Inhaltsverzeichnis

Mobile_Steuerungsmöglichkeiten_im_Smart_Home
Titel
• Christian Borchert und Manuel Strack
• Mobile Steuerungsmöglichkeiten im Smart Home
• Fachhochschule für Ökonomie und Management / Essen
Inhaltsverzeichnis
• 1 Einleitung
• 2 Bussysteme
♦ 2.1 EIB
◊ 2.1.1 Beschreibung des Systems
◊ 2.1.2 Kleinspannungskabel (24V)
◊ 2.1.3 Netzspannungsversorgung (230V)
◊ 2.1.4 Funk
◊ 2.1.5 Infrarot
◊ 2.1.6 Vorteile und Nachteile des Systems
♦ 2.2 KNX
♦ 2.3 LCN
◊ 2.3.1 Beschreibung des Systems
◊ 2.3.2 Topologie
◊ 2.3.3 Adressierung
◊ 2.3.4 Datenübertragung
◊ 2.3.5 Vorteile und Nachteile des Systems
• 3 Weitere Voraussetzungen im Gebäude
♦ 3.1 Sensoren
♦ 3.2 Aktoren
♦ 3.3 Externe Schnittstellen
♦ 3.4 Bedienungselemente
◊ 3.4.1 Handy
◊ 3.4.2 Mobiler Panel/Tablet PC
◊ 3.4.3 Wearable Computers
• 4 Anwendungsbeispiele für mobile Smart Home
Funktionialitäten
♦ 4.1 Interaktive Überwachung
◊ 4.1.1 Überwachung des Gebäudes
◊ 4.1.2 Überwachung von Personen
♦ 4.2 Mobile Gerätesteuerung
♦ 4.3 Smart Metering
◊ 4.3.1 Gerätetypen
⋅ 4.3.1.1 Joule
⋅ 4.3.1.2 Energiebutler
◊ 4.3.2 Ausblick
♦ 4.4 Mobile Steuerungselemente für das Home
Entertainment
• 5 Kritische Auseinandersetzung und Fazit
• 6 Anhang
♦ 6.1 Abbildungsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
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Mobile_Steuerungsmöglichkeiten_im_Smart_Home
♦ 6.2 Fußnoten
♦ 6.3 Literaturverzeichnis
1 Einleitung
Wohnkonzepte, welche Technologien beinhalten die unter dem Oberbegriff Smart Home zusammengefasst
werden können, sind heute noch selten. Vernetzung einzelner Geräte und Sensoren ist, abgesehen von einem
Heimcomputer, einem Router und einem zentralen Datenspeicher sowie vielen Nischenprodukten wie digitalen
Bilderrahmen, in einem ganzheitlichen Konzept noch Büro- und öffentlichen Gebäuden vorbehalten.
Der Begriff des Smart Homes ist nicht klar abgegrenzt. Frances K. Aldrich hat in seiner Ausarbeitung ?Smart
Homes: Past, Present, Future?, die wohl differenzierteste Definition für den Begriff geliefert, in dem er versucht
hat fünf Stadien eines Gebäudes hin zum Smart Home zu beschreiben. Im ersten Stadium müssen intelligente
Objekte vorhanden sein. In einem zweiten Stadium müssen diese Objekte miteinander kommunizieren. In den
Stadien drei bis fünf beschreibt er ?kommunizierende Häuser?, ?lernende Häuser? und ?aufmerksame Häuser?.
Das Smart Home an sich wird beschrieben als ein Haus welches befähigt ist eine große Zahl von Aufgaben der
Einwohner zu übernehmen. Zu diesen Aufgaben zählen die Erweiterung der Bequemlichkeit, die Sicherheit und
Unterhaltung[1]. Die Technologie ein Haus zu vernetzen ist seit langem verfügbar, es gibt viele
Anwendungsbeispiele in denen diese genutzt wird. Seit Jahren existieren Ideen wie z. B. selbstbestellende
Kühlschränke, Multimediazentralen im Haus und Temperierung des Gebäudes aus der Ferne. Die Systeme zur
Vernetzung von Gebäuden bieten nicht nur ein hohes Innovations- sondern auch ein großes wirtschaftliches
Potential. Probleme, die bei der Vernetzung von Gebäuden auftreten sind, genauso wie Überwachungsängste und
die Kosten der Systeme, Gründe warum Smart Homes noch nicht weiter verbreitet sind[2].
In dieser Arbeit werden die technologischen Voraussetzungen, die zur Steuerung eines Gebäudes notwendig sind
anhand der marktgängigsten Technologien vorgestellt. Des Weiteren werden mobile Steuerungsgeräte gezeigt und
in einigen Fallbeispielen ausgearbeitet, wie diese Geräte in einem Smart Home eingesetzt werden können. Der
Begriff des Mobilgeräts umfasst dabei nicht nur Geräte, mit denen direkt in die Steuerung des Hauses eingegriffen
werden kann, sondern auch Geräte, die Informationen zum Ressourcennutzungsverhalten eines Bewohners liefern
und eine direkte Rückmeldung geben, damit eine Verhaltensanpassung stattfinden kann.
2 Bussysteme
2.1 EIB
1 Einleitung
2
Mobile_Steuerungsmöglichkeiten_im_Smart_Home
Möglichkeiten des EIB-Busses
Bei dem 1992 eingeführten EIB (European Installation Bus) handelt es sich um ein Bussystem für moderne Smart
Homes. Wie der Name schon vermuten lässt, bietet dieses Bussystem eine Möglichkeit die verschiedenen (für ein
Smart Home notwendigen) Komponenten des Smart Homes untereinander zu verbinden, eine Kommunikation
zwischen ihnen zu ermöglichen und eine Komponentensteuerung (zentral oder dezentral) zu integrieren. Der EIB
wird auch als "Instabus" bezeichnet. Entwickelt wurde das System von der EIBA (European Installation Bus
Association). Dabei handelt es sich um eine 1990 gegründete Kooperation von Schalterherstellern [3].
2.1.1 Beschreibung des Systems
Der Instabus ist ein Bus der innerhalb eines Gebäudes verschiedene Komponenten, welche für das Smart Home
benötigt werden, miteinander verbindet. Dazu gehören verschiedene Sensoren um Werte zu erhalten und Aktoren
um Aktionen automatisiert oder Anwendergesteuert durchzuführen [4].
Es existieren verschiedene Möglichkeiten Komponenten über den Instabus miteinander zu vernetzen. Diese
Möglichkeiten werden in den nachfolgenden Abschnitten genauer erläutert.
Die Programmierung der Geräte erfolgt über eine spezielle Programmiersprache, der ETS (EIB Software Tool).
Die unterschiedlichen Komponenten besitzen ein EEPROM auf denen das benötigte Programm dauerhaft
gespeichert werden kann. Die Programmierung erfolgt dabei über einen PC, auf dem nur die ETS-Software
installiert sein muss.
Wem die Programmierung der Komponenten zu aufwendig erscheint, der kann auf ein vereinfachtes EIB names
"EIB Easy" zurückgreifen. Die Komponenten sind ab Werk vorprogrammiert und lassen sich über Parameter an
einem speziellen Basisgerät mit Display einstellen. Eine EIB Easy Installation lässt sich dabei jederzeit
problemlos auf das "normale" EIB updaten.
Das EIB ist ein dezentrales System, d.h. es ist keine zentrale Steuerung (z.B. über einen Server) notwendig. Dies
ist sehr vorteilhaft: bei Ausfall einer Komponente bleiben alle anderen Komponenten trotzdem funktionsfähig.
Eine zentrale Steuerung ist dabei allerdings technisch nicht ausgeschlossen. Falls gewünscht, kann eine Solche
integriert werden, z.B. um an einer zentralen Stelle eine visuelle Ausgabe der Status zu bekommen und auf diese
Weise das System zu überwachen und zu steuern.
Besonderes Merkmal einer EIB-Installation ist, dass bei einer standardmäßigen EIB-Bus Installation in einem
Smart Home zwei verschiedene Leitungssysteme für die Stromversorgung und Datentransfer parallel betrieben
2.1 EIB
3
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werden. Die beiden Leitungssysteme werden in den beiden nachfolgenden Abschnitten behandelt [5].
