Mobile App, Admin-Portal und Firmware für ein smartes Hundehalsband

IoT-Lösung zur Lokalisierung der Haustiere mit Geofencing und virtueller Leine

Lösung Smartes Hundehalsband
Branche Verbraucherelektronik
Kooperationsmodell DDT, T&M 
Methode Scrum
Team
  • Mobile-Entwickler
  • Backend-Entwickler
  • Frontend-Entwickler
  • QA-Engineers
  • Load Test Engineer
  • Firmware-Entwickler
  • Business Analysten
  • Projektleiter
  • UX/UI-Designer
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Kunde

Case-Highlights

Softeq entwickelte eine mobile App, ein Admin-Portal und eine Firmware für ein smartes Hundehalsband.

  • Echtzeit-Lokalisierung der Hunde über GPS, WLAN, Bluetooth und LTE
  • Geofencing-Funktionen
  • Automatische Verhaltenskorrekturen und sofortige Kommandos
  • Offline-Modus
  • Azure-basiertes Backend
  • Over-the-Air (OTA)-Firmware-Aktualisierungen

Problem

Der Kunde wollte ein intelligentes Hundehalsband erstellen. Das Produkt sollte sich an Hundebesitzer richten, die in Privathaushalten leben und für die Sicherheit ihrer Haustiere sorgen. 

Das smarte Halsband sollte eine effektive und innovative Alternative zu traditionellen Lösungen sein:

  • Physische Zäune, die die Bewegung von Hunden einschränken
  • In den Boden eingebaute Zäune, die eine elektrisch geladene Barriere bilden

Das vernetzte Gerät ermöglicht es Hundebesitzern, virtuelle Zäune zu errichten, damit ihre Haustiere einen bestimmten Bereich nicht verlassen, und Hunde mit einer virtuellen Leine in einem sicheren Abstand zu halten.

Der Kunde wandte sich an Softeq, um eine plattformübergreifende mobile App, ein Backend, eine Firmware und ein Web-Verwaltungsportal für das vernetzte Halsband zu entwickeln.

Lösung

Wie das funktioniert

Über eine mobile App können Benutzer automatisch das Verhalten ihrer Haustiere korrigieren und sofortige Kommandos geben.

Die Lösung zeichnet sich durch eine komplexe Geschäftslogik aus. Dadurch können Anwender virtuelle Zäune erstellen oder sofortige Kommandos auf ihrem Mobiltelefon direkt über Bluetooth oder durch ein WLAN- oder LTE-Netzwerk geben. Benutzer können außerdem wählen, wie sie unerwünschtes Verhalten korrigieren, wenn sich ihr Hund dem virtuellen Zaun nähert oder über ihn hinausgeht. Die Lösung ist mit Mapbox integriert: Virtuelle Zäune werden mit einem interaktiven Mapping-Tool erstellt, indem man Punkte auf der Karte zur Grenzsetzung antippt.

Die Lösung unterstützt Over-the-Air (OTA)-Firmware-Updates, damit unser Kunde neue Funktionen und Sicherheitspatches einführen kann, nachdem das Halsband in die Verkaufsregale gekommen ist.

Mobile App

Eine plattformübergreifende mobile App mit einem integrierten Kartendienst.

Wir wählten Xamarin für die Entwicklung der mobilen iOS-App, damit wir die Codebasis in Zukunft zur Erstellung einer Android-Version wiederverwenden können. Das Framework ermöglicht auch einen einfacheren Debugging-Prozess, was Wartungskosten senkt.

Mit der App können Benutzer:

  • Virtuelle Zäune auf einer Online-Karte erstellen
  • Den Hund in Echtzeit lokalisieren: über GPS, WLAN, Bluetooth und LTE – die beste Option wird automatisch gewählt
  • Verhalten des Vierbeiners in bestimmten Bereichen korrigieren
  • Eine virtuelle Leine verwenden: Abstand zwischen dem Hund und dem Smartphone über Bluetooth kontrollieren und verschiedene Szenarien durchführen, um unerwünschtes Verhalten zu korrigieren
  • Virtuelle Zäune oder Verbotsbereiche in Innenräumen mit Bluetooth-Beacons festlegen
  • Das Halsband im Offline-Modus verwenden: Nachdem virtuelle Zäune erstellt worden sind, benötigt das Gerät keine Mobilfunk- oder WLAN-Verbindung mehr (Einstellungen werden auf dem Gerät gespeichert)
  • Push-Benachrichtigungen erhalten, wenn der Hund den eingezäunten Bereich verlässt, sich verläuft oder nach Hause geht
  • Zugang zu einem praktischen Trainingskurs bekommen, der in Zusammenarbeit mit Cesar Millan, einem Experten für Hundeverhalten, entwickelt wurde

Automatische Korrekturen

Über die App können Benutzer Bereiche einstellen, in denen verschiedene automatische Korrekturen des unerwünschten Verhaltens angewendet werden. Je nach der Wahl des Benutzers kann es ein Geräusch, eine Vibration oder ein statisches Signal sein.

