Technische Universität Ilmenau

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1 Technische Universität Ilmenau Fachgebiet Kommunikationsnetze Institut für Informationstechnik Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Studiengang Elektrotechnik und Informationstechnik +DXSWVHPLQDUDUEHLW 7HFKQRORJLHQDNWXHOOHUXQG]XN QIWLJHU 6HQVRUQHW]HLQGHU+DXVDXWRPDWLVLHUXQJ Verfasser: Matrikelnummer: Abgabetermin: Johannes Mahr

2 2,QKDOWVYHU]HLFKQLV 9RUZRUW 6HQVRUQHW]7HFKQRORJLHQLQGHU+DXVDXWRPDWLVLHUXQJ 2.1. Sensornetz-Systeme ScatterWeb ZigBee Netzprotokolle Problemstellung BACnet Feldbusse Europäischer Installationsbus Local Operating Network UHQGVLQGHU+DXVDXWRPDWLRQ 3.1. Umstellung auf elektronische Stromzähler Hausautomation für Senioren Energiesparen durch Hausautomation Sicherheit DFKZRUW /LWHUDWXUYHU]HLFKQLV

3 3 9RUZRUW Die Hausautomatisierung ist noch kein Massenmarkt, aber eindeutig ein Wachstumsmarkt. Während in sogenannten intelligenten Häusern nahezu kein unvernetztes Objekt mehr zu finden ist, gibt es auch Anwendungen, die mit wesentlich geringerem Aufwand hohen ökonomischen Nutzen bringen und teilweise sogar in naher Zukunft gesetzlich vorgeschrieben werden sollen. Zum Beispiel besteht ab 1. Januar 2010 die Pflicht, bei Neubauten und Modernisierungen sogenannte Smart Meter zum Stromablesen zu verwenden. Durch die intelligente Regelung von Heizung, Kühlung, Beleuchtung und anderen Energieverbrauchern im Gebäude lassen sich laut der Studie eines Herstellers rund 50% des Primärenergiebedarfs einsparen. 1 Wird etwas mehr Luxus gewünscht, bleibt von der vollständigen Vernetzung aller Multimedia-Geräte bis hin zu automatisch öffnenden Türen und Jalousien kein Wunsch verwehrt. Wer sich für ein solches automatisiertes Haus entscheidet, dem stellt sich die Frage nach aktuellen Systemen und Standards in der Hausautomatisierung. Diese Arbeit stellt aktuelle Systeme vor und gibt einen Ausblick auf künftige Entwicklungen. Zu diesem Zweck wird zunächst mit ScatterWeb ein Sensornetz-System exemplarisch vorgestellt, auf die Aufgaben von Netzprotokollen eingegangen und die wichtigsten Feldbus-Systeme vorgestellt, die zur Kopplung dienen. Der zweite Abschnitt behandelt aktuelle Trends in der Hausautomatisierung. 1

4 4 6HQVRUQHW]7HFKQRORJLHQLQGHU+DXVDXWRPDWLVLHUXQJ 6HQVRUQHW]6\VWHPH Sensornetze sind Netze winziger Computer, die miteinander meist per Funk kommunizieren. Dies kann entweder Ad-hoc oder via Infrastrukturnetz geschehen. In der Hausautomatisierung gibt es viele Einsatzgebiete, die unterschiedlichste Sensoren und Aktoren erfordern. Diese müssen verwaltet und gegebenenfalls gekoppelt werden. Räumlich verteilte Aktoren sollen von einem zentralen Punkt aus angesteuert werden, zum Beispiel um nach Sonnenaufgang das Licht auszuschalten. Einige bestehende Sensornetz-Systeme in der Gebäudeautomation sind: BTnode, Sun SPOT, Berkeley Motes und ScatterWeb. 2 Auf Grund der großen Anzahl an Systemen wird exemplarisch ScatterWeb näher vorgestellt und auf Zig-Bee als offenen Funknetz-Standard für Sensornetze eingegangen. 6FDWWHU:HE ScatterWeb ist eine offene Sensornetzplattform der FU Berlin. Die Firma ScatterWeb ist der führende Anbieter auf dem Markt für drahtlose Sensor-Netzwerke in Europa. Sie bietet die Komponenten für den Aufbau drahtloser, sich selbst konfigurierender Kommunikationsnetze. Die ScatterWeb Funktechnologie zeichnet sich insbesondere durch hohe Reichweiten von bis zu 1 km im Freien aus. Zudem sind die Ausbreitungseigenschaften in Gebäuden durch Nutzung des lizenzfreien Frequenzbandes 868 MHz MHz sehr gut. Ein weiterer Vorteil ist der geringe Energiebedarf bzw. die lange Batterielebensdauer durch geschickte zeitliche Steuerung der Funkmodul-Aktivitäten. Jeder Netzknoten kann Datenpakete nicht nur senden oder empfangen, sondern auch weiterleiten. Dadurch können Netzknoten auch dann miteinander Daten austauschen, wenn sie keinen direkten Funkkontakt haben. Dieses Verfahren wird Multi-Hop-Routing genannt