2.1.2 Kleinspannungskabel (24V)
Die Kleinspannungsleitung wird als Datenbus benötigt. Die elektrischen Signale der Sensoren werden über diesen
Bus über das komplette Haus verteilt. Praktischerweise kann in Altbauten eine normale Telefonleitung als
Datenbus verwendet werden, solange diese genügend abgeschirmt ist. Weiterhin kann noch eine weitere
EIB-Version "Powerline" für Altbauten eingesetzt werden, die keine separate Busleitung benötigt. Dort wird die
normale 230 V Leitung für den Datentransfer verwendet.
Die Übertragungsgeschwindigkeit im Kleinspannungskabel liegt bei 9,6 kBit/s [6]. Dabei müssen einige
Einschränkungen eingehalten werden. Pro Linie dürfen so z. B. nicht mehr als 64 Teilnehmer angeschlossen
werden. Die maximale Länge eines Bussegmentes liegt bei 1000 Metern, wobei zwischen einem Netzteil und
einem Teilnehmer nicht mehr als 350 Meter liegen dürfen. Diese Einschränkungen sollten aber normalerweise
problemlos einzuhalten sein. Bei größeren Gebäudekomplexen müssen diese Punkte aber genauer in die Planung
einfließen um eine einwandfrei funktionierende Automation über das EIB-System zu gewährleisten.
Da für alle Geräte ein gemeinsames Übertragungsmedium genutzt wird, kann es verständlicherweise zu
Kollisionen im Datenvervehr kommen. Zur Kollisionsbehandlung wird das CSMA/CA Zugriffsverfahren
eingesetzt. Dabei wird vor dem Senden einer Information geprüft, ob derzeit auf dem Übertragungsmedium eine
Datenübertragung stattfindet. Nur wenn die Leitung frei ist wird mit dem Senden begonnen. Bei Auftreten einer
Kollision wird ein "jam"-Signal auf die Leitung geschickt, welches alle Datenübertragungen abbricht und jeden
sendewilligen Teilnehmer eine zufällige Zeit warten lässt um erneut mit dem Senden zu beginnen [7].
2.1.3 Netzspannungsversorgung (230V)
Die 230 V Leitung dient zur Energieversorung der benötigten Geräte. Es kann die übliche Hausverkabelung
verwendet werden.
In der speziellen EIB-Powerline Version wird das 230-V Kabel zudem auch als Übertragungsmedium verwendet.
2.1.4 Funk
Eine vorhandene EIB-Installation kann zusätzlich mit Funksensoren ausgestattet werden um den
Automatisierungsgrad innerhalb des Hauses zu erhöhen. In Bereichen eines Hauses an denen nachträglich keine,
oder nur unter großem Aufwand Leitungen verlegt werden können, kann zudem die Funktechnologie zur
Datenübertragung genutzt werden. Benötigt werden hierzu Aktoren, die spezielle Funksignale erzeugen. Diese
Signale werden über entsprechende Funksensoren erfasst und in EIB-Signale umgewandelt. Diese Signale können
dann über das Leitungsnetz oder auch über Infrarot weitergeleitet werden und so bestimmte Aktionen bei
verschiedenen Aktoren auslösen [8].
Ein Präsenzmelder der Firma Gira. Es werden Bewegungen innerhalb von 8 Metern in einem Winkel von 360°
erfasst. Die Signale werden via Funk übertragen. Die Spannungsversorgung wird über Batterien sichergestellt.
2.1.1 Beschreibung des Systems
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Als praktisches Anwendungsbeispiel bietet sich für diesen Fall ein Bewegungssensor zur Beleuchtungssteuerung
in einem Hausflur an. Über einen Bewegunsssensor an der Decke soll registriert werden ob sich eine Person im
Hausflur befindet, um dann die Beleuchtung zu aktivieren. In einem Hausflur sind normalerweise innerhalb der
Decke nur 230 V Leitungen zur Spannungsversorung der Deckenbeleuchtung installiert. Weitere Leitungen zur
Steuerung eines EIB-Gerätes lassen sich nur über größere bauliche Maßnahmen installieren. Hier bieten sich
batteriebetriebene Sensoren mit Funksteuerung an, wie sie z. B. von Gira vertrieben werden. So wird z. B. ein
Präsenzmelder angeboten, der innerhalb von 8 Metern in einem Winkel von 360° Bewegungen erfassen kann und
diese in ein Funksignal umwandelt. Ein Funksignalempfänger wertet das Signal aus und steuert die
Beleuchtungseinrichtungen an. An dieser Stelle kann man sich vorstellen, das System mit weiteren Sensoren zu
kombinieren. So macht es z. B. Sinn einen Lichtsensor zu installieren, damit nur das Licht eingeschaltet wird,
falls die Umgebungshelligkeit nicht ausreicht [9].
2.1.5 Infrarot
In eine EIB-Installation lassen sich Infrarot(IR)-Umsetzer einbinden. Diese können dabei als Sensor, aber auch als
Aktor agieren. D. h. EIB-Signale können ein bestimmtes IR-Signal bedingen, oder anders herum, bestimmte
empfangene IR-Signale bedingen ein bestimmtes EIB-Signal um beispielsweise andere Geräte innerhalb des
Hauses zu steuern. Auf diese Weise können alle Geräte bedient werden die IR-Signale empfangen können, wie z.
B. Fernseher oder auch Stereoanlagen.
Ein einfaches Anwendungsbeispiel wäre eine Alarmanlage-Panikschaltung. Über einen Bewegungsmelder kann
erkannt werden, ob sich, bei aktivierter Alarmanlage, jemand im Haus bewegt. Wird eine Bewegungs registriert
wird das entsprechende EIB-Signal an den IR-Umsetzer geleitet, der sofort ein entsprechendes IR-Signal erzeugt
um den Fernseher und die Stereoanlage anzuschalten und den Lautstärkepegel auf ein Maximum einzustellen.
Zusätzlich können natürlich noch andere Aktionen über verschiedene EIB-Geräte ausgelöst werden, wie z. B. das
Aktivieren des Lichtes oder öffnen der Jalousien. Dieses System ist eine sehr einfache Möglichkeit einen
Einbrecher zu erschrecken, aber auch die Nachbarn aufmerksam werden zu lassen [10].
2.1.6 Vorteile und Nachteile des Systems
Das EIB Bussystem bietet verschiedene Vorteile. Zum einen lässt es sich auch in Altbauten flexibel integrieren
und auch erweitern, da durch eine Vereinfachung des Systems auch das eigentlich notwendige 24V
Kleinspannungskabel zur Datenübertragen ausgespart werden kann. Sicherlich muss man bei der vereinfachten
Powerline-Version des EIB-Systems auf einige Funktionen zu Hausautomation verzichten, die eine 24V
Kleinspannungsleitung zur Gerätesteuerung und Kommunikation erfordern, doch lassen sich schon einige
praktische Anwendungen innerhalb des Hauses realisieren. In Neubauten kann die 24V Leitung direkt in die
Bauplanung mit einbezogen werden. Die Infrastruktur wird dabei nur für unerhebliche Mehrkosten sorgen. Es
sind lediglich einige zusätzliche Kupferleitung unter Putz zu verlegen, deren Kosten bei einem Hausbau nicht
allzu sehr ins Gewicht fallen werden.
Weiterhin lassen sich verschiedene Übertragungstechniken wie leitungsbebundene Datenübertragung, Funk,
Infrarot usw. miteinander kombinieren. Besonders die beiden letztgenannten Übertragungstechniken sind für
Bewohner von Altbauten, die Smart Home Technologien nutzen wollen, von besonderer Bedeutung. Die
Übertragung per Funk oder Infrarot bietet dem Hausbesitzer eine Möglichkeit Smart Home Technologien
kostensparend und zeiteffektiv in seinem Haus einsetzen zu können ohne größere Renovierungsarbeiten
durchführen zu müssen. Weiterhin existieren Geräte, wie Fernseher und DVD-Recorder, die neben der manuellen
Steuerung am Gerät selber nur eine Funktionsansteuerung über eine Infrarotschnittstelle bieten.
