Band 2

Studienreihe zur HeimvernetzungGesellschaftlicher Nutzen der Heimvernetzung

Ergebnisse der Arbeitsgruppe 8 „Service- und verbraucherfreundliche IT“

zum dritten nationalen IT-Gipfel 2008

Impressum

Herausgeber: BITKOM BundesverbandInformationswirtschaft, TelekommunikationundneueMediene.V. Albrechtstraße10A 10117Berlin-Mitte Tel.:030.27576-0 Fax:030.27576-400 bitkom@bitkom.org www.bitkom.org

Projektleitung: MichaelSchidlack Tel.:030.27576-232 m.schidlack@bitkom.org

Autoren: MatthiasBrucke(Leitung),ClaasBusemann,WilkoHeuten,JensKamenik, OntjeLünsdorf,Ann-KathrinSobeckRedaktion: MichaelSchidlack,BilianaSchönberg(beideBITKOM)Gestaltung/Satz: DesignBureaukoklikoStand: Oktober2008Copyright: BITKOM2008Zitierweise: BITKOM,Titel:Untertitel,Nr.Auflage(Ort,Jahr)

Bildnachweise:BTKOM–außer:

Titelbild:istockphoto.com

MitfreundlicherfinanziellerUnterstützungvonArcorAG&Co.KG,DeutscheTelekomAGundHewlett-PackardGmbH.

Band 2

Studienreihe zur HeimvernetzungGesellschaftlicher Nutzen der Heimvernetzung

Ergebnisse der Arbeitsgruppe 8 „Service- und verbraucherfreundliche IT“

zum dritten nationalen IT-Gipfel 2008

Studie 2 der UAG 1 der AG 8 (IT-Gipfel) erstellt im Auftrag des BITKOM durch das OFFIS Institut für Informatik e.V., Oldenburg

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Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis

1 Heimvernetzung 82 Zukunftsszenarien/Gesellschaftliche Anforderungen 10

2.1 Klimawandel 102.2 Energiesparpotentiale durch intelligente Gerätesteuerung 11

2.2.1 Smart-Metering 112.2.2 Lastmanagement 13

2.3 Demographischer Wandel 142.3.1 Verbesserung der medizinischen Versorgung 152.3.2 Ambient Assisted Living (AAL) 17

3 Geräte 203.1 Haustechnik 20

3.1.1 Energieerzeugung 203.1.2 Physikalische Sensoren 213.1.3 Aktoren 233.1.4 Steuerungs- /Automatisierungsgeräte oder -software 243.1.5. Eingabe-/Bediengeräte 26

3.2 Weiße Ware 273.3 Medizinische Geräte 27

3.3.1 Pulsoxymeter 273.3.2 Blutdruckmessergerät 283.3.3 Waagen 283.3.4 Pulsmesser 283.3.5 Stresssensoren 283.3.6 EKG 283.3.7 Temperaturmesser / Thermometer 283.3.8 Spirometer 293.3.9 Peak Flow Meter 29

4 Spezifische Standards und Technologien 304.1 Bustechnik 30

4.1.1 Offene Standards 304.1.2 Proprietäre Systeme 33

4.2 Drahtlose Systeme 344.2.1 Offene Standards 344.2.2 Proprietäre Systeme 35

5 Integrative Standards und Technologien 375.1 OSGi 375.2 UPNP 375.3 JINI 38

6 Zusammenfassung und Empfehlungen 40Literatur 41

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DerBegriffHeimvernetzungkannaufverschiedeneArteninterpretiertwerden,nämlichalsAnbindungdesHausesandasInternetüberbreitbandigeDatenleitun-gen,alshausinterneDatenverkabelungzurVernetzungvonComputernoderalsVernetzungundSteuerungver-schiedenerGewerkeimInnereneinesHausesimSinneeinesintelligentenHausesoder„Smarthomes“.DieseStudiebefasstsichmitdemgesellschaftlichenNutzenderHeimvernetzungimSinneeinerKombinationausallendreiobengenanntenVernetzungsarten.

DieseStudieistBestandteildesinterdisziplinärenunduniversitäts-/institutsübergreifendenProjektes„Heim-vernetzung“imRahmendesIT-Gipfels2008.IndreiTeilstudienadressierendieTUBerlin„Konsumentennut-zenundKomfort“,dasInstitutfürInformation,Orga-nisationundManagementderTUMünchen„TreiberundBarrierenderHeimvernetzung“unddasdasOFFISInstitut„TechnologienundgesellschaftlicherNutzenvonHeimvernetzung“.AuftraggeberderdreiStudienistderBITKOMe.V.

Heimvernetzung,IntelligenteHäuser,SmarthomesundähnlicheKonzeptesindseitJahrenGegenstandsowohlvonRomanen,alsauchvonrealentechnischenEntwicklungen.SogibtesnebenetabliertenweltweitenStandardszurVernetzungderverschiedenenGewerkeimHaus(KNX,LON)auchdieentsprechendenGerätederGebäudesystemtechnik(Sensoren,Aktoren).IndieserStudiesollnebeneinerÜbersichtüberdieexistierendenTechnologienundStandardsimBereichderGebäude-systemtechnikimWesentlichenaufdieFragestellungeingegangenwerden,inwieweitdieseTechnologieneinenechtenNutzenfürdenVerbraucherundfürdieGesellschafthaben.DazuwerdendiemöglichenBeiträgederHeimvernetzungzudenzweiwesentlichenProblemenunsererGesellschaftuntersucht:Klimawan-delunddemographischerWandel.Eskanngezeigtwer-den,dassdurchHeimvernetzungwesentlicheVorteilefürVerbrauchererzieltwerdenkönnen:durcheffiziente-renUmgangmitEnergiekönnenKostengespartundeinBeitragumKlimawandelgeleistetwerden.WeiterhinbietetdieHeimvernetzungdasPotential,imAlterlängerselbstbestimmtindeneigenenvierWändenzuleben,

wasdieLebensqualitäterhöhtundwegendesspäterenUmzugsineinebetreuteEinrichtungebenfallsKostenspart.

DieStudieentstandamOFFISInstitutfürInformatikinOldenburginZusammenarbeitderdreiForschungs-bereicheEnergie,GesundheitundVerkehr.AndieserStellegiltmeinDankdengenanntenKollegenfürIhreMitarbeit.OhnesiewäredieseStudienichtrealisierbargewesen.

Oldenburg,imOktober2008

Vorwort

MatthiasBrucke

8 9

1 Heimvernetzung

DerBegriffHeimvernetzungkannaufverschiedeneArteninterpretiertwerden:

AnbindungdesHausesandasInternetüberbreit-bandigeDatenleitungen

hausinterneDatenverkabelungzurRechner-kommunikationzwischenverschiedenenRäumen

� VernetzungundSteuerungverschiedenerGewerkeimInnereneinesHausesimSinneeines„Smarthomes“.

DieseStudiebefasstsichmitdemgesellschaftlichenNutzenderHeimvernetzungimSinneeinerKombina-tionausallendreiobengenanntenVernetzungsarten.EswerdenalsodieVorteilebetrachtet,diesichergeben,wennSmarthome-TechnologiezumEinsatzkommt.Eslässtsichzeigen,dassnebenderErhöhungdesKomforts(siehedazudieStudiederTUBerlin)aucheineStei-gerungderEnergieeffizienz,sowieeineVerbesserungderMedizinischenVersorgung,derLebensqualitätundSicherheitvon–imspeziellen–älterenMenschen(imSinnedesAmbientAssistedLiving)erreichtwerdenkann.ImBereichderGewerbeimmobiliensinddieseTechnologienseitJahrenimEinsatz,inPrivathäusernistaberz.Zt.nureingeringerProzentsatzderexistie-rendenoderneugebautenHäuserdamitausgestattet.DieshatverschiedeneGründe:nebendemimmernochhohenPreishandeltessichumkomplexeunderklä-rungsbedürftigeTechnologien.DurchdienotwendigeSystemintegrationundAnpassungandiespezifischenGegebenheiteneinerImmobiliemusseinespäterevtl.zuinstallierendeGebäudesystemtechnikvonAnfanganindiePlanungeinbezogenwerden.NachUmfrageinderMarktstudie„IntelligentesWohnen“(Abbildung)desSchweizerGebäudeNetzwerkInstitut(GNI)FachgruppeIntelligentesWohnen[GNI2006],wirddemvernetztenintelligentenGebäude,indemdieobengenannteTech-nologieinstalliertist,inZukunfteinstarkesWachstumzugetraut.

Abbildung 1: Abschätzung des zukünftigen Wachstums im Bereich Intelligentes Wohnen [GNI 2006]

DieseSystemevernetzeninderhöchstenAusbaustufegewerkübergreifendklassischeGebäudetechnikwieHeizungsanlage,RauchmelderundAlarmanlagenübereinBussystem.AlleSystemediesichüberdasBussystemsteuernlassensindindiesemSinneAktorenundalleGerätedieInformationüberdenZustanddesGebäu-desundderUmweltbereitstellensindSensoren.DieRegelungerfolgtdannentwederdezentral,d.h.sieistz.B.indieSensorenintegriert,oderzentralübereinenServer,andemdieInformationenzusammenfließenundverarbeitetwerdenundanschließendinAktionenumgesetztwerden.DieFunktionalitätdereingesetztenHaustechnikmussnachAbbildungvorallemderErhö-hungdesKomfortsundderEnergieeinsparungdienen.AuchsehrwichtigsinddieErhöhungderSicherheitunddasselbstbestimmteLebenimAlter.

Abbildung 2: Kundennutzen von Intelligentem Wohnen [GNI 2006]

DasAngebotanSensorenundAktorenistandaseinzusetzendeBussystemgekoppeltunddaherstarkdifferenziert.EsgibtinEuropanebendenoffenenundIndustriestandardswiez.B.KNX1undLON2eineVielzahlvonproprietärenProtokollen(z-bus3,LocalControlNet-work4(LCN)oderPHC5),dieeinezuanderenProtokolleninkompatibleFamilievonSensorenundAktorenmitsichbringen.ManlegtsichmitderAuswahldesBussystemsauchaufdieAuswahlderangebotenenHaustechnikfest.DieserSachverhaltmussbeiNeuinstallationenbeachtetundgenügendtransparentgemachtwerden.

1 Heimvernetzung

Wird abnehmen

Bleibt konstant

Wird zunehmen

1 %

78 %

21 %

1 www.konnex.org2 www.lno.de3 www.z-bus.de4 www.lcn.de5 www.peha.de

37%

26%

19%

15%

4%

Erhöhen des Komfortsfür die Bewohner

Einsparung von (Energie-)Kosten

Erhöhung der Sicherheit vonPersonen und Sachwerten

Berücksichtigung der Bedürfnissevon alten/behinderten Menschen

Sonstiges

10 11

VernetztmandieseSmarthomesübergeeigneteKom-munikationsinfrastrukturenmitderInfrastrukturderEnergieversorger,soergebensichweitereMöglichkei-tendadurch,dassTageszeit-abhängigeTarifemöglichwerden,wodurchz.B.derStarteinerWaschmaschineimHausaneinegünstigeTarifperiodegeknüpftwerdenkann.DenktmandiesesModellweiter,sokönntemandasManagementbestimmterGerätedemEnergiever-sorgergegenentsprechendeTarifvergünstigungenüber-lassen,wasesdiesemerlaubt,aufderNetzebeneeinbesseresManagementderVerbräuchezuerreichen,umevtl.Kraftwerkskapazitäteinsparenzukönnen.Berück-sichtigtmandannauchnochdasAufkommendezen-tralerEnergieversorger,benötigtmaneinvölligneuesdezentralesEnergiemanagement,dasalleErzeugerundVerbrauchereinbezieht.

2.2EnergiesparpotentialedurchintelligenteGerätesteuerung

DieprivatenHaushaltehabenlautdem„BerichtzurEntwicklungdesEnergieverbrauchs–2008“[AGEB2008]einenAnteilvon26%amGesamtstromverbrauchinDeutschland.DieEndverbrauchergeräteindenHaushaltenwirkensichinihrerMasseentscheidendaufdentäglichenLastgangaus.DieHaushalteverursa-chenWerktagsmorgens,mittagsundabendsPeaksimStromverbrauch,derdurchdieStromversorgungaus-reguliertwerdenmuss,umdieVersorgungssicherheitzugarantieren.

Illustration1:StrombilanzDeutschland2007nach[AGEB2008]

ImZugedesKlimaschutzessollderAnteilregenerativerEnergiequellensteigen.DieEinspeisungendieserEner-giequellensindallerdingsnurschwerplanbar.ZusätzlichgehenlauteinerUmfragederIRON-StudiealleStrom-marktteilnehmervoneinemzukünftigenRückgangdesStromangebots(ausKosten-undVerschleißgründen)aus.DieseEntwicklunghateinenAnstiegvonVersor-gungsengpässenzurFolge.DieBefragtenderIRON-StudiesehendeshalbdasEngpass-undNotfallmanage-mentalssehrwichtigan.[IRONStudy2005]

DenEngpässenkannmitverschiedenenMaßnahmenbegegnetwerden.NebenderSpeicherungderEnergieträgtaucheinintelligentesLastmanagementzudemAusgleichvonVersorgungsengpässenbei.