5 5 Die besonderen Eigenschaften von ScatterWeb werden durch Zugeständnisse bei der Bandbreite und der Latenzzeit für Datenübertragungen erreicht. Die erreichbare Datenrate beträgt 19,2 kbit/s. Eine typische Anwendung für derartige Technologien ist die drahtlose Anbindung räumlich verteilter Sensoren für Umweltinformationen (Helligkeit, Temperatur) an eine Zentrale, die die Daten speichert, weitervermittelt oder direkt verarbeitet - diese Anwendung ist als drahtloses Sensornetz (Wireless Sensor Network, WSN) bekannt. 3 Eines der vielfältigen Einsatzgebiete ist das Energiemanagement für Gebäude. Verbrauchsdaten (z. B. für Strom und Heizung) sowie Umweltinformationen (Raumtemperatur, CO2-Gehalt der Luft) werden zeitnah erfasst und verarbeitet und daraus Steuerbefehle für die Haustechnik generiert (Belüftung, Heizung, Beleuchtung, etc.). Abb. 1: Ausstattung eines Gebäudes mit ScatterWeb zur Überwachung und Steuerung unterschiedlicher Bereiche

6 6 ScatterWeb ist kompatibel mit den Standardprotokollen M-Bus, KNX, Impuls und S0. 5 Als Hardware werden sogenannte ScatterNodes und das ScatterGate angeboten. Abb. 2: ScatterGate-Modul Das ScatterGate genannte Gateway-Modul bietet neben dem 868Mhz ScatterWeb- Sensornetzwerk, einer USB-Schnittstelle und einer seriellen RS232-Schnittstelle optional Ethernet sowie GSM/GPRS (SMS und TCP/IP) für die Verbindung zu anderen Netzwerken oder Computern. 6 Jedes Gateway kann bis zu 255 Scatter- Nodes verwalten und mit anderen Scatter- Gates gruppiert werden. Das Modul kann sowohl Daten aus dem Netzwerk sammeln, als auch Konfigurationskommandos an einzelne Nodes senden. Aktive Schnittstellen werden automatisch erkannt und eingebunden. 7 Abb. 3: ScatterNode-Modul Das ScatterNode-Modul ist voll-modular und bietet analoge und digitale Ein- und Ausgänge zur Integration einer großen Bandbreite von Sensoren. 8 Sie besitzt 13 digitale Ein- und Ausgänge, 5 analoge Eingänge und einen analogen Ausgang. Zudem stehen 512 kbyte EEPROM für Erfassungsanwendungen zur Verfügung. Das Modul wird über zwei AA-Batterien mit Strom versorgt und kann bis zu 500 ma für Sensoren bereit stellen

7 7 Die Module bieten auch die Möglichkeit der Verwendung von TinyOS, ein häufig genutztes Open-Source-Betriebssystem für drahtlose Sensornetzwerke. 10 Die folgende Abbildung verdeutlicht den Aufbau von ScatterWeb-Netzen und die Weiterverarbeitungsmöglichkeiten. Abb. 4: Aufbau von ScatterWeb-Netzen Die ScatterWeb Hard- und Software bietet einen "gemischten Modus", in dem mit anderen Netzwerkprotokollen zusammen gearbeitet werden kann, um ihre Reichweite und Benutzbarkeit zu erhöhen. 11 Die folgende Abbildung verdeutlicht, wie ein solches Szenario aufgebaut sein kann. Abb. 5: ScatterWeb im gemischten Modus