2.1.4 Funk
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Flexibilität wird auch bei der Steuerung der Gebäudeautomation und Gerätesteuerung groß geschrieben. Es
werden eine Vielzahl an verschiedenen Steuerungsmöglichkeiten angeboten. Stationäre Bedienungseinheiten wie
Taster oder Panel-PCs können durch eine vielzahl mobiler Endgeräte erweitert werden, welche die gleichen oder
unterschiedliche Funktionalitäten bereitstellen können. Auch die Automation lässt sich entweder zentral über
einen Server steuern oder dezentral über die einzelnen Geräte bzw. deren Kommunikation untereinander. So kann
man entweder zentral über ein Rechnersystem alle Sensoren und Aktoren beobachten und auch steuern.
Besonders praktisch ist dies, falls man eine Visualisierung des kompletten Hauses und seiner Geräte wünscht. Mit
dem EIB-System ist dies aber keine Plficht. Jedes Endgerät kann eigenständig programmiert werden. So kann der
Aktor für die Heizungssteuerung selbstsändig auf Temperaturdaten eines Sensors reagieren und muss nicht auf
die Steuerungsanweisung eines zentralen Servers warten. Sicherlich ist die Programmierung in diesem Fall etwas
aufwändiger. Allerdings kann man sich einen permanent in Betrieb befindlichen Server und somit Platz und
Strom für den Betrieb einsparen.
Weiterhin ist die Zukunftssicherheit des Systems durch die Unterstützung einer großen Anzahl von Herstellern
gewährleistet. Mehr als 120 Hersteller unterstützen den EIB Bus und entwickeln auch Geräte für diesen. So ist
man bei der Auswahl der Hardware nicht an einen Hersteller gebunden und kann auch Geräte unterschiedlicher
Hersteller miteinander kombinieren. Dies führt zum einen zu einer Vielzahl von Möglichkeiten, die man in einem
Haus integrieren und automatisieren bzw. überwachen kann. Man ist nicht an das Leistungsportfolio eines
Herstellers gebunden, sondern kann frei alle Geräte von jedem Hersteller in sein installiertes EIB-System
integrieren und dieses nutzen. Weiterhin führt die große Unterstützung industrieseitig dazu, dass es natürlich auch
zu einem gewissen Kostendruck auf die Hersteller kommt, der für den Endverbraucher als positiver Nebeneffekt
mitgenommen werden kann. Oftmals bieten verschiedene Hersteller ähnliche Lösungen zur Hausautomation an.
Der Kunde kann frei wählen welches System am besten zu seinen Bedürfnissen passt und evtl. dabei noch Geld
sparen.
2.2 KNX
Der so genannte Konnex-Standard oder KNX ist eine Weiterentwicklung des EIB Standards. Konnex wurde im
Jahr 2003 zu einem europäischen Standard erhoben. Der Konnex Standard ist ein Konglomerat aus den Systemen
EIB, BatiBus und European Home System (EHS). [11] Die verwendete Technologie ist weitestgehend
deckungsgleich mit der EIB Technologie. Ziel des Konnex Standards soll die Schaffung eines universellen
Bussystems sein[12].
2.3 LCN
Der größte Konkurrent zum EIB Bus ist das Local Control Network (LCN). Das von der Firma Issendorf
Mikroelektronik GmbH entwickelte System nutzt zur Datenübertragung eine zusätzliche Ader im Netzkabel. Das
System wurde 1992 auf der Industriemesse in Hannover, als System zur Gebäudeautomation vorgestellt[13].
2.3.1 Beschreibung des Systems
Die Installation muss bereits bei der Gebäudeplanung mitberücksichtigt werden, da die spannungsführenden
Leitungen jeweils über eine zusätzliche Ader verfügen müssen. Zur nachträglichen Unterputz-Installation müssten
alle Wände aufgestemmt werden.
Das LCN System ist nicht hierarchisch organisiert. Alle im Haus eingesetzten Module verfügen über zwei
Schaltausgänge und mindestens zwei unabhängige Eingänge. Das LCN System ist ein Bussystem, wodurch es
2.1.6 Vorteile und Nachteile des Systems
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nötig wird eine Instanz zu schaffen, welche den Datenverkehr auf dem Bus steuert. Diese ?Master? Funktion kann
allerdings jedes Modul im LC-Netzwerk übernehmen. Das LCN System wird üblicherweise zur automatisierten
Licht,- Rolladen-, oder Heizung-, Lüftung-, Klimasteuerung verwendet. Durch den modularen Aufbau des
Systems können bis zu 30.000 Module miteinander vernetzt werden und komplexe Aufgaben, wie z. B. ein
automatisches Energiemanagementsystem programmiert werden[14].
2.3.2 Topologie
Querschnitt eines Stromkabels mit Datenleitung
Bustopologie in einem LC-Netzwerk
Die Topologie in einem LC-Netzwerk gleicht der Topologie in einem Ethernet Netzwerk mit BNC-Verkabelung.
Die einzelnen Module werden über das Elektroinstallationskabel mit Strom versorgt, dazu werden Phase und
Neutralleiter angeschlossen. Eine Datenleitung im Elektroinstallationskabel verbindet die Module untereinander.
Auf diesem Wege können bis zu 250 Module direkt miteinander verbunden werden. Bei großen Installationen
können bis zu 120 Segmente aus jeweils 250 Modulen miteinander verbunden werden, so dass bis zu 30.000
Module miteinander vernetzt werden können[15].
2.3.3 Adressierung
Die Adressierung in einem LC-Netzwerk erfolgt innerhalb eines Segments über eine eindeutige Modulnummer,
die zwischen 5 und 254 liegt. In einer Installation mit mehreren Netzwerken wird zusätzlich noch eine
Segmentnummer zwischen 5 und 124 vorangestellt, damit jedes Modul in der Installation eindeutig identifizierbar
ist[16].
2.3.4 Datenübertragung
Die Datenübertragung in einem LC-Netzwerk erfolgt über ein proprietäres Protokoll mittels so genannter
Telegramme. Ein Telegramm enthält Informationen zu Absender, Ziel, Prüfsumme, Info und Daten. Laut
Hersteller werden in einem LC-Netzwerk durchschnittlich einhundert Telegramme pro Sekunde übertragen. Die
über die zusätzliche Kupferleitung zu realisierende Datenübertragungsrate beträgt 9600 Baud[17].
2.3.1 Beschreibung des Systems
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2.3.5 Vorteile und Nachteile des Systems
Das System ist relativ kostengünstig. Die Anschaffung der LCN-Module für ein Einfamilienhaus in der
Ausstattung achtmal schalten und viermal dimmen kostet laut Hersteller unter 700 ?. Das System ist wegen der
verwendeten Bustechnologie sehr leicht zu installieren und defekte Geräte sind wegen des nicht hierarchischen
Aufbaus sehr leicht auszutauschen.
Der gravierendste Nachteil des Systems ist, dass eine Basisinstallation in Form eines vieradrigen Kupferkabels im
gesamten Gebäude vorhanden sein muss. Andernfalls müssen alle spannungsführenden Leitungen ausgetauscht
werden um eine Gebäudevernetzung mit LCN realisieren zu können[18].
3 Weitere Voraussetzungen im Gebäude
3.1 Sensoren
Sensoren bestimmen eine bestimmte physikalische Größe (wie z.B. Helligkeit, Temperatur, usw.) und wandeln
diese in ein elektrisches Signal um, welches in der Hausautomation weiterverarbeitet werden kann. Aufgrund
dieses elektrischen Signales können spezielle Aktoren bestimmte Aktionen ausführen.
Dieser Sensor erfasst den Bruch von Fenstern. Die Daten können vom Smart Home für ein
Einbruchssicherungssystem verwendet werden.
