Deutsch-amerikanisches Projekt

Smart house Modell
Smart house Modell im Maßstab 1:10

Sommerprojekt 2020

In Kooperation mit dem Edward E. Whitacre Jr. College of Engineering (Texas Tech University, Lubbock, USA) bieten die Fachbereiche Ingenieurwissenschaften und Management, Information und Technologie alle zwei Jahre ein Projekt an. Das Projekt findet in englischer Sprache statt. Es beinhaltet die Vorbereitung über Fernkontakt, einen 6-wöchigen Aufenthalt der TTU Studierenden in Deutschland und endet mit einer 2-wöchigen Exkursion der deutschen Studierenden zur Texas Tech University in die USA.

Für 2020 befindet sich das 4. Projekt in Vorbereitung. Zeit: Monday, 6. July – Sonntag 16. August 2020. Informationsveranstaltungen dazu Ende Wintersemester im Dezember und Anfang Sommersemester 2020 im März.

Geschichte

Die Geschichte des Projektes seit 2014 und Bilder.

2018 Exkursion Projekt 3

5. Exkursion zur TTU

Projekt "smart house model automation"

Teilnehmer:

  • Prof. Dr. Josef Timmerberg FB-MIT
  • Prof. Dr. Heiner Köster FB-I
  • Dipl.-Ing. Paul Beckmann FB-MIT
  • Dipl.-Ing. Nicole Sabrina Jesse FB-I
  • Dipl.-Ing. Volker Lübben FB-I
  • Regine Zink-Zimmerer B.A. FB-I
  • 8 deutsche Studierende FB-I
  • 8 deutsche Studierende FB-MIT
  • TTU Dr. Michael G. Giesselmann Professor and Chair Dep. of Electrical and Computer Engineering
  • TTU Allison Wright Program Manager, International Programs Oversees Europe

Besprechungen:

  • George E. Spoth Executive Associate Dean - International Programs
  • Zaida Gracia Assistant Academic Dean for International Programs
  • Bethany Kuwitzky, Senior Study Abroad Advisor, Office of International Affairs

2018 Projekt 3

Organisation: Fachbereiche Ingenieurwissenschaften und Management, Information, Technologie
Dipl.-Ing. Volker Lübben
Dipl.-Ing. Paul Beckmann
Regine Zink-Zimmerer B.A.

Projekt "smart house model automation"

Teilnehmer:

  • Prof. Dr. Josef Timmerberg FB-MIT
  • Prof. Dr. Heiner Köster FB-I
  • Prof. Dr. Folker Renken FB-I
  • Dipl.-Ing. Paul Beckmann FB-MIT
  • Dipl.-Ing. Nicole Sabrina Jesse FB-I
  • Dipl.-Ing. Udo Schürmann FB-I
  • 8 German students FB-I
  • 8 German students FB-MIT
  • 6 American students
  • TTU Dr. Michael G. Giesselmann Professor and Chair Dep. of Electrical and Computer Engineering 

2016 Exkursion Projekt 2

4. Exkursion zur TTU

Organisation: Fachbereiche Ingenieurwissenschaften und Management, Information, Technologie


Teilnehmer:

  • Prof. Dr. Josef Timmerberg FB-MIT
  • Prof. Dr. Heiner Köster FB-I
  • Dipl.-Ing. Paul Beckmann FB-MIT
  • Dipl.-Ing. Nicole Sabrina Jesse FB-I
  • Dipl.-Ing. Volker Lübben FB-I
  • 10 deutsche Studierende FB-I
  • 6 deutsche Studierende FB-MIT
  • Dr. Michael G. Giesselmann Professor and Chair Dep. of Electrical and Computer Engineering
  • Projekt "smart house model automation"

Meetings:

  • James Yang, Ph.D.
  • Hong-Chao Zhang, Ph.D.
  • Allison Wright Program Manager, International Programs Oversees Europe
  • Brandon Weeks, Ph.D., Associate Dean of Research and Graduate Programs
  • George E. Spoth Executive Associate Dean - International Programs
  • Zaida Gracia Assistant Academic Dean for International Programs
  • Bethany Kuwitzky, Senior Study Abroad Advisor, Office of International Affairs
  • Richard Gale, Ph.D., P.E. Professor Elektrical and Computer Engineering
  • Victoria Coverstone, Ph.D., Associate Dean for Undergraduate Studies
  • Al Sacco Jr., Ph.D. Dean Edward E. Whitacre Jr. College of Engineering
  • Audra N. Morse, Ph.D., P.E. Associate Dean for Undergraduate Studies and Professor
  • Stephen Ekwaro‐Osire, Ph.D. Associate Dean of Research and Graduate Programs, Professor

2016 Projekt 2

Organisation: Fachbereiche Ingenieurwissenschaften und Management, Information, Technologie
Dipl.-Ing. Volker Lübben
Dipl.-Ing. Paul Beckmann

Projekt "smart house model automation"

Teilnehmer:

  • Prof. Dr. Josef Timmerberg FB-MIT
  • Prof. Dr. Heiner Köster FB-I
  • Prof. Dr. Folker Renken FB-I
  • Dipl.-Ing. Paul Beckmann FB-MIT
  • Dipl.-Ing. Nicole Sabrina Jesse FB-I
  • Dipl.-Ing. Udo Schürmann FB-I
  • 10 German students FB-I
  • 6 German students FB-MIT
  • 12 American students
  • Dr. Michael G. Giesselmann Professor and Chair Dep. of Electrical and Computer Engineering

2014 Exkursion Projekt 1

3. Exkursion zur TTU

Organisation: Fachbereich Ingenieurwissenschaften


Teilnehmer:

  • Prof. Dr. Heiner Köster FB-I
  • Dipl.-Ing. Paul Beckmann FB-MIT
  • Dipl.-Ing. Volker Lübben FB-I
  • 12 Studierende
  • Projekt "Windenergie"

Meetings:

  • Michael Johnson, International Agreements Administrator Office of International Affairs
  • Audra N. Morse, Ph.D., P.E. Associate Dean for Undergraduate Studies and Professor
  • Stephen Ekwaro‐Osire, Ph.D. Associate Dean of Research and Graduate Programs, Professor
  • Andy Swift, Sc.D. Associate Director, Education, National Wind Institute
  • Matt Saldana Instructor of Wind Energy, National Wind Institute
  • Kacey Young Advisor, Wind Energy, National Wind Institute
  • Richard Gale, Ph.D., P.E. Professor Elektrical and Computer Engineering

2014 Projekt 1

Organisation: Fachbereich Ingenieurwissenschaften
Dipl.-Ing. Volker Lübben
Dipl.-Ing. Paul Beckmann

Projekt "Windenergie"

Teilnehmer:

  • Prof. Dr. Heiner Köster FB-I
  • Dipl.-Ing. Paul Beckmann FB-MIT
  • Dipl.-Ing. Volker Lübben FB-I
  • 12 amerikanische Studierende
  • 12 Studierende FB-I
  • TTU Andy Swift, Sc.D. Associate Director, Education, National Wind Institute
  • TTU Matt Saldana Instructor of Wind Energy, National Wind Institute
  • TTU Kacey Young Advisor, Wind Energy, National Wind Institute

Projektbeschreibung

Projektbeschreibung 2020

Das Projekt startet im März/April und endet im September 2020. Ca. 16 Studierende von der Texas Tech University und 16 Studierende der Jade Hochschule arbeiten im Projekt zusammen. Nach der Vorbereitungszeit März bis Juni setzt die gemischte deutsch-amerikanische Gruppe im Juli/August 6 Wochen an der Jade Hochschule die Arbeit zusammen im Projekt fort. Nach der vorbereitenden Theorie und Konzeption des Projektes arbeiten sie am Beispiel eines smart house models in internationalen Gruppen von 3-6 Studierenden an Teilprojekten, in denen sie spezielle Aufgaben planen, realisieren, programmieren und dokumentieren.

Anrechnung:

Fachbereich Ingeneurwissenschaften:

  • Im 30 ECTS Wahlpflichtblock Bachelor als "Projekt International groß" mit 10 ECTS und Projektbezeichnung auf dem Zeugnis.