2.2.1Smart-Metering

VonderEtablierungintelligentererStromzählerinHaushaltenundKMUswirdeineSteigerungdesEner-giemanagementserwartet.ElektronischeStromzählerermöglichendiestundengenaueErfassungdesStrom-verbrauchsunddensofortigenZugriffaufdieseInfor-mationenüberz.B.dasInternet.SoergebensichVorteilesowohlfürEVUsalsauchVerbraucher.EVUskönneninEchtzeitaufdetailierteVerbrauchsprofilezugreifenundsomitihrePrognosenverbessern.DurchdaszeitnaheundfeineraufgelösteVerbrauchsprofilerhöhtsichdieTransparenzfürdieVerbraucher.[Brunner,Hubert2008]

Smart-MeteringermöglichtdenEVUs,wiebeiGroß-verbrauchern,flexibleTarifeauchfürKleinverbraucheranzubieten,dadieseüberdieintelligentenZählerdirektüberaktuelleStrompreiseundPrognoseninformiertwerdenkönnen.

ÜbersolcheTarifänderungenkannderVerbrauchderHaushaltebeeinflusstwerden,waseinerFormdesLastmanagementsentspricht.DurchdieSenkungdesStrompreisesinLasttälernbzw.ErhöhungdesPreisesbeiLastspitzenkönnenLastverschiebungenmotiviertwerdenundsomitdasverfügbareAngebotbesseraus-genutztwerden.

2.1Klimawandel

DerKlimawandelistinletzterZeitalseinesderzentra-lenThemeninsZentrumderAufmerksamkeitgerückt.DerdurchIKT-AnwendungenverursachteCO2-AusstoßhatimJahr2006z.B.mit28Mio.TonnenCO2dasNiveauderLuftfahrterreicht.UmdenCO2-Ausstoßzusenken,istesalsonötig,aufallenEbenenzuoptimie-ren:dieSteigerungderEnergieeffizienzvonGerätenundSystemenistebensowichtigwiedieErhöhungdesAnteilsanregenerativerEnergieerzeugungunddasRessourcen-optimaleManagementvonEnergieer-zeugungundEnergieverbrauchaufNetzebene.NebenderVerbesserungderEnergieeffizienzimEntwurfvonHalbleiternunddamitderReduktiondesEnergiever-brauchseinzelnerGeräte,bieteteineOptimierungderVerbräucheaufGesamtsystemebene,alsoaufein

einzelnesHausbezogenoderaberauchaufdasgesamteStromnetzbezogen,weitereOptimierungsmöglichkei-ten.TrotzvielerMaßnahmenzurErhöhungderEner-gieeffizienzsteigtderStromverbrauchvonPrivathaus-haltenkontinuierlichweiterundderAnteilderprivatenHaushalteamdeutschenStromverbrauchliegtbeica.28%.VerschiedeneStudienzeigen,dassverbesserteDämmungundenergieeffizienteBauweisedasEinspar-potentialdeutlicherhöhen,dassaberdurchdenEinsatzintelligenterSteuerungs-undRegelungsalgorithmen,sowiedurchFernwartungsfunktioneneinweiteresEin-sparpotential–jenachStudievonbiszu35%–möglichist.DieseunterdemSchlagwortSmarthome-Technolo-giezusammenfassbarenAnsätzebestehenausdezent-ralerSensorik,Aktorik,undauseingebettetenSystemen,diedieIntelligenzdesGebäudesdarstellen.

2 Zukunftsszenarien/Gesellschaftliche Anforderungen

2 Zukunftsszenarien/ Gesellschaftliche Anforderungen

KostenWindprognose

Lastprognose

HausaltscontrollerzurEinsatz-PlanungundSteuerung

GerätemitControllern

PermanenteVerbrauchsablesung

Tarifankündigungz.B.einTagvorher

DezentralesEnergiemanagement

Abbildung 3: Energieoptimierung auf Netzebene durch Einbeziehung der einzelnen Verbraucher in ein dezentrales Energiemanagement.

IndustrieHaushalteHandel und Gewerbe

Öffentl. Einrichtungen VerkehrLandwirtschaft

26 %

14 %

8 %3 %

2 %

47 %

12 13

Smart-MeteringwirdbereitsseiteinigenJahrenmitwechselhaftemUmfangineinigenLändernderUSAbetrieben[King,Chris2005].ItaliensgrößterStroman-bieterENELbegann2001mitdemMassen-RolloutvonSmart-Metering-Systemen.AuchinDänemarkbegan-nendieEnergieversorgerErlo,EnergiMidtundSEAS-NVEmitdemflächendeckendenRollout.

NebenwirtschaftlichmotiviertenInstallationenwirdineinigenLändernderEinsatzvonSmart-Metering-Syste-mendurchdenGesetzgebergefordert.

Abdem1.Juli2009hatderGesetzgeberinSchwedenflächendeckendeEinführungvonSmart-Metering-

Systemverordnet.IndenNiederlandenistderEinsatzvonSmart-Metering-SystemsowohlfürElektrizitäts-alsauchGasverbrauchbis2014geplant.

Beispiel ENEL:DasitalienischeEnergieversorgungsunternehmenversorgtemitdemProjekt„Telegestore“ca.30Millio-nen(Stand2006)HaushalteItaliensmitelektronischenStromzählern.DieKommunikationzwischenZählerunddemzentralenErfassungssystemerfolgtbidirektionalübersogenannteKonzentratoren.DieKommunikationzwischenZählerundKonzentratorerfolgtüberPower-line,währenddieserüberdasöffentlicheTelekommuni-kationsnetzmitdemErfassungssystemkommuniziert.

DankdemdirektenAuslesendesEnergieverbrauchsmüssenkeinePrognosenmehrherangezogenwerden,umdieStromkostenzuberechnen.WeiterhinbietetENELseinenKundennunverschiedeneTarifoptionenan,indenenwöchentliche,monatlicheundsaisonaleModulationenvorgesehensind.EinweitererNeben-effektdeselektronischenAuslesensistdiePräventionundDetektionvonillegalemStromverbrauch.

DadieKommunikationzwischenVersorgerundVer-braucherbidirektionalstattfindet,bietensichauchOptionenzurErweiterungumneueTechnologien,wiez.B.Demand-SideManagement,Multi-Metering(Gas,Wasser)oderdieIntegrationvonKleinerzeugern,wiePhotovoltaikanlagen.[Rogai,Sergio2007]

2.2.2Lastmanagement

BeiGroßverbraucherninderIndustriefindeteinLastmanagementschonseitlängererZeitstatt.BeiKleinverbrauchernundHaushaltenhatsichdasLast-managementbishernochnichtetabliert.[Armbrüster,Holger2005]DasLastmanagementfürHaushaltekannentwederüberdirekteKontrolledurchdenVersorger(Demand-Side-Management)oderdurchTarifanreize(Demand-Response)erfolgen.AndersalsbeiGroßver-brauchernstelltdiegroßeAnzahlanHaushaltenhiereinebesondereAnforderungandieKommunikations-kanäledar.DasDemand-Side-ManagementbietetsichausdiesemGrundwenigerfürdasLastmanagementan,dazurdirektenSteuerungderHaushaltsgerätedurchdenVersorgereineEchtzeitkommunikationmiteinerhohenVerfügbarkeitnötigist.[Schäffler,Harald2006]EinweiteresProblemistderMangelvonStandardszurGeräteansteuerung.VieleHerstellerverwendeneineigenesproprietäresProtokollfürdieKommunikationmitihrenGeräten.DarüberhinauskönnenverschiedeneBussystemezurÜbermittlungderDateneingesetztwerden.SomitverkompliziertsichdieRealisationintel-ligenterManagementsysteme.DieseSituationversuchtderIEC61850Standardzuverbessern.EineReihevonHaushaltsgeräteneignetsichnichtzurautomatischenKontrolle,dasievonBenutzerinteraktionabhängen(z.B.

Waschmaschine,Geschirrspüler,etc.).EinEingriffindasVerhaltendieserGerätemussalsomitZustimmungdesNutzerserfolgen,umnichtdieLebensqualitätzumindern.DieseInvolvierungführtjedochhäufigzueinerhöherenAkzeptanzschwelle.InDeutschlandgibtesbisherwenigErfahrungmitDemand-Side-Managementbzw.Demand-ResponsefürKleinverbraucher.Einaktuel-lesProjektistdasBEMI.

Beispiel BEMI:BEMI(BidirectionalEnergyManagementInterface)[Nestle,David2007]wurdeindemdurchdasBMUgeförderteForschungsprojektDINARentwickelt.DasBEMIistsowohleinetechnischealsaucheinelegaleSchnittstellezwischendemNetzdesEnergieversorgersunddemNetzimHaushaltdesVerbrauchers.ÜberdieseSchnittstellekönnenInformationenzwischeneinemHaushaltunddemEnergieversorgerausgetauschtundaufbeidenSeitenzurPlanungbenutztwerden.WelcheInformationenundderDetailgrad,indemdieseausge-tauschtwerden,istvertraglichzwischenVerbraucherundVersorgerfestgelegt.

2 Zukunftsszenarien/Gesellschaftliche Anforderungen

Illustration 2: Architektur „Telegestore“ (aus [Rogai, Sergio 2007])

TCP/IP

INTRANET

ServerModemAAM

GSM/GPRSorPSTNorSatelliteTCP/IP

MV

LV

Concentrator

DLC2400/3200bps

ElectronicMeters

NASCISWOMAMM...

14 15

DietechnischeRealisierungderBEMIverfügtunteranderemübereineRecheneinheitundMess-undRege-linstrumente.DieRecheneinheitempfängtdenTarifdesFolgetagesvomVersorgerunderrechnetdarauseinenoptimalenFahrplanfürjedesangeschlosseneGerät.FürjedenGerätetypmussdafüreinspezifischerAlgorith-musbereitstehen.ZurzeitexistierenAlgorithmenfürGefrier-undKühlschränke,elektrischeWärmebereit-stellung,Klimaanlagen,Waschmaschinen,TrocknerundSpülmaschinen.DieAlgorithmenvermeidenLawinen-effekte,diez.B.durchgleichzeitigesEinschaltenderGeräteentstehenkönnen,indemkleinezufälligeVarian-zeneingestreutwerden.

DieAkzeptanzschwellebeimVerbrauchersolldurchdieBerücksichtigungseinerPräferenzendurchdieAlgo-rithmenniedriggehaltenwerden.ZudemermöglicheneineWeboberflächeundeinePDA-SoftwaredenZugriffunddieKontrolleaufdasBEMI.DadurcherhöhtsichdieTransparenzhinsichtlichdesVerbrauchsalsauchder

Planung.IndiesemSinnestelltdasBEMIauchSmart-Metering-Funktionalitätenbereit.ÜberbeideSchnitt-stellenkönnenVerbrauchs-undErzeugungsinformatio-nenabgerufenwerden,aberauchFerneingriffe,wiez.B.dieÄnderungeinesFahrplans,vorgenommenwerden.

2.3DemographischerWandel

DasAlternderGesellschafthatalsThemainWissen-schaft,PolitikundderÖffentlichkeitindenletztenJah-reneinenenormenBedeutungszuwachserfahren.DerhauptsächlicheGrundfürdieseAufmerksamkeitliegtindendemographischenVeränderungen,diealsdas„AlternderGesellschaft“umschriebenwerden.DiesesAlternistvorallemdurchdreiDimensionengekenn-zeichnet:SowirdzumeinenzwischenheuteunddemJahr2025derAnteilderBevölkerungüber65Jahrenvon20%auffast30%ansteigen.ZumzweitenwirddasVerhältnisältererzujüngererMenschensteigen,was

deshalbvonBedeutungist,weildenjüngerenAlters-gruppenwesentlicheAufgabenbeiderVersorgungälte-rerMenschenzukommenwerden.DiedritteDimensiondesAlternsschließlichistdieZunahmederHochaltrig-keit–soistdieamschnellstenwachsendeGruppediederMenschenüber80Jahren.

Damitwirddeutlich,dassmitdemAlternderGesell-schafteineganzeReihevonProblemlagenanBrisanzgewinnenwerden–keinesfallsnurdieinderÖffent-lichkeitbreitdiskutierteFragederFinanzierbarkeitdergesetzlichenRentenversicherungundderPensionen.InsbesonderedieBetreuungältererhilfs-undpflege-bedürftigerPersonenwirdhierbesondereProblemeaufwerfen.DasAlternistfürdiemeistenMenschenmitkörperlichen,geistigenundpsychosozialenEinschrän-kungenverbunden.ZudenEinschränkungenindenSinnesleistungenkommenDefiziteindenmotorischenKompetenzen,dieeinselbständigesundselbstverant-wortlichesLebenimAltererschweren.DerErhaltbzw.dietechnisch-undsozial-unterstützteRehabilitationvonSinnes-undMobilitätseinschränkungenimAlteristvordiesemHintergrund–sowohlinBezugaufdieGesundheitdesEinzelnen,alsauchausvolkswirtschaft-licherSicht–hinsichtlicheinerlängerenIntegrationindenArbeitsprozess,einemmöglichstlangenselbststän-digenWohnen(welchesauchdieÄlterenselbstbevorzu-gen)oderauchhinsichtlichdersog.Seniorenwirtschaftbedeutsam.