Es gibt viele verschiedene Arten von Sensoren. Am meisten verbreitet ist wohl der Temperatursensor. Er erfasst
innerhalb eines bestimmten Bereiches die Umgebungstemperatur und wandelt diese in ein bestimmtes
elektrisches Signal um, welches von anderen Geräten (wie z.B. der Heizungssteuerung oder einem zentralen
Rechner) ausgewertet werden kann. In diesem Fall würde der Temperatursensor in erste Linie mit einem Aktor
zur Heizungssteuerung interagieren. Fällt die Umgebungstemperatur unter einen gewissen Schwellenwert, so wird
durch den Aktor die Heizung etwas höher gedreht und umgekehrt. Die Kette von Sensoren und Aktoren kann
dabei beliebig kombiniert und vergrößert werden. So kann der Aktor nicht nur auf den Temperatursensor
reagieren sondern auch auf eine Vielzahl von Daten anderer Sensoren zugreifen und daraufhin eine Entscheidung
zur Heizungssteuerung treffen. So wären für die Heizungssteuerung weiterhin die Uhrzeit interessant oder die
Daten eines Bewegungsmelders. Werden keine Bewegungen gemeldet, so wird sich niemand im Haus aufhalten
und die Umgebungstemperatur kann niedriger sein. Ist es morgens drei Uhr und alle Lichter sind ausgeschaltet,
werden die Bewohner schlafen. Auch in diesem Fall kann die Umgebungstemperatur sinnvollerweise niedriger
eingestellt werden.
Dies war nur ein einzelnes Anwendungsbeispiel in dem verschiedene Sensoren kombiniert eingestetzt werden
können. Es existieren noch eine Vielzahl weiterer Sensoren, z.B. um die Helligkeit, den Kohlendioxid- oder
Staubgehalt der Luft, oder die Luftfeuchtigkeit zu messen [19]. Es existieren sogar Sensoren, welche die Herz- und
2.3.5 Vorteile und Nachteile des Systems
8
Mobile_Steuerungsmöglichkeiten_im_Smart_Home
Kreislaufsysteme älterer Menschen erfassen [20]. In kritischen Situationen kann aufgrund dieser Messungen eine
automatisierte Meldung an das nächste Krankenhaus erfolgen.
Die Liste der hier vorgestellten Sensoren erhebt keinen Anspruch auf Vollstädigkeit. In der Praxis existieren noch
eine Vielzahl weiterer Sensoren, die jede denkbare physikalische Größe erfassen können.
3.2 Aktoren
Aktoren wandeln ein bestimmtes elektrisches Signal in eine bestimtme physikalische Aktion um. Normalerweise
befinden sich Aktoren in einem direkten Wechselverhältnis mit einem Sensor, der die benötigten Daten für eine
Aktion liefert. Man betrachte folgendes Beispiel: Ein Sensor hat eine bestimmte Temperatur gemessen und in ein
elektrisches Signal codiert. Dieses elektrische Signal mit der Temperatur wird vom Aktor für die
Heizungsteuerung empfangen und in eine physikalische Größe umgewandelt. Ist der Raum beispielsweise zu kalt,
so wird die Heizung etwas höher gedreht. Es lassen sich noch unzählige weitere Beispiele auflisten, wo Aktoren
automatisch auf gemessene physikalische Größen reagieren können. In einer Küche kann die aufsteigende Wärme
gemessen werden um die Abluft zu regeln. Wird es draußen zu windig, kann die Markiese versichtshalber
eingefahren werden um Sturmschäden zu vermeiden. Je nach Helligkeit in dem Räumen kann die Beleuchtung
gedimmt werden, was wohl besonders in Büroräumen viel Energieeinsparpotential besitzt [21].
Mobilgerät zur Visualisierung verschiedener wetterrelevanter Daten, die von verschiedenen Sensoren
bereitgestellt werden
Allerdings muss nicht unbedingt eine gemessene physikalische Größe eines Sensors vorliegen um einen Aktor zu
einer Aktion zu bewegen. So sind selbstverständlicherweise auch manuelle Steuerungen möglich, wenn man z. B.
die Heizug manuell regeln möchte, falls man längere Zeit das Haus verlässt und keine hohe
Wohnzimmertemperatur benötigt. Die manuelle Steuerung der Aktoren lässt sich den Wünschen des
Hausbesitzers anpassen. So ist es möglich spezielle Taster oder auch einen PC zur Steuerung zu verwenden.
Denkbar sind auch mobile Panel PCs, welche man frei im ganzen Haus bewegen und verwenden kann. Über
solche Panel PCs kann eine Steuerung über sämtliche im Haus verfügbaren Geräte ermöglicht werden. So kann
man z. B. bequem von der Terasse aus die Rolladen im ersten Stockwerk schließen oder die Oberlichter zum
Lüften öffnen.
3.3 Externe Schnittstellen
Zur konsequenten Umsetzung eines Smart Home Konzeptes gehört jedoch nicht nur die Verkabelung und
Einrichtung der Software innerhalb eines Hauses, ein weiterer wichtiger Faktor ist ein Kommunikationsanschluss
zur Außenwelt, der sowohl über eine hohe Verfügbarkeit, als auch über die erforderliche Sicherheit verfügt.
Erstens ist es wichtig eine Verbindung und Vermittlung zwischen dem Hausnetzwerk und mobilen Geräten zu
3.1 Sensoren
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Mobile_Steuerungsmöglichkeiten_im_Smart_Home
schaffen, mit denen auf das Hausnetzwerk zugegriffen werden soll. Da Bussysteme, zur Vernetzung innerhalb des
Gebäudes auf zumeist proprietären Protokollen basieren, ist die Anschaffung eines Gateways erforderlich,
welches die Sprache des Hausnetzwerks in ein IP-Netzwerk übersetzt. Viele Hersteller von Komponenten für
Hausnetzwerksysteme bieten allerdings keine, oder nur nicht standardisierte Schnittstellen zum Anschluss an die
Außenwelt an. Entweder ist pro Geräte eine eigene Steuerungssoftware auf einem Server erforderlich oder die Art
der Datenübergabe erfolgt mittels einer proprietären Software [22]. Momentan sind am Markt Lösungen zur
mobilen Steuerung verschiedener Geräte wie Kameras oder Türsteuerungssystemen, Kühlschränken oder
Steckdosen erhältlich. Nach derzeitigem Stand existiert aber noch kein standardisiertes Protokoll und
Schnittstellenformat, welches die universelle Kommunikation aller Geräte mit einem mobilen Steuerungsgerät
möglich machen würde. Ein Benutzer müsste auf seinem PDA verschiedene Applikationen installieren um
Einzelteile seines Smart Homes zu steuern. Bedingt durch diese Problematik ist die Technologie momentan noch
benutzerunfreundlich und fehleranfällig [23].
Wichtig ist weiterhin die Absicherung der Schnittstellen zur externen Kommunikation. Sind Bussysteme wie EIB,
LCN oder KNX nach heutigem Stand soweit ausgereift, dass diese von einem Elektriker mit Zusatzqualifikation
installiert werden können, ist eine Absicherung von Schnittstellen nach außen nicht einfach zu realisieren. Eine
Alarmanlage, die über ein Mobiltelefon unscharf geschaltet werden kann hat den Nachteil, dass auch ein
Einbrecher mit wenig Informatikkenntnissen die Alarmanlage ausschalten könnte, wenn keine entsprechende
Absicherung vorliegt [24].
3.4 Bedienungselemente
3.4.1 Handy
Visualisierung des Smart Homes auf einem Handy/Smartphone
Alle Geräte des Smart Homes lassen sich nicht nur mobil innerhalb des Hauses über ein Touch Panel steuern. So
bietet unter anderem die Firma Centronics Hausautomation ein Tool zur Visualisierung des Smart Homes auf
einem Handy bzw. Smartphone an. Dabei lässt sich der Status einzelner Geräte bequem über das Internet oder per
SMS abfragen aber auch steuern. Wurde etwa vergessen beim Verlassen des Hauses das Licht auszuschalten, so
wird dies auf dem Smart Phone angezeigt und kann über dasselbe auch bequem ausgeschaltet werden.