Fachbereich Management, Information, Technologie:

  • Die Anrechenbarkeit wird in einem Beschluss der Prüfungskommission im Sommersemester 2020 geregelt.

Der Maßstab des Hauses ist 1:10. Das Haus hat zwei Etagen, einen Pool und ist mit vielfältiger Technik ausgestattet.

Da die Studierenden unterschiedliche Vorkenntnisse haben, finden vor dem Start während der ersten 2 Wochen Vorlesungen statt, um eine gemeinsamen Startpunkt zu bekommen. Sinnvoll sind dafür Vorkenntnisse aus Kursen wie:

  • Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik, Elektrische Schaltungen
  • Grundlagen der Datenverarbeitung und Programmierung
  • Grundlagen der Regelungstechnik

In den Wochen 3 bis 6 legen die Studierenden den Projektplan fest, definieren Arbeitspakete und bearbeiten dann den praktischen Teil des Projektes mit der zugehörigen Dokumentation.

Smart house Modell im Maßstab 1:10

Beteiligte:

Dipl.-Ing. Paul Beckmann
Fachbereich Management, Information Technologie - Organisation, Vorlesungen, Laborbetreuung

Jan Dierks B.Eng.
Fachbereich Ingenieurwissenschaften, Laborbetreuung

Prof. Dr.-Ing. Heiner Köster
Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Organisation

Dipl.-Ing. Jörg Meyer
Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Simulationen

Harald Musa M.Eng.
Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Vorlesungen, Übungen

Prof. Dr. Folker Renken
Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Vorlesung

Prof. Dr. Josef Timmerberg
Fachbereich Management, Information Technologie - Organisation, Vorlesungen, Laborbetreuung

Detailierte Aufgaben der Teilgruppen

Detailierte Teilprojektbeschreibungen. Nur in Englisch verfügbar.

Group A - Heating Pool
Control the water temperature in the outdoor pool. Different power controllers and controller strategies are to be tested. For state‐of‐the‐art controls, operation should also be possible via mobile phone.

Plan of procedures:
subgroup 1:

  • measure the step function response of the control process (without the module of subgroup 2)
  • build the mathematical model from the step function response
  • simulate (Scilab, Xcos) the control process with the mathematical model

subgroup 2:

  • analyse an existing phase controlled modulator for the pool heating
  • simulate the circuit with LT‐Spice
  • test the existing hardware
  • analyse an pulse packet controller for the pool heating
  • simulate the circuit with LT‐Spice
  • test the existing hardware

Both

  • control unit design (with the math. model and the frequency response characteristic)
  • simulation of the overall system
  • programming the controller with Arduino
  • measure the step function response of the overall system and make the presentation and a movie
  • create the mathematical model with physical knowledge and compare it with that of measurement
  • calculate the frequency response characteristic from the step function response
  • simulate (Scilab, Xcos) the control process with the mathematical model and the frequency response characteristic
  • create the presentation and documentation and make a movie

Group B: App Development
Combine all values gathered by other groups via MQTT in an Unity Application. This Application should also be capable of sending values to other groups.

Plan of procedures:

  • Draw a possible interface consisting of User Interface components (2D)
  • Develop possible scenes, keep them as generic as possible
  • Research a suitable MQTT Library

subgroup 1:

  • Build interface for 2 other groups (Elevator and Object Detection / Movement)
  • ask them for possible in‐ and outputs
  • Add word recognition

subgroup 2:

  • Build interface for 2 other groups (Pool Heating and Photovoltaic)
  • ask them for possible in‐ and outputs
  • Build an interface which is able to display developments over time

Both

  • split source code in reusable functions
  • document source code
  • document use cases and program in one (or more) Flowcharts
  • create the presentation and documentation and make a movie

Group C: Elevator
Control the external elevator attached to the house.

Plan of procedures:

  • Research on different elevator dispatch mechanism
  • Summarize possible sequences
  • Control the motor using an Arduino
  • Use Sensors to locate the elevator
  • Add security features
  • Broadcast values via MQTT
  • Add buttons and displays
  • document source code
  • document use cases and program in one (or more) Flowcharts
  • create the presentation and documentation and make a movie

Group D: Photovoltaics
Supply the house with renewable energy by a PV system. The renewable energy system should consist of the solar module, an accumulator and a controller, which also contains an mpp‐tracker. For state‐of‐the‐art controls, operation should also be possible via mobile phone.