Wenn Hunde den Bereich innerhalb des virtuellen Zauns verlassen und in 30 Minuten nicht zurückkehren, werden sie vom System als verloren betrachtet. In diesem Fall können Besitzer ihre Haustiere über GPS-Koordinaten finden. Nähert sich der Hund seinem Haus, schaltet das Halsband ein Aufmunterungssignal „Heading Home“ ein.

Sofortige Kommandos

Zusätzlich zu den automatischen Korrekturen können Benutzer auch sofortige Kommandos anwenden.

Wenn sie sehen, dass ihr Hund mit einem anderen Hund kämpft oder etwas auf der Straße frisst, können sie beliebige automatische Korrekturen über ihr Smartphone aktivieren. Benutzer können ihren Hund auch für gutes Verhalten loben oder ihn nach Hause rufen.

Trainingsmodul

Wir integrierten die mobile App mit einem Learning Management System (LMS) eines Drittanbieters, das den SCORM-Standards für E-Learning-Software entspricht.

Dadurch können Benutzer auf eine spezielle Schulung des weltbekannten Hunde-Verhaltensforschers, Cesar Millan, zugreifen. Mit dem 21-tägigen Programm können die Hundebesitzer

  • lernen, wie die Lösung funktioniert,
  • ihrem Haustier das stressfreie Tragen des Gerätes antrainieren,
  • dem Hund beibringen, sich von Grenzen fernzuhalten und in den Sicherheitsbereich zurückzukehren,
  • für das Training im Freien die gleichen Methoden verwenden, die der Hund drinnen bereits beherrscht hat.

Energieeinsparung

Die Firmware-Architektur ermöglicht mehrere Mechanismen, die die Batterielebensdauer der intelligenten Halsbänder verlängern:

  • Schlafmodus. Wenn der Hund schläft oder das Halsband ausgezogen wurde, verwendet das System spezielle Algorithmen, um die Datenübertragung zu unterbrechen und stromfressende Module wie GPS, Prozessor, WLAN und LTE-Interfaces zu deaktivieren.
  • Datensparmodus im sicheren Bereich. Wenn sich der Hund in einem sicheren Bereich befindet, schaltet das Halsband auf eine reduzierte Datenübertragung um. Sobald das Tier den sicheren Bereich verlässt, übermittelt das System alle Daten, die für die Echtzeitortung des Hundes und für Verhaltenskorrekturen erforderlich sind.
  • WLAN wird gegenüber LTE bevorzugt. Das Halsband nutzt die LTE-Verbindung zur Übertragung kritischer Daten nur dann, wenn WLAN nicht verfügbar ist. In diesem Fall wird die Übertragung von Statistiken so lange verzögert, bis die WLAN-Verbindung hergestellt oder der Speicherplatz erschöpft wird.
  • Firmware-Aktualisierungen bei angeschlossenem Ladegerät. Die Installation von Firmware-Aktualisierungen ist ein energieaufwendiger Prozess, weil große Datenmengen heruntergeladen werden. Deshalb wird die Firmware aktualisiert, wenn das Ladegerät angeschlossen ist.

Azure-basiertes Backend

Cloud-Implementierung

  • App-Gerät-Kommunikation. Für eine zuverlässige Kommunikation zwischen dem Halsband und der mobilen App nutzen wir Azure Services wie IoT Hub und Service Bus.
  • Relevante Daten abrufen. Das Halsband sendet regelmäßig Telemetriedaten an die Cloud. Wir verwenden Azure Redis Cache für die Zwischenspeicherung von Daten, um Datenbankverbindungen zu reduzieren. Ein Hintergrundprozess ruft die neuesten Daten ab und aktualisiert die Datenbank regelmäßig. Wenn die App Telemetriedaten anfordert, vergleicht das Backend die Datenbank mit dem Cache und wählt die aktuellsten Daten aus. 
  • Benachrichtigungen. Mit Azure Notification Hubs sendet die Lösung Benachrichtigungen über Positionswechsel (das Haustier hat einen sicheren Bereich verlassen oder ist zurückgekehrt usw.), die erfolgten Korrekturen und andere Ereignisse an das Smartphone des Benutzers.
  • Geräteregistrierung. Softeq entwickelte ein benutzerdefiniertes Tool, das Zertifikate zur Registrierung von Geräten im IoT Hub erstellt, wenn die Halsbänder in der Fabrik geflasht werden.

In der Cloud gesammelte Telemetriedaten:

  • Daten über Hundebewegungen
  • WLAN-, LTE- und BLE-Status
  • GPS-Koordinaten
  • Statistik über erfolgte Korrekturen
  • Technische Informationen, die für die Kommunikation mit dem Halsband über Bluetooth erforderlich sind
  • Halsband-Ausrichtung
  • Status der Over-the-Air-Firmware-Aktualisierung
  • Debug- und andere Datenprotokolle

An das Halsband gesendete Daten:

  • Halsbandkonfigurationen – festgelegte Bereiche, Korrektureinstellungen, Signaltyp und -intensität
  • Der Befehl „Finden“ – das Halsband beginnt zu vibrieren oder Geräusche zu machen, damit der Benutzer es finden kann.
  • Befehle zum Testen ausgewählter Einstellungen
  • Start der sofortigen Korrekturen

Kundensupport

Wir nutzen den Zendesk Service, um Endbenutzer zu unterstützen und ihnen zu erklären, wie das Halsband funktioniert.

