Fernwirktechnik - Hausautomation - Künstliche Intelligenz
Geschichte
der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
Abkürzungen
im SHK-Handwerk
Bosy-online-ABC |
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Zur Fernsteuerung, Fernüberwachung und Fernwartung räumlich entfernter
technischer Anlagen wird die Fernwirktechnik eingesetzt. Dabei handelt es sich um signalumsetzende
Verfahren.
Fernwirktechnik zur
Steuerung industrieller Anlagen wird aufgrund steigender Anforderungen an Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit zur
Überwachung und Steuerung für automatisierte Anlagen, die räumlich weit von der Leitstation entfernt sind, eingesetzt.
Zunehmend wird eine (Fern-)Steuerung der Heizungsanlage
per Netzwerk, Internet oder über App's vom Handy (iPhone bzw. Tablet) angestrebt.
Sinnvoll sind diese Einrichtungen z. B. für Ferienhäuser bzw. Ferienappartments oder wenn man
unregelmäßig nach Hause kommt. Aber auch technikbegeisterte Betreiber sind auf der Suche nach geeigneten Lösungen. Ob
es sich als wirklich wichtig und sinnvoll durchsetzt, wird die Zukunft zeigen. Vielleicht handelt es sich hier auch nur ein
Hype, wie es vor Jahrzehnten bei dem "
Smart Home" (intelligentes Haus) der Fall war, aber durch "
Smart Grid" (intelligentes Stromnetz) wieder aktuell wird.
Der neueste Trend ist die
Künstliche Intelligenz (KI [engl. AI - artificial intelligence]), die ein Teilgebiet
der Informatik ist und sich sich mit dem maschinellen Lernen und der Automatisierung intelligenten Verhaltens befasst.
Erst wenn sich die Lebensfähigkeit der
Technologie in technischer, ökonomischer und ökologischer Sicht als ausgereift herausstellt, erreicht sie den breiten Markt. |
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Bei der Fernwirktechnik werden die Prozessdaten durch spezielle
Datenübertragungsprotokolle sicher über Weitbereichsnetze (Telekommunikationsnetze)
geringer Bandbreite und Übertragungsqualität übertragen. Eine Fernwirkanlage besteht aus Prozessbaugruppen
(Schnittstelle zwischen Prozess- und Systembus passen die Signalpegel an die Prozessbedingungen an. Ihre Funktion besteht in der Analog
/Digital-Umwandlung und der Digital/Analog-Umwandlung von Informationen), einem Systembus einer
Steuereinheit bzw. Zentraleinheit und einem Sende-/Empfangskopf , der die Schnittestelle zur Übertragungstechnik bildet.
Einsatzgebiete sind z. B.:
- Fernsteuerung und Überwachung von haus- und betriebstechnischen Anlagen (Heizung, Lüftung, Beschattungen,
Fenster, Brandschutzeinrichtungen, Haushaltsgeräte)
- Gefahrenmeldung (Einbruch, Feuer, Notruf)
- Steuerung und Kontrolle des Energieverbrauchs (Gaszähler,
Stromzähler)
- Steuern von Versorgungsnetzen (Fernwärme, Gas,
Wasser, Strom)
- Steuern von Straßenverkehrsanlagen (Lichtzeichenanlagen,
Straßenbeleuchtung, Eisfreihalteanlagen
Folgende Telekommunikationsnetze werden zur Datenübertragung
genutzt.
- Analoges Telefonnetz über
Modem
- Standleitungen (Kupferadern und Glasfaser)
- Mobilfunk-Netze (D-Netz, E-Netz [ GPRS]), GSM,
900 MHz und 1800 MHz
- Private Funknetze
- Satellitenkommunikation |
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Quelle:
PRIVA
Building Intelligence GmbH |
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MAX! Cube, Funk-Heizkörper-Thermostat, Fensterkontakte,
Eco-Taster |
Quelle: ELV Elektronik AG |
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Eine kostengünstige Möglichkeit, die Fernwirktechnik zum Steuern
einer Heizungsanlage einzusetzen, ist das MAX!-System. Es besteht aus folgenden
Komponenten
- Steuerung über App oder PC-Internet
- Router
- MAX! Cube – Schnittstelle ins Netz
- MAX!-Funk-Heizkörper-Thermostat, Fensterkontakte, Eco-Taster, Wandthermostat
Um diese Technik sinnvoll einzusetzen, sind fundierte Fachkenntnisse
in der Heizungstechnik eine notwenige Voraussetzung, damit die gewünschten Funktionen voll ausgeschöpft werden können. |
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App für iPhone |
Quelle: ELV Elektronik AG |
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MAX!-System |
Quelle: ELV Elektronik AG |
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Das MAX! Cube ist die Schnittstelle in das Netz.
Er bildet die Schnittstelle zwischen den per bidirektionalem Funk verbundenen weiteren Komponenten und dem Computer-Netzwerk
im Haus. Hier werden alle Konfigurationsdaten gespeichert und arbeite so auch ohne Internet oder PC-Anschluss. Er enthält einige System-
Statusanzeigen und gibt Statusmeldungen der Komponenten in das Netzwerk weiter. Diese können dann auf dem jeweiligen Frontend (PC/mobiles
Gerät) ausgewertet werden. Der MAX! Cube enthält einen intelligenten Webserver, der bei Netzwerkeinbindung eine automatische Konfiguration
vornimmt.