8 8 =LJ%HH ZigBee ist ein offener Funknetz-Standard, der es ermöglicht, Haushaltsgeräte, Sensoren und andere Systeme auf Kurzstrecken zu verbinden. ZigBee soll mit wenig Energieverbrauch sehr vielfältige Möglichkeiten bieten und wenig kosten. Die ZigBee-Allianz besteht aus etwa 300 Unternehmen und wurde Ende 2002 gegründet. Bereits seit 2005 sind erste ZigBee Produkte auf dem Markt. Zwar sind die Übertragungsraten geringer als bei dem verwandten Bluetooth und den WLAN-Standards, dafür fällt aber auch der Stromverbrauch wesentlich geringer aus. In batteriebetriebenen Sensoren, die mehrere Jahre wartungsfrei funktionieren sollen, ist die Leistungsaufnahme selbstverständlich eine der wesentlichsten Betriebsfaktoren. Der ZigBee Protokollstapel ist viel weniger komplex als der von Bluetooth und WLAN. ZigBee Geräte können aus dem Schlafmodus zudem sehr viel schneller reaktiviert werden. Abb. 6: Einordnung der verschiedenen WLANs 12 Mit ZigBee können, anders als mit anderen WLAN-Protokollen, im Ultra- Breitband (UWB) codierte Signale übertragen werden. Diese Technik ist auch als LR-WPAN bekannt. Das LR-WPAN hat einen unterdrückten Träger und benötigt daher deutlich weniger Leistung als Modulationsverfahren mit voll vorhandener Trägerfrequenz. Um noch stärker Energie zu sparen, werden inaktive Netzkomponenten einfach abgeschaltet. 12

9 9 Durch diese Vielzahl an Leistungsoptimierungen haben ZigBee-Geräte einen mittleren Leistungsverbrauch von im Schnitt weniger als 0,01 ma/h. Die wesentlichen ZigBee-Spezifikationen sind in folgender Tabelle aufgeführt: Abb. 7: ZigBee-Spezifikationen 13 Es gibt drei Arten von ZigBee-Geräten zum Aufbau der ZigBee Personal Area (PAN). Zum einen sind das einfache Endgeräte (End Devices), die zum Beispiel Lichtschalter implementieren und als Reduced Function Devices (RFD) bezeichnet werden. Diese bilden mit einem Router ihrer Wahl ein Netzwerk in Stern-Topologie. Des Weiteren gibt es Full Function Devices, welche auch als Router agieren können. Sie melden sich an existierenden Routern als solche an und erstellen so ein Netzwerk in Baum-Topologie. Durch Ausnutzen von Abkürzungen sind auch vermaschte Netzwerke möglich. Zum anderen gibt es genau einen Coordinator. Dieser gibt dem PAN grundlegende Parameter vor und dient zur Verwaltung des Netzes. In ZigBee-Netzwerken kann sowohl direkt als auch indirekt adressiert werden. Bei direkter Adressierung wird Node und Endpoint der Gegenseite angegeben. 13