DasThemaLebenundWohnenimAlteristaustech-nologischerSichterstindenletztenJahrenimZugederallgemeinenDiskussionumdendemographischenWandelindenFokusderForschunggeraten.UnterdemTitelIDEAAL(IntegratedDevelopementEnvironmentforAmbientAssistedLivingAnwendungen,alsointeg-rierteEntwicklungsumgebungfürAALAnwendungen)arbeitetdasOFFISmitverschiedenenPartnernanderVerbesserungderaktuellenLebenssituationfürältereMenschenimeigenenHaushaltdurchdieErforschungundBereitstellunggeeigneter„unaufdringlicher“Infor-mations-undKommunikationstechnologien.Zusam-menfassenlassensichvielediesertechnologischenEntwicklungenunterdemBegriffAmbientIntelligence

(AmI).TechnologischhatdieVisionderAmbientIntelli-gencedieEntwicklungvonlernfähigenUmgebungenzumZiel,diedieAnwesenheiteinesMenschenerfassen,aufdiesenreagierenundihnunterstützen.ErreichtwerdensolldiesdurchMiniaturisierungvonSensoren,AktorenundEingebettetenSysteme,dieindieUmge-bungoderinAlltagsgegenständesointegriertwerden,dasssienichtmehrsichtbarsind.DieDiensteineinersolchenintelligentenUmgebungkönnensituations-gerechteInformationenbereitstellenundangepasstaufverschiedeneSituationenreagieren.WenndieseSystemezumEinsatzkommen,umlebensunterstützendfürMenschenmitEinschränkungenzuagieren,sprichtmanvonAmbientAssistedLiving(AAL).DabeiisteseinwichtigerAspekt,dassdieTechnologiedenMenschenunterstützenmussundsichnachihmrichtetundanihnanpassensollundnichtumgekehrt.DarüberhinaussolldieseTechnikz.B.nichtdenPflegedienstabschaf-fenodereinenUmzugineineBetreuungseinrichtungverhindern,sonderndenPflegedienstunterstützenundeinenUmzughinauszögern.

2.3.1VerbesserungdermedizinischenVersorgung

ImAlternehmendiegesundheitlichenProblemenatur-gemäßstetigzu.AlterstypischeFunktionsverlustewieEinschränkungeninderMobilitätundOrientierung,EinbußenimWahrnehmungs-undErinnerungsvermö-genbishinzuchronischenundsichgegenseitigbeein-flussendenErkrankungen(Multimorbidität)werdenbehandlungsbedürftig.AufgrunddersichänderndendemographischenSituationsteigtdieAnzahlderzuver-sorgendenundzubetreuendenMenschen.Schonjetztistabzusehen,dassimmedizinischenBereichdiereinstationäreBetreuungvonPatientennichtmehrmöglichseinwird.DerStrukturwandelimGesundheitswesenerfordertdaherneueLösungenundVerbesserungenindermedizinischenVersorgung.LeistungenmüssenausderstationärenUmgebungindasheimischeUmfelddesPatientenverlegtwerden.AuchausSichtderPatientenistderBedarfklarerkennbar,möglichstvieleVersor-gungsleistungenindengewohntenvierWändenin

2 Zukunftsszenarien/Gesellschaftliche Anforderungen

Illustration 3: Architektur BEMI (aus [Bendel, Christian 2006])

EnergieHandel(EXX)

Leitstelle(Datenbank) BEMI

ZENTRALE

Datenbank-Zugriff

Preisprofil

Preisprofil

Zählerdaten(Bezug/Erzeugung)Messwerte

Nutzer

VorgabeLeistung

regelbareDEA

VerfügbareLeistung

ein/ausVorgabeLeistung

ein/aus

schaltbareDEA

schaltbareLast

schaltbareLast

16 17

AnspruchnehmenzukönnenunddamitsolangewiemöglichimeigenenWohnumfeldverweilenzukönnen.ModellederzukünftigenmedizinischenVersorgungwerdenbasierendaufmedizinischerTelemetrieindivi-duelleGesundheitsbedürfnissezuHauseadressieren.DerBürgerwirddabeinichtmehrnuralsLeistungsemp-fängerwahrgenommen,sondernsolldieMöglichkeiterhalten,deneigenenVersorgungsprozesszusteuern(„PatientEmpowerment“)[BrennanP2003].DieAbstim-mungderVersorgungskettebestehendausPrävention,ambulanterundstationärerBehandlungundPflege,RehabilitationinklusivePost-RehabilitationaufdieindividuellenBedürfnisseerfordertdieVerfügbarkeitdernotwendigenDienstezurrichtigenZeit,amrichti-genOrt,fürdierichtigePersonundindergeeignetenDarstellungsweise[Helleso,R2005].DarausfolgtaberauchdieNotwendigkeiteinerentsprechendentechni-schenInfrastrukturzurFernbetreuungundVersorgungdesPatientendurchz.B.Angehörige,Ärzte,KlinikenoderPflegepersonal(s.Abbildung4).

EsmüssenstabileundwirtschaftlichtragbareSoft-warearchitekturenundInfrastrukturenzurKommu-nikationundInformationsvermittlunggeschaffenundbereitgestelltwerden.DiesbetrifftnichtnurdieUmstellungundEntwicklungneuerIT-ArchitekturenfürneueVersorgungsformen,sondernauchdietechni-schenPlattformenundInfrastrukturenimhäuslichenUmfeld.AusderSichtderEntwicklervonIKT-LösungenstelltdieVernetzungeinegroßeHerausforderungdar.FürdenAustauschdermedizinischenDateninnerhalbundaußerhalbdesHausesmüssenbeispielsweiseStandardsentwickeltwerden.EinwichtigerStandardistindiesemZusammenhangHL7[HL72007],derfürdeninstitutsübergreifendenAustauschmedizinischerDatensorgensoll.InDeutschlandsindweiterhindieEntwick-lungenimRahmendergeplantenGesundheitstelema-tikplattformindiePlanungundUmsetzungregionalerInformationssystemezubeachten.DieGesellschaftfürTelematikanwendungenderGesundheitskartembH(gematik)arbeitetderzeiteinReferenzmodelleinernationalenTelematikinfrastrukturaus,mitderelektroni-schenGesundheitskartealsSchlüsselzuAnwendungenwiedemelektronischenRezeptundderelektronischenGesundheitsakte.WeiterhinstelltsieeinKonzeptzursicherenÜbertragungmedizinischerDatenzurVer-fügung[GesellschaftfürTelematikanwendungenderGesundheitskartembH2007].DiekonkreteUmsetzungderGesundheitstelematikplattformbleibtjedochdenInstitutionenundUnternehmenderGesundheitswirt-schaftüberlassen.

DurchdieÜberwachungdesVerlaufsvonErkrankungenimZusammenspielmitderindividuellenLeistungsfä-higkeitsolldiemedizinischeBehandlungoptimiertundeinemöglichstlangeAufrechterhaltungderGesundheitinkörperlicherundgeistigerHinsichterreichtwerden.DieTechnologiensollenjedochauchdazubeitragen,mittelsSensorenundInformationssystemeninsbeson-derebeiälterenMenschen,Krankheitenfrühzeitigerzuerkennenbzw.neueFormenderVersorgungundBetreuungchronischKrankerzuermöglichen.FüreineambulanteVersorgungundeinMonitoringisteineadäquateHeimvernetzungGrundvoraussetzung,umdieversorgungsrelevantenDatenüberverschiedenste

SensorenzusammelnundintelligentenAuswertungs-systemenimHaushaltoderananderenOrtenverfügbarzumachen.EineReihevonöffentlichnationalundinter-nationalgefördertenForschungsprojektebeschäftigenbzw.beschäftigtensichgenaumitdiesenFragestellun-gen,wiez.B.dievonderEUgefördertenProjekteDoc@home,TelemediCare,CONFIDENT,Mobihealth,xMOTION,MyHeart,SAPHIREundHeartCycleoderdievomBMBFgefördertenProjektePRECAREundCONTAIN.IndiesenProjektenwirdinsbesonderedeutlich,dasseinwesent-licher,beiderHeimvernetzungzuberücksichtigender,BestandteilnichtnurdieIntegrationfestinstallierterHaus-Sensorendarstellt,sondernauchdienachträglicheEinbindungmedizinischerGeräteundSensorenindieInfrastruktur,wiez.B.EKGs,Blutdruckmessgeräte,Waa-genoderErgometer.ZurÜbertragungderSensorenda-tenaneineSet-Top-Boxbzw.andasResidentialGatewayzurKommunikationderSensorenuntereinanderbietetsichdaselektrischeNahfeldan.EntsprechendeUnter-suchungensolcherInfrastrukturen,dieauchalsBodyAreaNetwork(BAN)oderPersonalAreaNetwork(PAN)bezeichnetwerden,sindin[GershenfeldN.1995][ZimmermanT.G.1995]zufinden.Mittlerweileexistie-renSpezialchipsfürBAN/PAN-Anwendungen,dieaufdenEinsatzinmedizinischenAnwendungsfeldernspezi-alisiertsind[Wansch,Rainer2002][Falck,Thomas2006].

NebendiesentechnischenundinfrastrukturellenAspek-tenderHeimvernetzungzurmedizinischenVersorgungmüssenbeiderenEntwicklungweiteregesellschaftlicheAnforderungenbetrachtetwerden.Hierspieleninsbe-sondereökonomische(wiez.B.Kosten,Nachrüstbarkeit),datenschutzrechtliche,sowieethischeFragestellungeneinewichtigeRolle.

2.3.2AmbientAssistedLiving(AAL)

GetriebendurchdendemographischenWandelhältderBegriffAmbientAssistedLiving(AAL)immermehrEin-zuginunserLeben.WasisteigentlichAAL?EineeinfacheundeindeutigeDefinitionzuAALgibtesheutenichtundaufgrundderInterdisziplinarität,alsoderengenEinbindungverschiedensterFachbereichebeimThema

2 Zukunftsszenarien/Gesellschaftliche Anforderungen

ResidentialGateway

Eigenheim

SensordatenSteuerung

Steuerung

Präsentation

TrainingsplanLeistungsdatenBewertung

Sensordaten

Abbildung 4: Vernetzung des häuslichen Umfelds mit der Außenwelt

KlinikBetreuungderPatienten,z.B.ErstellungvonTrainingsplänen�ReaktionaufAlarm�

Pflegedienst

Facharzt

Klinik

EmpfehlungenVitaldaten

Hausarzt

Angehörige

18 19

AAL,wirdesauchinnaherZukunftkeinegeeigneteundfüralleDisziplinenannehmbareBestimmungdesBegriffesgeben.DieübergeordneteVisionvonAAListgekennzeichnetdurchdenWunsch,dasWohlbefindendeseinzelnenMenschenmittelsInformations-undKommunikationstechnologienzuverbessern.EtwasgenauerlässtsichAALübereineReihevonZielenundThemenbeschreiben,diejeweilsausSichteinesMen-schenimalltäglichenLebeneinewichtigeRollespielenunddiesichunterUmständengegenseitigbeeinflussenkönnen.DieEUhatimRahmendesAmbientAssistedLivingJointProgramme(AALJP)einigeZielederzukünf-tigenForschungimBereichAALdefiniert:

AusweitungderZeit,inderMenscheninihrerbevor-zugtenUmgebunglebenkönnen,durchSteigerungderUnabhängigkeit,desSelbstbewusstseinsundderMobilität

UnterstützungdesErhaltsderGesundheitundderfunktionalenFähigkeitenältererMenschen

FörderungeinesbesserenundgesünderenLebens-stilseinesMenschen

VerbesserungderSicherheit,VermeidungsozialerIsolationundErhaltungdesmultifunktionalenNetz-werksumdenMenschen

UnterstützungvonBetreuern,FamilienundPflegeorganisationen

� SteigerungderEffizienzundProduktivitätineineralterndenGesellschaft

ZumErreichendieserZielebedarfeseinerBetrachtungderverschiedenenEinflussfaktorenfürdasWohlbefin-deneinesMenschen.EinezentraleHerausforderungfürdieZukunftistes,diesegenauerzuuntersuchenunddiegesellschaftlichenNetzwerkezuidentifizieren.AufdieserBasislassensichIuK-Technolgienentwickeln,diedasLebendesEinzelnengezieltverbessern.AusSichtdesAALJPsstelltsichderThemenkontextwieinAbbildung5dar.

