Archiv der Kategorie: Python

Addendum 11/2023

Here is some previously unpublished information about a few former projects, prototypes and hackathons – almost exclusively in connection with blockchain technology. When I get the chance, I will go into more detail about the individual topics. Until then: Stay tuned…

During Industry meets Makers 2022 my colleagues Roman and Leopold and me worked on the topic „IoT Sensornetzwerk für das OpenLandLAB“. Details see here and here.

In October 2022 I had the opportunity to attend the european x-eHealth-Hackathon 2022 representing the Austrian Ministry of Health (BMSGPK). The topic was „Blockchain based Notarization for Health Information Management“. The presentation of the results can be found here, the protptype was running here (note: not all modules are active any longer).

March 2019: When I attended the Infineon-Hackathon in Graz, I focussed on „notarization and proof for geo based games“ – for details see the pitch and some code at Github. In the following Hackathon in Villach (November 2019) the topic was extended to „blockchain security for (geo based) games“ and some more usecases for the „Blockchain Security 2 Go“-Kit, like ERC20 Tokens and NFTs … here the pitch.

… to be continued.

How to talk to your Blockchain?

Interessante Frage …
Gemeinsam mit M. von der https://infinite-trust-digital.com sind wir dieser nachgegangen und es wurde folgender Prototyp aufgebaut:

Prototyp: Komponenten und Datenfluss

Datenquelle ist die „Air-Quality-Chain“, die seit 2018 die Protokollierung, unveränderliche Speicherung und dezentrale Verteilung von Umweltmessdaten durchführt. Es werden Daten vom Luftmessnetz der Stadt Wien, dem NÖ Luftgüteüberwachungsnetz und dem Umweltbundesamt periodisch aus OpenData geladen und in einer Multichain-basierten Blockchain gespeichert, Details siehe https://datnos.com/aqc/
Diese Daten werden (aus Perfocmancegründen für Abfragen) in eine Datenbank gespiegelt.
M. hat nun einen Chat-Bot zur Abfrage und Interpretation dieser Daten gebaut, der LangChain als Framework für die Anwendungen des LLMs verwendet.
Dieser Chat-Bot kann über ein Web-GUI mit Fragen gefüttert werden, interpretiert diese, wendet die Interpretation auf die bestehenden Daten an und … liefert eine Antwort.

Erste Erkenntnisse mit diesem Protptypen sind unter unter diesem Blogbeitrag zu finden.

Zusammenfassung

Chat-Bots bzw. LLMs können auch auf „eigene“ (zB. auch unternehmensinterne …) Daten zugreifen und mehr oder weniger sinnvolle Antworten auf mehr oder weniger sinnvolle Fragen geben.
Bestehende Blockchain-APIs sind zu langsam dafür, Datenbanken als Schnittstelle optimal (wie auch bei Blockchain-Explorern).
Das Experiment hat gezeigt, dass AI auch mit Blockchain-Daten arbeiten kann, was weitere zukünftige Einsatzbereiche eröffnet.

Es bleibt also spannend … stay tuned!

Blockchain & IoT

Dieses Demo (erstellt für einen Workshop im Rahmen der Fachkonferenz Digitalisierung – IoT + Data Science) zeigt, wie man Leistungen von IoT-Devices über eine Blockchain „kaufen“ – d.h. bezahlen und ausführen lassen kann. Als „Leistung“ wird eine Lampe geschaltet, die „Bezahlung“ erfolgt mit einem „IoT-Light“-Token, welches mittels einer modernen Blockchainplattform (0bsnetwork.com) erstellt, gehandelt und übertragen wird.

Ein weiterer Teil demonstriert, wie Sensordaten des Devices über dieselbe Kommunikationsschnittstelle rückübertragen und in der Blockchain protokolliert werden können.

Die Komponenten dieses Demos sind:

Komponenten des Demos

Als IoT Device wird ein Raspberry Pi mit einem SenseHat-Modul verwendet, welches die Aktorik (LED-Feld als „Lampe“) und Sensorik (Joystick als Schalter) realisiert. Das Gerät stellt über WLAN eine WebSocket Verbindung zum Broker her.

Die IoT-Schnittstelle zwischen den Devices und einem Blockchain Client besteht aus einem WebSocket Broker und einem Client-Interface, welches die Blockchain auf Aktionen für bestimmte Walletadressen überwacht und die Daten über WebSocket an das IoT-Device weiterleitet. Hier ein Teil des Sourcecodes für ein solches Modul:

Als Blockchainumgebung wird in diesem Setup das TestNet des 0bsnetwork eingesetzt. Der Client bietet ein Web-GUI für die Walletfunktionen an: Den Handel mit den hier verwendeten „IoT-Light“ Tokens (gehandelt wird auf der „DEX“, der Decentralized Exchange) und das Senden der Token an das IoT-Device. Ein weiterer Node stellt die API Schnittstelle für das Client-Interface zur Verfügung, mit dem „Explorer“ können die Daten in der Blockchain (Blöcke, Transaktionen, Peers …) angesehen werden.

