Offenburg University of Applied Sciences
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Hydroponic Farming Parameter based on IoT Platform
No full textNutrient solution monitoring primarily relies on pH and electrical conductivity (EC) measurements. While effective for measuring overall solution concentration, this approach fails to address the specific concentrations of individual ions, leading to potential nutrient imbalances and solution wastage. To overcome such issues, techniques employing ion-selective electrodes (ISEs) are used for precise measurement and adjustment of individual ion concentrations, thus maintaining optimal nutrient balance. However, ion interference, particularly at higher solution densities, remains a significant challenge.
The objective of this study is to use and simplify an existing model of decision tree based dosing algorithm and experiment with a new method to calculate injection volume of fertilizer solutions using linear equations. The findings show, that linear equation method does give similar results to decision tree under less number of steps
RL-X: A Deep Reinforcement Learning Library (Not Only) for RoboCup
No full textThis paper presents the new Deep Reinforcement Learning (DRL) library RL-X and its application to the RoboCup Soccer Simulation 3D League and classic DRL benchmarks. RL-X provides a flexible and easy-to-extend codebase with self-contained single directory algorithms. Through the fast JAX-based implementations, RL-X can reach up to 4.5 speedups compared to well-known frameworks like Stable-Baselines3
A grey-box model with neural ordinary differential equations for the slow voltage dynamics of lithium-ion batteries: Application to single-cell experiments
Get PDFLithium-ion batteries exhibit a complex, nonlinear and dynamic voltage behaviour. Modelling their slow dynamics is a challenge due to the multiple potential causes involved. We present here a neural equivalent circuit model for lithium-ion batteries including slow voltage dynamics. The model uses an equivalent circuit with voltage source, series resistor, and diffusion element. The series resistance is parameterized using neural networks. The diffusion element is based on a discretized form of Fickian diffusion, parameterized using a neural network and learnable parameters. It is flexible to represent not only Warburg behaviour, but also resistor-capacitor-type dynamics. Mathematically, the resulting model is given by a differential–algebraic equation system combining ordinary and neural differential equations. Therefore, the model combines concepts of both physical theory (white-box model) and artificial intelligence (black-box model) to a combined framework (grey-box model). We apply this approach to a lithium iron phosphate based lithium-ion battery cell. The experimental voltage behaviour during constant-current cycles as well as the dynamics during pulse tests are well reproduced by the model. Only at very high and very low states of charge the simulation significantly deviates from experiments, which might result from insufficient training data in these regions
Aufbau von Schaltschrankanlagen für eine Schnellladestation für elektrische Fahrzeuge
No full textDer Wandel der Mobilität von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren hin zur Elektromobilität schreitet erfolgreich voran. Neben der Entwicklung der entsprechenden Fahrzeuge bedarf es auch der Schaffung einer Infrastruktur zum Laden dieser Fahrzeuge. Während es für Ladeleistungen bis 500 kW bereits eine Infrastruktur gibt, befindet sich diese für höhere Ladeleistungen noch in der Entwicklung. Diese ist kritisch, um auch elektrifizierte LKWs mit hohen Batteriekapazitäten schnell laden zu können. Im Rahmen dieser Arbeit werden sicherheitsrelevante Komponenten für eine Megawatt-Ladestation entwickelt.
Zu Beginn der Arbeit lag ein elektrotechnisches Konzept für die Ladestation bereits vor und die Entwicklung von elektronischen Komponenten hatte begonnen. Aufbauend darauf ist das Ziel dieser Arbeit zum einen, die Schutzabschaltung, mittels derer die Ladestation sicher gestartet und gestoppt werden kann, über eine logische Verknüpfung aller Bauteile in einer Reihenschaltung zu realisieren. Die Entwicklung einer Wasserkühlung für eine Reihe von leistungselektronischen Wandlern, durch die die Verlustleistung in Form von Wärme abgeführt werden soll, stellt das zweite Ziel dieser Arbeit dar.
Begonnen wurde mit der Auslegung der Bauteile, die für die Sicherheitsschaltung benötigt werden. Daraufhin erfolgte die Entwicklung einer elektronischen Schaltung, die in jede Hauptkomponente integriert wird, um eine Verknüpfung aller Komponenten zu realisieren. Der genaue Funktionsablauf wurde festgelegt, sodass die Projektpartner ihre Steuerplatinen entsprechend auslegen können. Schließlich wurden mittels einer FMEA potenzielle Fehlerursachen detektiert und untersucht.
Für die Wasserkühlung wurden zunächst die thermodynamischen Grundlagen zur Wärmeübertragung erarbeitet. Anhand dieser theoretischen Grundlagen erfolgten die Berechnung und Auswahl der Komponenten. Mit einer abschließenden Messreihe konnten die Berechnungen verifiziert werden.
Durch diese Arbeit konnten die für die sicherheitsrelevanten Funktionen benötigten Komponenten erfolgreich bestimmt werden. Aufbauend auf den Ergebnissen dieser Arbeit können die Bauteile beschafft und zusammengebaut werden
Analyse von Ransomwaresicherheit in Backuplösungen mit Fokus auf Veeam
No full textRansomware stellt eine erhebliche Bedrohung für die Cybersicherheit dar und betrifft weltweit zahlreiche Unternehmen. Diese Bachelorarbeit untersucht die Sicherheitskonzepte von Backup-Lösungen mit einem besonderen Fokus auf Veeam Backup & Replication. Es werden verschiedene Angriffsvektoren auf Backup-Systeme, darunter Netzwerke, Softwarekomponenten, Datenbanken und Authentifizierungsmethoden analysiert. Darüber hinaus werden Best Practices für die Implementierung von ransomware-resistenten Backup-Lösungen vorgestellt, wie z.B. die 3-2-1-Regel und die 3-2-1-1-0-Strategie, Air-Gap-Backups und unveränderliche Backups.