3.3 Externe Schnittstellen
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Apples iPhone als mobile Steuerungsmöglichkeit von Smart Home Funktionalitäten
3.4.2 Mobiler Panel/Tablet PC
mobiles Touch Panel anbiento mobile der Firma TCI Interior Systems zur Gerätesteuerung
Zur mobilen Steuerung von Geräten im Smart Home bietet sich ein Touch Panel PC an, wie er z. B. von der
Firma TCI Interior Systems angeboten wird. Dabei handelt es sich um einen PC mit VIA 1,2 GHz (bzw. Intel
Celeron M 1,06 GHz) CPU, der über verschiedene Schnittstellen, wie LAN, W-LAN, USB, Firewire, Bluetooth
oder Modem in das Heimnetzwerk integriert werden kann. Für sein Einsatzgebiet, der "mobilen" Gerätesteuerung
bieten sich an dieser Stelle natürlich die nicht kabelegbundenen Schnittstellen an, da man ansonsten immer an die
Orte im Haus zur Gerätesteuerung gebunden ist, die über einen entsprechenden Geräteanschluß z. B. in Form
eines RJ45-Kabels verfügen.
Bedient wird das Panel über einen speziellen Stift. Der Akku soll für ca. fünf Stunden Betrieb ausreichen [25].
3.4.3 Wearable Computers
3.4.1 Handy
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Mobile_Steuerungsmöglichkeiten_im_Smart_Home
Wearable Computer am Beispiel eines Soldaten
Geräte die am Körper getragen den Menschen mit Informationen versorgen oder andere Menschen und Systeme
über den Zustand der Person, welche die Geräte am Körper trägt informieren, sind momentan eher aus
militärischen Einsatzbereichen bekannt. Dem US Kongress ist vom Pentagon ein Konzept vorgestellt worden, in
dem jeder Soldat eine Rüstung tragen soll, die sowohl auf den Kampfeinsatz hin optimiert ist, als auch mit
Sensoren ausgestattet ist die es dem Träger erlauben diverse Informationen über seinen Metabolismus auf einem
Monitor abzulesen [26]. Eine Ableitung dieses Konzeptes für den zivilen Einsatz sind die so genannten Wearables.
Dies sind ?intelligente? Kleidungsstücke, die den Metabolismus eines Trägers überwachen und Rückmeldung an
das Hausnetzwerk über den Gesundheitszustand des Trägers geben können. Diese Wearables sind eine weit
konsequentere Umsetzung einer Mensch-Maschine Schnittstelle, als beispielsweise ein PDA zum Fernsteuern von
Hausanlagen. Die am Körper getragenen Computer können über vereinheitlichte Schnittstellen wie z. B.
Bluetooth oder Wireless Lan mit der Gebäudetechnik kommunizieren.
Ein Problem der anziehbaren Computer stellt die Energieversorgung dar. Ein Kleidungsstück mit Sensoren sollte
möglichst leicht sein, die Energieversorgung eines Computers in einem Kleidungsstück erfordert aber bei
heutigem Stand der Technologie noch ein hohes Gewicht. Dementsprechend ist eine drahtgebundene
Schnittstelle, zum Laden eines Akkumulators notwendig [27].
4 Anwendungsbeispiele für mobile Smart Home
Funktionialitäten
4.1 Interaktive Überwachung
Das Thema Überwachung im Smart Home ist sehr differenziert. Einerseits existieren viele positive Effekte einer
Gebäudeüberwachung, andererseits sehen viele Anwender die Vernetzung von Gebäuden kritisch, da dadurch
wesentlich mehr Möglichkeiten der Überwachung gegeben werden. Laut einer Studie des Berliner Instituts für
Sozialforschung haben mehr als drei Viertel aller Befragten Sorgen, dass Smart-Home Konzepte zu mehr
Überwachung führen könnten [28].
4.1.1 Überwachung des Gebäudes
Das wohl für die meisten Anwender präsenteste und wichtigste Anwendungsbeispiel der Gebäudeüberwachung
ist die Überprüfung des Gebäudezustandes beziehungsweise die Alarmierung im Schadens-, oder Einbruchsfall.
Anwendungsfälle die nach heutigem Stand der Technik in einem vernetzten Haus problemlos zu realisieren sind,
sind zum Beispiel:
• Identifikation von Personen im Haus per RFID Chip und E-Mail Benachrichtigung, beispielsweise der
Eltern wenn die Kinder nach Hause kommen.
• Überprüfung ob alle im Haus befindlichen Geräte ausgeschaltet, sowie alle Fenster und Türen
geschlossen sind.
• Im Alarmfall kann das Haus dank Sensortechnik sowohl den Besitzer über die Art der Störung, als auch
den zuständigen Notdienst informieren.
Die Überwachung von Gebäuden findet im Moment eher in kommerziellen Bereichen Anwendung wird sich aber
voraussichtlich in Zukunft auch in Privathaushalte ausbreiten. Zur Überwachung eines Gebäudes kann eine
Applikation bspw. auf einem PDA genutzt werden. So ist ein Hausbesitzer auch aus der Ferne in der Lage den
3.4.3 Wearable Computers
12
Mobile_Steuerungsmöglichkeiten_im_Smart_Home
Zustand eines Hauses zu überprüfen [29].
4.1.2 Überwachung von Personen
Toilette mit Urinanalysefunktionen
Ein weiterer wichtiger Anwendungsfall ist die Überwachung der Gesundheit der im Haus befindlichen Personen.
Viele Deutsche Altenheime haben mittlerweile drucksensitive Bodenbeläge, durch deren Sensoren Alarm
ausgelöst wird, sobald eine Person fällt.
In Japan bereits relativ weit verbreitet ist, ist eine Toilette welche während des Urinierens die Flüssigkeit nach
Bakterien, Zuckergehalt usw. untersucht und dem Patienten so direkt eine Rückmeldung zu seinem
Gesundheitszustand geben kann. In einem vernetzten Haus könnte das auch bedeuten, dass Ergebnisse einer
Urinanalye an den behandelnden Arzt weitergegeben werden und dieser durch Langzeitmessungen eine valide
Datenbasis zur weiteren Behandlung des Patienten hat. Die Überwachung von Patienten könnte in einem Smart
Home durch Sensoren in der Kleidung des Patienten funktionieren. Diese so genannten Wearables überprüfen
ständig die Vitalfunktionen des Trägers und können im Notfall, über eine Schnittstelle, wie z. B. Bluetooth, ein
Gerät im Haus veranlassen einen Arzt zu alarmieren. Dieser erhält eine Benachrichtigung und gleichzeitig eine
Übersicht über alle wichtigen Vitalfunktionen des Patienten [30].
Einen ersten Ansatz zur Überwachung von Vitalfunktionen per Kleidung, allerdings ohne Smart Home
Funktionalität hat die Firma Falke mit dem so genannten EKG-T-Shirt geliefert. In dem T-Shirt wird ein
Pulsmessgerät in einer eingenähten Tasche getragen. Das Gerät übermittelt Daten von bspw. Läufern an ein
mitgeführtes Mobiltelefon. Der Läufer kann seine Vitaldaten dann entweder selbst auswerten oder diese an ein
Institut für Telemedizin senden. Außerdem kann mittels des Mobiltelefons im Notfall auf Tastendruck ein Arzt
alarmiert werden, der sofort sowohl Vitaldaten, als auch GPS Koordinaten des Trägers empfängt [31].
Weitergehende Ideen, die das Tragen von Computern und die Anwendung im Smart Home Verknüpfen sind
beispielsweise:
• Das Einstellen der optimalen Temperatur über ein Sensor Shirt.
• Beleuchtungssteuerung, da die Position des Trägers im Haus bekannt ist. Bewegungssensoren werden
somit obsolet.
• Synchronisation und Konsolidierung von Vitaldaten aus unterschiedlichen Datenquellen wie z. B.
Körpersensoren und Urinanalyse in intelligenter Toilette.
• Waschmaschinen mit Sensoren stellen sich automatisch auf das richtige Programm für die Kleidung ein.
4.1.1 Überwachung des Gebäudes
13
Mobile_Steuerungsmöglichkeiten_im_Smart_Home
• Termine werden automatisch mit dem Wearable synchronisiert.
• Permanente Überwachung der Herz- und Lungentätigkeit.
• Unterstützung von körperlich eingeschränkten Personen [32].
