LoRa-Bootsmonitor

https://www.segeln-forum.de/board194-boot-technik/board35-elektrik-und-elektronik/board195-open-boat-projects-org/p2124488-lora-monitoring-und-alarmserver/#post2124488

Der LoRa-Bootsmonitor dient zur Überwachung des Bootes bei Abwesenheit. Es werden verschiedene Messwerte kontinuierlich in Zeitabständen von 5 min aufgezeichnet und über die LoRa-Funktechnik (Long Range) in das LoRaWAN weitergeleitet. Die Daten werden vom TTN-Server (The Thinks Network) in Amsterdam empfangen und zwischengespeichert sowie dann an Ubidots als Web-Frontend weitergeleitet. In Ubidots werden die Messdaten angezeigt und es können verschiedene Benachrichtigungen per Mail bei Grenzwertüberschreitungen von Messwerten versandt werden. Weltweit gibt es eine große Anzahl von LoRa-Gateways die die versendeten Messdaten empfangen können und an den TTN-Server weiterleiten. Die Funktechnik benutzt den lizenzfreien Frequenzbereich um 868 MHz und verwendet eine spezielle Sendetechnik (Chirp), um große Reichweiten von bis zu 4 km zu erzielen. Sollte kein LoRa-Gateway in Reichweite sein, so kann ein weiterer LoRa-Bootsmonitor als LoRa-Gateway verwendet werden. Es wird dann lediglich eine andere Firmware verwendet. Alternativ können auch die Messwerte über WLAN nach Ubidots direkt versendet werden, sofern ein WLAN in Reichweite ist.

Bild: LoRa-Datenübertragung Semtech GmbH

Bild: Blockschaltbild LoRa Bootsmonitor

Der LoRa-Bootsmonitor hat folgende Funktionen:

  • 12V Versorgungsspannung
  •  1,2W Stromverbrauch
  • LoRa Sender und Empfänger mit OLED Display
  • 868 MHz, SF7…SF12, 100 mW Sendeleistung
  • Einspeisung der Daten ins The Thinks Network (TTN)
  • WLAN (2.4 GHz) zur alternativen Datenübertragung
  • GPS Sensor für Geo-Ortskoordinaten
  • BME280 zur Messung von Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck
  • 1x Batteriespannungsmessung (Servicebatterie)
  • 1x potentialfreier Alarmkontakt z.B. für Bilgen- und Tür-Überwachung
  • 2x Tanksensor (0…180 Ohm)
  • 1x Reais-Ausgang zum potentialfreien schalten von Lasten bis 3A (12V oder 230V)
  • 2x 1Wire-Anschluss für Temperatursensoren DS18B20 für die Batterieüberwachung und Kühlschrank
  • Monitoring und Alarmierung über Ubidots-Webfrontend
  • Alarmierung per E-Mail bei Grenzwertüberschreitung
  • Automatische Datenspeicherung für die letzten 31 Tage
  • Verwendung von günstigen Embedded Modulen
  • Keine SMD Bauelemente auf der Platine
  • Platine hier bestellbar: https://aisler.net/p/TUFQWBEF

LoRa 32 Heltec Funk-Modul als Basis

LoRa Gateway

Ubidots Webfrontend mit Messwerten und Geodaten

Leiterplatte zum Bootsmonitor

Bestückte Paltinen (links LoRa-Bootsmonitor, rechtes LoRa-Gateway)

LoRa-Bootsmonitor

Lora-Gateway

 

