Im Laufe meines Masterstudiums an der Hochschule Osnabrück kam mir der Gedanke, als Werkstudent etwas Praxiserfahrung in der Softwareentwicklung zu sammeln. Von einem Kommilitonen hörte ich viel Gutes über basecom, was mich dann bereits 2019 zum Unternehmen gebracht hat. 2021 stand dann die Praxisphase und anschließend die Masterarbeit an und für mich war klar, dass ich beides im Unternehmen durchführen möchte.
Die Themenfindung ging relativ problemlos. Es stand schon länger die Idee im Raum, eine “CO2-Ampel” in den Büroräumen einzusetzen. Diese simple Idee ließ sich meiner Meinung nach erweitern, um genügend Inhalt für Praxisphase und Masterarbeit zu liefern. Das endgültige Thema der Arbeit lautete “Entwicklung und Erprobung eines Raumluftmonitoring-Systems für Büroräume”.
Überwachung von Raumluftqualität
Durch das Aufkommen der COVID-19-Pandemie kann man dem Thema Raumluftqualität zur Zeit sicherlich eine erhöhte Relevanz zusprechen. Regelmäßiges Lüften zur Verringerung der Viruslast wurde immer wieder als ein wichtiger Teil der Pandemiebekämpfung kommuniziert. Zusätzlich zu Aerosolen stößt der Mensch während des Atmens jedoch auch weitere Stoffe aus, die einen negativen Einfluss auf die Raumluftqualität haben können. Zwei häufig betrachtete Stoffe, bzw. Stoffgemische sind CO2 und sogenannte flüchtige Organische Verbindungen. Ersteres ist ein farb- und geruchloses Gas, das vor allem durch die Klimakrise bekannt sein dürfte, und Letzteres ein nicht fest definiertes Gasgemisch aus verschiedenen Stoffen. In meiner Masterarbeit habe ich mich dafür entschieden, CO2 als Parameter für die Raumluftqualität zu verwenden, da dessen negativer Einfluss auf den Menschen besser erforscht ist. Diese negativen Auswirkungen äußern sich unter anderem in Form von Konzentrationsschwierigkeiten und Kopfschmerzen. Die CO2-Konzentration wird meist in parts per million (ppm), also millionstel, angegeben. Der Wert der Außenluft beträgt etwa 400 ppm, negative Auswirkungen lassen sich bereits ab einem Wert von 1400 ppm nachweisen.
Entwicklung des Systems
Bevor das endgültige System in meiner Masterarbeit entwickelt wurde, habe ich in meiner vorangehenden Praxisphase verschiedene CO2-Sensoren in ausgiebigen Tests miteinander verglichen. Hierbei hat sich der MH-Z19C, ein Sensor der Firma Winsen Electronics, als besonders zuverlässig herausgestellt. Die Steuerung des Sensors wird über einen Mikrocontroller, den ESP32, realisiert.
Um herauszufinden, wie ein Raumluftmonitoring-System die Kolleg*innen im Büro am besten zum regelmäßigen Lüften bewegt, habe ich zwei verschiedene Ansätze für das System entwickelt und miteinander verglichen: einen aktiven und einen passiven. Bei beiden Ansätzen werden je nach CO2-Konzentration Ampelfarben eingesetzt, um die Dringlichkeit des Lüftens zu unterstreichen.
Beim aktiven Ansatz bekommt der/die Nutzer*in eine Nachricht über das bei basecom intern eingesetzte Instant-Messaging-System Slack, in welcher er/sie ab einer bestimmten CO2-Konzentration dazu aufgefordert wird, zu lüften. Wurde erfolgreich gelüftet und die Konzentration liegt wieder im “grünen” Bereich, erhält der/die Nutzer*in ebenfalls eine Nachricht. Wie diese Nachrichten aussehen, ist in folgender Abbildung zu sehen.
Technisch steht im Zentrum dieses Systems eine Serveranwendung, die mit dem PHP-Framework Symfony umgesetzt wurde. Symfony ist bei basecom für viele Anwendungen in der Individualentwicklung im Einsatz. Die Symfony-Anwendung erhält von den Sensoren etwa alle drei Sekunden die aktuelle CO2-Konzentration des jeweiligen Raumes. Übertragen wird dies über das MQTT-Protokoll, welches sich besonders gut für die Übertragung von Sensordaten eignet und daher häufig im Bereich des Internet of Things zum Einsatz kommt. Bei jeder eingegangenen MQTT-Nachricht wird geprüft, ob der Sensorwert die Kriterien erfüllt, dass eine Nachricht verschickt werden müsste. Ist dies der Fall, wird über eine REST-API eine Nachricht im JSON-Format an einen Slack-Server gesendet. Dieser sorgt dann dafür, dass die Nachricht wie oben dargestellt beim Slack-Client des Nutzers ankommt.
Beim passiven Ansatz ist ein Display an das Sensorsystem angeschlossen, auf dem die aktuelle CO2-Konzentration und ein kurzer Hinweistext, wie diese Konzentration einzuordnen ist, angezeigt wird. Hieraus muss der/die Nutzer*in selbst entscheiden, wann er/sie lüftet. Wie die Konzentration auf dem Display angezeigt wird, lässt sich in folgender Abbildung sehen.
Vergleich der beiden Ansätze
Um herauszufinden, welcher der beiden Ansätze besser zum Lüften motivieren kann, wurden Tests mit Kolleg*innen innerhalb der Büroräume durchgeführt. Hierfür wurden die einzelnen Systeme fünf Tage am Stück während der normalen Arbeitszeit genutzt. Der Verlauf der CO2-Konzentration wurde währenddessen aufgezeichnet, außerdem wurden die Kolleg*innen zur Nutzung der Systeme befragt.
Hierbei hat sich ergeben, dass die Kolleg*innen durch beide Ansätze etwa gleich gut zum Lüften motiviert werden konnten. Allerdings haben sich ⅔ der Nutzer*innen des aktiven Systems von den einkommenden Nachrichten gestört gefühlt. Da das System dafür da sein soll, dass das regelmäßige Lüften zur besseren Konzentration beiträgt, ist ein System, das von den Nutzer*innen während der Arbeit als störend empfunden wird, als sehr kontraproduktiv anzusehen. Daher hat sich der passive Ansatz als der bessere für den Einsatz in den Büroräumen basecoms herausgestellt.
Wie es weitergeht
Das System ist in seiner jetzigen Form noch als Prototyp anzusehen. Für einen endgültigen Einsatz im Büro bräuchte es noch ein wenig Weiterentwicklung, da es zur Zeit zum Beispiel noch keine Hülle besitzt.
Ich hätte mir keinen besseren Berufseinstieg vorstellen können. Die Zeit in der basecom Academy war für mich sehr gewinnbringend. Der softe Berufseinstieg hat dazu beigetragen, dass ich die Inhalte in meinem individuellen Tempo absolvieren konnte. Dabei konnte ich jederzeit auf die Hilfe der Academy Coaches zurückgreifen, die mir mit Rat und Tat zur Seite standen. Nun freue ich mich auf die kommende Zeit. Ich werde in der Business Unit Shopware als Junior Software Developer im Backend starten.
Wenn auch du Interesse daran hast, deine Bachelor- oder Masterarbeit bei basecom zu schreiben, dann informiere dich auf unserer Karriereseite www.wirsprecheninter.net . Wir freuen uns auf deine Bewerbung!