10 10 Ein Node kann bis zu 255 Endpoints (ähnlich Ports bei TCP-IP) zur Verfügung stellen. Endpoint dienen der Anwendungslogistik, Endpoint 255 ermöglicht Broadcasts an alle Endpoints. Für spätere spezielle Aufgaben sind die Endpoints vorgesehen. Endpoint 0 dient zur Abfrage von Management-Informationen. Bei indirekter Adressierung gibt es 16-bit Short-Adressen, die vom Coordinator vergeben werden. Diese Short-Adressen werden mit den jeweiligen MAC- Adressen tabelliert. Dadurch muss zunächst immer der Coordinator kontaktiert werden, welcher an den jeweiligen Empfängernode vermittelt. Durch dieses sogenannte logische Binding wird das Netzwerk stark vereinfacht und flexibel. Geräte können so mehrere andere Geräte steuern, leicht hinzugefügt, ersetzt oder umfunktioniert werden. 14 Außerdem wird bei ZigBee zwischen zwei Kommunikations-Betriebsarten unterschieden. Während im %HDFRQ%HWULHE die Knoten in einem bestimmten Rhythmus abgefragt werden, arbeiten die Netzkomponenten im 1RQ%HDFRQ %HWULHE nur bei Aktionen, beispielsweise wenn ein Schalter geöffnet wird und der Knoten dies an den übergeordneten Knoten oder den Netzwerk-Koordinator mitteilt. 15 1HW]SURWRNROOH Netzprotokolle steuern den Zugang zum gemeinsamen Kommunikationsmedium des Netzes. Netzknoten können sehr unterschiedlich konzipiert sein. So kann es Netzknoten ohne Sensoren als reine Kommunikationsschnittstellen geben, aber auch solche mit mehreren Sensoren (heterogenes Sensornetz). Bei der Multi-Hop-Kommunikation, wie zum Beispiel bei ScatterWeb, werden Pakete über mehrere Zwischenstationen weitergegeben. Dieses Verfahren kann sehr effektiv, aber auch unvorhersehbar dynamisch sein. Jeder dieser Netztypen erfordert spezielle Netzprotokolle welche die Kommunikation regeln

11 11 3UREOHPVWHOOXQJ Ein Netzprotokoll soll lange Schlafenszeiten garantieren und gleichzeitig effizient sein. Es regelt den Netzaufbau (Initialisierung), den Tagesablauf (Kompromiss zwischen Erreichbarkeit und Stromsparen), die erlaubten Sendezeiten der Komponenten (Kommunikationsschema) und den Ablauf des Routings (möglichst schnell aber ohne Überlastung einzelner Knoten). Da es nur ein Medium für alle gibt, ist Ressourcenverschwendung kritisch und erfordert in hohem Maße Fairness im Rechnernetz. Um dies zu gewährleisten, gibt es verschiedene Möglichkeiten, zum Beispiel Zeitmultiplex (TDMA) oder Carrier Sense Multiple Access (CSMA), die Trägerprüfung vor Nutzung des Mediums und das Rendezvous-Verfahren. Eine weitere Schwierigkeit ist die Ortsbestimmung. Um diese zu ermöglichen müssen mindestens zwei Knoten ihren Ort kennen, andere Sensoren können dann gegebenenfalls über die Signalstärke ihre Position relativ zu diesen Knoten schätzen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen Fingerabdruck des Hintergrundrauschens aufzunehmen, um daraus die Position im Raum zu schätzen. Die Eigenschaften von Sensornetzen erschweren auch die Synchronisation, weil Sendezeit, Zugriffszeit, Ausbreitungsgeschwindigkeit und Empfangszeit sehr unterschiedlich sein können. Um den Datendurchsatz zu reduzieren, wird versucht, nur relevante Daten durch das Netz zu schicken. Dies wird auch Aggregation genannt. Zum Beispiel kann nur das Maximum einer Messung über die zentrale Senke weitergegeben werden. 16 %$&QHW BACnet ist ein Kommunikations-Protokoll für Datennetze der Gebäudeautomation und -regelung. Es ist geeignet für Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik (HLK), für Lichtsteuerung sowie für Sicherheits- und Brandmeldetechnik. BACnet ist in der Management- und Automationsebene angesiedelt und erlaubt einfache, gewerkeübergreifende Integration im Gebäude. BACnet unterstützt verschiedene gängige physikalische Medien und stellt zur Zeit die umfangreichste Gebäude-Leittechnik (GLT) Protokoll-Spezifikation dar. 16

