Bachelorarbeiten 2009

Die berufsbegleitenden Studierenden des Studienjahres 2005 sowie die Vollzeit-Studierenden des Studienjahres 2006 arbeiteten bis am 14. August 2009 an ihrer Bachelor-Arbeit. Folgende Themen wurden bearbeitet:

• Lehrmittel Computermathematik
• Quality of Experience Terminal
• Anbindung von Claroline an SWITCH-LOR
• PC-Simulation für Heizungsregler
• DbToRIA – Database to Rich Internet Application
• Erweiterung der Pilot Line auf 7/24
• Untersuchung der Performance von A-GPS
• NMEA-Datenlogger
• Hydraulische Maschine als Notstromversorgung
• Cuff Pressure Controller
• Energie-Pfad und Kleinwasserkraftwerk Nan Ros
• Energieeffiziente Strassenbeleuchtung mit LEDs
• Partizipative Newsagentur Langsamverkehr
• Online Development Interface (ODI) für eine web-programmierbare Steuerung
• Direktbefestigung Holz auf Holz: Marktanalyse Schweiz und Chancen für die Hilti-Gastechnologie

Quality of Experience Terminal

Die hohe Qualität von Sprachdiensten (und auch von Audio- und Videodiensten) ist mit dem vermehrten Einsatz der IP-Technologien nicht mehr selbstverständlich. Bei der Telefonie über IP-Netze (VoIP) beeinflusst nicht nur das IP-Netz diese Qualität, sondern auch die Endgeräte. Die vom Endbenutzer empfundene Dienstqualität (Quality of Experience) erlangt deshalb immer grössere Bedeutung.

In dieser Bachelorarbeit wurde ein Prototyp eines Terminals entwickelt, mit dem Ausschnitte aus dem Sprachsignal (schmal- und breitbandig) an beliebigen Endgeräten im normalen Betrieb aufgezeichnet und an einen PC übermittelt werden können. Anschliessend kann eine Analyse mit standadisierten Auswerteverfahren durchgeführt werden, um die Sprachverständlichkeit zu ermitteln.

Anbindung von Claroline an SWITCH-LOR

Die SWITCH bietet mit dem Learning Object Repository (LOR) ein System an, mit dem sich Lernmaterial austauschen lässt. Um die Interoperabilität zu gewährleisten, muss das Lernmaterial gemäss den bekannten Standards IMS-CP, IMS-QTI und SCORM aufbereitet werden. Der Austausch von Lernmaterial sollte für den Benutzer möglichst einfach sein: deshalb wurden bereits für verschiedene eLearning-Systeme Anbindung entwickelt.

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde eine Erweiterung für das an der HTW Chur eingesetzte System Claroline entwickelt. Mit Hilfe dieser Erweiterung können Benutzer Kurse exportieren und importieren. Dabei kann der Export lokal oder auf ein Repository erfolgen. Sowohl beim Export wie auch beim Import werden die Claroline Module Documents and Links, Exercises und Learning Path berücksichtigt. Als Repository steht das Learning Object Repository (LOR) von Switch zur Auswahl.

PC-Simulation für Heizungsregler

Die Firma TEM AG aus Chur stellt Regler und Bedieneinheiten für Heizungen nach Kundenwunsch her. Daraus entsteht eine breite Produktpalette. Für Schulungen musste bis anhin Hardware zur Verfügung stehen. Je nach Schulung bedeutet das eine grössere Vorbereitungszeit. Deshalb soll mit dieser Bachelorarbeit der Regler und die Bedieneinheit simuliert werden.

Für die Bedienung steht bereits eine Simulation zur Verfügung. Damit diese jedoch funktioniert, muss über einen Bus-Adapter ein realer Regler angeschlossen werden. Ziel dieser Arbeit ist es, dass dieser Regler wegfällt und stattdessen auf dem PC als Simulation ausgeführt werden kann. Zentrales Element hierbei ist die Kommunikations-Schnittstelle zwischen der Bedienung und dem Regler. Die Kommunikation über dieses Bussystem muss nachgebildet werden.

