Smart Gardening. Entwicklung eines Internet of Things-Prototyps zur optimalen Kultivierung von Nutzpflanzen für den heimischen Gebrauch

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Zielsetzung
1.3 Vorgehensweise

2 Grundlagen
2.1 Kultivierung von Nutzpflanzen
2.1.1 Begriffsdefinition
2.1.2 Anbauarten
2.2 Internet of Things
2.2.1 Begriffsdefinition
2.2.2 Technische Umsetzung

3 Prototyping
3.1 Begriffsdefinition
3.2 Konstruktion des Prototyps
3.2.1 Komponenten
3.2.2 Architektur

4 Analyse des Prototyps
4.1 Kriterien
4.2 Messergebnisse
4.2.1 Tag 1 bis 10
4.2.2 Tag 11 bis 20
4.2.3 Tag 21 bis 30
4.3 Bewertung

5 Fazit

Literaturverzeichnis
Monographien
Bericht
Sammelwerke
Internetquellen

Anhang

Abkürzungsverzeichnis

Abkürzungen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildungsverzeichnis

Abbildungen

Abbildung 1: Architektur Internet of Things

Abbildung 2: Darstellung Muster der Prototypen

Abbildung 3: Raspberry Pi 3B+

Abbildung 4: Datenbanktabelle Smart Gardening

Abbildung 5: Quellcode zur Steuerung des MQTT auf dem Raspberry Pi 3B+

Abbildung 6: ESP8266-12E WiFi Funkmodul

Abbildung 7: Quellcode zur Steuerung des ESP8266-12E Wifi Funkmodul

Abbildung 8: Feuchtigkeitssensor YL-69 mit Breakout-Board

Abbildung 9: Architektur Smart Gardening

Abbildung 10: Kollaboration der Komponenten

Abbildung 11: Messwerte Tag 1

Abbildung 12: Messwerte Tag 2

Abbildung 13: Messwerte Tag 3

Abbildung 14: Messwerte Tag 4

Abbildung 15: Messwerte Tag 5

Abbildung 16: Messwerte Tag 6

Abbildung 17: Messwerte Tag 7

Abbildung 18: Messwerte Tag 8

Abbildung 19: Messwerte Tag 9

Abbildung 20: Messwerte Tag 10

Abbildung 21: Messwerte Tag 11

Abbildung 22: Messwerte Tag 12

Abbildung 23: Messwerte Tag 13

Abbildung 24: Messwerte Tag 14

Abbildung 25: Messwerte Tag 15

Abbildung 26: Messwerte Tag 16

Abbildung 27: Messwerte Tag 17

Abbildung 28: Messwerte Tag 18

Abbildung 29: Messwerte Tag 19

Abbildung 30: Messwerte Tag 20

Abbildung 31: Messwerte Tag 21

Abbildung 32: Messwerte Tag 22

Abbildung 33: Messwerte Tag 23

Abbildung 34: Messwerte Tag 24

Abbildung 35: Messwerte Tag 25

Abbildung 36: Messwerte Tag 26

Abbildung 37: Messwerte Tag 27

Abbildung 38: Messwerte Tag 28

Abbildung 39: Messwerte Tag 29

Abbildung 40: Messwerte Tag 30

Abbildung 41: Messwerte gesamter Beobachtungszeitraum

Abbildung 42: Bilanzierung des Ertrags

Tabellenverzeichnis

Tabellen

Tabelle 1: Methoden zur Diagnose der Nährstoffversorgung

Tabelle 2: Arten des Gärtnerns

Tabelle 3: Charakteristika von IoT-Objekten

Tabelle 4: Arithmetischer Leitwiderstand nach Art

1 Einleitung

1.1 Problemstellung

