Das Gesamtsystem entscheidet
Dumme Sensoren, intelligente Gebäude?
Laut einer Studie der Marktforscher von Gartner sind heute bereits dreimal mehr IoT-Sensoren im Einsatz, als es Menschen auf der Welt gibt. Für die Gebäudeautomation stehen mittlerweile ganze Sensornetze bereit, die dank Multisensorik eine ganze Flut von Informationen bereitstellen. Die entscheidende Frage ist aber nicht, was gemessen wird, sondern was ein Gebäude mit dieser Information anfängt. In den meisten Fällen sind Sensoren beides zugleich: Zu dumm und zu schlau. Entscheidend hingegen ist ein optimal abgestimmtes Gesamtsystem.
Eines der nachhaltigsten Gebäude der Welt dank intelligenter Gebäudeautomation: Das Loxone-System steuert in der Nationale Lotterie Amsterdam Beleuchtung, Sonnenschutz, Heizung, Kühlung und Lüftung automatisch und sorgt für eine hohe Energieeffizient.
Eines der nachhaltigsten Gebäude der Welt dank intelligenter Gebäudeautomation: Das Loxone-System steuert in der Nationale Lotterie Amsterdam Beleuchtung, Sonnenschutz, Heizung, Kühlung und Lüftung automatisch und sorgt für eine hohe Energieeffizient. Bild: Loxone

Intelligente Gebäudesteuerung wird immer mehr zum Standard im Neu- und Umbaubereich. Dies gilt insbesondere im Bürobau, wo der lukrative Return on Invest gerade im Bereich Energieoptimierung den Markt treibt. Neue Netzlösungen wie etwa das Bluetooth Mesh Networking zeigen neue Wege auf, die Sensorik mit wenig Aufwand zu verbinden. Doch der echte Fortschritt liegt im Bereich der Multisensorik: Wo früher mehrere Sensoren nötig waren, reicht heute schon ein einziges Bauteil, um eine ganze Reihe von Funktionen abzurufen: Bewegung, Temperatur, Helligkeit, Luftfeuchte, CO2-Gehalt usw. Optisch ist das allemal ein Gewinn, wenn sich die Sensoren im Taster oder im Brandmelder verbergen. Zudem sinkt auch der Installationsaufwand deutlich. Daran schließen sich für den Elektroprofi eine Vielzahl von Erleichterungen an: Weniger Verkabelung (wenn nicht direkt eine Funklösung zum Einsatz kommt), weniger Dokumentation, weniger Wartungsaufwand.

Der gemeine Sensor

Die neuen Sensoren, so heißt es dann etwa bei Gartner, ebnen dem Internet of Things und der Gebäudeautomation endgültig den Weg. Das ist einerseits richtig und andererseits wegen der Verkürzung falsch. Denn der gemeine Sensor ist einerseits zu dumm für die die ihm zugedachte Aufgabe und gleichzeitig zu schlau. Wie das geht? Ein Sensor ist schlau genug, um einfache Steuerungen in einem Gebäude zu übernehmen. Für die Regelung von komplexen, gewerkeübergreifenden Abläufe wie sie eine tatsächlich intelligente Gebäudeautomation zu leisten im Stande ist, reichen seine Fähigkeiten hingegen nicht. Beispiel Licht: Ein Sensor erkennt, dass jemand den Raum betritt und schaltet das Licht an. Das ist erstmal schlau. Der Sensor kann aber nicht gewerkeübergreifend regeln, sondern schaltet das Licht lediglich für einen Zeitraum X an.

Ein Sensor ist schlau genug, um einfache Steuerungen zu übernehmen. Für die intelligente Gebäudeautomation reichen seine Fähigkeiten nicht.
Ein Sensor ist schlau genug, um einfache Steuerungen zu übernehmen. Für die intelligente Gebäudeautomation reichen seine Fähigkeiten nicht. Bild: Loxone

Gehirn für das Gebäude

Eine zentrale Intelligenz, ein Gehirn für das Gebäude, regelt gewerkeübergreifend und damit optimal. Im Falle von Loxone übernimmt der Miniserver diese Funktion. Er nutzt die gesamten Sensordaten und greift zudem auf komplexes Regelungswerk zurück, um in jeder Sekunde die je richtige Entscheidung zu treffen. Ist aber ein Sensor integriert, der direkt z.B. das Licht steuert, ist das Ergebnis nicht optimal, da die zentrale Intelligenz die Anwesenheit nicht mitgeteilt bekommt. In einem intelligenten Gebäude hingegen treffen die Sensoren keine eigenständigen Entscheidungen, sondern liefern stetig den aktuellen Ist-Zustand an die übergeordnete Instanz. Die übergeordnete Gebäudetechnik entscheidet dann situationsbedingt, welche Schalt- und Regelvorgänge erforderlich sind. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass ein Sensor und dessen Werte für unterschiedlichste Anwendungen gleichzeitig genutzt werden kann. Wie z.B. für die Beleuchtung und für die Alarmanlage. Denn bei Anwesenheit und aktivierter Alarmfunktion wird der dumme Sensor zum vollumfänglichen Alarmsensor. Der Miniserver sorgt hier für eine stufenweise Eskalierung, die die gesamte Gebäudetechnik gegen den erkannten Eindringling einsetzt: Vom anschwellenden Warnton über das Hochfahren der Beschattung bis hin zum Blinken der gesamten Gebäudebeleuchtung, um maximale Aufmerksamkeit zu erzielen. Je nach hinterlegtem Notfallszenario reagiert das System zudem mit einem stillen, akustischen und/oder optischen Alarm, einer Push-Benachrichtigung auf das Smartphone oder einer E-Mail, einer telefonischen Alarmierungskette – das kann bis zum polizeilichen Notruf usw. reichen.