Der MAX!-Funk-Heizkörper-Thermostat ist werkseitig voreinstellt. Über drei Tasten ist jederzeit eine manuelle Bedienung
möglich. Wobei bei dem nächsten programmierten Umschaltzeitpunkt der Automatikbetrieb weiterarbeitet. Eine sogenannte Boost-Funktion
sorgt für schnelles Aufheizen, so dass der Raum kurz ab dem programmierten Zeitpunkt aufgeheizt wird. Lernt man einen
Fensterkontakt am Thermostaten an, so sorgt dieser für Absenkbetrieb exakt für die Zeit, in der das Fenster zum Lüften
geöffnet ist. Per Funk via MAX! Cube und Software-Frontend ist der Thermostat mit einem 7-Tage-Schaltprogramm mit 13 Regelungsphasen je Tag
programmierbar.
Der MAX!-Fensterkontakt steuert alle im Raum befindlichen Thermostate gleichzeitig an, wenn der ein Fensteröffnen registriert. Ein
solcher Kontakt gehört also an jedes Fenster bzw. an das Fenster, das üblicherweise zum Lüften verwendet wird.
Der MAX! Eco-Taster kann bei dem Verlassen des Hauses bzw. Wohnung/Firma gedrückt werden und alle Thermostate im Haus f
ahren auf Absenkbetrieb. Es muss also nicht bei einem außerplanmäßigen Absenken die Regelung neu eingestellt werden. |
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App |
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App für ein iPhone zum Steuern einer Heizungsanlage |
Quelle: ELV Elektronik AG |
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Eine App
(Applikation) ist eine Anwendungssoftware
bzw. ein Anwendungsprogramm oder wird kurz
"Anwendung" genannt. Diese ausführbaren
Anwendungen werden von einem Arbeitsplatzrechner
(Desktop-PC) oder Mobilgerät (Smartphone
bzw. iPhone oder Tablet-PC [mobile App]) über
einen Webbrowser zugegriffen und laufen im
Browser ab. Eine
App ist keine Systemsoftware, denn diese benötigen
für den korrekten Ablauf eine Rechenanlage
mit einem je nach dem Einsatzgebiet bestimmtes Betriebssystem.
Anwendungsbeispiele:
- Textverarbeitung
- Tabellenkalkulation
- betriebliche
Funktionabläufe (z. B. Regelungs- bzw. Steuerungstechnik
[Fernwirktechnik], Arbeitsprotokolle)
- Lagerhaltung
- Finanzbuchhaltung
- Bildbearbeitung
- Videobearbeitung
- Computerspiele |
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native Apps <> Web-Apps |
Quelle: INESDI - Blog |
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Mobile Web-Apps oder native mobile Apps?
Im Gegensatz zu den nativen mobilen Apps, die speziell auf bestimmte Geräte oder Software zugeschnitten
sind, können mobile Web-Apps durch den Browser von gängigen Smartphones, Tablets oder anderen
mobilen Geräten aus aufgerufen werden.
Mobile Web-Apps können auch im Browser
eines Desktop-Computers ausgeführt werden und verhaltren sich im Idealfall genau so wie native mobile Apps. Durch den Einsatz
von JavaScript und HTML5 wird eine höhere Funktionsvielfalt erreicht.
Native mobile Apps sind Programme, die für ein
bestimmtes Betriebssystem (native support) oder einen bestimmten Mikroprozessor (native mode) entwickelt wurden
und können schnell und unkompliziert über ein herstellerspezifisches Online-Portal bezogen und direkt auf dem mobilen Gerät
installiert werden. Sie sind speziell an die Zielplattform angepasst und decken eine große Bandbreite von Anwendungen
ab .Durch die verschiedenen Software-Plattformen ist es nicht möglich, z. B. eine Android-App
(Smartphone, Netbook und Tablet-PC) auf einem iPhone, iPod touch
oder iPad (iOS-App) aufzuspielen oder umgekehrt. |
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Leider verleitet die Nutzung einer App dazu, sich auf die Ergebnisse zu verlassen. Die
Nutzung setzt aber ein fundiertes Fachwissen voraus! |
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Walabot-Sensor
Auf der IFA 2017 (Internationale Funkausstellung Berlin - Fachmesse für Consumer Electronics)
hat das israelische Unternehmen Vayyar seinen Sensor "Walabot" vorgestellt. Dieser Sensor erkennt
mit Hilfe von hochfrequenten RF-Wellen (RF - radio frequency / HF - Hochfrequenz) nicht nur Bauteile (Rohre, Kabel, Armierungen
bzw. Bewehrungen, Balken) in einem Baukörper (Wand, Decke, Fußboden), sondern auch Atmung und
Bewegungen.
Der Walabot sendet Radiowellen und empfängt deren Reflexionen. Die Veränderungen im Signal analysiert ein
Algorithmus, je nach Anwendungseinsatz und entsprechender API (Application Programming Interface -
Anwendungsprogrammierschnittstelle) werden die Signale dann gefiltert und gedeutet.
Der Bewegungssensor steckt in einem Gehäuse, das etwas größer und dicker ist als ein Smartphone ist und wird über
ein USB-Kabel mit einem Android-Smartphone verbunden.
Der kalibrierte Sensor wird z. B. über die Wand gezogen und im Display eines Smartphones werden der Verlauf von
Kabel, Rohre und Balken angezeigt. Außerdem wird die Tiefe der Bauteile und das Material (Metall,
Holz), aus dem diese bestehen, angezeigt. Der Scan ist äußerst genau und zuverlässig. In der Grundeinstellung zeichnet
der Walabot die Scans nicht auf, sondern zeigt nur ein Live-Bild. Eine Panoramafunktion erlaubt es aber, die Scanergebnisse
in einem Bild festzuhalten. So kann eine ganze Wand eingescannt werden.
