HTW Chur

Bachelorarbeiten 2011

Die berufsbegleitenden Studierenden des Studienjahres 2007 sowie die Vollzeit-Studierenden des Studienjahres 2008 arbeiteten bis am Ende August 2011 an ihrer Bachelor-Arbeit. Folgende Themen wurden bearbeitet:

• Umfragen zur Gästezufriedenheit in Tourismusdestinationen mittels mobiler Geräte
• Automatische Softwareverteilung in KMU
• Der Einsatz von Adobe Connect für Distributed Classrooms
• Unified Collaboration and Communication Services
• Modulare Stromversorgung für Brandmeldeanlagen
• Elektronischer Ersatzteilkatalog der Firma Stäubli Sargans AG
• Optimierung Faserlasersteuerung
• Modulare Standardsteuerung für Schrägaufzüge
• Gleisgenaue Ortung mittels GPS
• Steigerung der Energieeffizienz von Luft/Wasser Wärmepumpen mit Speicher
• Selbstorganisation eines Funknetzwerks, Wunsch und Wirklichkeit
• Automatische Systemanpassung von Induktionskochfeldern als Gerätefunktion
• Einbindung des Bereiches Kleinwasserkraftwerk in die Hach Lange GmbH
• eSave USB-RF-Stick
• LED Bootloader
• Maschinensteuerung für ein Aluminium-Prüfgerät
• Entwicklung eines Tools zur Beurteilung des Energieeffizienzfaktors einer Bergbahn

Automatische Softwareverteilung in KMU

Systeme zur automatischen Softwareverteilung ermöglichen eine zentrale Verwaltung von hunderten oder tausenden Clientsystemen. Anstatt Softwarepakete von Hand auf allen Rechnern in einem Betrieb zu installieren, wird die Installation zentral angestossen und automatisch auf allen Clientsystemen installiert. Softwareverteilungssysteme kommen bisher vor allem bei grossen Unternehmen zum Einsatz. Lohnt sich der Aufwand für ein solches System aber für KMUs mit wenigen Dutzend Mitarbeitern?

In dieser Bachelorarbeit wird für ein exemplarisches KMU mit zwei Dutzend Mitarbeitern die Einführung einer automatischen Softwareverteilung wirtschaftlich und technisch untersucht. Über eine Nutzerwertanalyse werden die auf dem Markt vorhandenen Produkte auf ihre Tauglichkeit für den Einsatz evaluiert. Basis der Nutzerwertanalyse ist ein ausführlicher Kriterienkatalog. Durch die Gegenüberstellung der Kosten für die Varianten mit und ohne automatische Softwareverteilung kann die Wirtschaftlichkeit gezeigt werden.

Der Einsatz von Adobe Connect für Distributed Classrooms

Adobe Connect ist eine webbasierte Kommunikationslösung für Online-Schulungen und Webkonferenzen. Sie stellt multimediale Hilfsmittel zur Kommunikation und interaktiven Zusammenarbeit zur Verfügung. Schweizer Hochschulen können Adobe Connect bei SWITCH als gehostete Dienstleistung abonnieren und nutzen (SWITCHpoint).

Diese Kommunikationslösung wird von der HTW Chur für den Unterricht in „verteilten Klassen“ (Distributed Classrooms) genutzt. Dabei können neben den Studierenden im Klassenzimmer auch räumlich getrennte Studierende zu Hause oder am Arbeitsplatz über das Internet aktiv am Unterricht teilnehmen.

Die Bachelorarbeit erläutert die wichtigsten Funktionen von Adobe Connect und beschreibt den Einsatz anhand dreier unterschiedlicher Lehr-/Lernszenarien.. Zudem werden Voraussetzungen und Anforderungen an die Technik und die Teilnehmenden sowie erste Erfahrungen beschrieben und mögliche Risiken aufgezeigt.

Unified Collaboration and Communication Services

Die SWiBi AG, ein KMU Dienstleister aus Graubünden, verspricht sich durch den Einsatz einer Unified Collaboration und Communication (UCC) Lösung eine Verbesserung der internen Kommunikation und Zusammenarbeit.

Die bereits vorhandene UCC-Pilotumgebung auf der Basis des Microsoft Office Communicator 2007 R2 soll auf die neue Version Microsoft Lync Server 2010 migriert und allen Mitarbeitenden als produktives System zur Verfügung gestellt werden. Diese Migration bietet verbesserte Möglichkeiten für die Integration von Umsystemen.

Das Einbinden einer VoIP-Lösung (Voice over IP) inklusive Endgeräte ist für das Unternehmen ein zentraler Punkt dieser Arbeit. Die Integration wird im Rahmen eines Versuchs umgesetzt und soll der SWiBi AG aufzeigen, ob die VoIP Anbindung ihre bestehende Telefonanlage ablösen kann oder nicht.