Bild: Loxone
Der Miniserver steuert als zentrale Intelligenz das Gebäude gewerkeübergreifend. – Bild: Loxone

Sensorik für smarte Funktionen

Für alle diese Szenarien braucht der Miniserver Sensoren, die möglichst unverfälschte Daten liefern. Jede nur vom Sensor ausgehende Steuerungslogik ist einer solchen intelligenten Automation hoffnungslos unterlegen. Allerdings gibt es durchaus auch Funktionen, die bei dummen Sensoren im Verbund mit der Automatisierung smarte Entscheidungen treffen können. Etwa bei der Konstantlichtregelung im Büro. Um die am Arbeitsplatz geforderte Lux-Zahl (in der Regel mindestens 500 Lux) möglichst konstant gewährleisten zu können, wird diese vor allem in gewerblichen Räumen und Büros eingesetzt. Fällt ausreichend Tageslicht in einen Raum, wird nur wenig oder gar kein Kunstlicht zugegeben. Fällt nur wenig oder gar kein Tageslicht in den Raum, sorgen künstliche Leuchtmittel für ein ausreichendes Beleuchtungsniveau. Nun ändert sich in der Regel das Beleuchtungsniveau nicht im Sekundentakt. So kann es sinnvoll sein, wenn der Sensor sich nur dann mit neuen Daten bei der zentralen Regelungsinstanz meldet, wenn eine bestimmte Zeit verstrichen oder eine signifikante Änderung zum vorherigen Niveau eingetreten ist. Das ist smart, weil ansonsten auch die beste zentrale Regelungseinheit in einer schieren Flut von unnötigen Sensormeldungen untergehen kann.

Fazit

Sensornetze sind ein wichtiger Schritt zu der breiten Umsetzung intelligenter Gebäudeautomation. Doch es braucht eine durchdachte Gesamtlösung aus Sensoren, Aktoren, zentraler Regelung und smarten gewerkeübergreifende Funktionen – sowohl Funk als auch kabelbasiert -, um ein Gebäude wirklich intelligent zu automatisieren.

3 Fragen – 3 Antworten zu mit Rüdiger Keinberger, CEO von Loxone

Rüdiger Keinberger, CEO von Loxone
Rüdiger Keinberger, CEO von LoxoneBild: Loxone

Welche Rolle spielt der Faktor Sicherheit bei modernen Smart-Home-Systemen?

Rüdiger Keinberger: Eine große. Mittlerweile rät auch die Polizei Bürgern, sich mit dem Thema Smart Home zum Schutz vor Einbrechern auseinanderzusetzen. Doch wir denken Sicherheit noch viel weiter. Eine intelligente Gebäudeautomation fußt auf vier Säulen: Einbruchschutz, Gefahrenabwehr, Schutz vor Naturgewalten und Cybersicherheit.

Was für Vorteile ergeben sich bei Ihrem System für den Elektroinstallateur?

Keinberger: Unsere intelligente Gebäudeautomation ist einfach, komfortabel und umfangreich. So gehören viele Komponenten wie Präsenzmelder, Türkontakte, Licht, Heizung und Beschattung zu einer Basis-Ausstattung in der Regel dazu. Dank dieser ergeben sich weitere Zusatzfunktionen wie etwa eine Alarmanlage, die der Elektriker seinen Kunden kostenlos anbieten kann. Unsere Sicherheitsbausteine erleichtern den Elektroprofis zusätzlich die Arbeit. Und mit der Konfigurationssoftware ‚Config‘ lassen sich die Bausteine ganz schnell individuell einrichten, etwa, um Alarmzonen einzurichten.

Wie begegnen Sie den Angriffsvektoren im Bereich der Cybersicherheit?

Keinberger: Viele Systeme kommunizieren stetig mit den jeweiligen Cloudsystemen des Herstellers. Dadurch kann dieses zum Ziel für einen zentralen Angriff werden. Das Loxone-System ist Miniserver basierend, denn jedes Gebäude verfügt über einen eigenen Miniserver. Die Daten der Bewohner oder Nutzer des Gebäudes befinden sich auf diesem Server – und somit in den eigenen vier Wänden und werden nicht mit Cloudservern oder einem Hersteller geteilt. Wer möchte, kann seine Loxone-Lösung gänzlich ohne Internetzugang realisieren, denn alle Funktionen stehen offline zur Verfügung, lediglich die Kommunikation nach außen ist nicht möglich.

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