Mit dieser Sensorentechnik sind auch weitere Einsatzmöglichkeiten möglich. So kann die Radiowellentechnologie
auch dafür eingesetzt werden, Bewegungen zu erfassen. Der Sensor kann z. B. in der Wand oder Decke auch Mäuse
oder Ratten feststellen. Auch der Einsatz in sicherheitssensitiven Bereichen kann z. B. in einer Raumecke ein
ca. 30 x 30 cm großer Sensor aufgehängt werden und in einem Blickfeld von 120° und bei einer Reichweite von 15 Metern
Bewegungen erfassen. |
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Hausautomation |
Die Hausautomation
(HA) und im weiteren Sinne die Gebäudeautomation
(GA) befasst sich mit den Steuer-,
Regel-, Überwachungs- und Optimierungseinrichtungen
(Gebäudeleittechnik [GLT]) in
privaten Wohnhäusern bzw. Gebäuden
(Wohn- und Gewerbegebäude). Hier werden die Funktionsabläufe,
die immer gewerkeübergreifend sind, so eingestellt,
dass sie automatisch (selbstständig), durchgeführt
oder bedient bzw. überwacht weren können. Dazu müssen
alle Einstellwerte (Parameter) in
eine spezielle Software (Building Management
System [BMS]) eingegeben werden. Dazu werden
alle Sensoren, Aktoren, Bedienbauteile,
Verbraucher und andere technische Einrichtungen
im Gebäude miteinander verbunden bzw. vernetzt.
Die Hausautomation (Teilbereich
der Gebäudeautomation) befasst sich hauptsächlich mit privaten
Wohnhäuser und ist auf erhöhten Wohnkomfort,
die Sicherheit der Bewohner und die Überwachung
mehrerer Wohnsitze durch die Fernwirktechnik ausgerichtet.
Die Automatisierung von öffentlichen Gebäuden
und Industriegebäuden soll Energie-
und Personaleinsparungen bewirken.
Um diese Technik sinnvoll
einzusetzen, sind fundierte Fachkenntnisse, z. B. in
der Elektro-, Heizungs-, Kälte- und Lüftungstechnik,
eine notwenige Voraussetzung, damit die gewünschten Funktionen
voll ausgeschöpft werden können.
Aufgrund des Umfangs der technischen
Anforderungen hat sich das technische Facilitymanagement entwickelt.
Die Ziele
der Gebäudeautomation sind
- die Heizung, Lüftungsanlage oder Klimaanlage bedarfs- und
zeitgerecht steuern
- die Daten für Wartung und Inspektionen aller technischen Anlagen
erfassen und evtl. Korrekturen vornehmen
- die Verbrauchsdatenerfassung von Wärmezählern, Wasserzählern,
Gaszählern und Stromzählern
- die Verschattungseinrichtungen in Abhängigkeit von Sonnenlicht
und Wind zeit- und bedarfsgerecht steuern
- die Beleuchtung bedarfs-, tageszeit- bzw. jahreszeit- und bewegungsabhängig
schalten bzw. dimmen
- mit Funk- oder Infrarotfernbedienung schalten bzw. dimmen
- Zutrittskontrollsysteme realisieren (Sicherheit erhöhen durch die Überwachung von
Fenster- und Türkontakten)
- der Einsatz von Bewegungsmeldern
- das Zusammenfassen aller Steuerungsvorgänge im Gebäude (zentral
erfassen und anzeigen)
- die Fernüberwachung und Fernsteuerung über das Telefonnetz oder über das Internet
(Fernwirktechnik)
- die Laststeuerung aufgrund der Verbrauchsdatenerfassung durch sequenzielles Einschalten
von Beleuchtungen
- das Steuern der Mediengeräte, Multiraumsysteme in den Schulungs-, Seminar-
und Medienräumen
- das Steuerung elektrischer Geräte des Alltags, wie Kaffeemaschine oder Radio
Auf diesem Gebiet gibt es verschiedene Systeme bzw. Begriffe
(z. B. HomeMatic, SmartHome, intelligentes Haus, Künstliche Intellegenz). |
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Quelle: eQ-3 AG |
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Gebäudeleittechnik |
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Alle Instrumente (Bauteile der technischen
Gebäudeausrüstung,
Hard- und Software) zur Haus-
bzw. Gebäudeautomation
(HA bzw. GA) benötigt werden,
sind Bestandteil der Gebäudeleittechnik
(GLT). Es handelt
sich also nicht nur um die Software, mit der Gebäude überwacht
und gesteuert werden. Die von einem Hersteller speziell
für ein Gebäude gelieferte oder herstellerunabhängige
Gebäudeautomatisierungstechnik (Direct Digital Control–Gebäudeautomation
[DDC-GA]) befindet sich auf einem Server.
Diese Technik kommuniziert mit dem DDC
in dem Gebäude über geeignete Schnittstellen.
Mit der GLT-Software werden die technischen Vorgänge innerhalb des
Gebäudes dargestellt. Die Daten
der Regler oder der DDC-Unterstationen
im Gebäude werden über ein Feldbus
gesammelt und zeigen sie dem Anwender. Die Gebäudeleittechnik dient
als Nutzerinterface zur Gebäudeautomationstechnik
(Managementebene).
