RaumComputer; RoomComputer — A platform for integrated building services;

1 Einleitung

Im Zuge grundlegender technologischerund organisationaler Veranderungen vonLebens- und Arbeitsumwelten werdenauch an die physischen Arbeitsumgebun-gen – und damit auch an Gebaude – neueAnforderungen gestellt. Ein stetig anstei-gendes Maß an Dynamik und Flexibilitatpragt die Veranderungen, aber auch die Ar-beitsprozesse in globalisierten Unterneh-men. Damit sind auch die Anforderungenan die Gebaude und die gesamte physischeArbeitsumgebung abgesteckt. Sie solltensich der sich standig verandernden Kon-stellation aus Organisation und Prozessenleicht anpassen lassen und somit selbst Fle-xibilitat und vielseitige, unterschiedlicheNutzung gewahrleisten. Fur die Gebaude-bewirtschaftung bedeutet dies eine Abkehrvon der herkommlichen Gebaudetechnik.Diese bewirtschaftet Gebaude in der Regelmit verschiedenen Systemen unterschiedli-cher Organisationsebenen, die haufig nichtuntereinander und leider auch oft nicht aufdie Bedurfnisse ihrer Nutzer abgestimmtsind. Hier bedarf es integrierter und intui-tiv nutzbarer Informations- und Gebaude-management-Systeme, die eine effizienteund produktive Nutzung der physischenArbeitsumgebung ermoglichen.

Gebaude verfugen heutzutage zumeistuber mehrere haustechnische Informa-tions- und Kommunikationssysteme – vonder Klingelanlage, uber das Telefon und dieGebaudeautomation bis hin zum Rechner-netz. Diese Systeme wurden in den letztenJahrzehnten unabhangig und zu verschie-denen Zeiten entwickelt und ziehen seit-

dem, mehr oder weniger unkoordiniert, indie Gebaude ein, und das mit mehr Auf-wendungen an Technik und Arbeit als ei-gentlich notig. Die Digitalisierung hat esmoglich gemacht, die Funktionen der ein-zelnen Systeme technisch gleich zu behan-deln und in einem System zusammenzufas-sen, das zudem noch offen fur neueInformations- und Kommunikationsdiens-te ist, die mit dem Begriff „IntelligentesGebaude“ assoziiert werden. Diese Ent-wicklung wurde spatestens in den 90er Jah-ren als zwingend notwendig erkannt.

Der RaumComputer stellt ein solchesComputer-Integrated-Building-System(CIB-System) dar, mit dem ein neuer Weg,sowohl in der Gebaudeautomation als auchin der Gebaudebewirtschaftung, beschrit-ten wird. In gewisser Weise steht derRaumComputer damit naturlich in Kon-kurrenz zu den in der Gebaudeautomationheutzutage ublichen Bussystemen (z. B.EIB/Instabus, LON). Allerdings basiert erauf dem Ansatz, Gebaude durch und durchals Dienstleistungen zu verstehen, was sichvor allem an der zentralen Beziehung„Raume-Nutzer-Dienste“ fest machenlasst. Damit passt er bestens in einen Trendam Immobilienmarkt, der unter dem Stich-wort „Hotelling“ auf ein umfassendes, nut-zerorientiertes Facilities Management zielt.

Konventionelle Gebaudeautomationssyste-me sind zudem rein funktional ausgelegt, indem Sinne, dass sie Leistungen dorthinbringen, wo sie gebraucht werden. DerRaumComputer versorgt zunachst einmalalle Raume gleichermaßen mit Rechenleis-tung, um dann in jedem Raum individuellkonfigurierbare Dienste anbieten zu kon-

WIRTSCHAFTSINFORMATIK 44 (2002) 4, S. 367–373

Der Autor

Rolf Reinema

Dr.-Ing. Rolf Reinema,Fraunhofer Institut fur Sichere Tele-kooperation,Rheinstraße 75,64295 Darmstadt,Tel. (0 61 51) 8 69-3 58,Fax (0 61 51) 8 69-2 24,E-Mail: [email protected]

RaumComputerEine Plattform fur integrierteGebaudedienste

WI – Innovative Produkte

nen. Diese lassen sich individuell auf die je-weiligen Nutzer zuschneiden und sind je-derzeit umkonfigurierbar, sollten sich Nut-zerprofile, Nutzungsszenarien, Anforde-rungen oder Raume und Raumstrukturenandern.

Der RaumComputer hat fur alle Beteilig-ten Vorteile:

& Beim Planen und Errichten von Gebau-den kann er bisherige Gebaudeinstallatio-nen preiswerter, mit weniger Aufwendun-gen und einem Plus an Qualitat ablosen.

& Gebaude-/Raumnutzer konnen die an-gebotenen Dienste – interne und exter-ne Dienste – schnell und einfach, zumBeispiel von ihren Arbeitsplatz aus, inAnspruch nehmen.

& Betreiber haben stets einen klaren �ber-blick uber ihr Gebaude. Sie konnen ein-fach und schnell auf sich andernde An-forderungen und Wunsche seitens derNutzer reagieren, individuelle Nut-zungsprofile von Raumen/Nutzern ge-nerieren sowie diese im Bedarfsfall an-passen.