4.2 Mobile Gerätesteuerung
Haushaltsgeräte lassen sich bequem mobil von fast jedem Ort der Welt aus bedienen. So kann man sich die Frage,
ob der Herd evtl. angelassen worden ist über einen Anruf mit dem Handy beantworten lassen und den Herd ggf.
ausschalten. Falls die Waschmaschine noch läuft, kann man auch diese z.B. über sein Notebook mit
Internet-Verbindung deaktivieren. Denkbar ist dabei eigentlich jedes Mobilgerät, welches Verbindung mit dem
Internet aufnehmen kann, z. B. Handy, PDA, Blackberry, Notebook, Subnotebook, Sony PSP usw.
Siemens bietet so unter dem Namen "smart@home" eine solche mobile Gerätesteuerung an. Voraussetzung dafür
ist im Haus eine EIB-Powerline-Installation (in Kapitel 2.1 genauer beschrieben), welche zur Datenübertragung
unter den einzelnen Komponenten die normale 230-V-Leitung benutzt. Die vorhandenen Geräte werden über ein
sogenannten System-Interface ausgestattet und ans das Stromnetz angeschlossen. Das Interface sendet die Daten
an ein Gateway welches die Informationen weiterverarbeitet, sammelt, Geräte ansteuert oder auch Informationen
für mobile Endgeräte grafisch aufbereitet. Weiterhin ist eine Verbindung ins Internet notwendig, da die mobile
Steuerung außerhalb des Hauses über Mobilgeräte nur über das Internet ermöglicht werden kann. So muss
gewährleistet sein, dass alle Geräte zu jeder Zeit "online" sind. Von Siemens wird ein Datenübertragungsvolumen
von ca. 1 GB pro Monat angegeben.
Siemens bietet für sein smart@home einen speziellen Panel-PC an (Gigaset Home Control), über den die
komplette Hausgerätesteuerung verwaltet werden kann. Auf dem Panel PC werden dieselben Daten vom Gateway
zur Verfügung gestellt, auf die man über das Internet mit jedem anderen internetfähigen Mobilgerät zugreifen
kann. Für die Steuerung ist nur ein einfacher Browser notwendig. Über den Browser werden übersichtlich in einer
"Startseite" alle wichtigen Informationen angezeigt, z. B. der Status von Geräten wie dem Herd, die Temperatur
des Gefrierfaches, die Restlaufzeit der Waschemaschine oder auch ob die Lichter ausgeschaltet und die
Alarmanlage aktiviert ist.
Zusätzlich wird noch das "Info-Modul" von Siemens beworben. Hierbei kann allerdings nur eingeschränkt von
einem Mobilgerät gesprochen werden. Im Grunde genommen handelt es sich um ein kleines Display, welches an
jede beliebe Steckdose im Haus angeschlossen werden kann, um den Anwender über den Status von
verschiedenen Geräten zu informieren. Man kann das Info-Modul als Mobilgerät bezeichnen, da es nicht an einen
Ort gebunden ist, sondern an jede beliebe Steckdose angeschlossen werden kann. Allerdings ist man immer an
eine Steckdose gebunden und kann so das Gerät nicht vollkommen mobil einsetzen, wie es z. B. über einen
Panel-PC möglich ist. Allerdings bietet das Info-Modul für den kostenbewusten Anwender eine Alternative [33].
Weitere interessante Anwendungsmöglichkeiten beschreibt das Schweizer Magazin HomeElectronic in seiner
Beitragsserie "Das Churer Smarthome" [34].
4.3 Smart Metering
4.1.2 Überwachung von Personen
14
Mobile_Steuerungsmöglichkeiten_im_Smart_Home
Stromzähler der neuesten Generation der Firma RWE
Ein wichtiges Anwendungsbeispiel für die Steuerung mobiler Geräte ist die Einführung so genannter intelligenter
Stromzähler. Die große Koalition hat sich auf ein Klimaschutzpaket geeinigt, in dem die Verwendung
intelligenter Stromzähler in Haushalten obligatorisch werden soll. Neubauten und Totalsanierungen sollen ab
2010 verbindlich mit der entsprechenden Technologie ausgestattet werden [35]. Damit wird das so genannte Smart
Metering voraussichtlich ein erster flächendeckender Anwendungsfall für mobile Gerätesteuerung.
Momentan führt die Firma RWE ein Pilotprojekt in Mülheim an der Ruhr durch in dem 100000 Haushalte
kostenfrei mit intelligenten Stromzählern ausgestattet werden. Die Geräte zeigen immer den aktuellen
Stromverbrauch und bieten den Kunden dadurch Transparenz bei dem Stromverbrauch der eingesetzten
Haushaltsgeräte. Außerdem besteht die Möglichkeit den gemessenen Stromverbrauch direkt per
Datenfernübertragung an den Stromanbieter zu senden. Das Ablesen des Stromzählers entfällt [36].
Der Bundestag hat außerdem beschlossen, dass jeder Energieversorger seinen Kunden ab 2011 einen flexiblen,
Uhrzeit- oder Netzauslastungsabhängigen Tarif zur Verfügung stellen muss [37].
Dieses Vorgehen bietet den Energieversorgern den Vorteil, dass vorhandene Netz- und Kraftwerkskapazitäten
effizienter genutzt werden können, wenn Verbraucher den Energieverbrauch in Haushalten beispielsweise auf die
Abend oder Nachtstunden verlegen in denen typischerweise der Industrieverbrauch nicht so hoch ist. Strom ist
flüchtig und lässt sich nur mit sehr großem Aufwand speichern. Das Problem der Energieversorger ist, dass bei
erhöhter Stromnachfrage ggf. teure, weitere Produktionskapazitäten in Betrieb genommen werden müssen. Laut
einer Analyse des Fraunhofer Instituts beläuft sich das Potential der um eine Stunde verschiebbaren Leistung der
Privathaushalte auf bis zu 4,5 Gigawatt, was der Leistung von drei bis vier Kraftwerken entspricht [38].
4.3.1 Gerätetypen
Zurzeit sind bereits unterschiedliche Gerätetypen am Markt, die sowohl dem Verbraucher, als auch dem
Energieversorger mehr Transparenz bieten.
4.3.1.1 Joule
4.3 Smart Metering
15
Mobile_Steuerungsmöglichkeiten_im_Smart_Home
Anzeige der momentanen Energiekosten auf dem Gerät Joule der Firma ConsumePowerLine
In einem Pilotprojekt in Kalifornien werden von der Firma ConsumePowerline Geräte angeboten, die über ein
Satelliten-Pager Netzwerk miteinander verbunden sind und den momentanen Energieverbrauch einer Region
grafisch darstellen. Das Gerät wechselt die Farbe, je nach Auslastung der Kapazitäten der
Energieversorgungsunternehmen. Das Geschäftsmodell der Firma ConsumePowerline beruht darauf, dass
Energieversorger dafür bezahlen, dass Verbraucher in Spitzenzeiten Energie einsparen und in Zeiten mit weniger
Netzlast konsumieren. Der Farbwechsel hängt also für den Verbraucher direkt mit dem Strompreis zusammen und
erzieht zu einer Verschiebung von energieintensiven Anwendung auf kostengünstigere Zeiten, zu denen die Netze
weniger ausgelastet sind. Der Verbraucher soll dazu erzogen werden Elektroheizungen oder Wäschetrockner zu
einer verbrauchsgünstigeren Zeit einzuschalten [39].
4.3.1.2 Energiebutler
Die meisten deutschen Stromanbieter bieten bisher nur einen flexiblen Tarif an, der nach einer zeitliche
Staffelung abrechnet. Einen weitergehenden Modellversuch hat die Firma Mannheimer MVV Energie AG
gestartet. Mit dem so genannten Energiebutler setzt das Unternehmen in bisher 20 Haushalten ein System ein,
welches über einen zeitvariablen Algorhytmus in der Steuerungssoftware verfügt. Das Gerät lädt sich alle 24
Stunden die prognostizierten Preisdaten für Strom von der Leipziger European Energy Exchange, der deutschen
Strombörse, herunter. Auf Basis dieser Daten wird ein, für den Verbraucher kostenoptimierter Plan erstellt. Das
Gerät ermöglicht so über eine Funkschaltung, Steckdosen an denen Geräte angeschlossen sind zu steuern und
energieintensive Anwendungen wie das Einschalten der Wasch- oder Spülmaschine in eine kostengünstige Zeit zu
legen. Laut Hersteller lassen sich auch Kühlschränke oder Gefriertruhen auf diese Weise steuern, da die Geräte in
bestimmten zeitlichen Abständen takten. Weiß das Gerät, dass Strom in der nächsten halben Stunde teurer wird,
kann beispielsweise die Kühlphase des Gefrierschrankes vorverlegt werden. Durch dieses Vorgehen lassen sich
pro Haushalt und Jahr ca. 50 - 70 ? Stromkosten sparen [40].