ElektronischeUnterstützungssystemewerdenimmernureinenkleinenTeilundnurbestimmteThemenfelder,FunktionstypenoderSituationenabdeckenkönnen,umdenobengenanntenZielennäherzukommen.DennochmüssenauchdieRahmenbedingungen,dersogenannteContextofUse,betrachtetwerden,damiteinvomMenschenakzeptiertesundgebrauchstaug-lichesSystementsteht.DiesistauchderGrund,warumdasThemaInterdisziplinaritäteinewichtigeRollespielt.SomüssenfüreinoptimalesUnterstützungssystemnebendenExpertenfürdietechnischenEntwicklungenauchz.B.Pflegewissenschaftler,Mediziner,Psychologen,Sozialwissenschaftler,ÖkonomenundGerontologenherangezogenwerden,umdieAnforderungenfüreineEntwicklunggenauzuanalysierenundfertigeSystemezutesten.AndieserStellegibtesnochvielBedarfangeeignetenMethodenundVorgehensweisenzursystematischenKommunikationallerBeteiligtenimEntwicklungsprozess.

DieEntwicklungvonAAL-Systemenwirdheutevor-wiegenddurchdieIntegrationvonInformations-undKommunikationstechnologienangetrieben.HierspieltgeradedieHeimvernetzungeinegroßeRolle,dennAssistenzsystemeimhäuslichenUmfeldsindaufdieKommunikationundInteraktionmitverschiedenstenHaushaltsgerätenundSensorenangewiesen,z.B.zurLokalisationdesNutzers,ErmittlungseinerAktivitätenundseineskörperlichenBefindens,sowiederIdentifika-tionbestimmterEreignisse.DieklassischenMethodenzuInteraktionmiteinemAssistenzsystemüberBild-schirmundTastaturbzw.MaussindimAAL-Kontextnichtmehrunbedingtgeeignet.NeueundnatürlichereTechnikenwiez.B.SpracheundGestiksindeinfacherundintuitiverfürdenMenschen.BeiderPräsentationspielenebenfallsdieAkustik(synthetischeSprache,nichtsprachlicheAkustik)aberauchdieVerwendungvonLichteineimmerwichtigereRollezurunaufdring-lichenVermittlungvonInformationen.FürdieHeim-vernetzungbedeutetdies,dassverschiedensteGeräteundSensorenmiteinandergekoppeltwerdenmüssen.DieInteroperabilitätüberHersteller-undLändergren-zenhinweggewinntanBedeutung.DamitGeräteundDiensteunterschiedlicherHerstellermiteinander

kommunizierenkönnen,müssensieindasHeimnetz-werkintegriertwerdenkönnen.DiesumschließtsowohldiephysikalischeVerbindung(z.B.überKabeloderFunk-netzwerke),dieVerwendungeinergemeinsamenSpra-chezurKommunikation(Protokolle,Syntax)alsauchdasgleichesemantischeVerständnis.VondemZustandeinerinteroperablenAAL-Weltsindwirnochsehrweitentfernt.EsgibtvieleStandardisierungsbemühungen,umInteroperabilitätüberHersteller-undLändergrenzenhinwegvoranzutreiben.ZudiesemZweckhatsichz.B.auchdie„ContinuaHealthAlliance“in2006gegründet,beidermittlerweile150Unternehmenmitwirken.Con-tinuastütztsichdabeiaufbestehendeinternationaleNormenundIndustriestandardsundgibtEmpfehlungenzuderenNutzungandieEntwicklervonAAL-Systemenweiter.

EsgibtbereitseineReihevonaktuellenProjekten,diesichmitdenverschiedenenAAL-Themenbeschäftigen,darunterz.B.dievonderEUunterstütztenProjektePERSONAundSOPRANOunddeninterdisziplinärenniedersächsischenForschungsverbund„GestaltungaltersgerechterLebenswelten“(GAL)(http://www.altersgerechtelebenswelten.info/).

2 Zukunftsszenarien/Gesellschaftliche Anforderungen

HomeCare

Hobbies

WellbeingPerson

SocialInteraction

Information&LearningWorkingLife

Mobility

Health&Wellness

SupplywithGoods&Chores

Safety,Security&Privacy

Abbildung 5: Einflussfaktoren des Wohlbefindens eines Menschen (www.aal-europe.eu)

20 21

3.1Haustechnik

AngelehntandieHOAI6sollindiesemAbschnitteinÜberblicküberexistierendeGeräte,ProtokolleundStandardsimBereichderHaustechnikgegebenwerden.Abbildung6gibteinenÜberblicküberdieMöglichkei-tenzurAutomatisierungineinemWohnhaus.

Abbildung 6 Darstellung der Automatisierungsmöglichkeiten bei einem Wohnhaus (Quelle: http://www.eib-schoeller.de/images/WDB_EIB-Grafik.jpg Zugriff am 29.08.2008)

3.1.1Energieerzeugung

UmEnergiezuerzeugen,werdenhäufigPhotovoltaik-anlagenverwendet.DieseAnlagenproduzierenmittelsSolarzellenausderEnergiederSonneneinstrahlungelektrischeEnergie.UmeineverwertbareMengeanEnergiezuerzeugen,isteineFlächevonmehrerenQuadratmeternnötig,diemitSolarzellenbedecktwird.HierzuwerdenüblicherweiseHausdächeralsGrundflä-cheverwendet.EineAlternativezuPhotovoltaikanlagensindWindkraftanlagen,diediekinetischeEnergiedesWindesinelektrischeEnergieumwandeln.HierzuwirddieWindströmungausgenutzt,diedieRotorblätterantreibt.DieerzeugteEnergiekannentwederzwischen-gespeichertundvomjeweiligenGebäudeverbrauchtwerden,oderindasöffentlicheStromnetzeingespeistwerden.EinneuerAnsatzsindKraft-Wärme-Kopplungs-

Systeme.SolcheKWK-AnlagenwerdenzunehmendauchinEinfamilienhäuserneingesetztunderhöhendurchdiegleichzeitigeErzeugungvonStromundWärmedenNutzungsgradderAnlage.[WikimediaFoundationInc.2008],[WikimediaFounda-tionInc.2008a],[WikimediaFoundationInc.2008b]

3.1.1.1 Heizung / Klima / Lüftung

DieAutomatisierungderHeizungs-,Klima-undLüf-tungsanlagenstellteinenwesentlichenTeilderGebäu-deautomatisierungdar.NachDINEN15232kanndurchAutomatisierungderAnlageneineErsparnisvonca.30%(beiBüroräumen)gegenüberStandardanlagenerreichtwerden.DabeimusssowohleineAutomatisierungderAnlagenaufEinzelraumebeneumgesetztwerden,alsaucheineKombinationdereinzelnenRegelungenunter-einanderrealisiertwerden.DasRegelungssystemwirddabeisokonzipiert,dasseinebedarfsgeführteRegelungumgesetztwerdenkann.DadurchwirdimIdealfallnurEnergiefürdieAnlagenerzeugt,wenndieseauchbenötigtwird.ZurSteuerungderHeizungsanlagenkannaufdieRegelungderHeizungsanlage,dieRegelungderPumpen,sowieaufdieHeizkörperventileselbstzuge-griffenwerden.Klima-undLüftungsanlagenverfügenimNormalfallbereitsüberSchnittstellenzurSteuerung.DurchintelligenteAuswertungvonSensorinformati-onenkönnendieseAnlagensomiteffizientgesteuertwerden.

3.1.1.2 Licht

DurchdasanwesenheitsgesteuerteSchaltenderBeleuchtungsowiedieVerwendungvonenergiesparen-denLeuchtkörpernkannnachDINEN15232eineEnergie-ersparnisvonbiszu13%(beiBüroräumen)gegenübereinemStandardsystemerreichtwerden.DabeiwirdaufGrundlagevonSensordatenermittelt,obsichPersonenimjeweiligenRaumbefindenundobeineBeleuchtung

notwendigist.AufGrundlagedieserInformationenkanndieBeleuchtungvomGebäudeautomatisierungs-systemaktiviertbzw.deaktiviertwerden.

3.1.1.3 Türkommunikation

TürkommunikationdientzurÜbermittlungderInfor-mation,dasssicheinePersonaneinerEingangstürdesGebäudesbefindet.DieskanndurchsimpleKlingel-systemerealisiertwerden.DarüberhinausexistierenSystem,dieesermöglichen,Audio-und/oderVideoüber-tragungenzurjeweiligenPersonherzustellen.DieskannüberdafürvorgeseheneLautsprecherundMonitoregeschehen,aberauchüberAlltagsgegenständewiedenFernseherunddieHi-Fi-Anlagerealisiertwerden.IstdasGebäudeautomatisierungssysteminderLage,diePer-sonenimGebäudezuidentifizierenbzw.ihrePositionfestzustellen,kanndasjeweiligeMediumzurKommu-nikationinAbhängigkeitvonderPositionderjeweiligenPersongewähltwerden.

3.1.1.4 Alarmanlagen

AlarmanlagendienenzumSchutzvorunbefugtemEin-dringenindasGebäude.DiemeistenSystemearbeitendabeiunabhängigvomGebäudeautomatisierungs-system.DazuwirdmittelsunterschiedlicherSensorenfestgestellt,obsichunbefugtePersonenZutrittzumGebäudeverschaffthaben.Daraufhinwirdaufunter-schiedlichenWegenversucht,diePersonenimGebäudesowieexterneStellenüberdenEinbruchzuinformieren.BeispielsweisewerdenprivateSicherheitsdiensteüber(Funk-)Telefonverbindungeninformiert.DarüberhinauswerdenoftmalsWarnsignaleund-lampenaktiviert,umanwesendePersonensowiedieEindringlingeüberdieSituationzuinformieren.BeieinerAnbindungderAlarmanlageandasGebäudeautomatisierungssystemkanndasWarnenderBeteiligtensowiedieInformationvonSicherheitsdienstenübervorhandeneGebäudekom-ponentenrealisiertwerden.EbenfallskanneinAlarm-systemdurchVerknüpfungvonAutomatisierungskom-ponentenrealisiertwerden.

3.1.2PhysikalischeSensoren

ZurRealisierungbestimmterRegelungenimBereichderGebäudeautomatisierungsindSensorennötig,diedenaktuellenStatusimRaumerfassen.ImFolgendenwer-dendiewichtigenSensoren,ihreFunktionsweise,sowiedieRegelungen,zudenensieüblicherweiseeingesetztwerden,nähererklärt.

3.1.2.1 Bewegung / Präsenz / Annäherung

AnwesenheitskontrolleistbeiderAutomatisierungvonGebäudenunumgänglich.ImNormalfallwirddasDetek-tierenvonPersonenmittelsBewegungs-bzw.Präsenz-meldern(sieheAbbildung7)durchgeführt.DiesestellenübereinenpassivenInfrarotsensor(PIR)dieBewegungvonObjektenfest,dienichtdiegleicheTemperaturwiedieUmgebungstemperaturhaben.AlternativexistierenSystem,dieBewegungaufBasisvonBilderkennungs-verfahrenmittelsKameraüberwachungfeststellen.BewegungsmeldersindinunterschiedlichenVariantenerhältlich,könneneinenRadiusvonbiszu360°beobach-tenunddeckendabeidurchschnittlicheinenRadiusvon5–8mab.AnnäherungwirdmittelsZeitmessverfahrenbestimmt,beideneneinSignal(Ultraschall,Infrarot-licht,…)ausgesendetunddaraufhindieZeitgemessenwirddievergeht,bisdasEchodesSignalszumSensorzurückkehrt.AufGrundlagedervergangenenZeitundderAusbreitungsgeschwindigkeitdesSignalskanndieEntfernungbiszumnächstenObjektberechnetwerden.

Abbildung 7 Bewegungsmelder (Quelle: http://www.solarenergy-shop.ch/Media/Shop/bewegungsmelder.jpg Zugriff am 29.08.2008)

3 Geräte

3 Geräte

6 HonorarordnungfürArchitektenundIngenieure,www.hoai.de

22 23

3.1.2.2 Helligkeit

LichtsensorenmessenmittelseinesoptischenSensorsdieHelligkeit.MittelseinerdefiniertenSchnittstellekannderWertvonanderenSystemenausgelesenwerden.AusdemWertlässtsicheineAussageüberdieStärkederBeleuchtungdesjeweiligenRaumestreffen.LichtsensorenwerdenbeispielsweisebeiderRegelungvonBeschattungundBeleuchtungeingesetzt.

3.1.2.3 Temperatur

Temperatursensorenstellen,ähnlichwieeinThermo-meter,dieaktuelleRaumtemperaturfest.MittelseinerdefiniertenSchnittstellekannderWertvonanderenSystemenausgelesenwerden.AufGrundderunter-schiedlichenAnforderungengibtesbeiderGenauigkeitderSensorenerheblicheUnterschiede.OftmalsmussderSensorwertzurKorrekturumeinenfestenWerterhöhtoderverringertwerden.TemperatursensorenwerdenbeispielsweisebeiderRegelungderHeizung,derKüh-lungundderLüftungeingesetzt.