& Geratehersteller haben (wenn erlaubtund eingerichtet) Online-Zugriff auf ih-re eingebauten Gerate, was Wartungs-und Instandhaltungsarbeiten wesentlicherleichtert.

& Diensteanbieter konnen nutzerspezi-fisch und via Raume lokalisierbar ihrebesonderen Dienste anbieten. So wie alleDienste per Knopfdruck geordert wer-den, konnen sie auch per Knopfdruck inRechnung gestellt werden.

1.1 Bauen und FacilitiesManagement

Schon beim Bau eines Gebaudes unter-stutzt der RaumComputer den Trend,Aspekte des Facilities Management (FM)zu berucksichtigen. Das wird uberall gefor-dert, ist aber neu. Denn bisher brauchtensich die Baubeteiligten nur um das Errich-ten von Gebauden zu kummern, einfachweil die Bauherren bisher immer nur in dasErrichten von Gebauden investierten undnicht in Dinge, die erst nach dem Bauenkommen [Stau02].

Facilities Management war bis vor kurzemkein großes Thema. Es erschien anspruchs-los und ohne okonomische Relevanz – haltHausmeisterei. Das andert sich seit gutzehn Jahren, da Facilities Management, vordem Hintergrund umfangreicher Immobi-

lienbestande, als eine okonomisch relevanteAufgabe erkannt wurde, was zu einem gro-ßen Nachholbedarf an konzeptionellenund praktischen Arbeiten fuhrt und zu vie-len bis dato nie gestellten Fragen, auf diedie meisten Unternehmen immer nochnach Antworten suchen.

Dabei stellt sich naturlich auch die Frage,wie schon im Bauen das Betreiben mit-bedacht werden kann – Thema „FM-ge-rechtes Bauen“. Das Interesse hat handfesteGrunde:

& Es gibt immer mehr Gebaude, derentechnische Systeme durch hohen Mo-dernisierungsdruck und hohe interneUmbauraten gepragt sind. Hier ruckenBauen/Umbauen und Betreiben eng zu-sammen.

& Gebaude werden immer weniger alsWerke und immer mehr als Betriebsmit-tel begriffen. Das relativiert die Eigen-standigkeit des Bauens. Es muss sichkonsequenter als bisher als Vorleistungfur das Nutzen und Betreiben von Ge-bauden begreifen.

& Der große Trend weg von reinen Pro-dukt- hin zu Servicegeschaften greiftnun auch im Bauen. Erste Kunden fra-gen einen Komplettservice der Bau- undBetreiberseite nach: Die richtigen Ar-beitsstatten zur richtigen Zeit, ohne gro-ße Kapitalbindung und Administration.

Ganz in diesem Sinne bietet der Raum-Computer Vorteile sowohl fur das Bauenals auch fur das Betreiben und naturlichauch im Sinne einer integrierten Betrach-tung. Er hilft Baukosten zu sparen, weil erdie Vielfalt der Systeme tendenziell auf nurein System reduziert und durch den Ein-satz neuster PC-, Software- und Internet-technologien die Planungs- und Installa-tionszeiten minimiert. Er spart auch dannKosten, wenn er „nur“ als neues Raum-automationssystem eingesetzt wird. MitHilfe des RaumComputers lassen sich dieBetriebskosten deutlich reduzieren, da dieAnzahl der instand zu haltenden und gege-benenfalls umzubauenden Komponentendrastisch reduziert werden und Umkon-figurationen weitgehend durch Software-manipulationen vorgenommen werdenkonnen. Der RaumComputer erhoht dieBetriebsqualitat, weil er Dienste ermog-licht, die sowohl fur den Nutzer als auchfur den Betreiber den Arbeitskomfort er-hohen. Insgesamt offeriert der RaumCom-puter also Qualitaten, die ganz erheblichden Wert und die Attraktivitat von Gebau-de erhohen.

1.2 Raumautomation und derTrend zur Dezentralisierung

Die Raumautomation befasst sich mit demindividuellen Schalten, Steuern und Regelnhaustechnischer Gerate durch die einzel-nen Nutzer. Kernfunktionen sind das Um-gehen mit Heizungs-, Luftungs- und Kli-mageraten (HLK), mit Beleuchtung undmit Fensterjalousien. Zu diesen Funktio-nen kommen je nach Fall auch andereFunktionen hinzu, beispielsweise Sicher-heitsfunktionen wie Zugangskontrolle,Brandmeldetechnik oder Schutz vor Ein-bruch. Die Gebaudeautomation integriertdie Raumautomation, indem sie zentrale,technische Ver- und Entsorgungssysteme –vor allem HLK-Systeme – in die Lage ver-setzt, adaquat und automatisch auf die in-dividuellen Anforderungen aus der Raum-automation zu reagieren. Im Rahmen derGebaudeautomation hat die Raumautoma-tion eher dezentralen Charakter, denn esgeht um viele, immer gleiche, sich wieder-holende Funktionen und technische Teil-systeme.