Die im Gebäude verteilten DDC-Unterstationen verarbeiten
die Steuerungs- und Regelungsaufgaben
im Bereich der Heizungs-, Lüftungs-
und Lichtsteuerungen. Die laufenden Prozessdaten des Gebäudes werden
geloggt. Die mit einem Modem oder Internetprotokoll
angebundene Anlagen können überwacht und
gesteuert werden. So werden z. B. folgende Daten aufgezeichnet
und archiviert
Betriebszustände von
- Lüftungsklappen
- Ventile
- Motoren
- Schalterstellungen
- Störmeldungen
Messwerte
- Temperatur
- relative Feuchte
- absolute Feuchte
- Enthalpie
- Drücke
- externe Sollwerte
- Verbrauchszählerstände
In die GLT können auch auch ein
Energiemanagement (Parameteroptimierung und Energieeinsparung),
Brandmeldeanlagen, Zugangskontrollsysteme,
Verschattungseinrichtungen und Betriebstechniken
(Störungsmanagement und Reparatur) eingebunden werden. |
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Möglichkeiten mit HomeMatic |
Quelle: eQ-3 AG |
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Mit der
HomeMatic (Hausautomation)
können zusätzlich zur Heizungssteuerung
auch wiederkehrende Vorgänge im Haus gesteuert
und überwacht werden. Über
ein Smartphone oder per Fernbedienung
werden z. B. Heizung mit Wettereinfluss-Sensoren,
Klimaanlagen, Hausbeleuchtung,
Türschlossantriebe,
Rollläden, Fenster-Aktoren,
Garagentore, Brand-
und Bewegungsmelder angesteuert.
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HomeMatic Zentrale CCU |
Quelle:
eQ-3 AG |
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Die Zentrale
(CCU) übernimmt vielfältige Steuer-,
Melde- und Kontrollfunktionen
für alle Bereiche des HomeMatic-Systems.
Die HomeMatic-Einzelgeräte
können über die Zentrale miteinander verbunden
und am eigenen PC programmiert werden. Für die Software wird ein
Standard-Web-Browser (z.B. Internet Explorer ab Version 7) benötigt.
Über die Zentrale können alle HomeMatic-Komponenten
aus den Bereichen
- Heizen und Energiesparen
- Verschlusstechnik
- Licht
und Leistung
- Sicherheitstechnik
- Wetter
gesteuert und programmiert werden.
Mit Gateways
kann das System zusätzlich noch erweitert werden. Mit diesen
Produkten ist eine Anbindung von weiteren Systemen und Produkten
möglich.
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HomeMatic
Funk-Statusanzeige LED16 |
Quelle:
eQ-3 AG |
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Die Sender
und Controller ermöglichen die flexible
Steuerung von Empfängern
per Fernbedienung, Wandtaster
oder durch Installation in vorhandene Elektroinstallationen.
Durch die großen
Bandbreite von Sendern ist für jede Anwendung das passende
Bediengerät vorhanden. So kann eine schnelle Betätigung
im Alarmfall bis hin zur multifunktionalen
und flexiblen Steuerung mit einer Mehrkanal-Fernbedienung
erreicht werden. Eine klare Kennzeichnung der eingerichteten Funktionen
bieten eine einfache und komfortable Handhabung der komplexen
Abläufe.
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HomeMatic Funk-Kohlendioxid-Sensor |
Quelle: eQ-3 AG |
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Für eine
genaue Statusanzeige des Hauses müssen viele
verschiedene Zustände aufgenommen werden.
Diese werden durch eine Vielzahl von Sensoren
aufgenommen, mit denen Fenster, Türen,
Räume und kritische Situationen
überwacht werden können. Relevante Größen
wie Umweltdaten, Luftgüte
und Temperatur werden von den Geräten zur
Steuerung aufgenommen und im System zur Verfügung gestellt.
Somit können direkte Abhängigkeiten und Bedingungen
in Verbindung mit der Bedienung eingerichtet werden.
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HomeMatic Funk-Wandthermostat und -Stellantrieb (Set) |
Quelle: eQ-3 AG |
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Für die Umsetzung
der Vorgaben und Abläufe
im System müssen diverse Geräte im Haus gesteuert
werden können. Vom einfachen Schalten über angenehmes
Steuern des Lichtes und das Fahren der Jalousien bis hin zum Regeln
der Heizung werden spezielle Aktoren eingesetzt.
Für jeden Einsatzort können
diese Funktionen in der dafür notwendigen Bauform und Ausprägung
genutzt werden. Im Innen- und Außenbereich lassen sich die
Aktoren flexibel zwischen den Verbrauchern installieren - ob als
Zwischenstecker, Aufputz- und Einbauvariante oder auch in der
Installationsdose sowie Zwischendecke.
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HomeMatic Wired RS485 I/O-Modul 12 Eingänge, 14 Ausgänge,
Hutschienenmontage |
Quelle: eQ-3 AG |
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Über die
Module kann die gesamte Gebäudeelektrik
intelligent gesteuert werden. Sie kommunizieren über den
HomeMatic-Bus untereinander und sind so programmier-
und adressierbar.
Ein Umkonfigurieren
des Systems über die Zentrale ist einfach und jederzeit möglich.
Da sich jede Komponente individuell konfigurieren lässt,
sind nahezu beliebige Szenarien auch nach der Installation ohne
Eingriffe in Hardware oder Verkabelung realisierbar.
An jedem RS485-Bus
lassen sich bis zu 127 Module betreiben. Die
Steuer- und Lastseite der einzelnen Module sind galvanisch voneinander
getrennt und lassen unterschiedliche Netzwerktopologien
(Busform, Sternform, Mischform) zu. Alle Verbindungen werden in
Schraubklemmtechnik vorgenommen.
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Eine spezielle
Software ermöglicht eine
Bedienung der Zentrale CCU am PC mit
einem Standard-Web-Browser (z. B. Internet Explorer
ab Version 7). Die Bedienung am Bildschirm
ermöglicht eine komfortable und umfangreiche Konfiguration
der Geräte. Alle Funktionen lassen sich bequem am Schreibtisch
auswählen.
