Idee, Projektorganisation:   Andreas Döpkens
+ Kognitive Realisierung:   Brian Schüler (Programmierung), Prof. Dr. Christian Forler, Prof. Dr. Martin von Löwis

Betreuer der Abschlussarbeiten (Bachelor/Master) für acaMail:   Prof. Dr. Christian Forler

Die Briefkästen der Zukunft - natürlich smart und IoT

Wie schon in der Einführung zu unserem acaPot-Projekt erwähnt, steigt in vielen Lebensbereichen die Zahl der mit dem Internet vebundenen Gadgets stetig an. Das Internet-of-Things wächst exponentiell. Die Hauptanzahl der Things (dt. Dinge) sind Sensoren. Diese erfassen die für die Informationsverarbeitung wichtigen Daten und sind somit die Sinnesorgane des jeweiligen IoT-Gerätes. Um den unterschiedlichen Anforderungen zu entsprechen, müssen Sensoren klein, unauffällig und einfach zu montieren sein. Für viele IoT-Geräte kommt eine Verbindung zum Internet mittels Kabel aus praktischen Erwägungen nicht in Frage, die Kommunikation erfolgt hier drahtlos.

"Innovationen wie der Rasenmäher, der fortlaufend den Rasen auf Ideallänge hält, und der Staubsauger, der selbstständig die Wohnung saugt, wurden noch vor einigen Jahren belächelt und erfreuen sich heute dennoch zunehmender Beliebtheit. [...] Ob der Mensch dies wirklich benötigt, erinnert an die Diskussion des automatischen Autofensterhebers vor vielen Jahren: Eine geeignete Fensterhandkurbel erledigte denselben Dienst in kürzerer Zeit. Warum also sollte sie durch eine elektrische Fensterheber ersetzt werden, der zudem noch teurer ist? Ganz einfach: Dieser bietet erheblich mehr Komfort, und darum gibt es in neuen Kraftfahrzeugen überhaupt keine Handkurbeln mehr." (DESIGN&ELEKTRONIK 07/2017 S.7; Schreibfehler übernommen)

Die Briefkästen der Zukunft für jeden Haushalt, sei es in der Großstadt oder auf dem Land - natürlich auf IoT-Basis

Mal ehrlich, wer ärgert sich nicht über die gerade in dem Moment auf Rot springende die Ampel, wenn man die Straße überqueren möchte, oder über sich schließende U-Bahn-Türen vor der eigenen Nase, als man schon davor steht und eigentlich nur noch einsteigen bräuchte. Aber lohnt sich der Ärger in den beiden geschilderten Situationen? Man muss ein paar Minuten warten, na und? Hat man wertvolle Lebenszeit durch das Warten verloren? Nein, nicht wirklich. In zwei Minuten springt die Ampel wieder auf Grün, und die nächste U-Bahn ist auch gleich da. Es gibt jedoch Dinge, die Menschen nicht tun wollen, dazu gehört das Warten (auch wenn es nur kurz dauert) und das Gehen von noch so kurzen Wegen, die umsonst gegangen wurden, weil sie nicht zum Ziel geführt haben, und die irgendwie einem Warten in Bewegung entsprechen, denn man hätte in der Zeit etwas anderes, Sinnvolles und "Nutzen Bringendes" tun können.

Nutzbringend vernetzen heißt es (wie schon bei acaPot) auch hier wieder für unser acaMail-Projekt, in dem es im Sinne eines Easy-Life-Zieles darum geht, einen echten technischen und sozialen Mehrwert zu schaffen. Auch mit acaMail handelt es sich um eine moderne IoT-Anwendung, die das Leben angenehmer machen soll. Ob acaMail als smart letter box eher Spielerei oder zivilisatorischer Fortschritt im Sinne einer sinnvoll in die Umwelt integrierte Technik ist, soll jeder für sich selbst beantworten. Jedoch ist acaMail als IoT-Gerät technisch sehr anschaulich, und die Daten, die es liefert, sind äußerst nützlich, denn sie stehen zweifelsfrei für nicht unerhebliche Zeiteinsparung der Nutzer.

Was ist acaMail IoT?

acaMail IoT ist ein Internet Postinformations-Service aus dem PSE-Labor - oder neoanglistisch: eine smart letter box. Andere Bezeichner könnten lauten: eine mail box notification oder ein internet mail notifier.

Der Sinn von acaMail ist schnell erklärt: acaMail schickt dir eine Nachricht auf dein Handy, wenn jemand Post in deinen Briefkasten eingeworfen hat (oder ein böser Nachbar als Liebesgruß eine vergammelte Banane :-) 

Alle aktiven Professoren an der Beuth-Hochschule haben ein Postfach (ein reales, physisches Postfach, kein eMail-Postfach), das sie verpflichtet sind, regelmäßig auf Posteingang von der Verwaltung einzusehen. In der Regel war dieser Weg zu den Postfächern für die Professoren jedoch umsonst, weil nichts drin ist. Aber gucken gehen müssen sie trotzdem, denn es könnte ja etwas drin sein. Die Situation ist umso ärgerlicher für jene Professoren, die einen langen Weg vor sich haben, weil ihr Büro am anderen Ende des Campus liegt. Es wäre doch toll, gäbe es eine Möglichkeit für diese Professoren, könnten sie vorher in ihrem Handy nachsehen, ob jemand von der Verwaltung Post für sie eingeworfen hat und sich der Weg dorthin auch wirklich lohnt. (Wobei ja ein wenig Bewegung auch ganz gut sein soll, aber das ist ein anderes Thema.) Das gleiche gilt für Professoren, die eigentlich gerne einen oder mehrere Home-Office-Tage einlegen würden, das aber nicht können, weil sie  wichtige Post in ihrem Beuth-Postfach erwarten. Dabei bräuchten sie an bestimmten Tagen nur an die Beuth kommen, wenn sie mit Sicherheit wüssten, dass Post in ihr Fach eingeworfen wurde.