Der Markt der Gebaudeautomation ist engan den Markt der luftfuhrenden, zentralenHLK-Systeme gebunden. Ohne diese Sys-teme wurde es die Gebaudeautomation, sowie sie ist, nicht geben. Wenn in den letz-ten Jahren immer weniger dieser Systemeverbaut werden, dann ist es nur logisch,dass auch der Markt der Gebaudeautomati-on schrumpft. Dies ist vor allem dadurchbegrundet, dass die Funktionen dieser Sys-teme ersetzt werden, beispielsweise durchdie gute alte Fensterluftung, moderne Luf-tungsfassaden, moderne dezentrale HLK-Gerate sowie Kombinationen daraus. DieRaumautomation ist von dieser Entwick-lung kaum betroffen, denn die Gerate, diegeschaltet, gesteuert und geregelt werdenmussen, bleiben. Sie werden eher mehr.Der Markt der Raumautomation ist somitein wachsender Markt.

Die Tatsache, dass die zentralen HLK-Sys-teme auf dem Ruckzug sind, passt in einenallgemeinen Trend am Bau – in das Abge-hen von zentralen haustechnischen Syste-men. Hierfur gibt es verschiedene Grunde.Zentrale Anlagen benotigen Installations-raume, die gar nicht oder nur bedingt an-derweitig genutzt werden konnen – Tech-nikraume, gegebenenfalls großere Ge-schosshohen, vertikale und horizontaleInstallationsschachte. Fur die Erstinstalla-tion der Anlagen sind in der Regel aufwen-


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dige technische Vorkehrungen und Arbei-ten notwendig. Insgesamt machen die An-lagen die Gebaudestruktur und den gesam-ten Planungs- und Bauprozess komplizier-ter, zudem schranken sie oftmals dieMoglichkeiten der flexiblen Nutzung vonGebaudeflachen ein. Beim Betreiben brin-gen sie das Problem mit sich, wie ihre ei-gentlichen Leistungen, aber auch die not-wendigen Instandhaltungsarbeiten „ge-recht“ den einzelnen Nutzern in Rechnunggestellt werden konnen.

2 Stand der Technik

Heutzutage gibt es im Bereich der Gebau-deautomation eine Vielzahl von Systemenund Standards, die mehr oder weniger gutausgereift sind und teilweise miteinanderkonkurrieren. Wesentliche Schwachen sol-cher Systeme sind jedoch der oftmals hoheAufwand hinsichtlich der �nderung einervorhandenen Installation oder der Kon-figuration des Systems (sowohl auf derHardware-, als auch auf der Softwareseite)sowie die mangelnden Moglichkeiten zurInteraktion mit anderen Diensten, die inherkommlichen Installationen entwedernicht vorhanden oder nicht besonders aus-gepragt sind. Was den herkommlichen Sys-temen aber vor allem fehlt, ist eine offene,flexible und skalierbare Architektur.

Traditionelle Gebaudeautomationssystemebasieren oft auf Standards, welche nichtdazu geeignet sind, unterschiedliche Hard-wareschnittstellen zu integrieren. Die Soft-ware zum Konfigurieren von Geraten in-nerhalb eines solchen Systems wird haufigdirekt vom Hardwarehersteller geliefertund eignet sich nur zum Konfigurieren derGerate dieses Herstellers. Ein Beispiel hier-fur ist der EIB-Bus [EIBA02].

Der Betreiber eines solchen Gebaude-automationssystems muss nun entweder(1) ein einziges System benutzen oder (2)mehrere Systeme parallel benutzen oder (3)ein neues System im Gebaude installieren,wenn das alte System die Bedurfnisse desBetreibers nicht mehr erfullt. Jede dieserMoglichkeiten hat einige schwerwiegendeNachteile. Die Lebenszeit eines Gebaudesist in der Regel wesentlich langer als dieEntwicklungszyklen in der Computer-und Elektronikindustrie (Jahrzehnte imVergleich zu Jahren oder gar Monaten).Das heißt, dass der Betreiber eines Gebau-des Gerate integrieren wird, welche auf

neuen Technologien beruhen. Das alte, be-reits installierte System ist mit dem neuenSystem in der Regel nicht kompatibel. Da-raus folgt, dass der Betreiber entweder dieMoglichkeit hat, beide Systeme parallel zubetreiben, oder das alte System durchKomponenten des neuen Systems zu erset-zen.

Feldbussysteme wie der EIB werden ubli-cherweise konfiguriert, wenn sie installiertwerden. Zur Laufzeit arbeiten sie weit-gehend als eigenstandige Systeme, da sieuber genug Rechenleistung verfugen (Mi-krokontroller). Dies ist vorteilhaft, da siedamit nicht von zentralen Komponentenzur Steuerung, wie Servern, abhangen. Aufder anderen Seite ist es in der Regel schwie-rig, Dienste zu integrieren, welche auf an-deren Netztechnologien basieren.

Traditionelle Dienste, die bisher nicht indie Gebaudeautomation einbezogen wur-den, haben sich entwickelt und werdennun immer ofter Teil eines vernetzten Ge-baudes. Eine herkommliche Bibliothek warin der Vergangenheit in der Regel ein mehroder weniger abgeschlossenes System, wel-ches vielleicht einen Internet-basiertenDienst zum Durchsuchen der Datenbankanbot. Die Funktionalitat kann nun erwei-tert werden, sowohl innerhalb als auch au-ßerhalb der Bibliotheksgrenzen. Dies bein-haltet vor allem das Nutzen von neuen

Technologien, welche das Miteinbeziehenvon Kontextinformationen (z. B. Orts-informationen) ermoglicht [MOHR01].Mit einem solchen Bibliothekssystem kon-nen Gegenstande gefunden werden, auchwenn sie falsch abgelegt wurden, da sie mitTranspondertechnologie ausgestattet wer-den, welche ihre automatische Identifikati-on und Lokalisation im Gebaude unter-stutzt.