Die Software unterstützt den Anwender bei der
alltäglichen Bedienung und unterstützt ihn
bei der Programmierung umfangreicher Automatisierungsaufgaben.
Verschiedene Ordnungs- und Sortierkriterien ermöglichen es dem
Anwender, auch große Systeme mit vielen Komponenten mit einem
Blick zu erfassen. So hat er über die Bedienoberfläche den
vollen Zugriff auf das HomeMatic System. Jedes einzelne Gerät,
jedes Programm lässt sich über das Software-Interface
der Zentrale anzeigen und in Echtzeit sofort verändern.
Übersichtliche Seiten mit intuitiv zu bedienenden Elementen ermöglichen
den Zugriff auf das gesamte System. Grafische Komponenten
und Symbole erleichtern die Orientierung und steigern
die Übersichtlichkeit. Jeder Benutzer kann sich individuelle, auf
seine Bedürfnisse zugeschnittene Favoritenseiten erstellen.
Durch die übersichtlich dargestellte Programmierlogik
werden auch umfangreiche Aufgaben einfach lösbar. Vorkonfigurierte,
professionelle Schaltuhren und Timerfunktionen erleichtern das Erstellen
zeitgesteuerter Abläufe. Sensorwerte können
geprüft, Schaltzustände abgefragt und Aktionen
einfach per Tastendruck ausgelöst werden.
Neben der zentralen Steuerung aller Komponenten über die Zentrale CCU ist
auch das direkte Verbinden der Geräte untereinander möglich.
Dadurch erreicht man eine unabhängige Verknüpfung, die selbst
beim Abschalten der Zentrale ihre Funktionen beibehält. Über
die Konfigurationsoberfläche lassen sich alle Parameter der Geräte
verändern. Neue Verknüpfungen können angelegt und bestehende
gelöscht oder verändert werden. |
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Um diese Technik sinnvoll
einzusetzen, sind fundierte Fachkenntnisse, z. B. in
der Elektro-, Heizungs-, Kälte- und Lüftungstechnik,
eine notwenige Voraussetzung, damit die gewünschten Funktionen
voll ausgeschöpft werden können. |
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Hausbus_Struktur |
Quelle: Dipl. - Ing. Uwe Behrndt |
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Hauscomputer- einfach und komfortabel!
Steuer- und Regelungen / Fernschalten
mit einfacher I2C- Hardware auf der Basis
eines ausrangierten PC's unter DOS/WINDOWS/LINUX
Preiswert Umweltdaten
messen wie: Wind, Temperatur, Licht u.a.
Steuerung von
Heizungs- und Solaranlagen
im Langzeitbetrieb möglich
Dank einzigartiger Systemarchitektur
mit gekapselter SPS werden um das intelligente
Eigenheim fast alle Wünsche zu niedrigsten Kosten realisierbar.
Automatische Ausfall- und Zustandsmeldungen,
Eigendiagnose und Überwachung aller Komponenten, Anzeige
in einer Laufschrift auf Bildschirm, Fernwartung/ Diagnose
über Netzwerk, Datenakkumulation
Die Software erlaubt umfangreiche
Einstellungen einschließlich grafischer Ausgaben auf
dem Bildschirm ohne spezielle Programmierkenntnisse, Programmhandbuch
ist ausreichend
>
mehr |
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Smart
Home |
Unter dem
Begriff "Smart Home" (intelligentes
Haus) wird die ganze Bandbreite der Gebäudeautomation in privaten Wohngebäuden zusammengefasst. |
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Smart
Connect - Willkommen in dieser Zukunft |
Quelle:
Deutsche Telekom AG |
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"Smart Connect" ist die Steuerung für das intelligente Haus. Sie
integriert verschiedene Hausnetztechnologien: So ist eine einfache Fernsteuerung von Fenstern, Beleuchtung und Rollläden mit
einem Smartphone oder Tablet möglich sowie das Bedienen von Alarmanlagen oder das Steuern
von Haushaltsgeräten. Die Plattform stellt eine sichere und flexible Infrastruktur für Hersteller von Gebäudetechnik und Hausgeräten oder Energieversorger dar, die darüber ihre Dienste für das vernetzte Haus anbieten können. |
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Immer mehr private Haus- bzw. Wohnungseigentümer befassen sich mit der intelligenten
Haussteuerung (Smart Home). Hier steht das Smartphone bzw. iPhone im Vordergrund. Diese Geräte sind bereits
jetzt immer wichtiger im Leben eines modernen Menschen. Über die Apps aus dem Bereich der Haustechnik lassen sich viele Funktionen steuern und dokumentieren.
Die Apps gibt es für die verschiedenen Betriebssysteme (Apple iPhone, Apple iPad, Android, Windows Phone, WebApps) z. B. in
der AppBibliothek
des HaustechnikDialogs.
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Eine vom GDI (GDI Gottlieb Duttweiler
Institute Stiftung "Im Grüene") herausgegebene Studie
zum Thema "Smart Home" 2015 zeigt, worauf
sich der Immobiliensektor in Zukunft gefasst machen muss.
So werden sich beispielsweise Aufgaben und Arbeitsabläufe des Handwerkers verändern. Er wird von intelligenten
Geräten bei Reparaturbedarf direkt informiert,
arbeitet Hand in Hand mit Baurobotern und kooperiert mit IT-Fachleuten.
Die Digitalisierung verändert die Spielregeln der Branchen, eröffnet aber auch neue Möglichkeiten:
Wer sie nutzen will, sollte jetzt damit beginnen, sich auf den Wandel
einzustellen.