12 12 Durch ANSI wurde BACnet als amerikanischer Standard ASHRAE/ANSI übernommen. BACnet wurde von ASHRAE gemeinsam mit Endkunden und Planern erarbeitet. Die ASHRAE hat bereits vorgeschlagen, BACnet zum anerkannten ISO-Standard zu machen. BACnet wurde in der europäischen Normierung CEN als ENV (Managementenebene) und als ENV (Automationsebene) verabschiedet. Die BACnet Protokoll-Architektur basiert auf vier Schichten des OSI-Modells und kann direkt auf den wichtigsten Feldbus-Systemen aufsetzen. 17 Abb. 8: Die BACnet Protokoll-Architektur 18 )HOGEXVVH Ein Feldbus ist ein Kommunikationssystem, das Feldgeräte wie Messfühler (Sensoren), Stellglieder und Antriebe (Aktoren) mit einem Steuerungsgerät verbindet. 19 Auf dem Hausautomatisierungs-Markt gibt es derzeit viele Feldbusse für kleine Teilbereiche wie Licht- oder Jalousie-Steuerung

13 13 Das 'LJLWDO$GGUHVVDEOH/LJKWLQJ,QWHUIDFH'$/,beispielsweise ist ein Steuerprotokoll für digitale, lichttechnische Betriebsgeräte in Gebäuden. Jedes DALI-Betriebsgerät kann über DALI-Kurzadressen einzeln angesteuert werden. Der Datenaustausch ist bidirektional möglich, das ermöglicht Zustandsabfragen von Leuchtmitteln. DALI kann mit maximal 64 Betriebsgeräten betrieben werden. Die Verwendung von DALI-Gateways ermöglicht die Kopplung mehrerer solcher Systeme und damit die Verwendung von mehr als 64 Geräten. 'LJLWDO6WURP ist ein System der ETH Zürich, welches zur Zeit von der Industrie implementiert wird. Die Übertragung der Steuer- und Informationssignale über das Stromnetz findet, anders als bei den bisher bei Powerline-Technologien genutzten Verfahren, in der Nähe des Nulldurchgangs der Sinus-Netzspannung statt, wo wenig Leistung vorhanden ist. 21 Dadurch wird sowohl die Nachrüstung als auch der Mischbetrieb mit konventioneller Technik leicht möglich. Digital- Strom ermöglicht die Steuerung von Haustechnik sowie die Überwachung von sämtlichen damit ausgerüsteten Verbrauchern. Das 6WDQGDUG0RWRU,QWHUIDFH60, ist ein Feldbus zum Ansteuern von elektronischen Antrieben wie Jalousien oder Rollläden. Er wird meist in höhere Bussysteme wie KNX (Konnex-Bus, siehe Kapitel ) eingebunden, ist aber auch alleine betriebsfähig. Neben einfacherer Verkabelung ist Rückmeldefähigkeit ein Vorteil zu konventionellen Antrieben. 22 Sucht man nach universellen Lösungen, die ein sehr breites Spektrum an Einsatzgebieten abdecken, sind besonders zwei Feldbusse weit verbreitet: Zum einen der Europäische Installationsbus (EIB), der seine Stärken im Bereich der Gebäude-Installation hat und zum anderen das Local Operating Network (LON), welches vor allem in der Heizungs- Lüftungs- & Klimatechnik (HLK) häufig Verwendung findet

14 14 (XURSlLVFKHU,QVWDOODWLRQVEXV EIB ist ein Standard nach EN 50090, der beschreibt, wie bei einer Installation Sensoren und Aktoren in einem Haus miteinander verbunden werden müssen. Sein Protokoll legt fest, wie Sensoren und Aktoren miteinander kommunizieren. EIB steuert zum Beispiel die Beleuchtung und die Jalousien beziehungsweise Beschattungseinrichtungen, die Heizung sowie die Schließ- und Alarmanlage. Mittels EIB ist auch die Fernüberwachung und -steuerung eines Gebäudes möglich. Die folgende Abbildung verdeutlicht die möglichen Einsatzgebiete des Busses. Abb. 9: Einsatzgebiete des EIB-Busses 24 Über die Busleitung J-Y(ST)Y 2x2x0,8, die mit einer Telefonleitung vergleichbar ist, werden alle Busteilnehmer vernetzt. Verbindungen können von Teilnehmer zu Teilnehmer, als Stichabgang oder als Kombination aus beidem realisiert werden. Die Busleitung dient auch zur Spannungsversorgung (Kleinspannung SELV) der Busteilnehmer. Jedes Busgerät kann auch ohne Zentrale mit einem oder mehreren Busgeräten kommunizieren. Über eine physikalische Adresse kann jeder Teilnehmer adressiert und programmiert werden. In einem Speicher (EEPROM) werden physikalische Adressen, Gruppenadres- 24