DbToRIA – Database to Rich Internet Application

Im Rahmen der Bachelorarbeit wurde für die Firma Oetiker+Partner AG die Open Source Applikation DbToRIA - Database to Rich Internet Application - entwickelt. DbToRIA generiert direkt aus einer Datenbank eine Applikation, die im Browser ausgeführt wird. Es wird keinerlei zusätzlicher Code benötigt, weil die Applikation neben den eigentlichen Daten Metadaten wie Spaltentypen, Verknüpfungen oder Berechtigungen aus der Datenbank liest und diese direkt abbildet. Für eine Änderung an der Applikation muss deshalb lediglich das Datenbankschema sowie die Seite im Browser aktualisiert werden.

DbToRIA eignet sich besonders für Prototyping und die rasche Umsetzung von einfacheren Applikationen. DbToRIA zeichnet sich durch eine einfache Installation und Konfiguration, ein benutzerfreundliches User Interface sowie einen erweiterbaren, generischen Aufbau aus. Weitere Informationen unter www.dbtoria.com.

Erweiterung der Pilot Line auf 7/24

Die Pilot Line der Oerlikon Solar AG stellt Dünnschicht-Solarmodule für die Forschung und Entwicklung her. Ausserdem ist sie für die Erstellung der Kundenmuster verantwortlich.

Die Produktion von Solarmodulen soll um 20% gesteigert werden. Dies kann nur mit einer Produktionszeiterweiterung auf einen 7-Tage-zu-je-24-Stunden-Betrieb erreicht werden. Die Bachelorarbeit zeigt auf, wie vorgegangen werden muss, um dieses Ziel zu erreichen. Die erforderlichen Massnahmen können in vier Hauptbereiche gegliedert werden: 

• Anpassung der Lagerverwaltung
• Erweiterung des bestehenden Pikettplans
• Erarbeitung eines neuen Schichtplans
• Anpassung im SAP

In der Soll-Analyse wurden drei Schichtpläne erarbeitet. Diese wurden mit Hilfe einer Nutzwertanalyse einander gegenübergestellt und bewertet. Der Favorit weist am wenigsten Risiken auf und hat bei den betroffenen Mitarbeitern die höchste Akzeptanz erreicht.

Abschliessend wurde der Umsetzungsplan für die Favoritenvariante erstellt und der Geschäftsleitung übergeben.

Untersuchung der Performance von A-GPS

Die Aufstartzeit (TFFF, Time To First Fix) kann bei GPS (Global Positioning System) Minuten dauern, z. B. unter erschwerten Empfangsbedingungen wie in Schluchten oder engen Strassen.

A-GPS (Assisted-GPS, GPS mit Unterstützung) kann bei erschwerten Bedingungen weiterhelfen: Das GPS-Gerät lädt Hilfsdaten vom Internet, z. B. über das Mobilfunknetz. Bei A-GPS-Offline werden die Hilfsdaten heruntergeladen und gespeichert. Die Gültigkeit der Daten beträgt ca. 14 Tage. Diese Bachelorarbeit untersucht den Einfluss von A-GPS auf Genauigkeit und Aufstartzeit einer Messung.

Mit A-GPS verbesserte sich bei offenem Himmel die Aufstartzeit von 35 auf 17 Sekunden und in Schluchten sogar von 58 auf 22 Sekunden. In Gebäuden war eine Positionsbestimmung nur mit A-GPS möglich. Zusammenfassend wurde bestätigt, dass A-GPS präziser ist und schneller die ersten Positionen bestimmt.

NMEA-Datenlogger

NMEA 0183 (National Marine Electronics Association) ist ein Standard, um Daten, die von GPS-Satelliten (Global Positioning System) empfangen werden, zu übermitteln und zu speichern. NMEA-Daten enthalten Informationen über Signalqualität, Satellitenkonstellation, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Zeit, usw. Mit einem Datenlogger können diese Daten über längere Zeit aufgezeichnet werden.