Ablauf

Auf der „DEX“ (integrierte Handelsplattform) werden die „IoT-Light“-Token für die Bezahlung des IoT-Devices gehandelt …

Handelsplattform für Token im 0bsnetwork

Über das Wallet werden Token an das IoT-Device (bzw. an seine Adresse 3Myh…) gesendet …

Senden von Token an das IoT-Device

Details zur Transaktion

Das Client-Interface …

… registriert die „Bezahlung“ für das Device, sendet ein Kommando an dieses und …

Rasperry Pi 3 mit Sense Hat als IoT Device

… das Device führt die bezahlte Leistung aus und schaltet Licht für die entsprechende Dauer ein.

Und das war es auch schon 😉

Digitalisierung: IoT + Data Science

Im Rahmen der Fachkonferenz Digitalisierung – IoT + Data Science am 7.11.2018 – wie immer perfekt veranstaltet von Seidler-Consulting – Danke, Joachim – hielten wir einen Workshop zum Thema „Was haben Blockchain-Anwendungen und IoT miteinander zu tun?“ ab. „Wir“, das waren Thom Kunz (Verein IoT Austria – The Austrian Internet of Things Network), Uwe Schimon (IVM GmbH) und ich.

Mein Part waren zwei Demos zum Thema „Blockchain & IoT“. Im ersten Demo zeigte ich, wie Daten von Sensoren (Temperatur, Luftfeuchte, Luftdruck), die über LoraWAN an einen MQTT Broker übermittelt wurden, von einem MQTT Client abonniert, empfangen und in einen Blockchain-Stream geschrieben werden.

Prozessdatenerfassung mit LoraWAN – Infrastruktur

Die IoT Sensoren, das LoraWAN und den MQTT Broker stellte die IVM GmbH zur Verfügung, den Rest (die Blockchain auf Basis MultiChain, die Scripts und die Darstellung mit plotly.js) steuerte ich bei. Abgesehen von der MQTT-Anbindung entspricht das Demo im Wesentlichen dem Aufbau der Air-Quality-Chain. Folgend ein Beispiel der Darstellung der Messdaten:

Beispiel für Darstellung der übermittelten Messdaten

Die Präsentation des Workshops kann übrigens hier heruntergeladen werden.

Im zweiten Demo ging es dann etwas detaillierter zur Sache …

Telegram Bot: Air Quality Vienna

Während der Entwicklung und dem Testbetrieb der Air-Quality-Chain (blockchainbasierte Lösung zur unveränderlichen Speicherung von Messdaten) baute ich im Rahmen eines anderen Projektes einen Proof-Of-Concept mit einem Telegram-Bot. Ich fand die Bot-Programmierung recht witzig und kam auf die Idee, mit der AQC protokollierte Umweltdaten auch per Telegram-Bot abzufragen.

Ich kombinierte also ein paar vorhandene Softwaremodule mit ein paar zig Zeilen neuem Code und … die erste Version des Bots war fertig, ich nannte ihn „Air Quality Vienna Bot“. Zugegeben, der Funktionsumfang ist noch recht bescheiden, in der ersten Version kann man nur die aktuellen Messwerte der 17 Wiener Umweltmessstationen abfragen. Ideen für neue Funktionen gibt es natürlich genug: Zeitreihenauswertungen, Mittelwerte, Maximalwerte, Benachrichtigungen bei Grenzwertüberschreitungen und so weiter. Mal sehen, wann ich dazu komme …

Der „Air Quality Vienna Bot“ ist übrigens unter https://t.me/AirQualityVienna_bot zu erreichen.

Der Screenshot zeigt die Liste aller vom Bot abfragbaren Messstellen, die aktuellen Messdaten und dazugehörigen Grenzwerte aus dem Immissionsschutzgesetz-Luft (IG-L) bzw. Informationsschwelle aus dem Ozongesetz (OzonG), weitere Details dazu siehe https://www.wien.gv.at/umwelt/luft/messwerte/grenzwerte.html.

Viel Spaß damit.

Update 1.10.2018: Die Anwendung ist jetzt auch auf data.gv.at – offene Daten Österreichs unter https://www.data.gv.at/anwendungen/telegram-bot-air-quality-vienna/ gelistet.