Smart Home 2030:
Sechs Thesen, wie die Digitalisierung das Bauen und Wohnen verändert
1. Statt Hardware bestimmt
die Software
Computer-Programme definieren, wie wir Wohnungen steuern, überwachen,
organisieren und wie die Anbieter planen, bauen und ausstatten: Die
Art und Weise, wie all diese Prozesse und Dienstleistungen funktionieren,
ist softwaregetrieben. Während es bereits seit längerem automatisierte
Infrastrukturen für Beleuchtung, Belüftung oder Heizung gibt,
kommen nun immer mehr digitale Dienstleistungen hinzu. Sie werden für
Mieter wie Eigentümer erschwinglicher und einfacher zu installieren
und zu bedienen. Denn statt komplexen Nachrüstungen braucht es
für digitale Plug-and-play-Geräte nur noch einen Internetanschluss.
In der Folge wird die Vernetzung im und rund ums Haus zum Standard.
Und auch wie Wohnungen geplant und gebaut werden, verändert sich.
Digitale Planungstools, virtuelle 3-D-Modelle, Bauroboter: Statt Beton
bestimmt 2030 die Software das Bauen.
2. Tradition trifft auf
Convenience – das digitale Wohnen wird gemütlicher
Unsere Wohnung wird 2030 wie ein Smartphone funktionieren, aber trotzdem
kein Science-Fiction-Haushalt sein. Denn je digitaler unsere Welt, desto
stärker keimt als Gegentrend die Sehnsucht nach dem «Realen»
und «Authentischen» auf. Viele technologische Innovationen
finden deshalb unaufdringlich und im Hintergrund statt. Trotz Vernetzung
bleibt das Zuhause gemütlich.
3. Mehr Transparenz bedeutet
mehr Sicherheit – und neue Abhängigkeiten
Digitales Wohnen erzeugt enorme Datenmengen. Bewohner werden transparent
und machen sich angreifbarer. Das digitale Ökosystem schafft neue,
kaum durchschaubare Abhängigkeiten – doch zugleich auch mehr
Sicherheit: BewohnerInnen können ihr Zuhause jederzeit und von
überall her kontrollieren. Das smarte Haus merkt, wenn mit seinen
Bewohnern etwas nicht stimmt: ein großer Mehrwert gerade in unserer
alternden Gesellschaft.
4. Wohnen wird nachhaltiger
und preiswerter
Infrastruktur, Geräte und Ressourcenverbrauch lassen sich im Smart
Home von morgen effizienter steuern. Intelligente Haussteuerung wird
deshalb von Politikern (Stichwort: Energiewende) und Konsumenten (Nachhaltigkeit)
gefordert.
5. Rundum-Komfort wird
wichtiger als die Immobilie
Immobilien lassen sich übermorgen intelligenter bewirtschaften
als bislang, zum Nutzen von Mieter und Vermieter. Auch der Einkauf wird
zunehmend automatisiert und vereinfacht; intelligente Kaffeemaschinen
beispielsweise ersetzen die Kapseln bei Bedarf gleich selbst. Je mehr
Dienstleistungen rund ums Haus übers Netz abgewickelt werden, desto
attraktiver wird das intelligente Heim für die Nutzer. Vernetzte
Komfort-Services rund ums Objekt werden in Entscheidungsprozessen von
Bauherren und Mietern einst ebenso eine wichtige Rolle spielen wie die
Immobilie selber.
6. Vernetzung ist der Schlüssel
zum Erfolg
Ob Strom-, Kommunikations- oder Inneneinrichtungsunternehmen –
Anbieter können gemeinsam smartere Services und Produkte anbieten
als alleine. Indem sich die verschiedenen Branchen miteinander und über
ihre Grenzen hinaus mit Software-Playern vernetzen, entsteht Innovation.
Diese Vernetzung muss für den/die EndnutzerInnen unsichtbar sein:
Wir wollen nicht unzählige Apps, sondern nur eine zentrale Alleskönner-Plattform.
Schon heute rivalisieren zahlreiche Anbieter aller Branchen um diese
Schnittstelle zur Kundschaft, bis jetzt hat sich aber keine Plattform
durchgesetzt.
Quelle: GDI Gottlieb Duttweiler Institute, KNX CH |
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Smart Home - Sicherheit
Die Informationstechnik (IT - Informations- und Datenverarbeitung) von Gebäudefunktionen (Smart Home) ist ein ideales Ziel von Angreifern, die sich dort einhacken und neben dem Ausspähen von Daten ein Botnet * einrichten können. Der Hacker agiert passiv und zapft Informationen an. Sicherheitsexperten weisen darauf hin, dass Gebäudefunktionen in Eigenheimen nicht sorglos, also ohne ausreichenden Schutz, mit dem Internet verbunden werden sollen.
Die Hacker sind in der Lage, aktiv in die Systeme einzugreifen. In vielen Fällen sind die Systeme nicht sicher und lassen sich nur mit großem Aufwand erneuern. Zur Zeit wird an einer Software gearbeitet, die Hackerangriffe abwehrt, bevor sie die Gebäude erreichen. Die Angriffe durch Botnets auf Smart Homes sind real. So können z. B. über das Internet gesteuerte Rollläden, Heizungen oder Schließsysteme für derartige Attacken genutzt werden. Der Hacker hat es dabei nicht wie bisher auf die Computer abgesehen, sondern auf diejenigen Komponenten der Gebäudeautomation, die Häuser mit dem Internet verbinden. Wichtig ist, dass die Antiviren-Software und eine Software-Firewall immer auf dem neuesten Stand gehalten werden.
