, falls eine sicherheitskritische
Lage festgelegt wurde. Auch der Einsatz im Bereich der
Überwachung von Maschinen im Rahmen der Prozessautomatisierung
ist möglich.
Das Fahrzeugerkennungsmodul ermöglicht die Detektion
eines passierenden Pkw oder ähnlichen Objektes in
bis zu fünf Metern Entfernung unter Zuhilfenahme einer
Magnetsensorik. Es erschließt vielfältige Anwendungen
in den Bereichen Verkehr, Sicherheit und Verteidigung.
Messungen von Umgebungsmodalitäten wie Temperatur
und Helligkeit werden durch das Klimamodul ermöglicht.
Es kann andere Module ergänzen wie auch
einzeln im Bereich Agrarwirtschaft/Biologie eingesetzt
werden.
Das Gatewaymodul integriert die iSense-Plattform in
traditionelle Netzwerkinfrastrukturen, indem über eine
standardisierte serielle oder eine USB-Schnittstelle der
Datenaustausch mit herkömmlichen PC-Architekturen
ermöglicht wird. An einen PC angeschlossen, kann das
gesamte Sensorsystem über die USB-Schnittstelle mit
Energie versorgt werden und ggfs. der Li-Ionen-Akku
geladen werden. Das Gatewaymodul ermöglicht auch
die Programmierung und Konfiguration ganzer Netzwerke
mit Hilfe der Funkprogrammierung. So können
bereits installierte Netze (auch im laufenden Betrieb)
drahtlos neue Software erhalten.
…und Software
Dieser extremen Vielseitigkeit der Hardware muss die
Software in ähnlich flexibler Weise gegenüberstehen.
Jedoch stellt bereits die Programmierung einzelner eingebetteter
Systeme eine Herausforderung dar, da diese
in aller Regel über keine komfortablen Möglichkeiten
zur Fehlersuche verfügen und die Interaktion mit diesen
Geräten ohne Ein- oder Ausgabegeräte stattfindet. Diese
Situation findet sich erheblich verschärft auch in Sensornetzwerken
wieder. Diese massiv verteilten Systeme
verkomplizieren die Entwicklung von Anwendungen
maßgeblich und verlangen neuartige Konzepte und
Werkzeuge, um dieser Situation Herr zu werden. Die
iSense-Software bietet in Form von Basis- und Sensormodulen
exakt diese Flexibilität und Unterstützung, wie
sie zur effizienten und fehlervermeidenden Entwicklung
von Anwendungen benötigt wird (Abbildung 7).
Eine Art Mikro-Betriebssystem, das speziell an die
Bedürfnisse von Sensornetzen angepasst ist, arbeitet
extrem Ressourcen schonend und optimiert den Energieverbrauch
der Hardware – ähnlich wie bei heutigen
Notebooks. Es besteht aus einer Vielzahl einzelner Module,
die Softwarefunktionalitäten bereitstellen, welche
in allen oder vielen Anwendungen benötigt werden.
Darunter sind Module, mit denen Geräte ihre Position
berechnen können, mit denen man die Uhren aller Geräte
in einem Gesamtsystem auf einander abstimmen
kann oder mit deren Hilfe man die Verbreitung und
Weiterleitung von Daten im System steuern kann. Da
alle Module einzeln selektiert werden können, kann der
Entwickler diejenigen Funktionen auswählen und nutzen,
die seine Anwendung benötigt.
Zusätzlich zu diesen Grundmodulen wird Software für
die drei Sensormodule entwickelt, die die jeweiligen
Sensoren auf den entsprechenden Hardwaremodulen
konfigurieren und steuern sowie ihre Ergebnisse auslesen
und aufbereiten. Des Weiteren integriert die iSense-
Software auch Infrastrukturdienste, die die Verwaltung
eines bereits im Betrieb befindlichen Sensornetzwerkes
unterstützen und vereinfachen. Als Beispiel sei hier die
Fähigkeit der iSense-Sensorknoten genannt, die Applikation
über die Funkschnittstelle drahtlos auszutauschen.
Auf diese Weise können aktualisierte Programmpakete
ausgeliefert werden, ohne das bereits in der Umgebung
ausgebrachte Netzwerk physisch administrieren
zu müssen.
Auf dieser Basis lassen sich dann innovative Applikationen
für vielfältige Anwendungsgebiete kostengünstig
entwickeln, da eine spezielle Anwendung ihre Funktionalität
aus standardisierten Modulen bezieht. Durch die
vielfältigen Kombinationsmöglichkeiten der Module ist
man flexibel für die speziellen Anforderungen einzelner
Anwendungen.
Lösungen für Anwender
Besonders relevante Anwendungsfelder für die iSense-
Plattform sehen wir in den Bereichen Logistik, Fabrik-
92 FOCUS MUL 24, Heft 2 (2007)