Rein Internet-basierte Dienste werden erstseit kurzer Zeit in die Gebaudeautomationmit einbezogen. Das Initiieren einer Vi-deokonferenz, der Bewirtungsdienst, derReinigungsdienst oder etwa das Bestelleneines Mietwagens sind Dienstkategorien,welche uber die Funktionalitat der her-kommlichen Gebaudeautomation hinaus-gehen. Diese Art von Diensten in das Ge-samtsystem mit einzubeziehen erhohteinerseits den Komfort fur den Benutzer,andererseits erlaubt es dem Betreiber neueArten des Management und der Optimie-rung anzuwenden. Fur eine Firma, die einGebaude bewirtschaftet kann es von Vor-teil sein, zum Beispiel alle Bestellungen furden Bewirtungsdienst zu bundeln um dieBewirtungskosten zu senken. Fur denNutzer ist es von Vorteil, wenn Dienstedieser Art in Applikationen integriert wer-den, mit deren Bedienung er bereits ver-traut ist.


Kernpunkte fur das Management

Der RaumComputer ist ein Gebaudeautomationssystem neuer Art: Eine offene und umfas-sende, Internet- und Software-orientierte Informations- und Kommunikationsplattform fur in-tegrierte Gebaudedienste:

& Offen – weil er nur mit Softwarestandards arbeitet - Windows, Linux, OSGi, JAVA, XML/HTML, TCP/IP etc.

& Umfassend – weil er die klassische Gebaudeautomation um die Themen Sicherheit, Tele-Kommunikation, Facilities Management und E-Commerce erweitert.

& Integriert – weil er die Gebaudedienste uber alle Gewerkegrenzen hinweg zusammen-fuhrt.

Der RaumComputer bundelt alle Technologien, Informationen und Dienste in einem Gebau-de auf der Basis von Inter- und Intranettechnologien und bietet somit eine leistungsfahigeGrundlage fur Gebaudedienste. Durch seine offene Architektur bietet er als erstes Systemseiner Art die informationstechnische Plattform fur Dienste der Gebaudeautomation, des Fa-cilities Management, der Telekommunikation, der Telekooperation sowie des E-Commerce.Gegenuber eher konventionellen Bussystemen (bspw. EIB oder LON) bietet er deutliche Kos-tenvorteile bei gleichzeitig hoherer Flexibilitat und Leistungsfahigkeit.

Stichworte: RaumComputer, Gebaudeautomation, Raumautomation, Facilities Manage-ment, Bussysteme, Integrierte Gebaudedienste, Plug and Play, Sicherheit

RaumComputer – Eine Plattform fur integrierte Gebaudedienste 369

3 RaumComputer-PlattformDer RaumComputer bundelt alle Tech-nologien, Informationen und Dienste in ei-nem Gebaude auf der Basis von Inter- undIntranettechnologien und bietet somit eineleistungsfahige Grundlage fur Gebaude-dienste. Durch seine offene Architekturbietet er als erstes System seiner Art die in-formationstechnische Plattform fur Diensteder Gebaudeautomation, des Facilities Ma-nagement, der Telekommunikation, der Te-lekooperation sowie des E-Commerce.

Die vom RaumComputer bereitgestellteoffene Losung ist in der Lage, die verschie-denen Gewerke, Technologien, Standardsund Dienste flexibel in eine einheitlichePlattform zu integrieren. Dies basiert aufeiner leistungsfahigen Hard- und Software-architektur, die im Wesentlichen die folgen-den Bausteine beinhaltet:

& eine flexible Dienstearchitektur zur In-tegration von Diensten der Gebaude-automation, des Facilities Management,der Telekommunikation, der Telekoope-ration und des E-Commerce;

& ein Objektmodell zur flexiblen und dy-namischen Integration von Hard- undSoftwarekomponenten zur Gebaude-automation;

& abstrakte Geratemodelle und Schnitt-stellenspezifikationen zur Integrationder verschiedenen Gerate zur Gebaude-automation;

& eine offene diensteorientierte Laufzeit-umgebung, zur Interaktion des Benut-zers mit den angebotenen Diensten undGeraten sowie zur Unterstutzung derIntegration von Diensten durch Drittan-bieter.

Der RaumComputer basiert durchgangigauf den Standards neuster PC-, Web- undSoftwaretechniken und profitiert so vonEntwicklungen, die heute und in Zukunftdie gesamte Hard- und Softwarewelt pra-gen. Im Gegensatz zu herkommlichen Sys-temen der Gebaudeautomation auf Basistraditioneller Bussysteme werden beimRaumComputer durchgangig Ethernet-und Internettechnologien eingesetzt. Da-mit wird ein hoheres Maß an Flexibilitat(z. B. bei der Umkonfiguration) bei nied-rigeren Investitionskosten und deutlich re-duzierten Betriebskosten erreicht.