3.1.2.4 Enthalpie

Enthalpie-SensorenstellendiegefühlteRaumtempera-turfest.DieserWertwirdaufGrundlagederTempera-tursowiederLuftfeuchtigkeitbestimmt.MittelseinerdefiniertenSchnittstellekannderWertvonanderenSystemenausgelesenwerden.DieserWertlässtRück-schlüsseaufdieBehaglichkeitimjeweiligenRaumzu.Enthalpie-SensorenwerdenbeispielsweisezurRegelungderLüftungeingesetzt.

3.1.2.5 Energieverbrauch/EnergieertragDerEnergieverbrauchdurchStromkannaufGrund-lagederMessungvonStromundSpannungbestimmtwerden.SpezielleSensorensindinderLage,nurdenWirkleistungsanteilzumessen,d.h.derBlindlastanteilderScheinleistung,derdurchdasAufbauenelektri-scherodermagnetischerFelderentsteht,wirdnichtberücksichtigt.AnhanddieserMesswertekanneineAussageüberdenStromverbrauch,derbeispielsweise

durchStandby-StrömewährendderNachterzeugtwird,getroffenwerden.Diesekönnendaraufhingezieltverhindertwerden.

3.1.2.6 Luftqualität

CO2-Sensoren(sieheAbbildung8)stellendieaktu-elleCO2Konzentrationfest.MittelseinerdefiniertenSchnittstellekannderWertvonanderenSystemenausgelesenwerden.AusdemCO2-WertkönnenRück-schlüsseaufdieLuftqualitätgeschlossenwerden.AufGrundunterschiedlicherBauartenweisenCO2-SensorensehrunterschiedlichMessreichweitenauf.CO2-SensorenwerdenbeispielsweisebeiderRegelungderLüftungeingesetzt.

Abbildung 8 CO2 Sensor (Quelle: http://www.driesen-kern.de/images/esense1withdisplay.jpg Zugriff am 29.08.2008)

3.1.2.7 Binäre/Analoge Eingänge

Binärebzw.analogeEingängedienenzurWeiterver-arbeitungvonSignalen,diebeispielsweisevoneinemanderenSensorkommenkönnen.LiegtdasSignalinbinärerFormvor,könnennurzweiFälleunterscheidenwerden.Diesewerdenals0oder1interpretiert.EinBeispielfüreinenSensor,dereinbinäresSignalausgibt,wäreeinPräsenzmelder,daindiesemFallnurzweiFälleunterschiedenwerdenmüssen(AnwesenheitundkeineAnwesenheit).DurchzeitlichkoordiniertesSendenvon1enund0enkönnenwiederumbeliebigkomplexeProto-kollerealisiertwerden,wasdasSendenvonumfangrei-chenDatenermöglicht.BeieinemanalogenSignalwirdeinWertzwischendemminimal-unddemmaximal-möglichenWertdesjeweiligenSensorsausgegeben.DasSignalkannalsoalsWertzwischen0und100%

interpretiertwerden.DieskönntebeispielsweisederWerteinesTemperatursensorssein.UmdenWertwei-terverarbeitenzukönnen,musserinderRegelzunächstineinendigitalenWertumgewandeltwerden.

3.1.2.8 Brandmelder

BrandmeldersindSensoren,dieeinoffenesFeuerimjeweiligenRaumerkennenkönnen.DieseSensorenfunktionierenaufGrundlagevonGas-,Wärme-und/oderRauchmessungen.AutomatisierteSystemesindinderLage,Gegenmaßnahmen,wiebeispielsweiseLöschanlagen,zuinitiierenund/oderdieFeuerwehrzuverständigen.

3.1.2.9 Außenklima

Wetterstationen(sieheAbbildung9)erfassendasKlimaaußerhalbdesGebäudesundsindalsZusammenschlussverschiedenerSensorenzuverstehen.DabeiwerdenunteranderemdieTemperatur,dieLuftfeuchtigkeitunddieLuftgeschwindigkeitermittelt.DieseMesswertewerdenz.B.zurRegelungderBeschattungoderderHeizungverwendet.

Abbildung 9 Wetterstation (Quelle: http://www.topgartenbau.de/gwh/ws/bilder/wetterstation_02.jpg Zugriff am 29.08.2008)

3.1.2.10 Sonneneinstrahlung

SonneneinstrahlungwirdmittelsLichtsensorenfestgestellt.DerMesswertlässtRückschlüsseaufdieStärkederSonneneinstrahlungzu.AufGrundlageder

MesswertekönnenRegelungenzurSteuerungderBeschattungrealisiertwerden.

3.1.2.11 Windrichtung/Windgeschwindigkeit

DieWindrichtungunddieWindgeschwindigkeitwirdaußerhalbdesGebäudes,oftmalsmittelseinerWetter-station,festgestellt,umEinflussaufdieBeschattungnehmenzukönnen.DabeihohenWindgeschwindig-keitenhäufigdieBeschattungeingefahrenwerdenmuss,werdendieseInformationenverwendet,umdieBeschattungebensowiedieFensterautomatisiertvorSchädenzuschützen.

3.1.3Aktoren

UmEinflussaufdenStatuseinesGebäudesnehmenzukönnen,sindAktorennötig,dieaufGrundlagevonSen-sorwertengeschaltetwerden.ImFolgendenwerdendieFunktionsweisenderwichtigstenAktorenbeschrieben.

3.1.3.1 Schalter/Dimmer

Schalterbzw.DimmerdienenderSteuerungvonauto-matisiertenAnlagendurchdiePersonenimGebäude.MittlerweilesindnebenherkömmlichenSchaltern,diedasSignalübermitteln,dasssiebetätigtwurden,verschiedenekomplexeBedienelementeerhältlich,dieteilweiseübereingebetteteRechnerzurSteuerungverfügen.DarüberhinausexistierenbatterieloseFunk-lösungen,diedieEnergiezurErzeugungdesFunksignalsausdemBetätigendesSchaltersgenerieren.

3.1.3.2 Rollladen/Jalousie

Rollladen-bzw.Jalousiesteuerungen(sieheAbbildung10),sindindiversenverschiedenBauformenerhält-lich,beruhenabergrößtenteilsaufdemPrinzipeinesStellmotors,derübereinebestimmteZeitaktiviertwird.ZusätzlichwirddesÖfterendieMöglichkeitzurLamel-lenverstellunggegeben,umeinenzusätzlichenEinflussaufdieBeleuchtungbzw.Beschattungzuermöglichen.

3 Geräte

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Abbildung 10 Steuerbarer Rollladen (Quelle: http://www.favoritfenster.com/rolladen.jpg Zugriff am 29.08.2008)

3.1.3.3 HeizungIndieHeizungssteuerungkannaufunterschiedlicheArtundWeiseeingegriffenwerden.BestimmteHeizungs-anlagenerlaubenz.B.denEingriffindieHeizungsrege-lung.EbenfallserlaubeneinigePumpen,diedasWasserderHeizungimGebäudeverteilen,denEingriffinihreSteuerung,unabhängigvondereigentlichenHeizungs-steuerung.DarüberhinauskanndirektaufeinzelneHeizkörperzugegriffenwerden,indemsteuerbareHeizungsregleraufdieVentilederHeizkörpermontiertwerden.

3.1.3.4 Lüftung

LüftungssystembieteninderRegelbereitsSchnitt-stellenzurSteuerung.FürGebäudeautomatisierungs-systemebzw.SystemlösungenwerdenKomponentenangeboten,dieeinenEingriffindieLüftungssteuerungerlauben.DarüberhinausexistierenSysteme,dieinFensterrahmenintegriertwerdenkönnenundesermög-lichen,Fensterautomatisiertzuöffnen,zuschließenundzuverriegeln.

3.1.3.5 Binär- / Analogausgänge

DaDatenoftmalsanandereAktorenoderSensorenweitergegebenwerdenmüssen,werdenanalogebzw.binäreAusgängezumÜbertragenvonDatenverwendet.EinbinärerWertentsprichtdabeieinerlogischen0oder1.DurchzeitlichkoordiniertesSendenvon0enund1en

könnenbeliebigkomplexeProtokollerealisiertwerden,wasdasÜbermittelnvongroßenDatenmengenerlaubt.EinanalogerAusgangstellteinenWertzwischendemmöglicheMinimumundMaximum,alsoeinenWertzwi-schen0und100%,dar.

3.1.3.6 Audio

AudiosystemeermöglichenesdemGebäudeautoma-tisierungssystem,mitdenPersonenimGebäudezukommunizieren.DiesreichtvonderGenerierungvonWarn-undKlingeltönen,überdasAbspielenvonauf-gezeichnetenBotschaften,biszurSynthetisierungvonmenschlichenStimmen.

3.1.3.7 Steckdosen

SchaltsteckdosenkönnenmittelsihrerSchnittstel-lendeaktiviertwerden.DiesermöglichtdasgezielteAbschaltenvonStandby-Strömen,diebeispielsweiseanfallen,wenneinRaumnichtmehrverwendetwird.DanachdemDeaktivierenderSteckdosekeinStrommehrzurVerfügunggestelltwird,werdenauchGeräte,wiebeispielsweiseDruckeroderMonitore,nichtweitermitStromversorgt.

3.1.4Steuerungs-/Automatisierungsgeräteoder-software

3.1.4.1 Kommerziell

� 3.1.4.1.1GiraHomeserver

DerGiraHomeserverstellteinezentraleSteuer-,Kont-roll-undMeldekomponentefürdenKNXbzw.EIBBusdar,wasdieMöglichkeitzurDefinitionkomplexerRege-lungenvonSensorenundAktorenermöglicht.DurchdieIntegrationdesGiraHomeserversineinLAN-NetzwerkkanndieSteuerungderGebäudekomponentenbei-spielsweiseüberdenComputergehandhabtwerden.DieSteuerungkannebenfallsüberdasInternetreali-siertwerden.GirastelltdazueinInternetportalzurVer-fügung,daseinensicherenZugangzurHaussteuerung

bietet.DarüberhinausistderGiraHomeserverinderLage,technischeStörungen,MesswerteundZuständederjeweiligenAnlageperE-MailundSMSandenBenut-zerzusenden.ZusätzlichermöglichderGiraHomeserverdasFestlegenvonautomatisiertenVorgängenzufestenZeitensowiedasProgrammierenvonSzenarien,diedasSchaltenunterschiedlicherKomponentenbeinhaltenkönnen.[GiersiepenGmbH&Co.KG2008]

3.1.4.1.2Raumcomputer

RaumcomputerstelleneinSystemzurSteuerungvonGebäudeautomatisierungssystemendar.AlszuGrundeliegendesGebäudeautomatisierungssystemkanndabeitheoretischjedesSystemeingesetztwerden,dasübereineTCP/IPSchnittstellegesteuertwerdenkann.FeldbussystemewieDaliundEIB/KNXwerdensomitunterstützt.DaszurSteuerungnötigeAutomations-werkzeugwurdeinOSGIimplementiertundermöglichtdasErstellenvonBenutzerschnittstellenalsInternetsei-ten.Hierdurchistesmöglich,dasGebäudeautomatisie-rungssystemüberdasIntranetund/oderdasInternetzusteuern.[RaumComputerEntwicklungs-undVertriebsGmbH2008]

3.1.4.1.3MacMyHome

MacMyHome(auchbekanntalsm..myhome)stellteineSteuerungssoftwarefürden„AppleMacmini“dar.DerSchwerpunktliegtdabeiaufderSteuerungvonMulti-mediafunktionen.DieSoftwareunterstütztdarüberhin-ausdasBAOS-(BusAccessandObjektServer)Protokoll,wasdieAnsteuerungvonbiszu256KNXKomponentenermöglicht.AufdiesemWegkanndieMultimediasteu-erungdes„Applemacmini“indasGebäudeautoma-tisierungssystemintegriertwerden.AlsphysikalischeSchnittstellezumKNXBusdientdabeieinespezielleKNXKomponente,diedenZugriffperTCP/IPaufdenKNXBuserlaubt.[myhome2008]

3.1.4.1.4ERGO3myHomeBox

myHomeBoxisteinvonderFirmaERGO3entwickeltesundvertriebenesGerätzurSteuerungvonGebäude-automatisierungssystemen.DabeiwirdbesondererWertaufdieGestaltungvonbenutzerfreundlichenSchnittstellenzurSteuerunggelegt.DadieseBenut-zerschnittstellenwebbasiertsind,kanndieSteuerungproblemlosüberdasIntranetund/oderdasInternetrea-lisiertwerden.DarüberhinauskönnenSzenendefiniertundzeitlichgesteuerteautomatisierteAnsteuerungenprogrammiertwerden.AlsGebäudeautomatisierungs-systemkannEIB/KNXeingesetztwerden.DieSteuerungistüberjedenBrowsermöglich.[ergo32008]

3.1.4.1.5EisBärKNX

EisBärKNXisteineVisualisierungssoftware,dieesdemBenutzerermöglicht,einaufEIB/KNXbasierendesGebäudeautomatisierungssystemdarzustellenundzusteuern.ZurVisualisierungkönnendieProjektdateienderKNXPlanungs-undKonfigurationssoftwareETSver-wendetwerden.AlsBetriebssystemwerdenWindowssowiedas.NetFrameworkvonMicrosoftvorausgesetzt.ZurKommunikationzwischendenKNX-BusunddemzurVisualisierungnötigenPCmusseinenspezielleKNX-KomponenteamBusinstalliertwerden,dieeineKom-munikationüberTCP/IPermöglicht.Durchsogenannte„Extensions“könnenderVisualisierungselbstprogram-mierteSoftwarekomponentenhinzugefügtwerden.[AlexanderMaierGmbH2008]

