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Automatisierung des Setup einer IoT-Infrastruktur

Zusammenfassung

Automatisierung einer Cloud- & Geräteinstallation mittels Infrastructure as Code.

Schlüsselbegriffe

AWS Cloud, CloudFormation, Ansible, TFTP-Boot, Raspberry Pi 4 & Compute Module 4, C#/.NET, JavaScript, Bash

Zielsetzung

Erarbeitung eines Konzepts und der Umsetzung eines Prototypes zur Errichtung der Cloudinfrastruktur sowie der Installation von IoT-Geräten mit dem IaC-Paradigma. Mittels dieser Arbeit sollen manuelle Prozesse weitestgehend automatisiert werden, um eine einheitliche und nachvollziehbare Konfiguration von Cloud und IoT-Geräte zu gewährleisten. Gleichzeitig sollen durch diese Massnahme potenzielle Fehlerquellen bei der manuellen Installation minimiert werden.

Ausgangslage

Swissframe AG stellt innovative Vorwandsysteme für Mehrfamilienhäuser her, welche einen hohen Standardisierungsgrad besitzen und sehr energieeffizient sind. Gesteuert wird eine Anlage über eine IoT-Infrastruktur, welche mittels des Einplatinencomputer Raspberry Pi diverse Sensoren und Aktoren ansteuert. In verschiedenen Vorgängerprojekten wurden Teile des Produkts aufgebaut und erweitert. Dies hat dazu geführt, dass die Automatisierung von wiederkehrenden Schritten in unterschiedlichem Mass umgesetzt ist. Teilautomatisiert ist beispielsweise die Installation & Konfiguration der IoT-Geräte (Raspberry Pi 4 / CM4) sowie gewisse Services in der Swissframe Cloud.

Die vorhandenen teilautomatisierten Prozesse sollen erweitert werden, um mit wenigen Schritten eine baugleiche Kopie der Cloudinfrastruktur aufzubauen und die IoT-Geräte mit dieser zu provisionieren. Die manuellen Schritte des Prozesses der Installation & Konfiguration von IoT-Geräten soll dabei so weit als möglich reduziert werden.

Ergebnisse

Mit der erarbeiteten Lösung ist es möglich, eine Kopie der genutzten Cloudkomponenten mittels eines konfigurierbaren Prozesses aufzubauen. Die Installation und Provisionierung der IoT-Geräte ist nun mittels einmaliger Konfiguration einer dafür ausgelegten Netzwerkumgebung möglich, welche fabrikneue Raspberry CM4-Geräte automatisch mit dem Betriebssystem, der Software und einer gerätespezifischen Konfiguration ausstattet sowie die neuen Geräte innerhalb der Cloudumgebung provisioniert. Nach Abschluss dieses Prozesses sind die IoT-Geräte bereit für den Einbau im Vorwandsystem.

Projektdaten
Auftraggeber


Swissframe AG
Dammweg 39
3053 Münchenbuchsee

Projektteam

Robin Bürkli

Kontakt

Prof. Dr. Jürg Luthiger
juerg.luthiger@fhnw.ch

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