4.3.2 Ausblick
Zukünftig könnten Geräte von einer zentralen Instanz wie einem digitalen Stromzähler vollautomatisch,
kostenoptimiert betrieben werden. Bei vielen Anwendungsfällen in Privathaushalten lässt sich der
Stromverbrauch steuern indem energieintensive Anwendugen verlagert werden. Dabei entsteht eine Win-Win
Situation zwischen Energieversorgungsunternehmen und Verbrauchen. Kostenintensive Reservekapazitäten
können seitens der Energieunternehmen deutlich reduziert werden, dafür kann der Verbraucher Strom günstiger
und marktgerechter einkaufen [41].
4.3.1.1 Joule
16
Mobile_Steuerungsmöglichkeiten_im_Smart_Home
4.4 Mobile Steuerungselemente für das Home Entertainment
Logitech Harmony Funktionsabhängig programmierbare Universalfernbedienung
In einem Smart Home besteht die Möglichkeit verschiedene Medien von einem zentralen Datenspeicher aus
verfügbar zu machen. Im Gegensatz zu Fernbedienungen für Einzelgeräte kann in einem Smart Home
beispielsweise ein Mobiltelefon oder ein Tablet-PC zur Steuerung von Home Entertainment Systemen eingesetzt
werden, um ein ganzheitliches Bedienkonzept zu verfolgen. Entwicklungen wie Universalfernbedienungen, durch
die die Steuerung verschiedener Geräte möglich wird sind schon lange auf dem Markt. Der Mehrwert eines
Bedienkonzeptes in einem Smart Home liegt allerdings in der Programmierbarkeit der Funktionen.
Die Firma Logitech verfolgt einen solchen Ansatz mit einer Universalfernbedienung mit der sowohl nahezu alle
per Infrarot fernsteuerbaren Geräte bedient werden können, als auch verschiedene Geräte mit einem Tastendruck
gesteuert werden können. Konkret bedeutet das, das zum Abspielen einer DVD auf programmierbaren
Knopfdruck sowohl der DVD-Player als auch der Fernseher mit dem richtigen Eingangskanal angehen, ohne dass
Konfigurationen an verschiedenen Geräten vorgenommen werden müssen [42].
In einem Smart Home könnte eine solche Steuerung wesentlich weiter gehen. Mit einem Tablet-PC oder einem
Mobiltelefon mit grafischer Benutzeroberfläche können wesentlich mehr Funktionen programmiert und an die
Steuerung des Smart Home übergeben werden. Will man beispielsweise eine DVD abspielen kann
tageslichtabhängig das Licht gedimmt, bzw. Rolladen geschlossen werden. Sowohl Fernseher als auch
DVD-Player werden in richtiger Konfiguration eingestellt.
4.4 Mobile Steuerungselemente für das Home Entertainment
17
Mobile_Steuerungsmöglichkeiten_im_Smart_Home
5 Kritische Auseinandersetzung und Fazit
Die neuen Smart Home Technologien bieten, wie schon in dieser Arbeit angedeutet, eine schier grenzenlose
Möglichkeit Häuser und/oder Wohnungen zu automatisieren und sich das Leben innerhalb und außerhalb des
Wohnraumes zu vereinfachen. Dabei sind sicherlich noch lange nicht die Grenzen des Möglichen erreicht. Mit
zunehmender Verbreitung von Smart Home Technologien werden wir sicherlich noch mit einigen bisher
unbekannten neuen Möglichkeiten konfrontiert die das Leben angenehmer gestalten können.
Aber auch schon heute bieten die Smart Home Funktionalitäten viele praktische Anwendungsbeispiele. Nicht nur
aufgrund steigender Rohstoffpreise von Öl oder Gas zum beheizen von Wohnungen und Häusern wird nach
Einsparpotentialen gesucht um mit dem endlichen Rohstoff ressourcensparender umzugehen. Hier bieten sich
neben der besseren Isolierung von Häusern auch besonders die Smart Home Technologieen zur Hausautomation
an. Das Haus kümmert sich selbstständig darum, dass nachts die Heizung herunter gedreht wird wenn die
Bewohner schlafen oder sich außer Haus befinden. Das Einsparpotential ist hier noch sehr groß. Durch Smart
Home Technologien ist es nun möglich die Heizung nicht nur zeitgesteuert zu automatisieren. Das Haus erkennt,
wenn bei einem Fernsehabend mit Freunden die TV Anlage länger läuft und regelt die Heizung nicht wie
gewöhnlich um 23 Uhr herunter. Die Bewohner befinden sich erst auf der Arbeit, wenn die Bewegungsmelder
keine Bewegungen erkennen und/oder das Haus von außen abgeschlossen wurde. Ist auf der Arbeit die
Möglichkeit gegeben früher Feierabend zu machen, so wird das Haus per SMS informiert um die
Heinzungssteuerung anzupassen. Kraftwerksbetreibern kann die Möglichkeit eingeräumt werden die
Stromverbrauchsdaten der Häuser auszuwerten um die Kraftwerke effizienter einzusetzen. Die Möglichkeiten zur
Sensor-Kombination sind schier unbegrenzt und können auf diese Weise aktiv gegen die globale
Klimaerwärmung vorgehen.
Weiterhin können Wohnungsgesellschaften durch Automation evtl. auch Personal wie Hausmeister einsparen. Da
das Haus selbständig erkennen kann ob ein Fehler aufgetreten ist und was die Ursache für diesen Fehler war,
können Wartungsintervalle für Hausgerätschaften verlängert oder sogar komplett eingespart werden. Für die
Wohnungsgesellschaften und kleinere, private Vermieter, die auch selbst als Hausmeister tätig sind, ist dies durch
Kosteneinsparungen sicherlich positiv zu bewerten.
Allerdings darf man auch trotz der neuen praktischen Anwendungsbeispiele der Smart Home Technologieen die
eventuell auftretenden Nachteile nicht aus den Augen verlieren. Wohnungsvermietungsgesellschaften können
durch Automation ihrer Häuser durch systematische Datenauswertung die Bewohner in einem gewissen Maß
kontrollieren. Wie lange bleibt Frau Meier immer wach? Wie lange war Herr Müller schon nicht mehr vormittags
arbeiten oder warum sind in der Wohnung 2b immer mindestens 7 Leute anwesend? Werden diese Daten dann
eventuell auch noch zentral bei einer Firma bzw. einem Dienstleister vorgehalten? Können Unbefugte über
Schnittstellen, wie z. B. das Internet, auf diese Daten Zugriff erhalten und so ihre Nachbarschaft bespitzeln? Nicht
erst seit den spektakulären Verlust tausender personenbezogener Datensätze in England 2008 muss man sich an
dieser Stelle Gedanken über die Datensicherheit und Datenbevorratung machen.
Weiterhin existiert derzeit noch die Problematik eines nicht vorhandenen Standards für externe Schnittstellen zum
Smart Home. Dies ist besonders negativ zu betrachten, wenn Smart Home Komponenten verschiedener Hersteller
gleichzeitig eingesetzt werden bzw. werden sollen. Viele Hersteller bieten zur Kommunikation mit der Außenwelt
nur proprietäre Softwarelösungen an, die sich nicht nahtlos in eine bestehende Applikation, z. B. auf einem
Mobilgerät, integrieren lassen. Momentan ist es noch zwingend notwendig, für solche Geräte innerhalb des Smart
Homes separate Anwendungen auf dem Mobilgerät (PDA, Handy, usw.) zu installieren. Ein standardisierter,
modularisierter Lösungsansatz wäre weitaus effektiver und würde den Anwendern, besonders jenen, die nicht zu
den technikversierten Menschen gehören, entlasten und eine einheitlichen Bedienerführung zur Verfügung stellen.