3.1.4.2 Opensource

3.1.4.2.1MisterHouse

MisterHouseisteinoffenesProgrammzurHeimauto-mation.EsunterstützunterschiedlicheMethodenzurSteuerung,wiebeispielsweiseüberWebseiten,Sprach-befehleoderzeitlichgesteuerteEreignisse.EsistsowohlfürWindows,alsauchfürdiemeistenUnixDistributi-onenerhältlich.UntereanderemsindFunktionenzurKommunikationmitX10Geräten,unterschiedlichen

3 Geräte

26 27

Infrarot-Empfängern,verschiedenDisplays,Internet-diensten(u.a.mail,httpundftp)sowieInstantMessen-ger-Anwendungenimplementiertworden.[MisterHouse2008]

3.1.4.2.2LEIBnix

LEIBnixisteinoffenesProjekt,indessenRahmeneineSoftwarefürLinuxDistributionenentwickeltwird,diedasSendenundEmpfangenvonDatenaufeinemEIB-Buserlaubt.DabeiwirdgroßenWertaufdieTatsachegelegt,dassdieSoftwareaufSystemenmitminimalerAusstattunglauffähigist.LEIBnixbietedarüberhin-ausdieMöglichkeit,automatisiertzeitlichgesteuertKomponentenamEIB-Busanzusteuern.DieflexibleundoffeneProgrammierungdesSystemserlaubtes,weitereSystemzuintegrieren.[LEIBnix2008]

3.1.5.Eingabe-/Bediengeräte

ZurSteuerungeinesGebäudeautomatisierungssystemsdurchdenAnwenderstehenunterschiedlicheGerätezurVerfügung.ImFolgendensolleinÜberblicküberdieamhäufigstenverwendetenBedienelementegegebenwerden.

3.1.5.1 Schalter

SchalterbietendemAnwendereinesimpleMöglich-keit,EinflussaufdasGebäudeautomatisierungssystemzunehmen.BeimBetätigeneinesSchalterswirddemSystemmitgeteilt,dassderSchaltergedrücktwurdeundaufwelchePositionergestelltwurde.DieserAktionkanneinebeliebige,durchdasSystemdefinierteReak-tionfolgen.

3.1.5.2 Taster

TasterfunktionierenvomPrinzipherwieSchalter,mitderAusnahme,dasseinTasternichtaufeinebestimmtePositiongestelltwerdenkann.EswirdlediglichdieInfor-mationübermittelt,dasseinSchalterbetätigtwurde.DasGebäudeautomatisierungssystemreagiertdarauf-hinmitderentsprechendprogrammiertenFunktion.

3.1.5.3 Displays

DisplaysbietendurchgeringeAbmessungenundhäufigumfangreicheAnschlussmöglichkeiteneineidealeMög-lichkeit,unauffälligineinGebäudeintegriertzuwerden.NachrichtendesAutomatisierungssystemskönnensoaufeinekomfortableArtdargestelltwerden.

3.1.5.4 Touchpanel

TouchpanelsbieteneinekomfortableundumfangreicheMöglichkeitzurSteuerungeinesGebäudeautomati-sierungssystems.DasieindenmeistenFällenübereinenAnschlusszueinem(ggf.eingebetteten)Rechnerverfügen,derdieSteuerungderKomponentensowiedieVisualisierungdesSystemsübernimmt,kanneinekom-plexeRegelunganeinfacheundintuitiveBedienanwei-sunggeknüpftwerden.DaTouchpanelsBerührungenaufderOberflächedesDisplayserkennenkönnen,kanndieBedienungohnezusätzlicheEingabegeräteerfolgen.

3.1.5.5 Fernbedienung

Fernbedienungenfunktionierenüblicherweisemit-telsderÜbertragungvonInfrarotlicht.DabeiwirdeinkodiertesSignaldurchdasEin-undAusschalteneinerInfrarotdiodeerzeugt.SpezielleModulesindinderLage,dieseSignalezuerkennenundaneinGebäudeautoma-tisierungssystemweiterzugeben.DiesgeschiehthäufiginVerbindungmiteinemHomeserver.MittlerweilesinddiverseFernbedienungenerhältlich,dieInformationenüberFunkverbindungenübermitteln.DarüberhinausexistierenprogrammierbareVariantenmit(Touch-)Displays,beidenensichFunktionenundAussehenfreidefinierenlassen.

3.1.5.6 PDA / Telefon

DaPDAsundMobiltelefoneimmerleistungsstärkerundbedienungsfreundlicherwerden,lassensichbestimmteGerätesehrgutzurSteuerungvonGebäudeautoma-tisierungssystemeneinsetzen.BeliebteTechnologienzurKommunikationsinddabeiBluetooth,WLANundInfrarotsowieDatenübertragungsdienstewiebeispiels-weiseGPRSoderUMTS.DaneueMobiltelefonehäufigübereinenInternetbrowserverfügenunddiegenanntenTechnologienZuganginsInternet/Intranetbieten,kannaufdieseWeiseaufBenutzerschnittstellenzugegriffenwerden.DarüberhinausexistierenspezielleAnwendun-gen,dieaufMobiltelefoneninstalliertwerdenkönnenundZugriffaufdieGebäudesteuerungerlauben.

3.1.5.7 Visualisierung

VisualisierungendesGebäudeautomatisierungssystems,sowiedervomSystemerzeugtenDaten,sindeineguteGrundlagezurSteuerungdesSystemsdurchdenBenut-zer.MittlerweileexistierenSysteme,diedienotwendi-genFunktionenaufeineleichtverständlicheWeisedar-stellen,sodasskeineEinarbeitungindasSystemnötigist.DieVisualisierungerfolgtimNormalfallübereinWebinterface,sodassmitunterschiedlichenSystemenaufdieSchnittstellezugegriffenwerdenkann.

3.2WeißeWare

WeißeWarebezeichnetelektrischeHaushaltsgeräte–u.a.GeräteallerArtzurErledigungvonHausarbeitwieKochen,Backen,Waschen,ReinigenundauchKörper-pflege.WeißwarensindunterteiltindieGattungenGroß-undKleingeräte.ZudenGroßgerätengehörenhierinsbesondereKühlschrank,Gefrierschrank,Gefriertruhe,Elektroherd,Waschmaschine,GeschirrspülmaschineundWäschetrockner.KleingerätesindzumeinenthermischeGerätewieToaster,Haartrockner,MikrowellenherdundKaffeemaschinemitentsprechendhoherLeistungs-aufnahme(ca.500–2500W),zumanderenmotorischeGerätewieHandrührgerät,PürierstabundHandstaub-

sauger.DieBezeichnunghatihrenUrsprunginderklas-sischenFarbeWeißbeiWasch-undKüchengeräten.

FüreineEinbindungineineGebäudesystemtechnikistentscheidend,obsichdieentsprechendenGerätevonAußensteuernlassen.InDeutschlandwerdensolcheGerätez.Zt.vondenFirmenMieleundBSHvertrieben.BeideHerstellersetzendabeiaufeineVernetzungderGeräteüberKNXüberPowerline,d.h.überdieexis-tierendenStromleitungen.ImInnerenderGeräteistjeweilseinOSGi-Serverzufinden,derdienotwendigenSoftwaremoduleenthält.EsexistierenjeweilseigeneBediengeräte,aberauchGatewayszuKNXoderzumLAN,sodassdieseGeräteineinübergeordnetesSystemintegrierbarsind.

3.3MedizinischeGeräte

3.3.1Pulsoxymeter

DieSauerstoffsättigung(sO2)gibtan,wievielProzentdesgesamtenHämoglobinsimBlutmitSauerstoffbeladenist.DieseskannentwederinvasivmiteinerBlutprobebestimmtwerden,odernichtinvasivmitHilfeeinesPulsoxymeters.DieseMessungbestimmtjedochdiequasi-arterielleSauerstoffsätigung(SpO2).DieTechnikdernichtinvasivenPulsoxymetrieberuhtaufzweiPrinzipien:ZumeinenwirddiedurchdieSauer-stoffsättigungbeeinflussteFarbedesBlutesaufzweiWellenlängenbestimmt.ZumanderenverändertsichdieMengedesBlutesimGewebeunddamitdieMengedesabsorbiertenLichtes.Anbieter:z.B.Corsience,Nonin,Weinmann

3 Geräte

28 29

3.3.2Blutdruckmessgerät

BlutdruckistderDruckdesBlutesineinemGefäß.Nor-malwirdhiervondemarteriellenDruckindengroßenSchlagadernaufHerzhöhegesprochen.GebräuchlicheAbkürzungensind:BD(Blutdruck),BPBloodpressureundRR(Riva-Rocci).DerWertwirdineinemZahlenpaarsystolisch/diastolischangegeben.DieBestimmungkannzumeineninvasiverfolgenmitHilfeeinesDruck-fühlersineinemBlutgefäß(blutigeMessung).EsistauchmöglichdenBlutdrucknichtinvasiv(indirekteMes-sung)zubestimmen.Dabeiwirdmeistensdasauskulta-torischeMessverfahrenverwendet.WirdzusätzlichnocheinEKGund/odereineSpO2-Messungdurchgeführt,bestehtdieMöglichkeitaufMessungdesrelativenBlutdruckes(PulsTransitTime,PTT).Beidenautomati-schen(digitalen)BlutdruckmessernistzuunterscheidenzwischenderOberarm-undderHandgelenkmessung.DieGerätefürdieHandgelenkmessungsindkleinerunddamitkomfortablerbeimTragen.JedochsinddieWertewesentlichungenauerundesmussbeiderMessungbeachtetwerden,dassdasMessgerätaufHerzhöheseinsollte.Anbieter:z.B.Corsience,Weinmann,BoSo

3.3.3Waagen

MitWaagenkönnendasGewicht,aberauchderWasser-,Muskel-undFettanteileinerPersonbestimmtwerden.Anbieter:z.B.Corsience,Soehnle

3.3.4Pulsmesser

DieBestimmungderHerzfrequenzmiteinemPulsmes-serkannanunterschiedlichenStellenamKörpererfol-gen.BeidemstationärenEinsatz(z.B.aufErgometern)kanndiesüberdieHände(Extremitätenverallgemei-nert)erfolgen.JedochhatsichderEinsatzvonBrustgur-tenbewährtundliefertdiegenaustenWerte.

DurchVerfahrenmitunterschiedlichenFrequenzen,aufdenendiegemessenenWerteübertragenwerden,

lassensichdieseBrustgurteauchingrößerenAnzahlenineinemRaumbetreiben.NurwenigeHerstellerhabendasProtokoll,mitdemdieDatenübertragenwerden,offengelegt.Anbieter:z.B.Polar,Corsience,Blatand

3.3.5Stresssensoren

EsgibtinvasiveundnichtinvasiveVerfahrenderStress-messung.InvasiveVerfahrengehenüberdieBestim-mungeinesProteins.NichtinvasiveVerfahrenbestim-mendenStressmitderMessungdesHautwiderstandes.DainStresssituationenderKörperdieSchweißabgabesteigert,wirdderHautwiderstandverringert.Anbieter:z.B.Daum(amErgometer)

3.3.6EKG

DasElektrokardiogrammmisstdieelektrischenAktivitä-tenallerHerzmuskelfasern.AusdemEKGkönnenHerz-frequenz,HerzrhythmusundderLagetyp(elektrischeHerzachse,vgl.Cabrerakreis)bestimmtunddieelekt-rischeAktivitätvonHerzvorhöfenundHerzkammernabgelesenwerden.DiesekönneninunterschiedlichenAusprägungenabgenommenwerden.DereinfachsteFallistein1-KanalEKG(ähnlicheinemPulsmesser),weitergibtesdas3-KanalEKGunddas6-KanalEKG,welchesauchalsExtremitätenAbleitungbekanntist.Darauffolgtdas12-KanalEKGwelcheszusätzlichdiesechsBrustwandableitungenenthält.Anbieter:z.B.Corsience

3.3.7Temperaturmesser/Thermometer

DieseGerätedienenderBestimmungderKörpertem-peratur.DabeiwirddieKörpertemperatur,alsodieTemperaturderlebenswichtigenOrganeundnichtdieHauttemperaturgemessen.DieMessunggeschiehtrektal,oraloderimOhr.Anbieter:z.B.Medisame

3.3.8Spirometer

MiteinemSpirometerkönnennebenderAtemfrequenz,dasAtemvolumenunddieGaszusammensetzungbestimmtwerden.

