acaMail IoT (smart letter box)

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)

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?

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.