Pflanzen benötigen zur Kultivierung unter anderem Wasser. Die Verabreichung von zu viel Wasser kann für eine Pflanze mindestens genauso schädlich sein wie zu wenig.¹ Aufgrund zu viel Wasser können die Wurzeln der Pflanze faulen und sterben mit der Zeit ab.² Für Nutzpflanzen im heimischen Gebrauch, welche durch den Ertrag ihrer Früchte bei der Nahrungsgewinnung beitragen, sind eine verminderte Ernte bzw. das Absterben für den Menschen problematisch. Zum einen, da die Nahrung für den Konsum schlichtweg fehlt und zum anderen, weil Samen für die Kultivierung neuer Nutzpflanzen damit nicht existieren. Das daraus entstehende Problem ist demnach die Ermittlung der idealen Kultivierung einer Nutzpflanze anhand einer optimalen Bewässerung und daraus resultierender Erdfeuchte.

1.2 Zielsetzung

Das Ziel der vorliegenden Thesis ist es, einen Internet of Things Prototyp zur optimalen Bewässerung von Nutzpflanzen für den heimischen Gebrauch zu entwickeln. Die sich daraus ableitende Forschungsfrage lautet: „Ist es möglich, eine Pflanze mittels Überwachung ihrer Erdfeuchte durch einen Internet of Things Prototyp optimal zu kultivieren?“ Die Forschungsfrage soll anhand des Wachstumsfortschritts der durch den Prototyp überwachten Pflanze beantwortet werden. Dazu wird bei zwei identischen Pflanzen der Wachstumsfortschritt über eine Zeitspanne von dreißig Tagen beobachtet.

1.3 Vorgehensweise

Die vorliegende Thesis soll zeigen, wie ein Internet of Things Prototyp zur optimalen Kultivierung von Nutzpflanzen für den heimischen Gebrauch unterstützen kann.

In Kapitel 2 werden deshalb zunächst die Grundlagen zu Nutzpflanzen sowie Internet of Things erläutert. Die Begriffe und Definitionen, welche im weiteren Verlauf der Thesis von wesentlicher Bedeutung sind, werden zu Beginn erklärt.

Darauf folgt die Beschreibung der Anbauarten von Nutzpflanzen sowie die technische Umsetzung im Bezug von Internet of Things.

Im Anschluss wird in Kapitel 3 die Methodik des Prototyping vorgestellt sowie die eigentliche Entwicklung des Prototyps. Hierzu wird zuerst die Begriffsdefinition erläutert, gefolgt von den verwendeten Komponenten sowie der Architektur des Prototyps. Enthalten sind Abbildungen sowie Quellcode-Snippets.

Kapitel 4 widmet sich der Analyse des Prototyps. Zuerst wird erläutert, nach welchen Kriterien der Prototyp zu bewerten ist. Daraufhin werden die vom Internet of Things Prototyp dokumentierten Feuchtigkeitswerte visualisiert. Danach folgt die Bewertung und Visualisierung der arithmetischen Messwerte über den gesamten Beobachtungszeitraum. Abschließend folgt die Beantwortung der Forschungsfrage.

Das Fazit besteht aus einer Zusammenfassung der essenziellen Erkenntnisse der Thesis. Es bietet einen Ausblick auf fortführende Möglichkeiten, einen Internet of Things Prototyp in Bezug auf die Kultivierung von Nutzpflanzen zu entwickeln.