3.3.9PeakFlowMeter

DieseGerätebestimmendieGeschwindigkeit,mitdereinePersonLuftausihrerLungeblasenkann.Anbieter:z.B.Corsience

3 Geräte

30 31

WichtigeeuropäischeNormierungsgremiensinddieCEN7,dieCENELEC8unddieETSI9.AlledieseOrganisa-tionenhabenUnterausschüsse,diesichmitGebäude-technikbeschäftigen.DasbedeutendsteunterihnenistCENELECTechnicalCommitteeTC205HomeandBuldingElectronicSystems(HBES),welchesu.a.anderErstellungNormEN50900beteiligtwar.

BussystemefürGebäudetechniksindinEuropanachderNormfürEN50090undweltweitnachISO/IEC14543normiert.DeroffeneeuropäischeStandardKonnexhatmitKNXdieseNormbereitsumgesetzt.

Abbildung 11 Eingesetzte Kommunikationsstandards in der Gebäude-automation [GNI 2006]

DieVerbreitungvonKommunikationsstandardsfürdieGebäudeautomationistsehrunterschiedlich(Abbildung11).FürEntertainmentundInternetistWLANnach802.11ammeistenverbreitet.InderGebäudeautomationste-henproprietäreFunksteuerungenanersterStelle.

4.1Bustechnik

BustechnologiensindinderGebäudeautomatisie-rungweitverbreitet.JenachHerstellerkönnendabei

unterschiedlicheStandardssowieÜbertragungsmedienverwendetwerden.ImFolgendenwirdeinÜberblicküberdiebekanntestenoffenenStandards,diedenVor-teilbieten,dassDrittherstellerProduktefürdasjewei-ligeSystemanbietenkönnen,sowiedieamhäufigstenverwendetenproprietärenSystemegegeben.

4.1.1OffeneStandards

4.1.1.1 X10

X10isteinIndustriestandardzurKommunikationvonGerätenzurGebäudeautomatisierung.DiemeistenX10-GeräteverwendenPowerlinealsÜbertragungsmedium.DasProtokollwurdeaberebenfallsfüreinefunkbasierteVarianteumgesetzt.X10wurde1975vonderFirmaPicoElectronicsinSchottlandmitdemZielentwickelt,einSystemfürHausgerätefernzusteuern.DieverfügbarenProduktefürdasX10ProtokollumfassenHeimautoma-tisierungssysteme,Sicherheitssystem,Unterhaltungs-systemsowieunterschiedlicheKameraüberwachungs-systeme.EbenfallsisteinumfangreichesAngebotanSoftwarezurKonfigurationundSteuerungvonX10Komponentenerhältlich.[X102008],[WikimediaFoundationInc.2008c]

4.1.1.2 LONDasLocalOperatingNetwork(LONoderLonWorks)isteinProtokollfürAutomatisierungsnetzwerkeundwurdevonderEchelonCorporation,PaloAlto,USA,entwickelt.DasvonLONverwendeteKommunikationsprotokollLon-TalkistoffenunddarfdahervonDrittanbieternimple-mentiertwerden.DieLON-Technologieistalsinterna-tionalerStandardgenormt(EIA-709/EIA-852bzw.EN14908).Überalldort,woEin-undAusgabestattfindet,könnendezentraleundintelligenteErfassungs-und

Steuergeräteplatziertwerden.DieIntegrationdieserGeräteindieNetzebeneerfolgtdabeidurcheinenspeziellenMikroprozessornamensNeuron,dernachderzeitigemStandnurnochvonMotorolahergestelltwird.EchelonistwiederumeineTochtervonMotorola.PrinzipiellkönntedasLonWorks-ProtokollnatürlichauchinSoftwareaufeinemProzessorimplementiertwerden.AllerdingsbedürfteesdafüreinergebührenpflichtigenLizenzierungdurchdieFirmaEchelon.FürLonWorks-NetzekannjedebeliebigeTopologiegewähltwerden(Stern-,Ring-,Baum-oderklassischeLinienstrukturensindmöglich).AufjedemNeuron-ChipkönnendieFunk-tionenfüranfallendeAutomatisierungs-undSteue-rungsaufgabenkonfiguriertundprogrammiertwerden.JederNeuron-ChiperhältbeiderHerstellungeinefest-gelegteeinmaligeIdentifikationsnummer(48Bit).Wei-terhinenthältderNeuron-ChipHilfsmittelzurUnter-stützungderInstallationundWartung(Dokumentation,KonfigurationsowieStatistikzählerundDiagnosezellen).EinLonWorks-Netzkannausbis10^21Knotenbestehen.LonWorkswirdüberwiegendingrößerenGebäuden(z.B.neuerTerminal2inMünchen)eingesetzt.Abbildung12zeigteinentypischenAusschnitteinesLON-Netzwerks.

4.1.1.3 KNX

DerKNXStandardwurde2002auftechnischerGrund-lagedesBussystemEIB(EuropäischeInstallationsbus),EHS(EuropeanHomeSystems)undBatiBUSentwickeltunderfülltdieeuropäischeNormEN50090.DurchdiesenUmstandistKNXkompatibelzuEIBGeräten.DasvonKNXverwendeteKommunikationsprotokollistoffenunddarfdahervonDrittanbieternimplementiertwer-den.KNXwurdeentwickelt,umallewichtigenAnlageninderGebäudetechnikanbindenzukönnen.Damitkanngewerkübergreifend(„integral“)geplantundausgeführtwerden.JederHerstellermussseineGerätezertifizierenlassen,sodassalleGerätezueinanderkompatibelsind.

DasKNX-SystembestehtausSensoren,dieTelegrammesenden,Aktoren,diedieempfangenenTelegrammeinAktionenumsetzen,undeinemBus,deralleSensorenundAktorenfürdenTelegrammverkehrverbindet.DerKNX-StandardspezifiziertfolgendeÜbertragungs-medien:TwistedPair(TP),Powerline(PLC)oderRadioFrequency(RF).

4 Spezifische Standards und Technologien

4 Spezifische Standards und Technologien

Abbildung 12 Ausschnitt LON-Netzwerk [LonMark Deutschland e.V. 2008a]

[LonMarkDeutschlande.V.2008]

7 EuropeanCommitteeforStandardization,www.cen.eu8 EuropeanCommitteeforElectrotechnicalStandardizationwww.cenelec.eu9 EuropeanTelecommunicationsStandardsInstitutewww.etsi.org

...LONTALKTM...

InternetPC

MMBewegungsMelder

Energie-Messgerät

ElektronischesVorschaltgerät

Schalter Thermostat HUK-Antrieb

Telefon

LONWORKSCONTROLNETWORK

22%

83%

63%

62%

18%

11%

8%

4%

4%

1%

Powerline

Wireless LAN

Funksteuerungen

Ethernet

KNX/EIB (Konnex)

LON-Works

AMX/Crestron

Keine

Sonstige

ZigBee

32 33

DieSensorenkommunizierenmittelsTelegrammen,dieaufdemBusübertragenwerden,mitdenAktoren.EswirdkeinezentraleStellezurSteuerungbenötigt,dadieLogikzurSteuerungindenBusteilnehmerngespeichertwird.DieTopologiezumAufbaueinesEIB/KNXSystemswurdesokonzipiert,dassdasSystemsowohlfürEinzel-lösungen,alsauchfürkomplexeGebäudesteuerungeneingesetztwerdenkann.DurchdieMöglichkeit,einen„Homeserver“alsBusteilnehmerhinzuzufügen,könnenselbstsehrkomplexeRegelungenrealisiertwerden.

DieTopologievonKNXunterteiltdenBusinBereicheundLinien.AneinerLiniekönnenbiszu64Busteilneh-merangeschlossenwerden.MittelsLinienverstärkernkanneineLinieumweitere3Linienerweitertwerden.DurchLinienkopplerkönnenbiszu15LinienzueinemBereichzusammengeschlossenwerden.Bereichskopplerermöglichenesbis15Bereichemiteinanderzuverbin-den.DarausergibtsicheinetheoretischenmaximalAnzahlvon57.600Busteilnehmern.

DieProgrammierungderBusteilnehmererfolgtmittelseinerSoftware,dieesermöglicht,dieBusteilnehmerzunächstentsprechendihresPlatzesinderBustopologie(Bereich,Line,…)zuzuordnen.DarüberhinauskanneinezweiteZuordnungAuskunftüberdentatsächlichStand-ortdesBusteilnehmers(Etage,Büro,…)geben.EbenfallskanndieSensor/AktorSteuerungdefiniertwerden.DurchdiesesKonzepterhältmaneinsehrflexiblesundkomplexeinsetzbaresSystem.Abbildung13zeigteinentypischenAusschnitteinesKNX-Netzwerks.

Abbildung 13 Ausschnitt KNX-Netzwerk [KNX Deutschland 2008b]

[Richter,Edwin2006,26f],[KNXDeutschland2008],[KNXDeutschland2008a]

4.1.1.4 Powerline

PowerlinebeschreibtdasÜbermittelnvonDatenüberdas230VStromnetz.DabeistelltPowerlineselbstkeinenGebäudeautomatisierungsstandarddar,sonderneinealternativeBustechnologie.Gebäudeautomatisierungs-standardswieKNXundLONbietenspezielleBusteilneh-merfürPowerlinean.DerVorteilvonPowerlineist,dasskeineBusleitungimGebäudeverteiltwerdenmüssen,dadieSensorenundAktorendas230VStromnetzalsBusverwenden.[dasElko2008]

4.1.1.5 Ethernet

DasEthernetProtokollwurdeca.1973amXeroxPaloAltoResearchCenterentwickeltundspäteralsoffenerStandardzurdrahtgebundenKommunikationvonderIEEEArbeitsgruppe802weiterentwickelt.MittlerweileistEthernetdasStandard-KommunikationsprotokollfürNetzwerkverbindungenzwischenComputern.DerCSMA/CD-AlgorithmuskanndiegemeinsameNutzungdesMediumskoordiniertsowiedieKollisionvonPake-tenerkanntwerden.VerschiedeneandereProtokollebenutzendenEthernet-StandardaufuntersterEbenezurKommunikation.InderGebäudeautomatisierungwirdEthernethäufigvoneinzelnenKomponentenzurKommunikationeingesetzt.Dabeiwerdenstandardi-sierteProtokollewiebeispielsweiseTCP/IPoderUDPzurKommunikationverwendete,wasdieKonfigurationbzw.AnsteuerungderKomponentenerheblichverein-facht,dadiesübereinenComputermitAnschlussandasEthernetgeschehenkann.[WikimediaFoundationInc.2008d]

4.1.1.6 Profibus

Profibus(ProcessFieldBus)beschreibteinzurProzess-automatisierungentwickeltesKommunikationssystem.EntwickeltwurdeProfibusinder80erJahrenaufGrund-lageeinesBMBFFörderprojektes.DasSystemzeichnet

sichdurchdieMöglichkeitaus,sowohlzeitkritischealsauchsehrkomplexeSystemerealisierenzukönnen.DieswirddurchdaserweiterbareKommunikationsprotokoll,diegroßeAnzahlvonapplikationsorientiertenProfilen,sowiediehoheNummervonProfibuskomponentenrealisiert.DurchdenmodularenAufbaudesSystemskönnenunterschiedlicheTechnologienzurÜbertragungundKommunikationeingesetztwerden.AusdiesemGrundwirdProfibushauptsächlicheinderFabriken-undProzessautomatisierungeingesetzt.Abbildung14zeigteinentypischenAusschnitteinesPROFIBUS-Netzwerks.

4.1.2ProprietäreSysteme

4.1.2.1 LCN

LCN(LocalControlNetwork)isteinvonderFirmaIssen-dorfentwickeltesInstallationsbus-SystemzurGebäu-deautomatisierung.LCNisteinproprietäresSystem,d.h.daszugrundeliegendeSystemdarfnurvonderFirmaIssendorfvertriebenwerden.DieProgrammierungdesSystemserfolgtüberdieBusteilnehmer,daheristkeinezentraleStellezurSteuerungnotwendig.DiemaximaleAnzahlderBusteilnehmerliegtbei30.000Modulen.AlsBuswirdimNormalfalleinefreieAderdesNYM-Kabels,mitdemdieBusteilnehmermitStromversorgtwerden,verwendet.DieTopologiedesSystemsunterteiltdenBusdabeiinSegmente,diemaximal250Modulebeinhal-tendürfen.Insgesamtkönnenbiszu120Segmentemiteinanderverbundenwerden.Abbildung15zeigteinentypischenAusschnitteinesLCN-Netzwerks.