*Botnet (Bots - robots) Angreifer infiltrieren mehrere Rechner, ohne das die Eigentümer es merken, schließen diese zu Netzen (nets) zusammen und missbrauchen sie dann für Computerattacken (Datendiebstahl, Spam, Proxy Standby, Click Fraud, Rogue AV, DDoS-Angriff).
Viele Nutzer von Fernsteuerungen über ein eigene Netz und per Smartphone können sich nicht vorstellen, welche Manipulationen vorgenommen werden können. Es sind Millionen von WLAN-Router installiert, die überhaupt nicht oder nur über Standardpasswörter gesichert sind. Hier steht die private Smart-Home-Technik den Hackern angelweit offen. Viele Smart Home-Systeme haben keine Verschlüsselungen. Hier können die Angreifer alle Vorgänge protokollieren (Heizung, Strom, Licht, Bewegungsmelder, Kamera, Alarmanlage). Dadurch wissen sie z. B., wann die Bewohner das Haus verlassen und können die vernetzte Alarmanlage stromlos schalten, um das Haus auszuräumen.
Sicherheitsrisiko Smart Home - Die Hacker kommen durch den Kühlschrank |
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Unter dem
Begriff "Smart Building" (Digitalsierte Gebäude, Intelligente Gebäude) versteht man die Automation und zentrale Bedienung der technischen Ausstattung von Zweckgebäuden (z. B. Mehrfamilienhäuser,
Bürogebäuden, Einkaufszentren, Fertigungshallen, Flughäfen). Hier geht es um die Sicherheit des Gebäudes (Brandmeldetechnik, Feuerlöscheinrichtung, dynamische Fluchtwegeplanung), die energetische Optimierung des Gebäudebetriebs (die Vorstufe der
Künstliche Intelligenz) und Service.
Ein Bereich des Smart Buildings ist die Energieeffizienz, denn die Gebäude benötigen ca. 40 % des gesamten Energieverbrauchs und sind für ca. 20 % der gesamten CO2-Emissionen verantwortlich. Deswegen steht die Energieeffizienz (Energie-Verbrauch, -Speicherung und -Erzeugung), und die Interaktion mit intelligenten Stromnetzen (Smart Grid) im Vordergrund des Smart Buildings.
Es kommuniziert mit einem Energieversorger oder unabhängigen Energieanbietern in Echtzeit bilateral und managet den Eigen-Verbrauch, -Erzeugung und –Speicherung ohne Komforteinbüßen und reduziert dadurch negative Umwelteinwirkung. Auch die Stromspeicherung mit Stationen für Elektroautos oder thermisch (mittels Eisspeicher oder Kaltwasserspeicher), dezentralisierte oder On-Site Energieerzeugung (traditionelle und erneuerbare), um das Hauptnetz zu entlasten. Außerdem kann es als Energielieferant agieren, um das Hauptnetz in Zeiten extremer Nachfrage oder bei extremen Stromtarifen zu entlasten. |
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Smart Building: der Nutzer im Mittelpunkt |
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Künstliche Intelligenz |
Die Künstliche Intelligenz (KI [engl. AI -
artificial intelligence]) ist ein Teilgebiet der Informatik, das sich mit dem maschinellen Lernen und der Automatisierung intelligenten Verhaltens befasst. Hier besteht aber erst einmal die Frage, was ist unter "Intelligenz" zu verstehen. Diese Technik wird schon in vielen Bereichen unseres Lebens eingesetzt, ohne dass wir es merken bzw. wissen.
Zur Zeit wird an vielen Projekten z. B. in der Automobilindustrie, im Gesundheitswesen, im Bank-, Finanz- und Versicherungsbereich, der Raumfahrt und
im Immobiliensektor gearbeitet. Eine Voraussetzung ist die Entwicklung einer passenden Software und eine ausreichende fachliche Betreuung. Hier bietet z. B.
die FPT Software zahlreiche Lösungen und Dienstleistungen an.
So ist z. B. die Automobilindustrie von drei wichtigen Entwicklungen betroffen
(die Umstellung auf Elektrofahrzeuge, Internet of Vehicle für Verbindungen zwischen Fahrzeugen und die Verbindungen zwischen Fahrzeugen und Infrastruktur, Autonomes Fahren).
Auch in Heizungsanlagen hat die Künstliche Intelligenz bereits Einzug gehalten. In Büro-
und Einzelhandelsimmobilien und in Mehrfamilienhäusern werden heute schon Prognoseverfahren eingesetzt, um die Wärmeerzeugung
besser an den Bedarf anzupassen. Hier muss das KI-System das Gebäude verstehen lernen.
So z. B. wie dessen thermodynamische Eigenschaften sind (wie viel Wärme speichern Wände und Böden, wie verhält es sich bei der
Sonneneinstrahlung) Dazu wird die Software mit einer Vielzahl von Daten gefüttert. Die Temperaturen und die Raumluftfeuchte in den einzelnen Räumen,
mit Betriebsdaten der Heizung (z. B. Absenkzeiten) und Wetterdaten (Sonneneinstrahlung,
Außentemperatur, Luftfeuchte). Anhand dieser Informationen erkennt sie Muster, aus denen sie dann ableiten kann,
wann wie stark geheizt werden muss, damit die gewünschten Raumtemperaturen erreicht werden. Da die Außentemperatur und die Sonneneinstrahlung
durch die Fenster dabei wichtige Faktoren sind, berücksichtigt sie auch Wetterprognosen. Zudem arbeiten die Systeme mit Feedbackschleifen,
sodass die Steuerung stetig genauer wird.
