14. Juli 2025
Im zurückliegenden Sommersemester wurden an der HAW Hamburg im Rahmen eines Wahlpflichtmoduls praxisrelevante Fragestellungen aus dem RESCUE-MATE Kontext bearbeitet. Das gesetzte Ziel war es, die angestrebte Sensordatenerfassung im Polderbereich und die dafür nötige Kommunikation mit den im Feld befindlichen Einsatzkräften mithilfe von automatisierten technischen Systemen resilienter zu gestalten.
Die Resilienz sollte dabei in zwei verschiedene Richtungen verbessert werden. Zum einen soll der korrekte Schließungszustand der Flutschutztore über einen zweiten Faktor abgesichert werden, damit technische oder menschliche Fehler automatisiert festgestellt werden können. Zum anderen sollte die Übertragung der Sensordaten robust gegen Ausfälle der Kommunikationsinfrastruktur gemacht werden.
Ein Kernergebnis dieser Arbeit ist ein vernetztes, mobiles Companion-Gerät namens SenseMate, welches von Verteidigern im Polder mitgeführt werden soll. Die Aufgabe von SenseMate ist es, die gemessenen Daten von Tor-Sensoren einzusammeln, diese an andere SenseMates weiterzuleiten und eine zusätzliche Kommunikationsschnittstelle für die Verteidiger bereitzustellen. Das System wurde im Rahmen der Veranstaltung vom konzeptuellen Entwurf bis zum betriebsbereiten Prototypen entwickelt.
Der batteriebetriebene SenseMate kann seine Daten über mehrere Kilometer Entfernung per LoRaWAN Infrastruktur an eine Kommandozentrale weiterleiten. Die Einsatzkräfte können über die Grafische Nutzerschnittstelle des SenseMates Beobachtungen im Feld direkt im zentralen System hinterlegen, wodurch Arbeitsabläufe und gemeldete Zustände dem leitenden Personal sofort in der Lageübersicht zur Verfügung stehen. Aus der Kommandozentrale können Aufgaben wie z.B. bestimmte Tore zu öffnen oder zu schließen direkt an die SenseMates der Einsatzkräfte übermittelt werden. Bei einem Totalausfall der Kommunikationsinfrastruktur können die Geräte weiterhin ihre Daten über kabellose Peer-to-peer Kommunikation per BLE Advertisements weiterleiten. Mit kryptographisch signierten Datenpaketen wird das System davor geschützt, dass Angreifer Falschinformationen in das System einspeisen können.
In mehreren Revisionsschritten entwickelte sich aus einem lose verkabelten Laboraufbau eine Kleinserie voll integrierter Prototypen mit maßgeschneiderten Platinen und selbst entworfenen Gehäusen aus dem 3D-Drucker. Schaltpläne und Platinenlayouts wurden eigens entworfen, bei einem Auftragsfertiger bestellt und später mit Komponenten bestückt. Die SenseMate Firmware basiert auf dem an der HAW mitentwickelten Open-Source Betriebssystem RIOT. Einzelne Firmware Module z.B. für die Datenhaltung, LoRa-, und BLE Kommunikation und die grafische Benutzeroberfläche wurden in kleinen separaten Teams entwickelt und schlussendlich in ein Gesamtsystem zusammengeführt. Für die Kommandozentrale wurde ein Dashboard entwickelt, das alle eingehenden Informationen übersichtlich zusammenfasst und die Möglichkeit bietet Arbeitern Aufträge zuzuweisen.
Den Abschluss der Veranstaltung markierte eine Präsentation inklusive interaktiver Demonstration des Systems vor RESCUE-Mate Projektpartnern. Die Veranstaltung ermöglichte einen direkten Austausch zwischen den Studierenden und den Praxiserfahrenen Stakeholdern der HPA Flutschutzexperten.
Gewonnene Erkenntnisse sollen für die Weiterentwicklung des Systems genutzt werden. Der entwickelte Quellcode und die Hardware Designs können über das frei zugängliches Repository eingesehen werden.