Datenquelle: Stadt Wien – data.wien.gv.at

MQTT, Node-RED & Blockchain

Und noch eine Kopplung eines IoT Systems mit einer Blockchain …

Ich hoffe, es wird nicht langweilig. Aber mein lieber Kollege M. wollte es unbedingt sehen: „Zeig mir doch, wie man mit Node-RED in die Blockchain schreiben kann, aber getriggert über MQTT, wenn’s geht.“

Also gut:

Die zu protokollierenden Daten werden über einen MQTT Publisher an einen MQTT Broker gesendet. Ich verwende hier als Broker das (Opensource) System von Mosquitto.org.

MQTT & Node-RED & Blockchain – Übersicht

In Node-RED sorgt ein simpler Flow dafür, dass die Daten, die über den MQTT Subscriber eintreffen, nach einer Umformatierung der Json-Datenstruktur über WebSockets an den IoT-Interface Node gesendet werden.

Node-RED – Blockchain – Flow

Der Interface Node (auch bereits beim IoT-Demo und beim Alexa Demo verwendet) nimmt die Daten entgegen und …

Node-RED – Blockchain – Interface Node

… protokolliert sie dann in der Blockchain. Hier verwende ich natürlich wieder meinen Favoriten, die Multichain!

Multichain-Stream „DeviceLog“, der die von Node-RED und den anderen Demos eingetragenen Daten beinhaltet.

Aja … der MQTT Publisher: Da gibt es mehrere Möglichkeiten. Um es schnell und einfach zu machen, habe ich ein fertiges Beispiel genommen (https://github.com/CloudMQTT/python-mqtt-example/) und (in den Zeilen 58 und 60) den Url und das Topic entsprechend angepasst.

Und das war es auch schon …

LG an Kollegen M. 😉

Blockchain – Internet of Things

In einem Proof of Concept wird hier gezeigt, wie ich eine bidirektionale Kopplung einer Blockchain mit dem „Internet of Things“ (d.h. mit IoT-Devices) implementiert habe.

Von Blockchain Nodes können „Assets“ an IoT-Devices gesendet werden, welche dann entsprechend reagieren. Ein „Asset“ kann als „Wert“ (ähnlich einer Währung) gesehen werden, auf dessen Basis das IoT-Device eine Aktion durchführt, z.B. ein bestimmte Leistung für eine bestimmte Zeit erbringt.

Unabhängig davon kann das IoT-Device bei bestimmten Ereignissen (z.B. Sensorinputs) entsprechende Daten in der Blockchain protokollieren lassen.

Die Blockchain Technologie sorgt in diesem Aufbau also einerseits für die dezentrale Übermittlung der Daten zwischen den Systemteilnehmern (peer to peer), andererseits für die unveränderliche Protokollierung aller entsprechenden Aktionen (Steuerbefehl, Antwort darauf) und zusätzlicher Ereignisse (Sensoren).

In diesem Setup wird eine „permissioned Blockchain“ verwendet, d.h. es sind nur bekannte (authentifizierte) Systemteilnehmer zugelassen.

Systemaufbau

Blockchain – IoT Kopplung – Übersicht

Blockchain

Als Blockchain-Technologie wird eine entsprechend konfigurierte Installation von „Multichain“ eingesetzt, die seit Kurzem als Version 1.0 gelaunched wurde. Das System muss aus (mindestens) zwei Nodes bestehen, hier als Seednode und IoT-Interface Node bezeichnet. Ein Echtsystem besteht natürlich aus mehreren weiteren Nodes.

Seednode

Der Seednode ist der „erste“ Node der hier verwendeten Blockchain und stellt u.a. die initialen Konfigurationsdaten zur Verfügung. Der Node kann über ein Web-GUI angesprochen werden:

MultiChain Web-GUI – Anzeige der Nodes

Damit können die Aktionen komfortabler als über die Commandline erledigt werden: Senden der Assets und Beauskunften der Streams.

IoT-Interface Node

Auf diesem Node läuft ein Script, welches bei definierten Ereignissen in der Blockchain (z.B. Empfang von Assets) aufgerufen wird, mit dem IoT-Device per WebSockets kommuniziert und Rückmeldungen von diesem in „Streams“ in der Blockchain protokolliert.

Seednode: Senden von Assets an den Interface-Node

Unabhängig davon kann das IoT-Device weitere Daten an den Interface Node senden, der die entsprechenden Einträge in den Blockchain Streams erzeugt.

IoT-Device

Der Demoaufbau verwendet als IoT Device einen Rasperry Pi 3B. Auf diesem läuft ein WebSocket-Client, welcher mit dem Interface Node kommuniziert und die Steuerungsaufgabe ausführt, wie das Schalten der Aktoren (z.B. Lampe für die gewünschte Zeitdauer) und das Einlesen der Sensoren.