2 Grundlagen

2.1 Kultivierung von Nutzpflanze n

2.1.1 Begriffsdefinition

Als Nutzpflanzen werden Pflanzensorten bezeichnet, welche dem Menschen direkt als Konsumgut, als Viehfutter, in der Medizin und zur Herstellung von Textilien dienen.³ Zu differenzieren ist dabei zwischen der wild wachsenden und der vom Menschen kultivierten Nutzpflanze.⁴ Kulturpflanzen würden, ohne dass sie vom Menschen angebaut und vermehrt werden, nicht lange überleben können.⁵ Die Bodenphysik ist für die Kultivierung elementar, sie bietet mit der Speicherung sowie dem Transport von Nährstoffen und Wasser die wichtigsten landwirtschaftlichen Funktionen.⁶ Für die Qualität pflanzlicher Produkte ist außerdem die natürliche Widerstandskraft gegenüber abiotischen (Trockenheit, Überschwemmung) sowie biotischen Stressoren (Schädlinge, Krankheiten) ausschlaggebend.⁷ Ein wichtiger Ertragsparameter ist zudem die Versorgung der Pflanzen mit essenziellen Nährelementen.⁸ Durch die Verabreichung von schwefelhaltigem Dünger kann die Qualität insbesondere von Gemüsepflanzen verbessert werden, zudem wirkt die Induktion verbessernd auf die natürliche pflanzliche Abwehr.⁹ Der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln kann demnach, durch eine optimierte Nährstoffversorgung der Pflanze, reduziert werden.¹⁰ Um die Nährstoffversorgung der Pflanze diagnostizieren zu können, stehen folgende, in der Tabelle 1 dargestellte Methoden zur Verfügung.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 1: Methoden zur Diagnose der Nährstoffversorgung¹¹

Quelle: eigene Darstellung.

2.1.2 Anbauarten

Neben der klassischen Landwirtschaft haben sich horizontale wie auch vertikale Anbauarten etabliert, welche in Tabelle 2 erläutert werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 2: Arten des Gärtnerns¹²

Quelle: eigene Darstellung.

Für die Anzucht eignen sich bei beiden Methoden gegenüber Kübeln aus Terrakotta oder Plastik auch alternative Gefäße.¹³ Behältnisse, welche ursprünglich für einen anderen Verwendungszweck vorgesehen waren, können so recycelt werden.¹⁴ So lassen sich beispielsweise Holzkisten, Einkaufstaschen, Konservendosen, Joghurtbecher und viele mehr bepflanzen und somit nachhaltig nutzen.¹⁵ Die Größe des Gefäßes richtet sich dabei nach der Pflanzensorte, jedoch benötigen die Gefäße Löcher am Boden damit überschüssiges Wasser abfließen kann.¹⁶

2.2 Internet of Things

2.2.1 Begriffsdefinition

Die Bezeichnung „Internet of Things“ wurde erstmals Ende der 1990er Jahre von Forschern des Massachusetts Institute of Technology verwendet.¹⁷ Die vom Institute of Technology entwickelten Identifikations- und Sensortechnologien sind Bestandteil der wichtigsten technischen Voraussetzungen einer „Machine-to-Machine- Communication“.¹⁸ Das Internet of Things (IoT) beschreibt demnach die Vernetzung vieler oder aller Dinge durch Tags und Chips.¹⁹ Durch ihre Ausstattung mit Sensoren und die feine Abstimmung untereinander sollten die IoT-Objekte unter Berücksichtigung der Bedürfnisse der Nutzer das Auftreten der Computer neu gestalten: smart, unsichtbar, räumlich verteilt, miniaturisiert und, unter Beachtung des Ubiquitous Computing, allgegenwärtig anzutreffen.²⁰ In Form von Smartphones, RFID-Chips, automatisierten Automobilen und intelligenten Häusern gehören diese Technologien bereits zum Alltag.²¹ Viele dieser kleinen, selten leistungsschwachen, in die Alltagsgegenstände integrierten, interagierenden Computer sind mit der Cloud und deren Datenbank zum Internet of Things verbunden.²² Die für IoT-Objekte nötige Infrastruktur ist demnach vorhanden und wird stets weiter ausgebaut werden.²³ Die daraus resultierenden Eingriffe sowie Auswirkungen auf den Menschen und das damit einhergehende Selbstverständnis lassen sich frei von Erwartung und Übereinstimmung nicht mehr wegdenken.²⁴ Der Zweck der IoT-Objekte ist demnach nicht das Repräsentieren oder das Verteilen von Inhalten an passive Nutzer, sondern vielmehr aufgrund der von Sensoren im direkten Umfeld des Menschen gesammelter Daten, Wissen zu extrapolieren, Prozesse und Bewegungen zu kontrollieren und letztlich zu ökonomisieren.²⁵ IoT-Objekte weisen folgende, unter Tabelle 3 dargestellte charakteristische Eigenschaften auf.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 3: Charakteristika von IoT-Objekten²⁶

Quelle: eigene Darstellung.