Die RaumComputer-Architektur, setztsich mit der naturlichen Heterogenitat inder Gebaudeautomation auseinander[BBHR00; RBBM99; RBBB98]. Ein Ziel

ist es, die Komplexitat des Systems vordem Benutzer zu verbergen. Die Benut-zungsschnittstelle soll sich dem Benutzermoglichst homogen prasentieren und solltenicht auf eine bestimmte Art von Endgera-ten beschrankt sein.

Ein RCdevice (RC steht im folgenden furRaumComputer) ist ein Gerat, welches ineinen Raum integriert werden kann, umdort einen Dienst zur Verfugung zu stellen.Es muss dazu eine Hardwareschnittstellezur Verfugung stellen, die es erlaubt, seineFunktionalitat zu steuern. Normalerweisewerden solche Gerate in zweierlei Katego-rien aufgeteilt: Sensoren und Aktoren. Sen-soren sind zum Beispiel Schalter, Licht-oder Bewegungsmelder, aber auch Chip-kartenleser. Beispiele fur Aktoren sindLampen, Jalousiemotoren oder Turoffner.

Das RCgateway ist eine Komponente, wel-che als eine Brucke zwischen zwei Hard-wareschnittstellen fungiert. Eine Schnitt-stelle ist dabei das Ethernet, die anderevariiert je nach Bedarf, beispielsweise EIB,LON, RS-232 oder RS-485. Um die Kos-ten und den Energiebedarf eines RCgate-way niedrig zu halten, ist es als eine ein-fache Hardwarekomponente konzipiert.Es stellt eine Umsetzung zwischen zweiunterschiedlichen Netztechnologien bereit.Das hat zur Folgen, dass die RCcpu ein-fach und effizient uber die integriertenEthernetschnittstellen mit den verschiede-nen RCdevices interagieren kann.

Die RCcpu ist ein einzelner Hardwarekno-ten im Gebaudenetzwerk. Alle RCdevices,werden mittels RCgateways an eine (raum-lich) lokale RCcpu angeschlossen. DurchPlug&Play-Unterstutzung konnen RCde-vices zur Laufzeit angeschlossen oder ent-fernt werden. Deshalb ist es wichtig, zurLaufzeit neue Treiber fur Hardware, welchegerade angeschlossen wurde, zu installierenund Treiber fur nicht mehr angeschlosseneGerate zu entfernen. Die angeschlossenenRCdevices stellen ihre Dienste uber jeweilseine RCcpu anderen RCdevices, Dienstenund Benutzern zur Verfugung.

Der RaumComputer ist also eher ein Netz-werk, als „noch ein Bussystem“. Die zentra-len Knoten in diesem Netzwerk sind dieRCserver. Sie stellen die Schnittstellen zuPlanungssystemen und zu Facilities-Manage-ment-Systemen bereit. RCcpu’s laden wah-rend der Initialisierung ihr Funktionsprofilvom RCserver, sind aber dann aber mehroder weniger autonom agierende Einheiten.

Die Softwarearchitektur des RaumCompu-ters ist analog zur Hardwarestruktur eben-falls in Schichten aufgebaut. Auf deruntersten Schicht befinden sich die RCde-vices mit ihren verschiedenen Funktionenund Schnittstellen, auf der obersten die ver-schiedenen Bediengerate.

Der BusManager hat die Aufgabe, RCde-vices uber gegebenenfalls unterschiedlicheBussysteme – BACnet, EIB, LON –transparent an eine RCcpu anzuschließen.Dazu abstrahiert er von den jeweiligen Bus-protokollen und leitet alle Ereignisse viaTCP/IP-Protokoll und XML an die jewei-lige RCcpu weiter. Er verfugt uberPlug&Play-Fahigkeiten und erkennt selbst-tatig, ob ein RCdevice angeschlossen oderentfernt wurde bzw. ausgefallen ist.

Der DeviceManager verwaltet alle an eineRCcpu angeschlossenen RCdevices undstellt abstrakte Schnittstellen zu deren Trei-ber zur Verfugung. Dazu dient ein Event-Handler, der die Ereignisse in der Schichtdes BusManagers verwaltet und weiterlei-tet, sowie der DeviceControl, der fur dieeigentlichen Interaktionen mit den RCde-vices die abstrakten Schnittstellen zur Ver-fugung stellt. In der DeviceRegistry kannder DeviceManager die Daten der ange-schlossenen RCdevices speichern, um sodie Zeit fur den Wiederanlauf nach einemFehlerfall zu minimieren.

Eine RaumComputer-Installation stelltnicht nur einfache Dienste (Basisdienste)zur Gebaudeautomation zur Verfugung –zum Beispiel das Schalten einer Lampe – ,sondern bietet auch die Moglichkeit, nut-zerspezifische Szenarien durch Kopplungverschiedener Dienste zu realisieren (Kom-plexe Dienste), an denen mehrere RCde-vices beteiligt sind. Neben Diensten desFacilities Management (gerateabhangigeDienste) lassen sich auch Dienste desE-Commerce sowie der Tele-Kooperation(gerateunabhangige Dienste) bereitstellen.Aus diesem Grund gibt es einen Raum-Computer-ServiceManager, der alle zurVerfugung stehenden Dienste verwaltet,bereitstellt und den Zugriff auf die Dienstekontrolliert, was insbesondere fur spatereAbrechnungszwecke von Bedeutung ist.