Die Analyse zeigt, dass Veeam robuste Sicherheitsfunktionen bietet, jedoch auch spezifische Schwach- stellen aufweist, die durch bekannte Sicherheitslücken ausgenutzt werden können. Diese Schwachstellen werden transparent behandelt und durch schnelle Reaktionen des Herstellers gemildert. Die Arbeit bietet eine umfassende Analyse der Resilienz von Veeam gegenüber Ransomware-Angriffen
Einfluss der Belastung auf das Heilungsverhalten operativ versorgter Tibiafrakturen
No full textEs gibt notwendige Bedingungen für eine erfolgreiche Knochenheilung. Insbesondere der Einfluss unterschiedlicher Belastung nach der operativen Versorgung von Tibiafrakturen ist noch nicht vollständig geklärt. In dieser Arbeit wird zunächst mit Hilfe von muskuloskelettaler Simulation ein detailliertes Belastungsmodell der Tibia entwickelt. Dabei werden Muskel- und Gelenkkräfte berechnet, die beim Gehen auf die Tibia wirken.
Diese Kräfte werden als detaillierte Belastungsmodell zusammengefasst und mit einem vereinfachten Belastungsmodell, das nur die Gelenkkräfte berücksichtigt, hinsichtlich des Einsatzes in der Simulation von Knochenheilung verglichen. Anschließend werden acht postoperative Belastungsprotokolle mit unterschiedlicher Progression der Belastungssteigerung erstellt. Diese Belastungsprotokolle werden mit der mechanobiologischen Simulationsmethode untersucht und bezüglich der resultierenden
Heilungsergebnisse miteinander verglichen. Die zwei untersuchten Belastungsmodelle eignen sich zur Vorhersage von Pseudoarthrosen. Dabei weist das detaillierte Belastungsmodell eine höhere Sensitivität auf. Die Belastungssteuerung hat einen signifikanten Einfluss auf die Knochenheilung und Heilungsgeschwindigkeit. Für ein tiefergehendes Verständnis für die mechanobiologischen Wechselwirkungen sind weitere Untersuchungen an größeren Stichproben notwendig
ADS-B as an Example for Frame Synchronization and Detection of Short Packets
Get PDFWe study the relation between frame synchronization and packet detection by the example of ADS-B (Automatic Dependent Surveillance - Broadcast) from the receiver perspective. We present and compare three metrics for frame synchronization and apply them at a multiple of the symbol rate in order to additionally provide clock phase synchronization. We identify a possible problem of undetected errors when applying CRC error detection to uncoded modulation for short packets and present a workaround for the ADS-B system. Finally, the combined performance of frame synchronization and packet detection, including CRC decoding is evaluated
'heimspiel'
No full textPrimäres Ziel der Arbeit ist es, ein Podcast-Konzept für den Fußballbundesligisten Sport-Club Freiburg zu entwickeln. Dabei soll eine einzigartige Möglichkeit geschaffen werden, dass Fans, Mitglieder und das gesamte Umfeld des Vereins einen beeindruckenden Einblick hinter die Kulissen des Profifußballs erhalten. Angesichts des langanhaltenden Interesses an Hintergrundinformationen im Sport, insbesondere im Fußball, soll dieser Bedarf durch den Podcast auf unterhaltsame Weise bedient und die Nähe zwischen Verein und Fans gefördert werden. Obwohl das Podcast-Format seit kurzer Zeit bereits Teil der Kommunikationsstrategie des Sportclubs ist, soll im Rahmen dieser Arbeit ein noch stärker auf die Bedürfnisse der Hörenden zugeschnittenes Konzept erarbeitet werden.
Zudem wird eine beispielhafte Folge des Podcasts praktisch umgesetzt und produziert
Serious Games in der Schulbildung: Qualität durch Zertifizierung
No full textSerious Games sind digitale Anwendungen mit einer Doppelmission: Sie bieten ein unterhaltendes Spielerlebnis und verfolgen gleichzeitig ein charakterisierendes Ziel – zum Beispiel beim Lernen oder beim Sport. In letzter Zeit haben viele Studien Qualitätskriterien für Serious Games untersucht, darunter Effektivität und Attraktivität. Leider wird die doppelte Aufgabe von Serious Games, nämlich das Erreichen von Lerneffekten bzw. Haltungsänderungen (Serious Part) und Unterhaltung (Game Part) selten angemessen berücksichtigt. Gerade im schulischen Bereich ist es jedoch entscheidend, eine gute Balance zwischen Lernen und Spielen zu wahren. In diesem Beitrag werden daher wesentliche Qualitätskriterien für Serious Games identifiziert und erläutert. Dabei werden bestehende Prinzipien und Anforderungen der spielbezogenen Literatur auf effektive und attraktive Serious Games übertragen. Neben der Übersicht zur einschlägigen Literatur werden Ergebnisse von Workshops einbezogen. Darüber hinaus werden aktuelle Serious Games für Bildung und Gesundheit analysiert. Diese ausgewählten „Best Practices“ belegen ihre Wirksamkeit entweder durch wissenschaftliche Studien oder den Gewinn von Spielepreisen