15 15 sen und Applikationsprogramme mit Parametern abgelegt. Bei Netzausfall gehen die Daten so nicht verloren. Änderungen in den Zuordnungen oder sonstige Systemparameter können vom Anwender an zentraler Stelle per Computer angepasst werden. 25 SMI-Aktoren stehen bei EIB zu Verfügung und ermöglichen somit eine Anbindung des in der Jalousien- und Rolladen-Branche verbreiteten SMI-Busses. 26 EIB-Produkte müssen dieselbe "Sprache" verstehen, um Kompatibilität zwischen verschiedenen Herstellern garantieren zu können. Erst wenn ein Gerät, einschließlich Software, alle Kriterien erfüllt, wird es von der European Installation Bus Association (EIBA) zertifiziert und darf das EIB-Warenzeichen führen. 27 Die EIB Hersteller werben mit nur geringfügig höheren Installationskosten und dafür sehr viel günstigeren Nachrüstungskosten sowie hoher Kompatibilität zu verschiedenen anderen Systemen. 28 Der Umgang mit EIB wird in deutschen Berufsschulen gelehrt. EIB wird derzeit vor allem bei neuen Wohn- und Zweckbauten installiert, kann jedoch auch bei der Modernisierung von Altbauten nachträglich eingebaut werden. EIB-Installationen sind mittlerweile nicht nur im gehobenen Wohnungsbau zu finden. Auch in preiswerte Fertighäuser werden bereits standardmäßig EIB- Netzwerke integriert. Techniker, die häufig mit LON und EIB arbeiten, bevorzugen oft EIB, zum einen wegen des Busaufbaus und der Funktionalitäten der einzelnen Aktoren, zum anderen, da er für den Benutzer einfacher zu handhaben ist. Im Vergleich zu LON hat EIB eine geringere Grundgeschwindigkeit, dafür ist keine Terminierung nötig. Es gibt keine Ringbildung. Als Netzwerktool wird einheitlich ETS verwendet. EIB ist geschichtlich aus dem INSTABUS hervorgegangen und somit aus den typischen Elektroinstallationsaufgaben Licht und Jalousie. Für EIB spricht zudem die gute Integration im Flächenschaltprogramm sowie entfallendes Lizenzhandling für den Anwender. 29 Anders als bei LON ist bei EIB das zu verwendende Protokoll festgelegt

16 16 Der.RQQH[%XV.1; wurde im Jahr 2002 als Nachfolger aus dem Zusammenschluss der drei Bussysteme EIB, BatiBUS und EHS konzipiert. KNX ist kompatibel zur vorausgegangenen Norm EN 50090, welche den EIB-Standard normiert. /RFDO2SHUDWLQJ1HWZRUN Der LON-Bus wurde von der US-amerikanischen Firma Echelon um das Jahr 1990 vorrangig für die Gebäudeautomatisierung entwickelt. Die LON-Technologie ist in den Normen ANSI/EIA-709.x und EIA-852 standardisiert, als EN14908 in das europäische und als ISO/IEC x in das internationale Normenwerk übernommen worden. LON ermöglicht den neutralen Informationsaustausch zwischen Anlagen und Geräten verschiedener Hersteller unabhängig von Anwendungen. 30 Neben Twisted-Pair, Funk und Power-Line unterstützt LON, anders als EIB, sowohl Glasfaser und Koaxialkabel als auch Infrarot und auch TCP/IP. LON bietet gegenüber EIB eine höhere Grundgeschwindigkeit, dafür ist aber Terminierung nötig. Je nach Transceiver ist auch Ringbildung erlaubt. Netzwerkmanagementtools sind von mehreren Herstellern erhältlich. Die LON-Technologie erlaubt auch proprietäre Lösungen und ist somit "freier" einsetzbar als EIB. Außerdem bietet LON Knotenlizenzmanagment. 31 Knoten verschiedener Hersteller können ereignisgesteuert über das LonTalk- Protokoll miteinander kommunizieren. 32 Das LonMark-Logo soll herstellerübergreifende Kommunikationsfähigkeit garantieren, ist aber nicht so streng ausgelegt wie die EIBA-Zertifizierung. Das zuvor vorgestellte BACNet kann auf LON aufsetzen. Siemens verwendet BACnet zum Beispiel in Kombination mit LON für sein Gebäudeautomationssystems Desigo. 33 LON ist nicht primär Elektroinstallationsbus und erfährt starke Unterstützung seitens HLK-Regelungshersteller

