Haussteuerung und Automatisierung

Im Rahmen des Forschungsprojektes soll ein Netzwerk geschaffen werden, das im Heimbereich unterschiedliche Endgeräte und heterogene Netze verbindet, um eine homogene, nutzerfreundliche Plattform für verschiedenste Dienste zu schaffen. Die technologische Herausforderung besteht in der Entwicklung hochratiger, drahtloser Heimnetze für multimediale Anwendungen. Zur Hausautomation soll ein Gateway zur Integration vorhandener Systeme entwickelt werden, ohne diese Systeme selbst zu modifizieren. Ziel ist eine durchgängige Bedienbarkeit für das Gesamtsystem einschließlich der Hausautomation zu gewährleisten. Eine prototypische Realisierung erfolgt am Beispiel Konnex (EIB).

Ziel ist es, mit dem Home Automation Gateway eine Kommunikationsverbindung zwischen zwei verschiedenen Netzwerken mit unterschiedlichen Protokollen herzustellen. Alle durch das Konnex-System übertragenen Daten werden über die Gateway-Software extrahiert und dem HOMEPLANE-Netzwerk als Informationen zur Verfügung gestellt. Umgekehrt können auch Daten aus dem HOMEPLANE-Netzwerk Kommunikationsteilnehmern im KONNEX-System bereitgestellt werden. Zum Beispiel müssen bestimmte Zustandsinformationen für die intuitive Benutzerschnittstelle zur Verfügung stehen, der Anwender muss über ein User Interface Parameter von Komponenten der Hausautomation verändern können.

Hausautomation - das intelligente Haus

Die Hausautomation kann als Teilbereich der Gebäudeautomation betrachtet werden und ist insbesondere auf private Wohnungen und Wohnhäusern ausgerichtet. Die umfassendere Gebäudeautomatisierung für Industriebauten, öffentliche Einrichtungen etc. zielt hauptsächlich auf eine Ressourcenoptimierung von Energieträgern und Personal sowie auf deren optimale Verwaltung auch bei sich ändernden Nutzungsbedingungen. Der Fokus der Hausautomation liegt im Wesentlichen in der Erhöhung des Wohnkomfort und der Sicherheit der Bewohner. Eine Optimierung eingesetzter Energieträger ist zwar möglich, spielt jedoch zumeist eine untergeordnete Rolle.

Die verwendeten Geräte und Techniken sind sowohl für die Hausautomation als auch für die Gebäudeautomatisierung ähnlich. Einige wesentliche Unterschiede bestehen in der Anzahl der miteinander kommunizierenden Komponenten (Gebäudeautomatisierung: meist mehr als 10.000 Einzelkomponenten), dem zur Verfügung stehenden Fachpersonal (z.B. zur Anpassung von Parametern für Heizungsanlagen), sich ändernde Nutzungsszenarien etc. Ein besonderes Merkmal dieser beiden

Bereiche der Automatisierungstechnik ist die starke räumliche Verteilung der Einzelkomponenten und die damit zu erwartende komplexe Topologie des Netzwerkes. Über Kommunikationssysteme werden die einzelnen Komponenten und Anlagen vernetzt. Entsprechend der unterschiedlichen Anforderungen werden in der Gebäudeautomation nahezu 100 verschiedene Kommunikationssysteme eingesetzt. Im Bereich der Hausautomation reduziert sich dies auf einige wenige Systeme. Die beiden am häufigsten eingesetzten Systeme sind Konnex (hauptsächlich im europäischen Raum) und LON (Local Operation Network, überwiegend im amerikanischen Raum). Die eingesetzten Kommunikationssysteme zeichnen sich im Allgemeinen durch eine dezentral verteilte Intelligenz ohne zentrale Steuerungseinheit aus.

Aufgaben und Funktionen der Hausautomatition sind:

• Erfassen von analogen und digitalen Signalen
• Ausführen von Stellbefehlen
• Steuern und Regeln von Klima- und Lüftungsgeräten sowie Medienversorgung und Überwachung
• Zutrittskontrollen
• Erfassen von Zuständen
• Bedien, Beobachten

Typische Geräte sind:

• binäre Sensoren und Aktuatoren
• analoge Sensoren (Temperatur, Feuchte, Licht, Wind)
• analoge Aktuatoren (Stellantrieb, Beleuchtung)
• Rauch, Brandmelder
• Bewegungsmelder
• Einzelraumregler
• Bedienterminals

EIB/KNX

Aus ehemals drei verschiedenen Standards (EIB, BatiBUS, EHS) und diversen Insellösungen wurde ein gemeinsamer Standard, der KNX-Standard, geschaffen. Dieser wurde europaweit normiert und erfüllt die europäische Norm EN50090. Mittlerweile gibt es eine sehr große Vielzahl unterschiedlicher Geräte (zertifiziert nach EIB oder KNX) von verschiedenen Herstellern (ca. 100), wie zum Beispiel Gira, Busch Jäger oder Merten. Unter anderem bieten bereits Hersteller (z.B. Siemens) KNX-kompatible Haushaltsgeräte an, welche an KNX angeschlossen werden. Dies sind beispielsweise Kühlschrank, Backofen, Geschirrspülmaschine bzw. Waschmaschine und Trockner.

Als Schnittstellen zur PC-Welt gibt es verschiedene Lösungen, angefangen von der seriellen Schnittstelle über USB bis hin zur direkten Netzwerkanbindung. Die Steuerung erstreckt sich im Allgemeinen über die Bereiche Beleuchtung, Heizungssteuerung und Sicherheit/Zugangstechnik.

Standardbenutzerschnittstellen für die Bedienung einer Haussteuerung sind Taster und Bedienelemente, die fest in die Bausubstanz integriert werden. Im Rahmen einer intelligenten Steuerung eines Mediennetzwerkes kann es sinnvoll sein, diese mit ins Netzwerk zu integrieren und damit eine Bedienung über alle Schnittstellen des Heimnetzes zu ermöglichen. Dadurch wird zum einen die Integration in ein gemeinsames Benutzerinterface ermöglicht, zum anderen auch die automatische Steuerung im Rahmen von Multimedia-Szenarien.

Eine kurze Einführung zur Topologie ...

• eine EIB-Linie
• drei Beleuchtungen
• ein Schalter
• ein Dimmer
• ein Bewegungsmelder
• zwei Schaltaktoren
• ein Dimmaktor und
• eine Spannungsversorgung mit integrierter Drossel.

Jedes der am EIB angeschlossenen Geräte besitzt zudem eine physikalische und eine oder mehrere Gruppenadressen. Gruppenadressen dienen zur (virtuellen) Verbindung von EIB-Geräten untereinander. Sind z.B. die Beleuchtungsanlagen einer Etage einer Gruppe zugeordnet, so könnten diese gemeinsam mit einem Befehl an- und ausgeschaltet werden.