Die wichtigsten Anforderungen an den Datenlogger waren: Aufzeichnung von NMEA-Daten auf einer 2GB-SD Karte, Batterie oder Akkubetrieb, eigener GPS-Empfänger und möglichst einfache Bedienung. Zusätzlich zu den genannten Anforderungen kann das Gerät auch KML-Dateien (für Google Earth) speichern und verfügt über eine RS232-Schnittstelle.

Das Produkt dieser Bachelorarbeit ist ein handliches Gerät, verfügt über einen eigenen GPS-Empfänger, kann mittels Akkus betrieben werden und wird völlig autonom eingesetzt.

Hydraulische Maschine als Notstromversorgung

Die Kraftwerke Sarganserland AG haben die Konzessionsauflage, Wasser aus der Zentrale Mapragg dosiert entweichen zu lassen, damit in Bad Ragaz tagsüber der Bach Tamina "schön" aussieht. Über die Höhe der Staumauer könnte aber die hydraulische Energie des Wassers genutzt werden. Beim Einbau einer dazu benötigten Dotierturbine könnte damit auch noch die Notstromversorgung der Zentrale sicher gestellt werden, da der derzeitige Dieselgenerator das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat.

In dieser Bachelorarbeit wurden die Restwassermengen analysiert, mehrere Varianten für Dotierkraftwerke ausgearbeitet, entsprechende Offerten eingeholt und ausgewertet. Mit einer hydraulischen Leistung von 1,8 MW und Investitionen 1,6 Millionen Franken könnten im Jahr bis zu 900 MWh Elektrizität gewonnen werden.

Die Bachelorarbeit ist eine Vorstudie für ein Projekt, welches nächstes Jahr realisiert werden sollte.

Cuff Pressure Controller

Patienten in Intensivstationen müssen oft künstlich beatmet werden. Um den Patienten mit dem Beatmungsgerät zu verbinden, wird ein Schlauch (Tubus) in die Luftröhre eingeführt. Den Schlauch umgibt eine aufblasbare Manschette, welche zwei Funktionen hat:

• Die Manschette dichtet den Raum zwischen Luftröhre und Schlauch, um eine gute Beatmung zu ermöglichen.
• Die Manschette verhindert, dass Erbrochenes in die Luftröhre und die Lunge gelangen kann.

Ist der Druck in der Manschette zu hoch, kann das die Luftröhre verletzen. Ist der Druck zu tief, ist die Manschette undicht. Aus diesen Gründen soll der Druck in der Manschette mit dem "Cu Pressure Regulator\ geregelt werden, welcher im Rahmen der Diplomarbeit 2009 an der HTW Chur entwickelt wurde.

Energie-Pfad und Kleinwasserkraftwerk Nan Ros

Die Gemeinde Mesocco baut ein neues Trinkwasserkraftwerk und will dieses touristisch nutzen, woraus die Idee entstand, einen Energie-Pfad zu realisieren mit dem ersten Standort Nan Ros.

Die Bachelorarbeit Nan Ros besteht aus mehreren Teilaufgaben:

• Die Ausarbeitung eines Konzeptes für die Erstellung eines Energie-Pfades in den Tälern Misox und Calanca.
• Die Gestaltung einer Webseite für den Standort Nan Ros und ausarbeiten von Schulunterlagen.
• Die gesamte Gestaltung des Standortes Nan Ros mit Hilfe von Plakaten, die die Prinzipien der Energieerzeugung aus Wasserkraft aufzeigen.
• Die Erschaffung eines Modells, das das Prinzip eines Trinkwasserkraftwerks dem Benutzer näher bringt.