17 17 7UHQGVLQGHU+DXVDXWRPDWLRQ Gesellschaftliche Entwicklungen, wie zum Beispiel die Vergreisung vieler Industrienationen oder das wachsende Umweltbewusstsein der Bevölkerung lassen ständig neue Aufgaben für die Hausautomatisierung entstehen. Gesetzesänderungen in vielen europäischen Ländern bezüglich der Auslesung von Stromzählern machen diese zum Teil auch zwingend notwendig. 8PVWHOOXQJDXIHOHNWURQLVFKH6WURP]lKOHU Neue elektronische Zähler werden schon länger für Industrieanwendungen eingesetzt. Seit einigen Jahren finden sie zudem Einzug in die privaten Haushalte. Die Verbreitung dort ist je nach Energieversorger sehr unterschiedlich. Beispielsweise liegt die Verbreitung in Deutschland unter 10 %, während in Schweden bereits über 90 % der Haushalte auf elektronische Stromzähler umgestiegen sind. 35 Elektronische Zähler sind mit Tarifumschaltern ausgestattet, die eine vereinbarte zeitabhängige Tarifeinstellung berücksichtigen. Neue elektronische Zähler werden über Datenschnittstellen per Fernauslesung vom Energieversorgungsunternehmen und der Gebäudeautomation ausgelesen. Mit elektronischen Zählern kann die Tarifierung ohne Eingriff in den Zähler verändert werden. Es werden im Zähler keine elektro-mechanischen Zählwerke mehr benötigt. Nach der Änderung des Energiewirtschaftgesetztes EnWG und der neuen Messstellenzugangsverordnung (beide in Kraft getreten im September 2008) besteht ab dem 1. Januar 2010 die Pflicht, bei Neubauten und Modernisierungen sogenannte Smart Meter zu verwenden. Auch in Schweden müssen aufgrund gesetzlicher Bestimmungen Verbrauchszähler für Strom seit dem Juni 2009 einmal pro Monat abgelesen werden können. 36 In Deutschland werden intelligente Zähler zunehmend im Rahmen staatlich geförderter Pilotprojekte zur Einführung der Smart-Metering-Technologie eingesetzt. Seit Anfang 2006 finden auch staatlich geförderte Feldversuche mit stän