Die SWiBi AG möchte mit der VoIP-Lösung Erfahrungen sammeln. In der Kombination von UCC und VoIP erhofft sie sich einen Mehrwert.

Modulare Stromversorgung für Brandmeldeanlagen

Eine Stromversorgung für Brandmeldezentralen unterliegt speziellen Normen und wird nicht als Standardware angeboten. Sie muss daher vom Hersteller der Brandmeldezentrale selbst oder als „Outsourcing“ bei einem Dritthersteller spezifiziert und entwickelt werden.

Das Projekt „Modulare Stromversorgung für Brandmeldeanlagen“ zeigt die Machbarkeit einer hocheffizienten modularen Stromversorgung zu einem konkurrenzfähigen Preis auf.

Auf der Basis des in der Projektarbeit „Power Concepts for Fire Panels“ erarbeiteten Konzeptes für integrierte Stromversorgungen werden detaillierte Systemanforderungen festgelegt. Mit diesen Anforderungen wird das Konzept durch näheres Bestimmen der Schaltungsteile in eine Systemarchitektur überführt.

Aufgrund dieser Systemarchitektur wird die Schaltung berechnet und die Leiterplatte ausgelegt.

Daraus entsteht ein Prototyp einer modularen Stromversorgung für Brandmeldeanlagen, an welchem die Machbarkeit überprüft, die Risiken einer Entwicklung als Serienprodukt abgeschätzt, und die Material- sowie Produktionskosten validiert werden können.

Elektronischer Ersatzteilkatalog der Firma Stäubli Sargans AG

Bis heute arbeitet die Stäubli Sargans AG mit Ersatzteilkatalogen auf Papier. Der Stäubli Konzern als Mutterhaus hat den internetbasierten, elektronischen Ersatzteilkatalog im Jahr 2010 eingeführt. Der Wunsch der Konzernleitung, den elektronischen Ersatzteilkatalog auch in der Tochterfirma Stäubli Sargans AG einzuführen, soll bis September 2011 erfüllt werden.

Der Erstellungsweg des Ersatzteilkataloges in Sargans unterscheidet sich wesentlich von dem des Konzerns. In der Bachelorarbeit @catalog Sargans sollen neue Lösungsansätze für die Implementierung des elektronischen Ersatzteilkataloges werden. Es gilt, die bisherigen Ersatzteildaten in eine geeignete elektronische Form zu konvertieren und in den elektronischen Ersatzteilkatalog des Konzerns zu übertragen.

Der Kommunikation zwischen dem Stäubli Hauptwerk in Faverges (Frankreich) und Sargans wird eine ebenso zentrale Bedeutung zukommen, wie den Lösungsansätzen für die Implementierung.

Optimierung Faserlasersteuerung

Ziel der Arbeit war es, eine existierende Faserlasersteuerung in einem Elektronik-Simulationsprogramm zu implementieren und die Simulationen mit der existierenden Elektronik-Hardware zu vergleichen. In einem zweiten Schritt wurde das Optimierungspotential aufgezeigt und bezüglich ausgewählter Kriterien optimiert (Stabilisierung der optischen Ausgangsleistung in Funktion der Betriebsspannung, Verringerung des Volumens, Senkung der Kosten, Steigerung der Effizienz).

Die Optimierungen wurden direkt an der bestehenden Hardware realisiert und ausgetestet. Der Vergleich zwischen dem Ist-Zustand und der Optimierung zeigte realisierbare Verbesserungsmöglichkeiten auf. Die Arbeit gibt auch Anregungen für Neuentwicklungen, insbesondere für die Verbesserung des Layouts.

Modulare Standardsteuerung für Schrägaufzüge

Schrägaufzüge dienen dem Transport von Personen und Waren. Bezüglich Benutzerkreis und Bedienung ist ein Schrägaufzug mit einem normalen vertikalen Aufzug vergleichbar. Technisch ist der Schrägaufzug jedoch in vielen Bereichen verwandt mit einer Standseilbahn.

Eine geänderte Gesetzeslage sowie ein zunehmend kompetitives Umfeld zwischen den Steuerungsherstellern zwingen diese, modulare und wartungsfreundliche Steuerungssysteme anzubieten. Eine modulare Steuerung bietet den Vorteil, dasselbe Steuerungskonzept für verschiedene Typen von Schrägaufzügen einsetzen zu können. Ein wartungsfreundliches System steigert dessen Verfügbarkeit und trägt zur Kundenzufriedenheit bei. Beide Charakteristika – Modularität und Wartungsfreundlichkeit – münden in ein Steuerungskonzept, das am Ende kostengünstig und zuverlässig ist.