AVnav Navigationssoftware

OpenSource chartplotter www.wellenvogel.net
  • Vollständig webbasierte Navigationssoftware für Boote
  • Kartendarstellung webbasiert auf Kachelbasis wie bei Google Maps
  • Läuft als Server auf Raspi
  • Auch als eigenständige Android App verfügbar
  • Features:
    • Navigation auf kleinen Geräten wie Handy oder Tablet möglich
    • Auf 7″-Geräte optimiert
    • Auf 10″-Geräten ideal einsetzbar z.B. Android Autoradio (siehe hier)
    • Sensoranbindung über USB, seriell, Bluetooth oder TCP/IP möglich auch unter Android (GPS, Speed, Wind, Tiefe, AIS)
    • NMEA0183 tauglich
    • NMEA Multiplexer und WLAN-Gateway integriert
    • Mit Actisense-Konverter auch mit NMEA2000 nutzbar
    • Trackaufzeichnung
    • Routenplanung
    • Nutzung der Rasterkarten (BSB, NV, alles was sich per Download über mobile atlas creator bekommen lässt…)
    • Minimaler Installationsaufwand
    • Klein, geringer Stromverbrauch
    • Anzeigen sind anpassbar (Größen über Settings, freie Konfiguration, was auf welcher Seite angezeigt werden soll, über json Datei)
    • Erweiterbar/ anpassbar (Plugins für den Server und die App, CSS Adaption, Java Script für eigene Anzeigen)

Links

Verschiedene Einsatz-Szenarien

  1. „klassisches“ Setup – Raspberry im Boot verbaut, dazu ein oder mehrere Tablets zur Anzeige und Bedienung. Auf den Tablets muss dabei nur ein Browser laufen – die können also Android, Windows oder IOS sein. Wenn man möchte, kann man auch noch Laptop(s) oder Handy(s) zur Darstellung nutzen.
    Der Raspberry macht dazu ein WLAN auf, in dem sich die Geräte anmelden können.
    Es können mehrere Geräte angeschlossen werden – bei Bedarf kann jedes der Geräte auch etwas anderes darstellen (zum Beispiel Karte auf einem, Dashboard auf einem anderen).
    Die notwendigen Karten müssen dazu in einem Raster-Format (gemf) vorliegen – es gibt auch einen Konverter dazu.
    Mein setup war meist:

    • ein Tablet am Navi-Tisch
    • ein Tablet unter der Sprayhood

      AvNav klassisches Setup
      Minimales „klassisches“ setup – Raspi, Gps-Maus, 1 USB-RS232-Wandler, Stromversorgung und 2 Tablets
  2. AvNav als NMEA-Multiplexer und WLAN-Gateway
    Hier nimmt AvNav über NMEA-0183 (und seriell-USB Wandler), Bluetooth, NMEA-2000 über Gateway oder über IP NMEA Daten entgegen und gibt sie an verschiedene Ausgänge weiter. Dieser Betrieb kann dabei auch „gemischt“ mit dem klassischen Setup erfolgen – der NMEA-Multiplexer ist immer verfügbar.
    Die Datenausgabe kann erfolgen über:

    1. NMEA-0183 (wieder über USB-Seriell Wandler)
    2. IP (TCP und UDP) – local oder über WLAN
  3. Android „Standalone“
    AvNav läuft als ganz normale App auf einem Android Gerät. Die Daten können vom internen GPS kommen, aber genauso können auch Daten per IP oder per USB bzw. Bluetooth eingelesen werden. Die Anzeige-Funktionen sind die gleichen wie in der normalen App.

    AvNav Android Standalone
    AvNav App auf Android
  4. Android „Master-Slave“
    Hier ist die App nur auf einem Gerät (vielleicht einem Autoradio – siehe DIY-Plotter Android-Radio) installiert und sie kann auf diesem Gerät und auch auf weiteren Geräten im gleichen WLAN benutzt werden. Auf den anderen Geräten muss dazu wieder nur ein Browser vorhanden sein – die können dann wieder auf einem beliebigen System laufen.
    Im Bild hier ein altes Ipad 3 als 2. Display.