Weiterhin müssen die externen Schnittstellen von einem Fachmann speziell abgesichert werden, um unbefugten
Zugriff auf die Haussteuerung zu verhindern. Was nützt die beste Alarmanlage, wenn der Einbrecher diese mit
5 Kritische Auseinandersetzung und Fazit
18
Mobile_Steuerungsmöglichkeiten_im_Smart_Home
seinem Mobiltelefon einfach deaktivieren kann?
Ein weiterer wichtiger Punkt, der bei der Anschaffung von Smart Home Technologien Beachtung finden sollte
sind natürlich die anfallenden Kosten. Dabei darf man selbstverständlicherweise nicht nur die einmaligen
Anschaffungskosten betrachten, sondern auch die Betriebskosten. Für einen reibungslosen Betrieb muss gesichert
werden, dass alle Sensoren und Aktoren fehlerfrei arbeiten. Ein fehlerhafter Temperaturfühler kann im Winter für
eine kalte Wohnung oder im Sommer für eine zusätzlich beheizte Wohnung sorgen. Funktioniert der Sensor
richtig, aber der Aktor zur Heizungssteuerung nicht, kann dieses zum gleichen Ergebnis führen. Mechanische
Aktoren bedürfen weiterhin einer ständigen Wartung. Die automatische Fenster- und Markisensteuerung wird nur
mit regelmäßigen Wartungen zuverlässig funktionieren. Technikbegeisterte Menschen werden hierin weniger
einen Nachteil sehen. Ältere Menschen oder Menschen mit wenig Freizeit werden aber nicht darum herum
kommen Wartungen durch Fachkräfte ausführen zu lassen, was dementsprechende Kosten verursacht. Wie sieht
das Ganze in Mietwohnungen aus? Kann der Vermieter die Wartungskosten auf die Mieter umlegen auch wenn
der Mieter Wartungen selbstständig durchführen könnte? Bei allen Vorteilen die der Einsatz von Smart Home
Technologien mit sich bringt, muss trotzdem jeder für sich selber entscheiden, ob Kosten und Nutzen im
Verhältnis stehen.
Außerdem muss auch gewährleistet werden, dass die Haussteuerung besonders durch Mobilgeräte, über sichere
Kommunikationswege abläuft. In dieser Arbeit wurden einige mobile Steuerungsmöglichkeiten aufgezeigt, durch
die der Mensch aus der Ferne auf sein Haus bzw. die Geräte innerhalb seines Hauses zugreifen kann. Wo immer
eine Schnittstelle zu einem Haus geboten wird, bieten sich auch Konpromitierungsmöglichkeiten durch unbefugte
Dritte, die sich den Zugriff auf das Smart Home verschaffen können. Hierbei spielen viele Technologieen, nicht
nur aus dem Bereich Smart Home, eine wesentliche Rolle. Biete ich z. B. einen WLAN Hotspot in meinem Haus
an, um über mobile Panel PCs meine Geräte zu steuern muss gewährleistet sein, dass dieser Hotspot auch
hinreichend abgesichert ist. Kann man über das Internet mit einer Weboberfläche auf die Gerätesteuerung
zugreifen, so muss auch hier gewährleistet sein, dass dies über eine gesicherte Verbindung geschieht. Dies sind
nur zwei Beispiele, die wohl viele Menschen überfordern würden. Sie müssten einmal mehr auf fachmännische
Hilfe zurückgreifen und diese bezahlen.
Letzten Endes kann man resümieren, dass jeder für sich selbst entscheiden muss, inwieweit er sein Haus
automatisieren oder fernsteuern möchte. Nur im Einzelfall kann entschieden werden, ob sich Smart Home
Technologien für einen selber lohnen, indem man allen Nutzen und die dafür anfallenden Kosten gegenrechnet.
Insgesamt kann man aber sagen: Durch Smart Home Technologien kann man sich heute und in der Zukunft das
Leben sehr viel angenehmer gestalten und dabei evtl. sogar noch Geld sparen. Auf jeden Fall sind Smart Home
Technologien besonders im Zusammenhang mit mobiler Gerätesteuerung ein sehr interessantes Thema, welches
in Zukunft große Beachtung finden wird.
6 Anhang
6.1 Abbildungsverzeichnis
Abb.-Nr.
1
2
3
4
5
Abbildung
Möglichkeiten des EIB-Busses[43]
Querschnitt eines Stromkabels mit Datenleitung[44]
Bustopologie in einem LC-Netzwerk[45]
Sensor[46]
Mobilgerät[47]
6 Anhang
19
Mobile_Steuerungsmöglichkeiten_im_Smart_Home
6
7
8
9
10
11
12
13
Smart Phone[48]
I-Phone[49]
Touch Panel[50]
Wearable Computer[51]
Toilette mit Urinanalysefunktion[52]
Stromzähler der neuesten Generation der Firma RWE[53]
Joule der Firma ConsumePowerLine[54]
Logitech Harmony[55]
6.2 Fußnoten
1. ? vgl. Aldrich, F. (2003) S. 18 ff
2. ? vgl. Döllmann, P. (2002) S. 68-69
3. ? vgl. Kroner, A. (2005)
4. ? vgl. EIB
5. ? vgl, Biehlig, C. (2005), S. 180 ff
6. ? vgl. Kroner, A. (2005)
7. ? vgl. CSMACA
8. ? vgl. EIB
9. ? vgl. GIRA
10. ? vgl. GIRAEIB
11. ? vgl. Plönnigs, J. (2007) S. 33
12. ? vgl. Eder, C. (2007) S. 6
13. ? vgl. Ahlers, E. (2000)
14. ? vgl. Issendorff (o.D.)
15. ? vgl. Issendorff (o.D.)
16. ? vgl. Issendorff (o.D.)
17. ? vgl. Issendorff (o.D.)
18. ? vgl. Issendorff (o.D.)
19. ? Vgl. Ivanov, B. (2002)
20. ? Vgl. Vähning, K. (2007)
21. ? Vgl. Biehlig, C. (2005), S. 180
22. ? Vgl. Adolphs, C., Hampe F. (o.D.), S. 1 ff
23. ? Vgl. Döllmann, P., (2002), S. 69
24. ? Vgl. Eckert, C., (2007), S. 2
25. ? Vgl. TCI (o. D.)
26. ? Vgl. Jänicke, E., (2004)
27. ? Vgl. TU-Cottbus, (2005)
28. ? Vgl. Döllmann, P., (2002), S. 69-70
29. ? Vgl. teltarif.de,(o.D.)
30. ? Vgl. Zobel, T., (2008)
31. ? Vgl. Dürand, D., (2004)
32. ? Vgl. TU-Cottbus, (2005)
33. ? vgl. ServeHome (2005)
34. ? vgl. HomeElectronic (o. D.)
35. ? Vgl. Spiegel (2008)
36. ? Vgl. RWE (o.D.)
37. ? Vgl. ZVEI (o.D.)
38. ? Vgl. Stieler, W. (2008)
6.1 Abbildungsverzeichnis
20
Mobile_Steuerungsmöglichkeiten_im_Smart_Home
39. ? Vgl. Fairley, P. (2007)
40. ? Vgl. Stieler, W. (2008)
41. ? Vgl. Spiegel (2008)
42. ? Vgl. Logitech (2008)
43. ? vgl. Weise, J. (o.D.)
44. ? vgl. Issendorff (o.D.)
45. ? vgl. Issendorff (o.D.)
46. ? vgl. Electra (o. D.)
47. ? vgl. Slashgear (o. D.)
48. ? vgl. Centronics (o. D.)
49. ? vgl. Flikr2 (o. D.)
50. ? vgl. TCI (o. D.)
51. ? vgl. U.S. Army Soldier Systems Center-Natick (2006)
52. ? vgl. Flickr (o.D.)
53. ? vgl. Stieler, W (2008)
54. ? vgl. Fairley, P (2007)
55. ? vgl. Logitech (2008)
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