Die wie in Tabelle 3 dargestellte, weltweite Kommunikation der IoT-Objekte basiert auf dem Grundsatz, dass jedes der beteiligten Dinge über eine Internetadresse verfügt und eindeutig identifiziert werden kann.²⁷ Dies geschieht unter der Verwendung des Internet Protokolls 6 (IPv6), welches eine 128-Bit-Adressierung ermöglicht.²⁸ Gebremst wird die Umsetzung der Potenziale des Internet of Things durch Probleme, welche nicht nur technischer Natur sind: Als Kommunikationsinfrastruktur unterliegt das Internet of Things den selben Missbrauchs- und Gefährdungspotenzialen sowie datenschutzrechtlichen Vorgaben wie das bereits heute standardmäßig etablierte Internet.²⁹ Demnach ist die Nutzung und Integration von Lösungen, um Vertraulichkeit, Integrität und Authentizität zu gewährleisten, unabdingbar.³⁰

2.2.2 Technische Umsetzung

Im Kern besteht eine Internet of Things Architektur aus vier Komponenten:

- den Objekten, welche Optionen zur Konnektivität bereitstellen,
- einem Gateway oder Hub, welcher die Daten akzeptieren und Objektver- waltungsfunktionen anbietet und damit als Nachrichtenbroker zwischen den Objekten und den Back-End-Diensten fungiert,
- der Analyse des Datastreams, der Speicherung der Daten sowie die Integration in die Geschäftsprozesse,
- die Visualisierung der Telemetriedaten in Benutzeroberflächen zur erleichterten Objekteverwaltung.³¹

Diese vier Komponenten sind unter Abbildung 1 als Architektur dargestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Architektur Internet of Things³²

Quelle: eigene Darstellung.

Neben der Sicherheit auf Softwareebene spielt die Integrität auf Hardwareebene ebenso eine wichtige Rolle, weshalb nur Objekte gewählt werden sollten, welche über einen integrierten Schutz vor physischen Manipulationsversuchen verfügen. Demnach sollten die Objekte eine sichere Speicherung und Verwendung von kryptografischen Schlüsseldaten sowie ein sicheres Booten und Laden von Software anbieten.³³ Das IoT System verfolgt zudem die Strategie hochverfügbar, sowie im Katastrophenfall in der Lage zu sein, Daten bzw. Infrastruktur wiederherstellen zu können.³⁴ Die verwendeten Technologien weisen Eigenschaften für domänenübergreifende Unterstützung sowie Ausfallsicherungen auf, weshalb, abhängig von akzeptablen Ausfallzeiten und Datenverlusten, Dienste doppelt gehostet und Daten dupliziert werden.³⁵ Basierend auf Erkenntnissen der Objektdaten werden durch die Integration in die Geschäftsprozesse Aktionen ausgeführt, wobei es sich um das Speichern der Informationsmeldungen, Versenden von SMS oder E-Mails, Auslösen von Alarmen oder Integration in ein CRM System handeln könnte.³⁶ Bereitgestellte Benutzeroberflächen sollten Benutzer- oder Gruppenspezifisch definiert sein um, entsprechend für authentifizierte User, Anwendungen bereitstellen zu können.³⁷

3 Prototyping

3.1 Begriffsdefinition

Die Grundidee des Prototyping ist es, kritische Aspekte einer Soft- bzw. Hardware frühzeitig festzustellen.³⁸ Demnach können Realisierungsoptionen und die Funktionen unter realitätsnahen Umständen abgeglichen werden.³⁹ Prototyping systematisiert die Erstellung ablauffähiger Demonstratoren zum Experimentieren und Evaluieren und stellt keine ad-hoc Vorgehensweise dar.⁴⁰ Unterschieden wird zwischen drei Arten von Prototypen:

- Demonstratoren finden ihre Anwendung in den frühen Phasen eines Projekts bzw. in der Akquise und zeigen grob die Richtung auf, in welche sich die Software entwickeln könnte,
- Labormuster werden benutzt um die Tragfähigkeit einer Architektur sowie technische Fragen zu untersuchen und zu beurteilen,
- Prototypen enthalten bereits große Teile der finalen Funktionen, können durch Anwender getestet sowie bewertet werden und weisen einen hohen Reifegrad auf.⁴¹

Die folgende Abbildung veranschaulicht das Muster, nach welchem Prototypen in der Regel erstellt werden können.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Darstellung Muster der Prototypen⁴²

Quelle: eigene Darstellung.

Der vertikale Prototyp findet Verwendung, um einen Teil der Funktionen über alle Architekturschichten hinweg bereit zu stellen.⁴³ Komplexe Funktionen können demonstriert und von der Benutzerschnittstelle bis zur Datenhaltung überprüft werden.⁴⁴ Der horizontale Prototyp wird gewählt, wenn ein bestimmter Bereich einer Architekturschicht demonstriert werden soll.⁴⁵ Die GUI-Prototypen visualisieren dabei nur Benutzerschnittstellen ohne implementierte, technische Funktionalität im Hintergrund.⁴⁶

3.2 Konstruktion des Prototyps

3.2.1 Komponenten

Für die Überwachung der Erdfeuchte einer Pflanze wird, nach getroffener Definition in Kapitel 3.1, ein vertikaler Prototyp entwickelt. Die Speicherung, Verarbeitung sowie Präsentation der Daten übernimmt ein Raspberry Pi 3B+ (Raspi). Der Raspi ist ein Einplatinencomputer basierend auf einer 64-Bit ARM-Core Architektur.⁴⁷ Dieser wird in Abbildung 3 dargestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Raspberry Pi 3B+

Quelle: eigene Darstellung.

Betrieben wird der Raspi mit einem Micro-USB Anschluss bei einer Spannung von 5V. Zur Verfügung stehen vier Prozessorkerne à 1,4GHz, ein VideoCore IV mit einer 400MHz-Taktung sowie 1GB RAM.⁴⁸

Außerdem verfügt der Raspi über 40 GPIO Pins, einem HDMI, einem LAN sowie einem WLAN-Anschluss und vier USB 2.0 Anschlüssen.⁴⁹ Auf einer 32GB eMMC Flash Speicherkarte ist als Betriebssystem „Raspbian Buster with desktop Release 2019-09-26“ installiert. Hierbei handelt es sich um ein für den Raspberry Pi optimiertes Betriebssystem von Debian.⁵⁰ Die Administration des Raspi erfolgt hierbei mittels einer Remotedesktopverbindung, hierzu ist ein Remotedesktop Server zusätzlich installiert.⁵¹ Für die Datenspeicherung dient eine Maria Datenbank (MariaDB). Die Tabelle besteht aus fünf Datenfeldern und wird in Abbildung 4 veranschaulicht.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: Datenbanktabelle Smart Gardening

Quelle: eigene Darstellung.

Das Datenfeld „id“ ist ein Primärschlüssel vom Typ INTEGER und inkrementiert sich pro neuen Eintrag in die Datenbanktabelle um die Ganzzahl 1. Die anderen Datenfelder werden via Programmcode, zu sehen in Abbildung 5, gesetzt. Um Daten von IoT-Objekten auf dem Raspi empfangen zu können, ist außerdem ein MQTT Server installiert. Der Raspi fungiert dabei als IoT Hub und Broker ohne die Aufgabe, die von den IoT-Objekten erhaltenen Daten an Abonnenten weiterzuleiten.