Oder - ganz abseits vom Hochschulbetrieb - man stelle sich einmal diese alte, gebrechliche Frau vor, die in der 87sten Etage ihres Großstadt-Wohnhauses sitzt und jeden Tag voller Hoffnung auf eine bunte Postkarte aus einem fernen Land von ihrem Enkel wartet, der zur See fährt. Jeden Tag muss diese arme Frau sich auf den langen Weg nach unten zu den Briefkästen machen, um nachzusehen, ob die versprochene Karte schon angekommen ist. Aber jeden Tag der gleiche Kummer, der Postbote hat wieder nichts gebracht, und der Briefkasten ist leer. Wäre es da nicht schön, könnte man dieser Frau wenigstens die vielen unnötigen Wege ersparen, und sie müsste einfach nur in ihrem Smartphone nachschauen, ob der Postbote heute etwas eingeworfen hat?

Diese Modell-Mailbox mit ihrem durchsichtigen Plexiglas-Gehäuse zur genauen Beobachtung des Fallverhaltens von eingeworfener Post hat dieselben Ausmaße wie die Postfächer für die Hochschullehrer im Dekanat des FB6 an der Beuth-Hochschule.
Wurde Post eingeworfen, wird das von den Sensoren am Boden des Postkastens registriert, und eine Mail wird verschickt.
Und hier noch ein besonders hübsches Photo ohne Ständer für die Beuth-Presse.

acaMail Rev.1: Noch sehr viel stromsparender sowie mit RTC und Datenbankanbindung ausgestattet

Das elektronische Herzstück von acaMail bislang in der Ur-Version war ein SoC Microcontroller namens ESP32, der so programmiert wurde, dass die an ihm angeschlossenen Infrarot-Distanzsensoren in den Schlitz des Faches eingeworfene Post registrieren können. Daraufhin sendete der ESP32 eine Push-Notification über WLan an einen Server, der den Besitzer des Postfaches über das Ereignis informierte. Besondere Anforderungen an den elektronischen Teil des acaMail-Gerätes bestehen grundsätzlich in einer möglichst geringen Stromaufnahme, damit die Batterie lange hält und nicht so häufig vom Postfachbesitzer ausgetauscht werden muss (im  Prototypen bislang hielt der Akku immerhin 3,5 Monate, das ist für den Anfang gar nicht schlecht). Als eingeworfene Post erkannt werden sollen kleine Handzettel ebenso wie große schwere DIN-A 4 Dokumente.

Nach der erfolgreichen Fertigstellung einer Masterarbeit im August 2018 kann acaMail einiges mehr. Das neue acaMail ist durch den Austausch des Microcontrollers, nun ein LOLIN D32, sehr viel stromsparender geworden. Wir gehen jetzt von einer Laufzeit von mindestens einem Jahr aus. Zudem verfügt das neue acaMail über eine Real-Time-Clock (RTC) und eine Datenbank-Anbindung (als Web-Applikation), die es einem Benutzer ermöglicht, die Zeiten für Push-Notifications hinsichtlich dem Eintreffen von neuer Post sowie dem Versenden von Heart-Beats frei zu konfigurieren. 

Zudem verfügt das neue acaMail über wichtige Sicherheitsvorkehrungen im Krypto-Bereich. Es muss im Sinne einer IT-Sicherheit gewährleistet werden, dass die beim Empfänger/Server ankommenden Nachrichten "authentisch" sind, also wirklich vom acaMail-Gerät stammen, und nicht von einem Hacker, der sich einen Spaß erlaubt. Mit dieser Authentizität der Nachricht verknüpft ist im kryptografischen Anspruch gleichermaßen die Abhörsicherheit. Niemand außer dem Postfachbesitzer soll erfahren, dass überhaupt Post eingeworfen wurde.


Eine geometrisch etwas anders geartete, aber elektronisch identische acaMail-Box befindet sich seit Frühling 2017 in der Zentralen Poststelle der Beuth-Hochschule, wo viele Labore ihre Postfächer haben. Wird von den Mitarbeitern der Poststelle Post eingeworfen, wird eine Mail an die Mitarbeiter des jeweiligen Labors geschickt, damit diese die Post abholen können.

Abschlussarbeiten (Bachelor) für das acaMail-Projekt

Wie oben schon erwähnt, existiert für acaMail eine Datenbank-Anbindung als Web-Anwendung, in der Nutzer ihre individuellen Einstellungen vornehmen können. Dieses User-Interface hätten wir zusätzlich noch gerne als 

Android- und als iOS-App

Wenn du Lust hast, im Rahmen einer Bachelor-Abschlussarbeit in diesem Projekt mitzuarbeiten, setze dich mit Prof. Dr. Christian Forler in Verbindung.