18 18 digen Verbindungen über Internet (DSL) statt. Beginnend Ende 2008 bieten alle Energieversorger Zählgeräte mit Datennetzanschluss an. +DXVDXWRPDWLRQI U6HQLRUHQ Angesichts des immer größer werdenden Seniorenanteils der Bevölkerung vieler Industrienationen, liegt ein großes Potenzial der Hausautomatisierung darin, Senioren dabei zu unterstützen, länger selbstständig wohnen zu können. Durch die Pensionierung verbringen ältere Menschen meist mehr als 80% des Tages in den eigenen vier Wänden. 37 Für sie ist die Gebäudeautomation von großem Nutzen. Sie profitieren von altersgerechte Bedienstellen, Notrufsystemen sowie elektrisch angetriebenen Jalousien, Fenstern und Türen. Meldesysteme, wie zum Beispiel Fallsensoren oder die Überwachung bestimmter Werte bei gesundheitlich gefährdeten Menschen, können im Notfall Leben retten. Zudem kann ein Abweichen von dem gewohnten Tagesablauf durch Gebäudeautomation erkannt und gegebenenfalls per SMS an den Pflegedienst gemeldet werden. Neben dieser Anwesenheitsund Vitalitätsüberwachung gibt es hier Ansätze für ein Herdsicherungssystem, einen mitdenkenden Medikamentenschrank, ein intelligentes Trainingsfahrrad oder ein automatisches Bett. 38 Da Senioren häufig in ihrem alten Zuhause verbleiben wollen, handelt es sich dabei meist um Altbauten. Deshalb sollte das Nachrüsten solcher Systeme einfach möglich sein. Funkstandards wie ZigBee erleichtern solche Installationen, da aufwändiges Kabelverlegen entfällt. Bei Senioren ist nur bedingt technisches Fachwissen zu erwarten, deshalb sollten solche Systeme auch lernfähig gestaltet werden, um sich den Wünschen der Senioren selbstständig anzupassen Einfamilienhaus/Technik+Alter-Bauguide-HA-06.pdf 38

19 19 (QHUJLHVSDUHQGXUFK+DXVDXWRPDWLRQ Ein weiterer Gesichtspunkt, der für die Hausautomation spricht, ist der Umweltschutz. Im automatischen Abschalten oder Dimmen von Licht und im gezielten Regeln von Heizkörpern steckt großes Sparpotential. Viele Experten sprechen hierbei von einem Primärenergie-Einsparpotenzial von rund 50%. Zum Beispiel können Urlaubszeiten im Voraus in die Heizungssteuerung einprogrammiert werden oder Lichter sich je nach Tageszeit automatisch auf wenige Prozent der vollen Leuchtkraft dimmen und auf Knopfdruck für wenige Minuten voll aktiviert werden. Da Umweltschutz eine immer bedeutendere Rolle spielt und die Energiekosten ständig steigen, ist dies ein zunehmend entscheidendes Argument für die Hausautomatisierung. 39 6LFKHUKHLW In den Augen vieler Experten wird die Bedeutung von Immunität gegenüber mutwilligen Manipulationsversuchen bislang seitens der Industrie unterschätzt oder ignoriert. Im Gegensatz zum Safety-Bereich gibt es hier für den Betreiber keine gesetzlichen Verpflichtungen. Hier sollte nicht der gleiche Fehler gemacht werden wie bei der Entwicklung des Internets und auf Grund der zunächst geringen Verbreitung auf Sicherheitsmaßnahmen verzichtet werden. Um eine ähnliche Entwicklung im Gebäudeautomationsbereich zu verhindern, sollten Gefahren frühzeitig erkannt und Gegenmaßnahmen rechtzeitig entwickelt werden. 39

20 20 1DFKZRUW Bisher geht der Trend in der Gebäudeautomatisierung weg von speziellen Subsystemen und hin zu einheitlichen All-in-One Lösungen. Ein Standard, der allen Ansprüchen gerecht wird und weltweit anerkannt ist, wäre hier sehr wünschenswert. Ansätze verschiedene Feldbusse wie EIB und LON mit entsprechenden Gateways (z.b. Vitogate 200 EIB 40 ) zu koppeln wären dann unnötig. Zudem sind die bestehenden Systeme nicht perfekt. Desto mehr ein Gebäude vernetzt ist, desto wichtiger werden die Aspekte der Sicherheit. Aufgrund der vielen Vorteile, welche die Hausautomatisierung mit sich bringt könnte diese sich mittelfristig zum Massenmarkt entwickeln. Damit dies möglich ist muss aber auf preisgünstige und einfache Realisierbarkeit geachtet werden um für einen breiten Markt interessant zu sein. Während die meisten Kunden auf viel Luxus den ein intelligentes Haus mit sich bringt verzichten können dürfte eine Halbierung der Energiekosten für jeden sehr interessant sein. 40

21 21 /LWHUDWXUYHU]HLFKQLV _Desigo_V4.htm Publikationen-Schweiz/Das-Einfamilienhaus/Technik+Alter-Bauguide-HA-06.pdf