    AvNav Android Master Slave
    Android Master Slave – das untere Tablet arbeitet als Master, das obere wird als 2. Display genutzt
  5. Windows (oder Linux) Desktop
    Für Windows gibt es einen fertigen Installer, für Linux Pakete. Damit kann avnav auch auf einem Desktop Computer (oder Laptop) installiert werden. Der Fokus ist hier zwar die Konvertierung von Karten (die z.B. im BSB Format vorliegen), aber die gesamte Funktionalität kann auch hier genutzt werden. Auch dabei ist es natürlich wieder möglich, weitere Geräte per Browser als Display zu nutzen.

    AvNav Windows
    AvNav unter Windows

 

DIY Plotter Android-Radio

  • Basis 2 DIN Android Autoradio
  • Touchfähiges 7“ – 10″ Display
  • Touch Funktionstasten
  • Je nach Modell Android 8 oder 9
  • Je nach Modell 1…4 GB RAM
  • Kabelgebundenes, leistungsstarkes GPS enthalten
  • Bluetooth,WLAN integriert
  • CAN-Bus integriert (Lenkradfernsteuerung)
  • 12V-Versorgung
  • 10…15W im aktiven Betrieb
  • 0,5W im Standby
  • 3s Aufwachzeit aus Standby
  • 2x USB 2.0 (für ext. GPS, NMEA0183, NMEA2000, NAVTEX, DVBT-Stick für AIS, etc )
  • 4 Kanal Audio-Verstärker
  • UKW-Radio, DSR bei einigen teureren Modellen
  • Optionale Rückfahrkamera als Mastkamera verwendbar
  • Google Play Store integriert
  • Mit beliebigen Apps erweiterbar
  • Nicht wasserdicht
  • Kosten: 60-200 EUR

https://www.segeln-forum.de/board1-rund-ums-segeln/board35-bootstechnik-und-elektronik/73496-plotter-diy/#post2077437

 

7″ Android Autoradio mit AvNav, gut für Innenbenutzung geeignet, zu dunkel für Außeneinsatz

10″ Android Autoradio mit AvNav, gute Displaygröße, hell genug für Außeneinsatz

Innen konventionelle, sparsame Tabett-Technik

Verwendbar als Zweitdisplay für kommerzielle Plotter (z.B. Raymarine)

Wasserdichtheit mit zusätzlichen Displayrahmen möglich

Mit AvNav auch als WLAN-Display-Server für externe Tabletts einsetzbar

Neue Plotter-Firmware als Web-Anwendung

AvNav als Navigations-Software

Canvas-Intrumente zur Visualisierung von Messdaten

Intergation von Grafana, erfordert einen Raspi4 mit OpenPlotter 2.0, InfluxDB und Grafana

Integration von Sonoff-Modulen zur Boots-Automation

Wetterdaten von www.windy.com

OpenCPN

DER freie und quelloffene Chartplotter: opencpn.org

  • Unterstützung zahlreicher Kartenformate
  • freie Gestaltung der Anzeige
  • AIS Kollisons-Alarm
  • Einbindung von Wetter- und Strömungsdaten
  • NMEA0183 Schnittstelle (SignalK in Planung)
  • Tactics plugIn

Offizielle Vektorkarten stehen für das Binnenland in Europa und den USA kostenlos zur Verfügung, für die Weltmeere können diese kostengünstig über o-charts.org erworben werden.

OpenPlotter

Die Open-Source Plattform für ARM computer: sailoog.com/openplotter

  • Software-Kompilation für z.B. den RaspberryPi-Einplatinencomputer
  • freie, offene Entwicklung als Navigationshilfe
Schnittstellen und Funktionen
  • OpenCPN
  • SDR-AIS
  • NMEA2000
  • Compass
  • WiFi AP
  • zyGrib
  • NMEA0183
  • SignalK Server
  • pyPilot
  • headless Display
  • Dashbords
  • I2C Sensors
  • digital Inputs
  • Actions
  • remote Monotoring
  • 1W Sensors
  • analog Sensors
  • digital Outputs
  • share Data
  • open Tools

pyPilot

pyPilot ist eine quelloffene Autopilot-Software und Teil des openPlotter-Projekts.
Eigenschaften:

  • automatische Sensor-Kalibration
  • Modi
    • Kompass
    • GPS
    • scheinbarer Wind
    • wahrer Wind
  • SignalK und Nmea0183 Protokoll
  • OpenCPN Integration
  • geringer Stromverbrauch

user-experiance: http://phoenixketch.blogspot.com
video: https://youtu.be/IMqUmcTbQOE

SignalK

Die eierlegende Wollmilchsau: signalk.org

SignalK ist ein offener Standard zur Übertragung von Daten auf einem Boot.