In dieser Arbeit werden die nötigen Module definiert, ein Schnittstellenbericht erarbeitet und am Ende ein Steuerungskonzept präsentiert.

Gleisgenaue Ortung mittels GPS

Die Fela Management AG entwickelt und vertreibt das GPS-basierte Ortungssystem Carloc. Die Ortungsgeräte (Carloc Module) werden bereits zur Fahrplanüberwachung auf Eisenbahnwagen eingesetzt.

Die Bachelorarbeit zeigt auf, wie die geforderte „gleisgenaue Ortung eines stehenden Zuges“ mit je einem GPS-Modul pro Wagen auf einem Rangierbahnhof möglich ist. Dazu sind GPS-Messungen (mit und ohne Korrekturdaten) im Feld durchgeführt worden, welche anschliessend analysiert, auf deren Positionsgenauigkeit untersucht und dokumentiert worden sind.

Des Weiteren wurden verschiedene Algorithmen untersucht, mit denen die Zuordnung der Positionsmeldungen (Koordinatenangaben), die im Carloc Portal anfallen, zu den vorgegebenen Geleisen ermöglicht wird. Beispielsweise wurde versucht, für die Ortung eine Geofencing-Methode anzuwenden.

Steigerung der Energieeffizienz von Luft/Wasser Wärmepumpen mit Speicher

Diese Bachelorarbeit zeigt auf, wie Luft/Wasser-Wärmepumpen mit Speicher energiesparender betrieben werden könnten. Die Energiesparmassnahmen sollten mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung umgesetzt werden können.

Die Arbeit beschreibt die Grundlagen der Wärmepumpentechnik, Gebäudetechnik und Heizungstechnik zusammen. Als Berechnungsgrundlage für die Analyse des Sparpotenzials bezüglich der Einflussgrössen und Parameter wurde ein Modellhaus definiert. In der Evaluationsphase wurden schliesslich mögliche Kombinationen von Energiesparmassnahmen ausgewertet.

Auf Grund der gewonnenen Ergebnisse wurde ein Systementwurf erarbeitet. Zuletzt wurden Konzepte für die Realisierung von Hardware und Software entworfen.

Selbstorganisation eines Funknetzwerks, Wunsch und Wirklichkeit

Auf Umspannwerken wie beispielweise bei den Kraftwerken Vorderrhein AG werden verschiedene Spannungsebenen miteinander verbunden. Zu Forschungszwecken werden verschiedene Feldmessungen zur Überwachung von Strom und Spannung vorgenommen (Monitoring).

Zurzeit ist dazu eine aufwändige Installation mit langen Kabeln zu den Messeinrichtungen nötig. Die störanfälligen Kabel sollen nun durch ein sich selbst organisierendes ZigBee-Funknetzwerk ersetzt werden.

Es standen sechs funktionsfähige ZigBee-Funkmodule und die zugehörigen Waspmote-Boards zur Verfügung. Ziel der Arbeit war es, die Grenzen der Funkmodule zu erfassen. Dafür wurden mehrere Testszenarien erstellt und durchgeführt. Mit den erarbeiteten Erkenntnissen sollte es einem Nutzer in Zukunft möglich sein, ein funktionsfähiges, sich selbstorganisierendes ZigBee-Netzwerk aufzubauen und in Betrieb zu nehmen.

Automatische Systemanpassung von Induktionskochfeldern als Gerätefunktion

Die Induktionskochfelder der Firma E.G.O. Commercial Electronics AG aus dem Bereich Professional Cooking der neuesten Generation enthalten als Komponenten den Quad+ Induktionsgenerator PBVP und die damit verwendeten Spulen. Verschiedene Eigenschaften dieser Komponenten müssen vor der Auslieferung den Kundenanforderungen entsprechend konfiguriert werden.

Das Ziel der Bachelorarbeit bestand darin, die Machbarkeit einer automatischen Konfiguration der Komponenteneigenschaften zu untersuchen. Dazu wurde das reale System auf ein mathematisches Modell abgebildet. Die Wahl der Eigenschaften, die Ermittlung ihrer Gewichtung und die Durchführung entsprechender Experimente bis zum Erhalt eines aussagekräftigen Modells bilden den Kerninhalt dieser Arbeit.

Einbindung des Bereiches Kleinwasserkraftwerk in die Hach Lange GmbH

Durch die kontinuierlich steigende Energienachfrage, werden immer effizientere Wege zur Energiegewinnung gesucht. Erzeugung umweltfreundlichen Stromes durch Trinkwasserkraftwerke hat in der Schweiz unbestritten grosses Potenzial.

