OpenAI (https://chatgpt.com), DALL·E Illustration: „IoT-Plattform zur Fenstersteuerung“, erstellt über ChatGPT, 2025. Prompt: „Erstelle eine Illustration, die eine Person zeigt, die über eine IoT-Plattform mehrere Fenster in einem Gebäude steuert“ [Online]
Deutsch
Das entwickelte System ist eine Fenstersteuerung, die mehrere Fenster zuverlässig über unsere IoT-Plattform ThingsBoard steuert. Das System ist direkt einsatzbereit, unabhängig davon, ob der Kunde eine Internetverbindung bereitstellt oder nicht. Über Remote-Wartung und Remote-Entwicklung bleibt die Steuerung langfristig betreibbar, startet sich bei Fehlern automatisch neu und alarmiert uns zuverlässig.
Die Lösung basiert auf einem Revolution Pi Core S als industriellem Gateway, der über Modbus RTU mit einem realen Fensterantrieb (Aumüller Smart Vent Box Modbus) und einem Arduino-basierten Simulationsfenster mit OLED-Display kommuniziert. Auf ThingsBoard werden Position, Geschwindigkeit, Status und Fehler der Fenster visualisiert, Steuerbefehle ausgelöst und Alarme per E-Mail, SMS und ThingsBoard-Alarmierung versendet.
Durch die Nutzung vorhandener Modbus-Infrastruktur beim Kunden ist die Lösung kostengünstig, erweiterbar und besonders interessant für Gebäude, in denen bisher keine zuverlässige IoT-Fenstersteuerung verfügbar war. Das System ist für einen dauerhaften Betrieb ausgelegt und kann über VPN sicher aus der Ferne gewartet und weiterentwickelt werden.
Unser Projekt wird im Rahmen einer Diplomarbeit an der
HTL Mössingerstraße, Klagenfurt
Abteilung Elektronik und Technische Informatik
Klasse 5BHEL
Schuljahr 2025/26
Projektpartner aus der Wirtschaft:
Comm-Unity EDV GmbH
Prof.-Rudolf-Zilli-Straße 4
A-8502 Lannach
www.comm-unity.at
www.iot-wizard.at
English
Reliable IoT Window Control is a window control system that allows multiple windows to be controlled reliably through our IoT platform ThingsBoard. The system is immediately usable, independent of whether the customer provides internet access or not. With the help of remote maintenance and remote development it is designed for continuous operation, restarts itself and sends alarms in case of failures.
A Revolution Pi Core S acts as the industrial gateway. It communicates via Modbus RTU with a real window actuator (Aumüller Smart Vent Box Modbus) and an Arduino-based simulation window with an OLED display. Telemetry data such as position, speed and error states are sent to ThingsBoard, where dashboards provide visualization, control widgets and alarm handling. Alarms can be forwarded by e-mail, SMS or ThingsBoard notifications.
By using existing Modbus infrastructure at the customer site the solution is cost efficient, scalable and well suited for small and medium sized buildings where classic LoRa based solutions are not reliable enough. A VPN connection and CI/CD pipeline enable long term remote operation, updates and further development.
Im Folgenden wird das System kurz anhand von Hardware, Software und Kommunikation vorgestellt. Für die Diplomarbeit werden diese Inhalte im Dokument ausführlich beschrieben, hier zeigen wir eine kompakte Übersicht.
Die Hardware besteht aus einem motorisierten Fenster mit Kettenantrieb und einer Smart Vent Box Modbus als Fenstersteuerung. Der Revolution Pi Core S ist über einen USB-RS485-Adapter mit der Smart Vent Box verbunden und übernimmt die Rolle des Modbus-Masters.
Für Tests mit mehreren Fenstern wurde ein Arduino Uno mit MAX485-Modul und 0.96" OLED-Display als Simulationsfenster aufgebaut. Dieses simuliert ein zweites Fenster inklusive Positions- und Statusanzeige und verhält sich auf Protokollebene wie ein echter Modbus-Slave.
Auf der IoT-Plattform ThingsBoard werden alle Fenster als Geräte verwaltet. Eine Rule-Chain verarbeitet eingehende Telemetrie, generiert Alarme und führt Remote Procedure Calls (RPC) zum Revolution Pi aus. Das Dashboard ermöglicht die Steuerung einzelner Fenster oder ganzer Gruppen und zeigt Status, Position, Geschwindigkeit und Fehler in Echtzeit.
Die Steuerlogik am RevPi ist in Python implementiert. Sie verbindet MQTT/RPC in Richtung ThingsBoard mit Modbus RTU in Richtung Fenster, erkennt Fehlerzustände und setzt Fenster bei Problemen automatisch auf "inactive". Über eine GitLab CI/CD-Pipeline, Docker-Container auf Docker Hub und einen Watchtower-Container werden Updates automatisiert ausgerollt. Ein Tailscale VPN ermöglicht sichere Remote-Wartung beim Kunden.
Die Fensterkommunikation erfolgt über Modbus RTU auf RS-485-Basis im klassischen Master-Slave-Prinzip. Der RevPi sammelt zyklisch Telemetriedaten und schreibt Steuerbefehle in die entsprechenden Register der Smart Vent Box und des Simulationsfensters.
Zur IoT-Plattform wird über MQTT kommuniziert, RPC-Aufrufe erlauben direkte Steuerbefehle aus dem Dashboard. Ein Router mit SIM-Karte stellt beim Kunden die Internetverbindung sicher, kann aber bei vorhandenem Ethernet-Anschluss ersetzt werden. Über systemd wird die Fenstersteuerung nach Neustarts automatisch gestartet, wodurch ein ausfallsicherer Betrieb gewährleistet ist.
Verantwortlich für die Entwicklung der Softwarearchitektur am Revolution Pi, die Anbindung der Fenster über Modbus, die Integration in ThingsBoard inklusive Dashboards und Rule-Chains sowie die Einrichtung von CI/CD-Pipeline, Docker-Deployment und Tailscale-VPN für die Remote-Wartung.
Zuständig für den Aufbau und die Inbetriebnahme des realen motorisierten Fensters, den elektrischen Aufbau, die Auswahl und Integration der Hardwarekomponenten sowie die Entwicklung des Arduino-basierten Simulationsfensters mit OLED-Display und die vollständige Dokumentation der Schaltungen und Messungen.
Projektbetreuer an der HTL Mössingerstraße. Unterstützt das Team bei der technischen Auslegung, der Strukturierung der Diplomarbeit und der Abstimmung mit den schulischen Anforderungen.
Er leitet den IoT-Wizard-Bereich der Comm-Unity EDV GmbH. Dort konnten wir unsere Diplomarbeit umsetzen. Peter hat die Idee mitentwickelt und achtet darauf, dass unsere Lösungen zu den Anforderungen in der Gebäudeautomation passen.