Administriert wird der MQTT Server mittels einem Python Programm. Veranschaulicht wird dies anhand eines Quellcode-Snippets in Abbildung 5, welches ebenfalls die Verarbeitung sowie die Speicherung in die Datenbank beinhaltet. Der komplette Quellcode befindet sich im Anhang.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5: Quellcode zur Steuerung des MQTT auf dem Raspberry Pi 3B+

Quelle: eigene Darstellung.

Damit Daten an den in Abbildung 5 definierten MQTT Broker gesendet werden können, fungiert ein ESP-8266-12E WiFi Funkmodul (ESP) als Publisher. Die Abbildung 6 illustriert das Funkmodul, verbaut auf einem WeMos D1 mini Board, verlötet mit einer Steckplatine.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6: ESP8266-12E WiFi Funkmodul

Quelle: eigene Darstellung.

Der ESP gehört zu den Microcontrollern und basiert auf einer Tensilica L106 32-Bit Prozessorarchitektur.⁵² Die Taktung des Prozessors liegt bei 80MHz.⁵³ Zur Verfügung stehen 50KB RAM, ein programmierbarer Hauptspeicher ist nicht vorhanden, weshalb der auszuführende Quellcode auf den ESP geflasht werden muss.⁵⁴ Das Funkmodul unterstützt die 2,4GHz Frequenz nach dem IEEE 802.11 b/g/n Standard.⁵⁵

Um die Sicherheit der Kommunikation gewährleisten zu können, ist der Sicherheitsstandard nach WPA bzw. WPA2 implementiert.⁵⁶ Des Weiteren stehen bei der Programmierung des Funkmoduls 17 GPIO-Pins zur Verfügung.⁵⁷ Der in Abbildung 7 zu sehende Programmcode ist mittels der Arduino IDE V1.8.9 programmiert.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 7: Quellcode zur Steuerung des ESP8266-12E Wifi Funkmodul

Quelle: eigene Darstellung.

Die Daten zur Erdfeuchte liefert der Feuchtigkeitssensor YL-69. Das Bauteil besteht aus zwei Teilen: dem U-förmigen Bodenfeuchtsensor (YL-69) und einem Breakout-Board mit Potenziometer.

Ein Breakout-Board fungiert als Schnittstelle zwischen dem Sensor und dem ESP8266-12E Wifi Funkmodul.⁵⁸ Die Verbindung zwischen beiden Bauteilen erfolgt mittels Verbindungskabeln. Der Feuchtigkeitssensor (rechts), das Breakout-Board (links) sowie die Verbindungskabel werden in Abbildung 8 dargestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 8: Feuchtigkeitssensor YL-69 mit Breakout-Board

Quelle: eigene Darstellung

[...]

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¹ Vgl. Ohne Autor, (2017), Staunässe, https://www.zimmerpflanzen-portal.de/staunaesse/

² Vgl. ebd.

³ Vgl. VEN (o. J.), Nutzpflanzen, https://www.nutzpflanzenvielfalt.de/nutzpflanzen/was_ist_das

⁴ Vgl. ebd.

⁵ Vgl. ebd.

⁶ Vgl. Lilientahl, H. (o. J.), Bodenphysik, https://www.julius-kuehn.de/pb/ab/angewandte-bodenkunde/bodenphysik/

⁷ Vgl. Bloem, E., Haneklaus, S. (o. J.), Pflanzenernährung, https://www.julius-kuehn.de/pb/ab/pflanzenernaehrung/einfluss-auf-ertrag-qualitaet-und-gesundheit/

⁸ Vgl. ebd.

⁹ Vgl. ebd.

¹⁰ Vgl. ebd.

