Persönliches Projekt
Wetterüberwachungssystem
Projektlaufzeit
2012–2023
Rolle und Beitrag
Projektleiter und Hauptentwickler (ca. 90 % Eigenanteil)
Eingesetzte Technologien und Kompetenzen
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Embedded-Hardware-Entwicklung (OrCAD: Schaltplanerstellung, Leiterplattenlayout)
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Embedded-Software-Entwicklung (Arduino, ATmega, STM32 in C)
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Web-Frontend-Entwicklung und UI-Design (HTML, CSS, JavaScript)
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Web-Backend-Entwicklung (PHP, Node.js, MariaDB/MySQL)
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Server- und Netzwerkadministration (Linux)
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iOS-App-Entwicklung und UI-Design (Swift)
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Android-App-Entwicklung und UI-Design (Java, Kotlin)
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UI/UX-Design (Adobe Illustrator)
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Mechanische Konstruktion / CAD (SolidWorks, SketchUp)
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Hardwareintegration und elektrische Installation
Phase 1 (2012–2014) – Wetter- und Raumklimaüberwachungssystem
Einführung
Dieses umfangreiche Projekt, das sich von meiner Schulzeit bis zu meinem Promotionsstudium erstreckte, umfasste die Entwicklung vielseitiger Wetterüberwachungssysteme für den Außenbereich, landwirtschaftliche Umgebungen und Privathaushalte.
In der ersten Phase entwickelte ich eine IoT-fähige Outdoor-Wetterstation sowie ein System zur Überwachung des Raumklimas.
Wetterüberwachungssystem
Ich baute das System um einen ATmega-basierten Mikrocontroller (Arduino) auf – damals eine erhebliche technische Herausforderung, da diese Technologie in Korea noch nicht weit verbreitet war. Um genaue Umweltdaten zu gewährleisten, entwarf und fertigte ich eine maßgeschneiderte Stevenson-Hütte zur Unterbringung der Temperatur-, Feuchtigkeits- und Luftdrucksensoren.
Das Energiesteuerungsmodul konstruierte ich für den vielseitigen Einsatz an abgelegenen Standorten und integrierte drei verschiedene Stromeingänge: Standard-Gleichstrom (DC), Solarladung und Power-over-Ethernet (PoE).
Nach der Installation an der Daegu Science High School führte das System über einen längeren Zeitraum kontinuierliche Echtzeit-Wetterbeobachtungen durch. Es erfasste erfolgreich Mikroklimadaten während eines Waldbrandes am Berg Apsan und bestätigte damit die Wirksamkeit des Systems für spezialisierte Umweltüberwachungen.
Darüber hinaus implementierte ich diese Geräte in Gewächshäusern und Viehställen, sodass die Eigentümer ihre Anlagen aus der Ferne überwachen und bei extremen Wetterbedingungen im Sommer und Winter präventive Maßnahmen ergreifen konnten.
Auszeichnung: Für die technische Innovation wurde das System beim 59. Nationalen Wissenschaftswettbewerb Koreas mit dem Präsidentenpreis (1. Platz) ausgezeichnet, verliehen von der damaligen Präsidentin Geun-hye Park.
Zudem wurde das System beim 5. ISEF-K Wettbewerb mit dem Hauptpreis ausgezeichnet, verliehen vom Direktor des Nationalen Wissenschaftsmuseums von Korea.
WLAN-basiertes Wetterüberwachungssystem für Außen- und landwirtschaftliche Umgebungen (Juni 2013)
CD für Benutzereinstellungen zur Einrichtung des WLAN-Wetterüberwachungssystems (Juli 2013)
Überprüfung des entwickelten Wetterüberwachungssystems bei der Korea Meteorological Administration (KMA) in Daegu (Juni 2013)
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Präsidentenpreis (1. Platz) – 59. Nationaler Wissenschaftswettbewerb Koreas, verliehen von Präsidentin Geun-hye Park (Sep. 2013)
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Hauptpreis – 5. ISEF-K Wettbewerb, verliehen vom Direktor des Nationalen Wissenschaftsmuseums von Korea (Jan. 2014)
Raumklimaüberwachungssystem
Nach dem nationalen Erfolg des Wetterüberwachungssystems entwickelte ich einen fortschrittlichen Monitor für das Raumklima, um auf die Gesundheitsrisiken durch Luftverschmutzung in Innenräumen aufmerksam zu machen.