3.1 Open Service Gateway

Ein Hauptziel ist es, verschiedene Gerate,welche auf verschiedenen Hardwareplatt-formen basieren, in ein einziges System zu


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integrieren. Das heißt, dass zunachst eineAdapterplattform benotigt wird, welcheauf der einen Seite verschiedene Hardware-schnittstellen anbietet und auf der andereneine einheitliche Schnittstelle zur Verfugungstellt. Dazu beinhaltet die RaumComputer-Architektur die oben genannten RCgate-ways. Das befreit die RCcpu davon vieleverschiedene Hardwareschnittstellen be-reitzustellen. Die RCcpu muss nun ledig-lich die Schnittstellen „auf der anderen Sei-te“ der RCgateways in ein einheitlichesSoftwaresystem integrieren. Die bereit-gestellte Losung basiert auf demModell desOpen Service Gateway (OSG) [OSGi02].

Der OSG ist in der Lage, mehrere Benut-zeranfragen parallel zu bearbeiten, weil diebeteiligten Benutzer nicht notwendiger-weise von allen, moglicherweise konkurrie-renden Anfragen, wissen konnen. Dazuwerden ahnliche Kontrollmechanismen be-reitgestellt (Transaktionskonzepte) wie sieauch bei der Implementierung von Daten-banksystemen benutzt werden. Beispiels-weise konnen Gerate fur eine bestimmteZeit, wenn notig exklusiv, „geleast“ werden.Andererseits werden auch verschiedenePrioritaten berucksichtigt. So ist beispiels-weise die Anforderung des Sturmwar-nungsdienstes, die Jalousien hochzufahrenwichtiger, als bspw. die Anforderung einesBenutzers, das Licht einzuschalten.

Der OSG ist nicht nur eine eigenstandigeEinheit. Er ist auch Teil eines gebaudewei-ten Netzwerkes. Das heißt, dass Dienste,welche in diesem Netzwerk zur Verfugungstehen, auch den Benutzern eines Raumeszur Verfugung stehen sollten, genauso, wieGerate eines OSG im gebaudeweiten Netz-werk nutzbar sein sollten. Um dieses Prob-lem zu losen, wurde eine Bruckenarchitek-tur entwickelt, die den OSG mitdiensteorientierten Plattformen (z. B. JINI[JINI02] oder UPnP [UPnP02]) im Gebau-denetzwerk verbindet.

3.2 User Interface

Ein wichtiger Aspekt des RaumComputersist die Bereitstellung von einfachen und in-tuitiv bedienbaren Benutzungsoberflachen.Dabei wurde insbesondere darauf geachtet,dass auf die bereitgestellten Dienste vonmoglichst vielen Endgeratetypen aus zu-gegriffen werden kann (z. B. PC, PDA,Mobiltelefon). Dies erfordert jedoch dieUnterstutzung unterschiedlicher Ausgabe-

formate (z. B. HTML, cHTML, WML).Soll ein Dienst von verschiedenen Endge-ratetypen aus zugreifbar sein, so musste furjeden dieser Endgeratetypen eine eigeneBenutzungsoberflache programmiert wer-den. Sinnvoller ist es jedoch, die Benut-zungsoberflachen der von einem Dienstbereitgestellten Funktionalitat mittels einerabstrakten Beschreibungssprache zu spezi-fizieren, um diese dann computergestutztin eine Reprasentationsform fur die jeweili-ge Zielumgebung und Zielplattform zutransferieren.

Zu diesem Zweck wurde fur den Raum-Computer eine abstrakte Beschreibungs-sprache fur Benutzungsoberflachen ent-wickelt: die Abstract User InterfaceMarkup Language (AUI-ML). Sie beruck-sichtigt Ausgabegerate mit verschiedenenBildschirmgroßen und Darstellungsspra-chen ebenso wie personalisierte Zugriffe.Zudem erlaubt sie neue, heute noch unbe-kannte Darstellungsstandards, ohne �nde-rungen an bestehenden Geraten vorneh-men zu mussen. Aufbauend auf derXML-Technologie, einem kompakten Be-fehlssatz sowie einer einfachen Layout-philosophie ist eine leicht zu erlernende,abstrakte Beschreibungssprache fur Benut-zungsoberflachen entstanden. Die mittelsAUI-ML beschriebenen Benutzungsober-flachen lassen sich computergestutzt, flexi-bel und dynamisch in die entsprechendeZielsprache (z. B. HTML, WML) transfor-mieren. Der Vorteil fur einen Diensteanbie-ter liegt darin, dass der Dienst nur noch ei-ne Benutzungsoberflache im AUI-MLFormat liefern muss. Der Dienstenutzerkann dann von unterschiedlichen Endgera-tetypen aus auf die bereitgestellten Dienste

zugreifen. Der RCcontrol User InterfaceManager ubernimmt die Aufgabe, die abs-trakten Beschreibungen der Benutzer-schnittstelle in geeignete Darstellungen(zum Beispiel HTML, WAP) auf den je-weiligen Endgeraten umzusetzen.