Der Auftraggeber bietet bereits verschiedene Produkte und Dienstleistungen im Bereich Wasser- und Abwasserversorgung an. Nun möchte die Hach Lange GmbH mit der Hilfe von vorhandenem Wissen im Bereich Steuerungsbau ihre Angebotspalette durch den Bereich Kleinwasserkraftwerke erweitern und den Kunden ohne die Hilfe externer Partner innovative Trinkwasserkraftwerke anbieten.

Der Auftrag und somit Ziel der Bachelorarbeit war es, eine Steuerung für ein Trinkwasserkraftwerk zu entwickeln, sowie eine Demoanlage in Form eines Koffers zur Visualisierung beim Kunden anzufertigen.

eSave USB-RF-Stick

Es wird eine Hardware mit zugehöriger Software (USB-Stick) entwickelt, welche Daten zwischen einer PC- Software und einer S-LED-Strassenleuchte drahtlos austauschen kann. Dabei werden die Daten vom PC via USB empfangen und gemäss dem 2.4 GHz-Standard IEEE 802.15.4 zu einer entsprechend ausgerüsteten S-LED-Strassenleuchte gesendet. Des Weiteren können interne Befehle für die Parametrierung des USB-Sticks erkannt und im USB-Stick verarbeitet werden.

Als Basis für die Neuentwicklung diente das Evaluation Modul CC2531EMK von Texas Instruments. Die neue Hardware ist besser an die Bedürfnisse der S-LED-Strassenlampe angepasst und kann kostengünstiger produziert werden. Für die Datenübertragung wurde ein eigenes Protokoll entwickelt, welches entsprechend implementiert wurde.

LED Bootloader

Mit den immer vielfältigeren Einsatzmöglichkeiten moderner LED-Leuchten steigen auch die Anforderungen an deren Betriebsgeräte. Unterschiedliche Kundenwünsche müssen berücksichtigt und schwer vermeidbare Fehler in der komplexen und schnelllebigen Gerätesoftware korrigiert werden.

Mit der in dieser Bachelorarbeit entwickelten Softwareanwendung können die Gerätesoftware und Parameter der Betriebsgeräte im eingebauten Zustand aktualisiert werden. Der Hersteller ist dadurch in der Lage, dem Kunden gegenüber eine grösstmögliche Flexibilität und kurze Reaktionszeiten bei gleichzeitig minimalen Kosten anbieten zu können.

Die Grundlage bildet eine PC-Anwendung, welche die aktualisierten Daten einliest, aufbereitet und über USB an das Businterface weiterleitet. Das Businterface verteilt die Daten an die angeschlossenen Betriebsgeräte, sodass keine Modifikationen an der vorhandenen Installation vorgenommen werden müssen.

Maschinensteuerung für ein Aluminium-Prüfgerät

Aluminium ist ein Metall, das uns durch den Alltag begleitet, wie nur wenige andere. Doch wie wird sichergestellt, dass das Metall den täglichen Anforderungen gerecht wird und unsere Alu-Felgen und Alu-Folien nicht aussehen wie ein Schweizer Käse? Genau mit diesen Fragen beschäftigt sich die Firma FMA Feinmechanik und Elektronik AG und entwickelt die notwendigen Prüfgeräte dazu.

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit sollte die veraltete Steuerung zu einem dieser Geräte ersetzt werden. Dabei stellte sich eingangs die Frage, welche Steuerung entspricht den technischen Anforderungen und kann auch wirtschaftlich mit der bestehenden Lösung konkurrieren. Die Arbeit befasst sich von der anfänglichen Anforderungsanalyse über die Ausarbeitung und Bewertung verschiedener Lösungsvarianten bis hin zur technischen Realisierung. Die Realisierung beanspruchte im Projekt den grössten Zeitaufwand und beinhaltet nebst der Programmierung auch die Einpassung in das bestehende Gerät.

Entwicklung eines Tools zur Beurteilung des Energieeffizienzfaktors einer Bergbahn

Die Firma Grischconsulta AG zählt zu den führenden Beratungsunternehmungen in der Schweizer Bergbahnbranche. Sie hat mit einer Studie die Grundlagen für das Energiemanagement bei Bergbahnen geschaffen.

Energieeffizienz wird auch für Bergbahnen immer wichtiger. Eine übersichtliche Kategorisierung wie sie für viele Geräte mit der Energieeffizienzetikette eingeführt wurde wäre deshalb auch für Bergbahnen hilfreich.

Das Ziel dieser Arbeit ist ein Bewertungstool für Seilbahnen in Form einer Excel-Kalkulation. Die Aufstellung der Anlagekomponenten mit dem Fokus auf die Energieeffizienz bildet das Grundgerüst des Tools. Um aussagekräftige Referenzwerte zu finden, werden mehrere Bahnen vom Typ kuppelbare 4er-Sesselbahn miteinander verglichen. Aufbauend auf diesen Referenzwerten wird ein Kategorienmodell für Seilbahnen entwickelt.

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