Über die Höhe der Energieeinsparung, die mit dieser Künstlichen Intelligenz erreicht werden kann,
wird unter Fachleuten heftig gestritten. Die Prognosen liegen zwischen 5 bis 30 %. Bei den höheren
Prozentzahlen wird sicherlich ein schlechter Ausgangszustand der Anlagen bzw. der Gebäude angenommen.
Natürlich wird die KI auch in Einfamilienhäusern und Wohnungen
über die Smart-Home-Technik und
Smart Building zunehmend eingesetzt werden. Ob sich
die Anwender über die Folgen der dieser Technik im Klaren sind, wage ich zu bezweifeln.
Ein wichtiger Punkt für die Akzeptanz bzw. der Einführung der Künstlichen
Intelligenz ist, dass die Nutzer der Gebäude in Kauf nehmen müssen, dass die Software-Hersteller erfahren, wann und wie welche
Räume genutzt werden. Die Daten lassen Rückschlüsse auf den Alltag der Haushalte bzw. der Nutzer zu. Es werden viele Menschen nicht bereitet sein,
so viel Transparenz ihrer Privatsphäre zuzulassen. |
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Low Tech / Light Tech / High Tech
Diese Begriffe befassen sich mit dem Einzug der Informationstechnologie im Bauwesen. Dabei geht es um Konzepte des nachhaltigen Bauens und den existierenden Möglichkeiten der Gebäudeoptimierung, die mit Informations-, Kommunikations- und Gebäudeautomatisations-Systemen verknüpft sind. Sie befassen sich mit den Richtungen, welche bei zukünftigen Planungsaufgaben angewendet werden können. |
Low Tech - Light Tech
Low Tech steht für, Gebäude einfach zu gestalten und so weit wie möglich direkt mit den natürlichen Ressourcen der jeweiligen Umgebung zu betreiben. Der Grundsatz ist die Nachhaltigkeit. Light Tech weist zusätzlich darauf hin, daß es notwendig ist, nicht nur recyclingfähige Baustoffe einzusetzen, sondern vielmehr Bauten so zu entwickeln, daß sie möglichst ressourcensparend geplant
sind. Dabei wird bei den grundlegenden Funktionen (z. B. Heizen, Kühlen, Lüften, Belichten und Beschatten) ein möglichst geringer Technikeinsatz (wenig Elektronik, wenigier "Smart Home") angestrebt.
Bei dem Material liegt der Schwerpunkt auf dem Einsatz natürlich vorkommender Baumaterialen und Baustoffe. Diese sollen einerseits einen minimalen Verbrauch an grauer Energie und
ein Maximum an Up-/Recyclingfähigkeit aufweisen. Außerdem ist ein bewusster und ökonomischer Umgang mit Material anzustreben und spezifische Materialeigenschaften zur Technikvermeidung zu nutzen und bei den Systeme ist ein suffizienter Umgang anzustreben.
Hier ist eine Veränderung des menschlichen Lebensstils, Ressourcen einzusparen, notwendig. Die Grundlage der Suffizienz sind nicht die technischen Neuerungen, sondern das Verhalten der Menschen. Besondere Baustandards oder eine lange Nutzungsdauer sind Beispiele, die von einem suffizienten Umgang mit vorhandener Ressourcen ausgehen. Diese suffiziente, robuste und kosteneffiziente Bauweise bezieht sich auf einen reduzierten Technikanteil über
den gesamten Lebenszyklus (Herstellung – Betrieb – Rückbau)
Mit einfachen Worten, bei der Low-Tech geht es um eine
• einfache Herstellung
• einfache Funktion
• einfache Bedienung
• einfache Wartung
• lange Lebensdauer bzw. Nutzungsdauer der Bauteile.
Es geht also um das bewusste Verzichten einer komplizierten umfangreichen Technik und das Nutzen einfacher Wirkprinzipien. Diese Art zu bauen könnte ein Beitrag sein, die immer mehr steigenden Baukosten zu senken.
Ein typisches Beispiel für die Low-Tech-Anwendung ist der Verzicht einer Einzelraumregelung (ERR) bei einer Fußbodenheizung. Dabei ist die Regelung der Heizkreise durch Stellantriebe nicht notwendig, weil der Selbstregeleffekt genutzt wird. Der Verzicht muss aber bei dem Bauamt beantragt werden (Befreiung von der EnEV), da die EnEV eine ERR vorschreibt.
Low-Tech ist eine Konstruktionsphilosophie, die den Gegenpol zur High-Tech bildet.
Low Tech - High Effect! Eine Übersicht über nachhaltige Low-tech Gebäude: realisierte Beispiele, innovative Ansätze, Prinzipien und systemische Lösungswege
Low Tech - "weniger Technik durch mehr Architektur"
Das energieeffiziente Low-Tech-Haus |
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Hinweis! Schutzrechtsverletzung: Falls Sie meinen, dass von meiner Website aus Ihre Schutzrechte
verletzt werden, bitte ich Sie, zur Vermeidung eines unnötigen
Rechtsstreites, mich
umgehend bereits im Vorfeld zu kontaktieren, damit
zügig Abhilfe geschaffen werden kann. Bitte nehmen Sie zur Kenntnis:
Das zeitaufwändigere Einschalten eines Anwaltes zur Erstellung
einer für den Diensteanbieter kostenpflichtigen Abmahnung entspricht
nicht dessen wirklichen oder mutmaßlichen Willen. Die Kostennote
einer anwaltlichen Abmahnung ohne vorhergehende Kotaktaufnahmen mit
mir wird daher im Sinne der Schadensminderungspflicht als unbegründet
zurückgewiesen. |
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