3.3 Sicherheitsaspekte

Ein offenes und dynamisches Informati-ons- und Kommunikationssystem, das aufEthernet und Internettechnologien basiert– wie der RaumComputer – braucht wirk-


Bild 1 RaumComputer-Systemarchitektur

Bild 2 Web-Interface auf einem PDA


same Sicherheitsmechanismen, insbesonde-re wenn das Spektrum der Funktionenbreit gefachert ist. Dabei geht es vor allemum die technische Sicherheit sowie um denDatenschutz. Dazu zahlen neben einersicheren Ende-zu-Ende-Kommunikation(gegenseitige Authentisierung, Integritatund Vertraulichkeit) auch Autorisierung,Nicht-Abstreitbarkeit, Auditing, Defini-tion von Sicherheitspolitiken sowie einehohe Verfugbarkeit, Flexibilitat und Ska-lierbarkeit.

Im Prinzip konnen alle Dienste des Raum-Computers mit maximaler Sicherheit vorunberechtigtem Zugriff geschutzt werden.Mit Ausnahme einiger weniger datentech-nischer Grundfunktionen kann individuellentschieden werden, wie weit man dabeigehen will. Die vom RaumComputer be-reitgestellten mehrseitigen Sicherheits-dienste sind dabei als inharente Diensterealisiert, die im Hintergrund laufen, so-dass sich Benutzer auf ihre Arbeit konzen-trieren konnen, anstatt standig direkt mitbestimmten Sicherheitsmaßnahmen (z. B.Identifikation und Authentifikation) kon-frontiert zu werden. Das Sicherheitssystemdes RaumComputers sorgt fur eine sichereIdentifikation und Authentifikation vonBenutzern, Geraten und angebotenenDiensten. Zu den bereitgestellten Sicher-

heitsdiensten gehoren unter anderem dieAuthentisierung und Autorisierung derBenutzer, die Sicherung der Vertraulichkeitund Integritat von Kommunikationsinhal-ten, die Zutrittskontrolle zu Raumen be-ziehungsweise die Zugriffskontrolle zuDiensten sowie die Zurechenbarkeit vonVorgangen zu Personen. Fur die Zugangs-sowie die Zutrittskontrolle wird ein digi-taler Dienstausweis auf SmartCard-Basiseingesetzt. Eine gesicherte Datenubertra-gung wird durch entsprechende Netzwerk-protokolle (SSL, IPSEC, VPN) gewahrleis-tet.

Voraussetzung fur die Absicherung vonKommunikationsverbindungen zur Wah-rung von Vertraulichkeit, Integritat, Au-thentifikation und Nichtabstreitbarkeitsind symmetrische wie auch asymmetrischeKryptographieverfahren mit privaten undoffentlichen Schlusseln und damit verbun-den eine Public-Key-Infrastruktur (PKI).

Eine sichere Speicherung der ausgestelltenZertifikate ist nur in einer Chipkarte mog-lich. Die Speicherung auf einem Rechnerentspricht weder heutigen Sicherheitsanfor-derungen und -standards, noch ist sie imZeitalter von Mobilitat und moderner Ar-beitsformen mit wechselnden Arbeitsortenpraktikabel. Aus diesem Grund wurde fur

den RaumComputer ein so genannter digi-taler Dienstausweis, die Office IdentityCard (OIC) entwickelt. Dieser dient nichtnur zur Speicherung der Zertifikate, diefur Authentifikation, Verschlusselung undSignatur eingesetzt werden, sondern erstellt auch herkommliche Ausweisfunktio-nen bereit. Fur den Einsatz des digitalenDienstausweises wurden folgenden Zu-satzapplikationen realisiert: rollen- undkontextabhangiges Zugriffskontrollsystemfur Daten und Dienste, Single-Sign-Onund datenschutzgerechte Zeiterfassung.Weitere fur die OIC entwickelte Anwen-dungen zur Unterstutzung innerbetriebli-cher Ablaufe sind die Zutrittskontrolle zuGebauden und Raumen, Bibliotheksfunk-tionen sowie Bezahlfunktionalitat.

3.4 Marktreife

Mit großem Erfolg wurden beim Neubauder Microsoft-Zentrale in Unterschleiß-heim 12 Regelgebaude mit je 4 Geschossenmit einer Bruttogeschossflache (BGF) von32.000 qm mit RaumComputer Technikausgestattet. Dabei kamen pro Geschoss4 RCcpu’s zum Einsatz, an die wiederumdie Sensoren und Aktoren angeschlossenwurden. Die ursprungliche Planung basier-te auf dem Einsatz konventioneller Bussys-teme. Schnell hatte sich jedoch gezeigt, dasseine RC-basierte Installation deutlicheKostenvorteile bei gleichzeitig hoheremNutzen bieten wurde. Mehr als 1400 Mit-arbeitern ist es jetzt moglich, bequem vomArbeitsplatzrechner aus mittels Web-browser Beleuchtung, Jalousien, Heizungund Luftung zu steuern. Daruber hinauswerden auch Zutritts-, Fassaden- und Ein-bruchskontrolle mittels RaumComputerzentral uberwacht.