Plan of procedures:

  • plan the energy supply of the house model – energy independent / grid independent
  • create an energy supply with "normal" components: PV panel, battery, ..
  • measure the characteristic curves I(U) and P(U) of the PV panels
  • dimension the battery
  • create a concept of a mpp‐controller

subgroup 1:

  • analyse the existing control hardware and the existing mpp tracker with LT‐Spice and test it

subgroup 2:

  • develop the software for the Arduino
  • test the software with the simulation of the PV‐panel

Both

  • join the hardware and the software
  • test the whole system, draw characteristic curves
  • create the presentation and documentation and make a movie

Group E: Optical Movement and Shape Recognition
Signal, if a special car as ambulance or fire truck enters the estate of the house. For state‐of‐the‐art controls, operation should also be possible via mobile phone.

Group E1: Signal, if any person or animal is in the garden or at the entry door, if nobody is at home.
Group E2: Signal, if a special car as ambulance or fire truck enters the estate of the house.
For state‐of‐the‐art controls, operation should also be possible via mobile phone.

Plan of procedures

  • configure a Raspberry Pi 3 including a camera
  • getting started with Python
  • analyse the data from of camera (picture format, compression, origin, ...)
  • adjust the resolution by your own procedure and find the optimal value
  • practise image processing: colour reduction to grey/b‐w
  • practise image processing: rotate, translate, mirror, scale, edge detection (if time)
  • handle the effect of changing the intensity of illumination ‐ offset reduction
  • if necessary: filter methods

subgroup 1 Optical Movement Recognition:

  • empirical approach
  • correlation approach
  • difference method

subgroup 2 Optical Shape Recognition:

  • practise picture segmentation = thresholding
  • edge and corner detection such as Canny Edge Detection, Moravec’s Corner Detector
  • AND/OR edge and corner detection such as Sobel Edge Detection, Harris Corner Detector
  • Hough‐Transformation for a straight line

Both

  • compare and discuss your results of both groups
  • document used methods and program
  • create the presentation and documentation and make a movie

Projektablauf März - September 2020

Zeitlicher Ablauf des Projektes

März bis Juni 2020

  • Verteilung der deutschen und amerikanischen Studierenden auf die Teilprojekte

  • Kontakt zwischen den Studierenden über Adobe Connect, Skype etc.

  • Literaturrecherche, Vorbereitung der Teilprojekte im Selbststudium

Juli/August 2020

  • Montag 6. Juli 2020 Ankunft der amerikanischen Studierenden in Wilhelmshaven

  • Dienstag 7. Juli 2020 Orientierungstag

  • 8. Juli bis Sonntag 16. August 2020 Arbeiten am Projekt (Vorlesungen, Übungen, Praktische Arbeiten im Labor, Dokumentation)

  • Montag 17. August 2020 Rückreise der amerikanischen Studierenden in die USA

  • ab August weitere Dokumentation und Vorbereitung Präsentation

September 2020

  • Sonntag 6. September 2020 - Freitag 18. September 2020 Excursion der deutschen Studierenden zur TTU, Lubbock, USA

  • Dienstag 8. September und Mittwoch 9. September 2020 - Letzte Tests, Dokumentation und Präsentationsvorbereitungen

  • Donnerstag 10. September Abschlusspräsentation

Projektexkursion September 2020

Zum Projekt 2020 gehört eine Exkursion in die USA zur Partnerhochschule.

Das deutsch-amerikanische Projekt schließt mit einer Exkursion in die USA ab. Nur wer am Projekt teilnimmt, kann auch an der Exkursion teilnehmen. Ohne die Teilnahme an der Exkursion kann das deutsch-amerikanische Projekt nicht erfolgreich abgeschlossen werden.

Voraussetzungen:

  • Gute bis sehr gute Englischkenntnisse

  • Übernahme eines Eigenanteils für die Reise in Höhe von 500,- Euro

Die Exkursion dient auch zum Kennenlernen der Partnerhochschule, um eine Entscheidung für ein späteres Studium dort besser fällen zu können.