¹¹ In Anlehnung an: Bloem, E., Haneklaus, S. (o. J.), Pflanzenernährung, https://www.julius-kuehn.de/pb/ab/pflanzenernaehrung/einfluss-auf-ertrag-qualitaet-und-gesundheit/

¹² In Anlehnung an: Baumjohann, D. (2018), S. 8.

¹³ Vgl. Baumjohann, D. (2018), S. 11.

¹⁴ Vgl. ebd., S. 11.

¹⁵ Vgl. ebd., S. 11.

¹⁶ Vgl. ebd., S. 11.

¹⁷ Vgl. Horvath, S. (2012), S. 1.

¹⁸ Vgl. ebd., S. 1.

¹⁹ Vgl. Sprenger, F., Engemann, C. (2015), S. 8.

²⁰ Vgl. ebd., S. 8.

²¹ Vgl. ebd., S. 8.

²² Vgl. ebd., S. 9.

²³ Vgl. ebd., S. 8.

²⁴ Vgl. ebd., S. 8.

²⁵ Vgl. ebd., S. 9.

²⁶ In Anlehnung an: Fleisch, E., Thiesse, F. (2014), Internet der Dinge, http://www.enzyklopaedie-der-wirtschaftsinformatik.de/wi-enzyklopaedie/lexikon/technologien-methoden/Rechnernetz/Internet/Internet-der-Dinge/index.html

²⁷ Vgl. Horvath, S. (2012), S. 1.

²⁸ Vgl. ebd., S. 2.

²⁹ Vgl. ebd., S. 2.

³⁰ Vgl. ebd., S. 2.

³¹ In Anlehnung an: Microsoft, (2019), IoT Referenzarchitektur, https://docs.microsoft.com/de-de//architecture/reference-architectures/iot/

³² Vgl. ebd.

³³ Vgl. Microsoft, (2019), IoT Referenzarchitektur, https://docs.microsoft.com/de-de//architecture/reference-architectures/iot/

³⁴ Vgl. ebd.

³⁵ Vgl. ebd.

³⁶ Vgl. ebd.

³⁷ Vgl. ebd.

³⁸ Vgl. Kuhrmann, M. (2012), Prototyping, http://www.enzyklopaedie-der-wirtschaftsinformatik.de/lexikon/is-management/Systementwicklung/Vorgehensmodell/Prototyping/index.html

³⁹ Vgl. ebd.

⁴⁰ Vgl. ebd.

⁴¹ Vgl. ebd.

⁴² In Anlehnung an: Kuhrmann, M. (2012), Prototyping, http://www.enzyklopaedie-der-wirtschaftsinformatik.de/lexikon/is-management/Systementwicklung/Vorgehensmodell/Prototyping/index.html

⁴³ Vgl. Kuhrmann, M. (2012), Prototyping, http://www.enzyklopaedie-der-wirtschaftsinformatik.de/lexikon/is-management/Systementwicklung/Vorgehensmodell/Prototyping/index.html

⁴⁴ Vgl. ebd.

⁴⁵ Vgl. ebd.

⁴⁶ Vgl. ebd.

⁴⁷ Vgl. Raspberry Pi Foundation (o. J..), S. 2.

⁴⁸ Vgl. Raspberry Pi Foundation (o. J.), S. 2.

⁴⁹ Vgl. Raspberry Pi Foundation (o. J.), S. 2.

⁵⁰ Vgl. Raspberry Pi Foundation (2019), Raspian, https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/

⁵¹ Vgl. Sorg, J. (2019), Remotedesktop, http://xrdp.org/

⁵² Vgl. Espressif Systems (2019), S. 5.

⁵³ Vgl. ebd., S. 11.

⁵⁴ Vgl. ebd., S. 12.

⁵⁵ Vgl. ebd., S. 9.

⁵⁶ Vgl. Espressif Systems (2019), S. 7.

⁵⁷ Vgl. ebd., S. 17.

⁵⁸ Vgl. CNC Cookbook Inc. (o. J.), Breakout Board, https://www.cnccookbook.com/cnc-breakout-boards/