Im IT-Port Projekt in Munchen werdenderzeit 7 Regelgebaude mit je 5 Geschos-sen und einer BGF von 49.300 qm aus-gestattet.

Dem RaumComputer wurde wegen seinesrichtungsweisenden Charakters fur die Zu-kunft der Gebaudeautomation und des Fa-cilities Management auf der diesjahrigenMesse Light+Building 2002 in Frankfurtder Innovationspreis Architektur undTechnik verliehen. Die RC-Technologiewird von der RaumComputer AG mit Sitzin Karlsruhe, einem Spin-Off des Fraunho-fer Instituts fur Sichere Telekooperation(SIT) in Darmstadt, zusammen mit den


Bild 3 Facilities Management mit dem RaumComputer

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Partnern Beckhoff Industrie ElektronikGmbH mit Sitz in Verl sowie der Wielandelectric GmbH mit Sitz in Bamberg ver-marktet.

4 Zusammenfassung

Der RaumComputer ist ein innovativesGebaudeautomationssystem: Eine offeneund umfassende, Informations- und Kom-munikationsplattform fur integrierte Ge-baudedienste. Er versteht Gebaude alsDienstleistungen und macht das vor alleman der zentralen Beziehung „Nutzer-Rau-me-Dienste‘‘ fest. Dabei erweitert er dietraditionelle Gebaudeautomation um neueLeistungen, um Facilities-Management-und E-Commerce-Dienste und geht sonoch ein deutliches Stuck uber dieursprungliche Vision des „Computer Inte-grated Building‘‘ hinaus.

Der RaumComputer ist ein System, das al-le Funktionen bisheriger gebaudeseitigerInformations- und Kommunikationssyste-me zusammenfuhren kann. Dabei kommtes beim Bauen und Betreiben eines Gebau-des zu deutlichen Kostenreduzierungen.Er erlaubt eine elegante Trennung gebau-deseitiger Grunddienste und individuellerMieterdienste. Danach braucht der Bauherrnur noch diese Grunddienste zu installie-ren und kann es dem Nutzer/Mieter frei-stellen, zusatzliche, individuelle Diensteaufzurusten und bereitzustellen.

Weil der RaumComputer im Gegensatz zukonventionellen Systemen kein aufwendigzusammengefugtes Gebilde aus mehrerenEinzelsystemen ist, sondern eine offeneund integrierte Plattform, werden sich inZukunft wesentlich mehr Planer als bishermit der Planung von Gebaudeautomations-systemen befassen konnen. Dabei ist si-cherlich das Internet-basierte Shop-Systemhilfreich, uber das eine RaumComputer-Installation einfach und schnell zusammen-gestellt werden kann. Letztendlich werdeninteressierte Planer auch uber das Manage-ment- und Konfigurationswerkzeug desRaumComputers verfugen konnen. Da dieLeistungen des RaumComputers jederzeitmodifiziert und nachgerustet werden kon-nen, werden sich fur die Planer zusatzlicheMoglichkeiten im Betreiben entsprechen-der Installationen ergeben.

Der RaumComputer ist nicht zuletzt da-hingehend ausgelegt, die Errichtungsar-

beiten erheblich zu vereinfachen und Um-installationen – im Sinne von Umverdrah-tungen vor Ort – weitgehend unnotig zumachen. Das entlastet die Gebaudeerrich-ter von vielen Routinetatigkeiten. Dazugehort auch, dass sich eine RaumCompu-ter-Installation weitestgehend selbst doku-mentiert und bei Umkonfigurationen ent-sprechend aktualisiert.

Basisdienste sind die klassischen Diensteder Gebaudeautomation – Licht, Heizung/Kuhlung und Jalousie, gegebenenfalls umneue Dienste erweitert – Zutrittskontrolleund Einbruchssicherung. Hinzu kommenganzlich neue Dienste – in erster Linie Fa-cilities-Management und E-Commerce-Dienste – das Melden von Storungen jegli-cher Art, Raumreservierungen, Bewir-tungsdienst, Mietwagenbestellung etc. Zu-dem bietet der RaumComputer dieMoglichkeit, diese Dienste zu modifizie-ren, zu personalisieren und zu erweitern.Mit Hilfe derart integrierter Gebaude-dienste kann sich der Nutzer wesentlichbesser als bisher in einem Gebaude organi-sieren.

Literatur

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Abstract

RoomComputer – A platform for integrated building services

The RoomComputer is an embedded system and as such offers unprecedented chances tomanage buildings. Several RoomComputers can be networked via the Intra-/Internet, whichmakes it possible to monitor, control, and manage rooms and buildings on a unified world-wide accessible platform, irrespective of any particular local technology. It can be easilyinstalled in any building and gives access to a full set of services. It implements a distributedsystem, which provides secure and controlled access to services like

& control of light, heating, ventilation, air and climate,& communication facilities like unified messaging, telephone, fax, etc.,& reservation of rooms and required resources,& localization of persons and equipment within rooms and buildings,& entrance control (i.e. locking/unlocking doors),& organization of maintenance and house keeping, and& charging and billing.

Keywords: RoomComputer, building automation, facilities management, field bus, inte-grated building services, plug and play, security


Documents

RaumComputer; RoomComputer — A platform for integrated building services;