Das Gerät namens „Mideumi Weather Capsule“ erfasste neben meteorologischen Standardparametern auch Feinstaubwerte und Gaskonzentrationen. Die Daten wurden an einen Webserver übertragen und mittels PHP in einer MySQL-Datenbank gespeichert. Über eine begleitende Android-App (entwickelt in Java) konnten Nutzer das Raumklima in Echtzeit überwachen und erhielten bei kritischen Werten sofortige Warnmeldungen.
Auszeichnung: Für die technische Innovation wurde das System mit dem 3. Platz (Third Place Award) auf der Intel International Science and Engineering Fair (Intel ISEF) 2014 ausgezeichnet.
Raumklima-Überwachungssystem „Mideumi Weather Capsule“ (Mai 2014)
Design und Entwicklung der begleitenden Android-App für die „Mideumi Weather Capsule“ mit Java (Mai 2014)
Präsentation der „Mideumi Weather Capsule“ auf der Intel ISEF 2014, Los Angeles, USA (Mai 2014)
Hobbyprojekt „Mideumi Weather Walker“ – Lederschuhe mit Mikroklima-Überwachung (Juli 2015)
3. Platz (Third Place Award) – Intel International Science and Engineering Fair (Intel ISEF) 2014 (Mai 2014)
Phase 2 (2015–2019) – POSTECH-Wetterstation V1
Einführung
In der zweiten Phase des Projekts wurde eine offizielle Wetterstation für die POSTECH entwickelt. Dabei wurde eine eigenentwickelte, ATmega-basierte Leiterplatte entworfen und realisiert, die Wetterdaten erfasste und diese drahtlos an eine Basisstation übertrug. Die Basisstation war über einen Webserver mit einer MySQL-Datenbank verbunden, die zunächst mit PHP implementiert wurde und verschiedenen grafischen Benutzeroberflächen den Zugriff auf die Sensordaten ermöglichte.
Technische Umsetzung
Als Benutzeroberflächen wurden eine öffentliche Website, Android- und iOS-Applikationen sowie eine digitale Anzeigetafel am Haupttor der Universität entwickelt. Die Website und das Backend wurden zunächst mit PHP entworfen und umgesetzt und später auf Node.js migriert. Die Android-App wurde zunächst in Java entwickelt und anschließend auf Kotlin umgestellt, während die iOS-App in Swift realisiert wurde.
Bodenstation der POSTECH-Wetterstation (Juli 2017)
POSTECH-Wetterstation auf der digitalen Anzeigetafel am Haupttor der POSTECH (Juni 2018)
Werbeplakat für die POSTECH-Wetterstation (Feb. 2018)
Android-App (V2.10, Kotlin) für die POSTECH-Wetterstation (Feb. 2019)
iOS-App (V2.10, Swift) für die POSTECH-Wetterstation (Feb. 2019)
In den Medien präsentiert
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Bericht über die POSTECH-Wetterstation im koreanischen öffentlich-rechtlichen Sender KBS (Apr. 2018)
Phase 3 (2019–2023) – POSTECH-Wetterstation V2
Für die zweite Version der POSTECH-Wetterstation wurde die Hardwarearchitektur, einschließlich der eigenentwickelten Leiterplatte (PCB), überarbeitet, um eine hohe Langzeitbeständigkeit im Außeneinsatz zu gewährleisten. Das System wird über DC-Eingang oder Power over Ethernet (PoE) betrieben und nutzt einen STM32F4-Mikrocontroller, um Messdaten zu erfassen und diese über den LwIP-Protokollstack an die Datenbank des Webservers zu übertragen.
POSTECH-Wetterstation V2 (Mai 2023)
Leiterplatte der POSTECH-Wetterstation V2 (Jan. 2023)