Inzwischen wurden rund um diese Idee Schnittstellen für alle namhaften Übertragungsprotokolle entwickelt.:

 

  • NMEA2000
  • NMEA0183
  • homebridge
  • AWS IoT
  • VE.Direct
  • EmpirBus
  • MQTT

Der SignalK-Server eignet sich somit hervorragend zur Migration alter und neuer Sensoren auf dem Schiff.
Damit nicht genug: Eine stetig wachsende Anzahl von Aktoren an Bord kann ebenso bedient werden.

Node-RED

Was ist Node-Red?

Node-Red ist eine visualisierte Programmierumgebung, die aus dem IoT-Bereich kommt. Sie dient vor allem der Verbindung von Sensor-Hardware und entspechender Datenvisualiserung. Node-Red besteht aus sogenannten Nodes, die man per Gummiband-Technik miteinder verbindet und so den Datenfluss bestimmt.

Was haben Segler davon?

Node-Red bietet Nodes, um Sensoren auszulesen, um NMEA-0183-Daten über serielle Schnittstellen zu verarbeiten oder auch, um SignalK-Datenströme zu lesen und zu bearbeiten. Damit lassen sich Daten, die z.B. von Openplotter im Bordnetz zur Verfügung gestellt werden, direkt nutzen.
Der Vorteil zum Beispiel gegenüber SignalK-Instrumenten besteht darin, dass man die eingelesenen Daten aufbereiten und verändern kann, auch die Visualisierung der Daten ist flexibler beeinflussbar.

Was muss man können, um Node-Red zu nutzen?

Viele Dinge lassen sich in Node-Red bereits ohne Progammierkenntnisse realisieren, in bestimmten Nodes lässt sich aber auch Programmcode (Java) unterbringen. Das macht diese Umgebung sehr flexibel. Wenn das Grundprinzip verstanden wurde, wie die Datensteuerung in Node-Red funktioniert, kann man seine Kenntnisse Stück für Stück ausbauen, ohne gleich vor scheinbar unüberwindbaren Hürden zu stehen. Auf den Webseiten von node-red.org steht eine umfangreiche Dokumentation zur Verfügung, diverse Beispiel-Flows („Programm-Abläufe“) stehen zum Donwload zur Verfügung.

Was kostet Node-Red?

Node-Red ist kostenlos, es läuft auf diversen Plattformen, neben dem Raspberry und anderen Linux-Versionen unter anderem auch auch Windows-Rechnern.

 

Weitere Videos:

Node-Red und NMEA0183 über serielle Schnittstellen: Video

Node-Red und SignalK: Video

 

AIS data exchange

Schiffe beobachten

Gern genutzte Dienste wie marinetraffic.com oder vesselfinder.com sind nur dank einer Vielzahl von AIS-Stationen an Land möglich.
Freiwillige empfangen AIS-Signale in ihrem Bereich und leiten diese weiter. Es gibt durchaus noch Areale, die bisher nicht abgedeckt sind!
Der Aufbau einer Empfangsstation kann kostengünstig gestaltet werden: Internetanschluss, RasberryPI, DVB-T Stick und eine alte TV-Antenne auf dem Dach reichen aus.
Betreiber von AIS-Stationen kommen in den Genuss von Mehrwerten, die bei den genannten Dienstleistern normalerweise bezahlt werden müssen.