Energieeffiziente Strassenbeleuchtung mit LEDs

In naher Zukunft wird die LED-Technologie den gesamten Lichtmarkt erobern. Die neusten Power-LEDs erreichen schon eine Lichtausbeute von 150 lm/W. In dieser Arbeit konnten wir LED-Strassenleuchten mit 80 lm/W testen, welche schon heute für eine überzeugende Beleuchtung sorgen. Sie übertreffen in unserer Vergleichsmessung die Natrium- und Quecksilberdampflampen markant. Das Verbot der Quecksilberdampflampen ab 2010/2011 wird den Entwicklungsprozess für energieeffiziente Beleuchtung nochmals beschleunigen. Dank der optimalen Farbwiedergabe werden die Strassen in Zukunft in ein völlig neues Licht gerückt. Teilweise gleichzeitig zu dieser Arbeit laufen in der Schweiz und auch im Ausland verschiedenste Testprojekte mit LED-Strassenbeleuchtungen. Die Ergebnisse sind überall deutlich. Der LED-Strassenbeleuchtung gehört die Zukunft.

Partizipative Newsagentur Langsamverkehr

Die Arbeit wurde durch die Fachstelle Langsamverkehr Graubünden initiiert. Heute sind die Informationen zum Thema Langsamverkehr (nicht motorisierte Verkehrsmittel) im Web auf verschiedenen Servern verstreut. Das Ziel der Arbeit ist die News auf einem zentralen Server zu sammeln und von dort aus wieder anzubieten. Mit der Bachelorarbeit wurde eine Webapplikation in Java geschrieben. Die Applikation bietet die Möoglichkeit News zu erfassen und zu editieren. Der Hauptnutzen liegt jedoch im Bezug der Daten. Die beteiligten Organisationen können über die Applikation Newsabos nach ihren Bedürfnissen zusammenstellen und über die eigene Webseite publizieren.

Ein spannender Teil der Arbeit war die technologische Seite. Unter Anderem wurde mit dem Spring Framework gearbeitet, mit dem sehr flexible Webapplikationen programmiert werden können.

Online Development Interface (ODI) für eine web-programmierbare Steuerung

Das Online Development Interface (ODI) dient dazu, eine SPS, welche mit einem Webserver ausgestattet ist, per Ethernet zu programmieren und zu steuern. Dabei beschränkt sich die Anwendung nicht nur auf den Download eines zuvor auf einem PC erstellten SPS-Programms. Das ODI stellt eine Schnittstelle zur direkten Programmentwicklung auf der SPS zur Verfügung. Somit ist keine spezielle Software auf dem Client-PC einzurichten. Es muss lediglich ein Webbrowser, welcher JavaScript unterstützt, installiert sein. Dadurch ist es möglich, direkt auf der SPS Programme zu erstellen und zu ändern. Die Einfachheit der Bedienung per allgemein bekannter Webtechnologie ermöglicht es auch, dass Personen ohne spezielle Programmierkenntnisse eine SPS intuitiv für ihre Bedürfnisse programmieren können.

Direktbefestigung Holz auf Holz: Marktanalyse Schweiz und Chancen für die Hilti-Gastechnologie

Die Arbeit umfasst drei Teile. Im ersten Teil der Arbeit ging es um die Analyse des Marktes sowie der Holzbaubranche. Anschliessend wurde der Markt nach den sieben Kriterien Kunden, Kaufobjekte, Kaufziele, Kaufbeeinflusser, Kaufprozess, Kaufanlässe und Kaufstätten abgegrenzt und das wirtschaftliche-, soziale-, ökologische- sowie politisch/rechtliche Marktumfeld betrachtet. Im zweiten Teil der Arbeit wurden die Anwendungsportfolios der einzelnen Kunden sowie deren Verbrauchsmengen analysiert und das Marktpotential einer neuen Hilti-Gaslösung ermittelt. Im dritten und letzten Teil der Arbeit wurden die technischen Anforderungen an ein Gasgerät erarbeitet und dafür die Kundenbedürfnisse mit Hilfe der Kano-Theorie analysiert.