Wenn Probleme oder Fragen auftreten, können sie eine Online-Anfrage an einen Support-Spezialisten senden und die Kommunikation über den Live-Chat fortsetzen, ohne die mobile App verlassen und sich erneut einloggen zu müssen (dank der SSO-Funktion von Zendesk). Benutzer können auch Screenshots anhängen und sogar Anwendungsprotokolle senden, sodass der Kundensupport-Spezialist so schnell wie möglich bei der Problemlösung helfen kann. Dieser Ansatz trägt auch zur Arbeitserleichterung für das Supportteam bei, weil sie weniger Anrufe tätigen müssen.

Wenn ein Benutzer Probleme mit der mobilen App hat, kann er einem Support-Spezialisten einen einmaligen Zugang zu seinem Konto geben. Er generiert ein individuelles Einmal-Token mit einer begrenzten Lebensdauer. Mit diesem Token kann sich der Spezialist in das Konto des Benutzers einloggen und das Problem lösen.

E-Mail-Benachrichtigungen für Kunden

Wenn nötig, versendet die Lösung automatische E-Mail-Benachrichtigungen an Endbenutzer in Bezug auf:

  • Änderung persönlicher Daten
  • Konto-Aktivierung/Deaktivierung
  • Benachrichtigung über Firmware-Updates
  • Links zu aktualisierten Firmware-Versionen, die über USB heruntergeladen und hochgeladen werden können, wenn der Benutzer Probleme mit FOTA hat

Sicherheit

End-to-End-Datenverschlüsselung und Kontrolle über Geschäftsgeheimnisse

Um Nutzerdaten zu schützen und die Möglichkeit auszuschließen, dass das Halsband gehackt wird, implementierten wir Sicherheitsmechanismen für die Datenübertragung zwischen einem Smartphone und dem Gerät. Dafür verwendet man Bluetooth und Azure Cloud Services. Der Kunde wollte auch volle Kontrolle über bestimmte Geschäftsgeheimnisse und die Hardware behalten. Bei der Firmwareentwicklung übernahm Softeq die Aufgaben mit IoT Hub-Kommunikation und FOTA. Das Team des Kunden war für die Entwicklung des zentralen Teils der Geschäftslogik, speziellen Sicherheitsalgorithmen und eines Hardware-Supportpakets verantwortlich.

Alle Nachrichten zwischen dem Halsband und dem Smartphone sind verschlüsselt. Halsbänder können ohne Genehmigung des Halo-App-Administrators nicht gestohlen und wiederverwendet werden.

Verwaltungsportal

Softeq entwickelte ein Webportal für die Verwaltung von Benutzerdaten.

Wichtigste Funktionen:

  • Statistikansicht – wenn der Kunde die Anzahl der aktiven Halsbänder kennt, kann er Informationen über Produktverkäufe verfolgen
  • Benutzer-Support – falls der Benutzer Probleme mit dem Gerät hat, kann das Kundensupport-Team auf die Halsbandinformationen und -protokolle zugreifen. Das Team kann auch die Gerätefirmware aus der Ferne aktualisieren und die Zugriffserlaubnis auf das Benutzerkonto anfordern, um alle Probleme zu lösen
  • Benutzer deaktivieren, die gegen die Nutzungsregeln verstoßen
  • Systemprobleme identifizieren und Maßnahmen treffen 
  • Das Firmware-Update-Rollout verwalten

Ergebnisse

Smartes Hundehalsband mit virtuellem Zaun

Das vernetzte Halsband ist derzeit auf dem Markt. Dank der Lösung können Hundebesitzer sicher sein, dass sich ihre Haustiere nicht verlaufen und von Autos angefahren werden. Sollte sich ein Hund mit dem vernetzten Halsband verlaufen, kann sein Besitzer ihn problemlos durch Echtzeit-GPS-Tracking finden. Darüber hinaus können Vierbeiner auf Reisen ins Ausland mitgehen – das Gerät unterstützt LTE-Daten-Roaming in einem speziellen Netz für IoT-Geräte des Mobilfunkbetreibers TNT. Das Halsband erleichtert auch den Trainingsprozess, was wiederum dazu beiträgt, dass weniger Hunde nach der Adoption in Tierheime zurückgeschickt werden. 

Die Lösung ist günstiger und flexibler als andere Optionen auf dem Markt – traditionelle physische Zäune und Drahtzaun-Systeme. Darüber hinaus kann es durch seine Konfigurierbarkeit und Anpassungsmöglichkeiten jederzeit umplatziert werden.