Firmenbesuche (Lubbock, Dallas, New York) und Besuche von kulturellen Einrichtungen und Veranstaltungen während der Exkursion runden das internationale Projekt mit erweiterten Kenntnissen in der internationalen Projektbearbeitung und dem Kennenlernen der USA ab.

Ein abschließender englischsprachiger Exkursionsbericht wird von den Studierenden gemeinsam erstellt und dem Präsidium der Jade Hochschule zur Verfügung gestellt. Der Exkursionsbericht wird auf den Webseiten der Jade Hochschule in geeigneter Form veröffentlicht.

Die Exkursion findet voraussichtlich statt Sonntag 6. - Freitag 18. September 2020.

Reiseroute 2020

Wilhelmshaven - Bremen - Frankfurt - Dallas - Lubbock - Dallas - New York - Frankfurt - Bremen - Wilhelmshaven

  • Sonntag 6. September - Eigene Anreise Flughafen Bremen, Flug Bremen - Frankfurt und Frankfurt - Dallas, Übernahme Mietwagen, Fahrt zum Hotel

  • Montag 7. September - Firmenbesuch in Dallas, Fahrt nach Lubbock
  • Dienstag 8. September - TTU, Projektarbeiten, Präsentationsvorbereitung

  • Mittwoch 9. September - TTU, Projektarbeiten, Präsentationsvorbereitung

  • Donnerstag 10. September - TTU, Präsentation Projektergebnisse

  • Freitag 11. September - Firmenbesuch, Fahrt in die Umgebung Lubbock
  • Samstag 12. September - frei, nachmittags/abends Football Spiel

  • Sonntag 13. September - frühe Abfahrt nach Dallas, Rückgabe Mietwagen, frei

  • Montag 14. September - Flug Dallas New York, Aktionen

  • Dienstag 15. September - New York Firmenbesuch, Aktionen

  • Mittwoch 16. September - New York Firmenbesuch, Aktionen

  • Donnerstag 17. September - Rückflug New York - Frankfurt

  • Freitag 18. September - Ankunft Frankfurt, Flug nach Bremen, eigene Rückreise

Downloads

Download Inhalt syllabus 3 cts TTU theoretischer Teil 1 smart home project (300kB)
Download Inhalt syllabus 3 cts TTU praktischer Teil 2 smart home project (300kB)

Download der englischen pdf-Präsentation Projekt (6MB)
Download der englischen Powerpoint-Präsentation Projekt (28MB)

Kontakt und Bewerbung

Bachelor-Studierende der Jade Hochschule, die

  • ein Projekt in einer Gruppe mit amerikanischen Studierenden absolvieren möchten
  • ihre interkulturelle Kompetenz schulen möchten
  • Elektrotechnik, Kommunikations- und Informationstechnik, Maschinenbau, Maschinenbau-Informatik, Mechatronik, Medizintechnik, Meerestechnik, Wirtschaftsingenieurwesen oder Wirtschaftsinformatik mindestens im dritten Fachsemester studieren

können sich für die Teilnahme bewerben. Informationsveranstaltungen finden im Dezember 2019 und März 2020 statt. Sie können sich für Fragen aber jederzeit an die Ansprechpartner unten wenden. In speziellen Moodlekursen werden später Informationen zum Projekt und zur Exkursion bereitgestellt.

Kontakt:

Fachbereich Ingenieurwissenschaften

Volker Lübben

Fachbereich Management, Information, Technologie

Paul Beckmann

Wenn Sie teilnehmen möchten, können Sie sich NACH den Informationsveranstaltungen für die Teilnahme bewerben:

  • Online Bewerbung - NOCH NICHT GEÖFFNET!

Benötigt werden: persönliche Daten mit Motivationsschreiben und Auszug der Notenleistungskartei

Nach Bewerbungsschluss:

  • Sichtung und Auswertung der Bewerbungen.

  • Mitteilung über die Teilnahme.

  • Gegebenenfalls Warteliste.

  • Abfrage der Teilprojekte für Gruppenbildung