4 Spezifische Standards und TechnologienAktoren

(Befehlsempfänger) Heizung,

Klima,LüftungBeleuchtung Jalousie

Sensoren

(Befehlsgeber)

Thermostat Windmesser Heiligkeitsensor

PROFIBUS DP

Production Process

PROFIBUS PARS485 MBP

Geräte für die Produktion Geräte für den Prozess

Geräte Geräte Geräte Geräte Geräte Geräte Geräte Geräte

Geräte

Geräte

Abbildung 14 Ausschnitt PROFIBUS-Netzwerk [PROFIBUS Nutzerorganisation e.V. 2008]

[PROFIBUSNutzerorganisatione.V.2008],[WikimediaFoundationInc.2008e]

Abbildung 15 Ausschnitt LCN-Netzwerk [Issendorf KG 2008b]

[IssendorfKG2008],[IssendorfKG2008a]

LCNModul

ID 6

LCNModul

ID 7

LCNModulID 253

LCNModulID 254

34 35

4.1.2.2 HS485 Bus-Haussteuerungs-System

DasHS485Bus-Haussteuerungs-SystemisteinHeim-automatisierungssystem,dasvonderFirmaELVentwickelteundvertriebenwird.DasSystemnutztzurKommunikationdenRS485-Bus.DieserBusbasiertaufeinerseriellenKommunikationüber2Datenleitung.ZurStromversorgungderKomponentenwerdenzweizusätzlicheAdernbenötigt.DasSystemermöglicht127EndgerätenüberdenBuszukommunizieren.DieProgrammierungderKomponentenkannüberTasteranSensorenundAktorenrealisiertwerden.NebenverschiedenenSensorenundAktorenumfasstdasPro-duktsortimentaucheinespezielleKomponente,diedieKonfigurationdesSystemsüberdenPCermöglichen.[ELVElektronikAG2008a]

4.2DrahtloseSysteme

DadrahtloseSysteminderGebäudeautomatisierung,aufgrundderleichtenNachrüstbarkeit,sehrbeliebtsind,wirdimFolgendeneinÜberblicküberdieamhäufigs-teneingesetztenoffenensowieproprietärenSystemegegeben.

4.2.1OffeneStandards

4.2.1.1 WLAN

WLAN(WirelessLocalAreaNetwork)bezeichneteinnachderIEEE-802.11FamiliestandardisiertesFunknetz-werk.EinWLANwirdüblicherweisevoneinerzentralenStelle(AccessPoint)auskoordiniert.DaWLANsichimOSI-ModellaufdergleichenEbeneansiedeltwieEther-net,kanneinAccessPointproblemloseineVerbindungzumdrahtgebundenemNetzherstellen.Dieüblicher-weiseeingesetztenWLAN-Geräte(IEEE802.11g)habeneineÜbertragungsratevonmaximal54Mbps.Nach802.11nstandardisierteGerätekönnentheoretischeineÜbertragungsratevonbiszu300Mbpserreichen.BeidenAngabenhandeltessichallerdingsumtheoretischeMaximalwerte.DietatsächlichenÜbertragungsraten

liegenbeica.50%desangegebenenWertes.[WikimediaFoundationInc.2008f]

4.2.1.2 Bluetooth

Bluetoothisteininden90erJahrenursprünglichvonderFirmaEricssonentwickelterIndustriestandard(IEEE802.15.1)zurKommunikationüberFunk.DaBluetoothdaslizenzfreieISM-Band(2,402GHzbis2,48GHz)ver-wendet,kanndieTechnologieweltweitohneZulassungeingesetztwerden.DaeineBluetooth-KommunikationdurchTechnologienwiebeispielsweiseWLANgestörtwerdenkann,wirdzurReduzierungvonStörungeneinFrequenzsprungverfahreneingesetzt.DabeiwirddasFrequenzbandin79Stufenmit1MHzAbstandeinge-teilt,dieca.1600-malproSekundegewechseltwerden.BluetootherreichtseitderVersion2.0einemaximaleÜbertragungsratevon2,1Mbit/s.BeiKlasse1wirdbeieinermaximalenLeistungvon100mWeineReichweitevonca.100merreicht.[WikimediaFoundationInc.2008g]

4.2.1.3 ZigBee

ZigBeebeschreibteinenKommunikationsstandard(basierendaufIEEE802.15.4)zurKommunikationmittelsFunkübereinenEntfernungvon10-100m.DerStan-dardwurdevonderZigBee-Allianz,diemittlerweileausca.230verschiedenUnternehmenbesteht,entwickelt.ZigBee-GerätezeichnensichimAllgemeinendurchihrenniedrigenStromverbrauch,sowiedieniedrigenAnforderungenanSystemressourcenaus.ZigBeewirdhauptsächlichinderAutomatisierungtechnik,derMedi-zintechniksowieinderHeim-undGebäudeautomati-sierungeingesetzt.[WikimediaFoundationInc.2008h],[ZigBeeAlliance2008]

4.2.1.4 KNX/RF

KNX/RFerweitertdenKNX-StandardumdieMöglich-keit,KomponentenperFunkzusteuern.DieDatenwer-dendabeiaufeinerFrequenzvon868,3MHzübertra-gen.DieSendeleistungbeträgt1-25mW.DerStandard

unterscheidetdabeiGeräte,dienursendenkönnen,undGeräte,diesowohlDatensenden,wieauchDatenempfangenkönnen.DaGeräte,dienurDatensendenkönnen,nichtdurchgehendaktivseinmüssen,könnensieenergieeffizientrealisiertwerdenundgegebenen-fallsmittelseinerBatteriemitStromversorgtwerden.Geräte,dieständigempfangsbereitseinmüssen,solltenhingegenmiteinerfestenStromversorgungversehenwerden.[WeinzerlEngineeringGmbH2008]

4.2.1.5 Infrarot

BeiderÜbertragungvonDatenmittelsInfrarotwer-denLichtimpulsezurKommunikationverwendet.DadasInfrarot-SpektrumfürdasmenschlicheAugenichtsichtbarist,wirddieDatenübertragungnichtwahrge-nommen.DerNachteildieserTechnologieist,dasszurKommunikationeinerSichtverbindungzwischenSenderundEmpfängerbestehenmuss.DieIrDa(InfraredDataAssociation),bestehendausca.30Unternehmen,ent-wickeltundbeschreibtseit1993StandardszurÜbertra-gungvonDatenmittelsInfrarot.InderVersionIrDa1.1könnennachderSpezifikation„Very-Fast-Infrared“Übertragungsratenbiszu16MBit/serreichtwerden.[WikimediaFoundationInc.2008i],[WikimediaFounda-tionInc.2008j]

4.2.2ProprietäreSysteme

4.2.2.1 EnOcean

Die2001gegründeteEnOceanGmbHentwickeltundvermarktetbatterieloseFunksensorik.DieentwickeltenLösungensindwartungsfreiundbenötigen,durchEin-satzminiaturisierterEnergiewandler,keinezusätzlicheEnergieversorgung.DerbenötigteStromwirdbeispiels-weisemittelsderTemperaturveränderung,SolarzellenoderderEnergie,diedurchdasDrückeneinesSchalterserzeugtwird,generiert.DabeiwerdendieSchlüssel-technologienEnergyHarvesting,EnergiemanagementsowiederEinsatzvonintelligentenSoftware-Stacksvereint.DasProduktangebotumfasstLösungenzurBeleuchtung,Beschattung,Anwesenheitsprüfung,Fensterüberwachung,Raumtemperaturerfassung,MessdatenerfassungsowieSubsystemezuGebäude-automatisierungssystemenwieKNXundLON.ModulesindsowohlfüreineFrequenzvon868MHzwieauchfür513MHzerhältlich.Abbildung16zeigteinentypi-schenAusschnitteinesEnOcean-Netzwerks.

4 Spezifische Standards und Technologien

Abbildung 16 Ausschnitt eines EnOcean Netzwerks [EnOcean GmbH 2008a]

[EnOceanGmbH2008],[EnOceanGmbH2008a]

Information

230 V

Energie-management

Energie-wandler

Sensorik

Prozessor

Zustand,Meßwert

Aktor

ProzessorHF-Transceiver

HF-Transceiver

Funksender Funkempfänger

Energie

36 37

4.2.2.2 Z-Wave

Z-WavebeschreibteinenFunkstandard,fürdenüber150HerstellerProduktezurGebäudeautomatisierungherstellen.SystemeunterschiedlicherHerstellerkönnendurchdenZ-WaveStandardmiteinanderkommunizie-ren.DerZ-WaveStandardwurde2005vonderZ-WaveAlliance,diesichausHerstellernvonGebäudeauto-matisierungstechnikzusammensetzt,entwickelt.DieverfügbarenProdukteenthaltenSystemzurSteuerungderBeleuchtung,derHeizung,derLüftungsowiederKühlung.DarüberhinauswerdenunteranderemSicher-heits-undÜberwachungssysteme,HomeEntertainmentLösungenundEntwicklungsplattformenangeboten.[Z-WaveAlliance2008],[Z-WaveAlliance2008a]

4.2.2.3 FS20

FS20isteinevonderELVElektronikAGentwickelteFunklösungzurHaussteuerung.DieKomponentendesSystemskommunizierenaufeineFrequenzvon868MHz.EssindunteranderemLösungenzurSteuerungderHeizungen,derBeleuchtung,derBeschattung,derSteckdosen,zurAnwesenheitskontrolle,zumErfassendesAußenklimassowieMöglichkeitenzurIntegrationvonComputernvorhanden.MittelsspeziellerKompo-nentenkönntenzumeinenSensorwertegesammeltundausgewertetundzumanderenAktorenentspre-chendgeschaltetwerden.[ELVElektronikAG2008a]

5.1OSGi

DieOpenServicesGatewayInitiative(OSGi,http://www.osgi.org)wurdeimMärz1999alsunab-hängigegemeinnützigeKörperschaft(independentnon-profitcorporation)gegründet,umeineoffenePlattformzurVerteilungundVerwaltungvonsogenann-tenServices(Dienste)zuspezifizieren,zuerweiternundzufördern.BeiderGründungstanddieStandardisierungeinerPlattformzurAnbindungvonNetzwerkeninHaus-haltenimVordergrund.InzwischenwurdederFokuserweitert,daerkanntwurde,dasseinestandardisierteService-PlattformüberallvonVorteilist,woAnwendun-genundServicesübereinNetzwerkverteiltundverwal-tetwerdensollen.HeutewerdenauchGerätewieSet-Top-Boxes,Kabel-oderDSL-Modems,PCs,Web-Phones,Automotive-Gateways,Multimedia-Plattformen,usw.alsZielgerätefüreineService-Plattformgesehen.

DieOSGi-Service-PlattformstellteineoffeneSoft-warearchitekturfürService-Provider,Softwareent-wickler,Softwarehersteller,Gateway-BetreiberundGeräteherstellerzurVerfügung,umServicesineinerkoordiniertenArtundWeisezuentwickeln,zuverteilenundzuverwalten.UmeinreibungslosenZusammen-spielzuerreichen,definiertdieOSGi-SpezifikationeinestandardisierteundkomponentenbasierteUmgebungfürApplikationen(dieinderOSGi-TerminologieBundlesgenanntwerden).DenKernderOSGi-Spezifikationbil-detdasOSGi-Framework,dasalsLaufzeitumgebungvonBundlesineinemGerätdient.

DasOSGi-FrameworkermöglichtdieInstallationundAusführungvonverschiedenartigenBundlesaufeinemGerät.DiespezifiziertenAPIsdefinierenFunktionali-tätenfürdasLifecycleManagementvonServices,dieAbhängigkeitenzwischenServices,dieDaten-undGeräteverwaltung,denZugriffaufClients,dieVerwal-tungvonRessourcenunddieSicherheit.[OSGiAlliance2008]

5.2UPNP

UniversalPlugandPlay(UPnP)isteineInitiativevonIndustrieunternehmen,umdieVerbindungenvonverschiedenartigenGerätenverschiedenerHerstellerundPCszuvereinfachen.DieEntwicklungvonUPnPwirddurchdasUPnP-Forum(http://www.upnp.org)vorangetrieben.DasUPnP-Forumwurde1999als„unin-corporatedentity“gegründet–dieGründunggehtaufdieInitiativevonMicrosoftzurück.DasForumesisteinZusammenschlussvonFirmenundPersonenausdenunterschiedlichstenIndustriebereichen.

AufbauendaufetabliertenInternet-Standards(IP,TCP,UDP,HTTP,XML)sollenProtokolledefiniertwerden,sodassPeer-to-Peer-VerbindungenzwischenGerätenmöglichstautomatischhergestelltwerdenkönnen,ohnevonzentralenServerabhängigzusein.DieGerätesollendynamischzudemNetzwerkhinzugefügtundausihmentferntwerdenkönnen,wobeidasNetzwerksichautomatischaufdieneuenSituationeneinstelltundautomatischkonfiguriert.UPnPsollunabhängigvonPlattformen,ProgrammiersprachenundNetzwerk-technologiensein.UPnPunterstütztnebenUnterhal-tungselektronikauchintelligenteHaushaltsgeräteundGebäudeautomatisierungssysteme.

DieBasiskomponenteneinesUPnP-NetzwerkessindGeräte(Devices),Dienste(Services)undKontrollpunkte(ControlPoints).EinGerätbeinhaltetbeliebigvieleServicesundevtl.eingelagerteGeräte.BeispielsweisebestehteinVideorecorder-Fernseher-KombinationsgerätausdeneingelagertenGerätenVideorecorderundFern-seher,wobeidasVideorecorder-GerätwiederumausDienstenfürdenBandtransport,dieTunersteuerungsowieeinemUhrendienstbestehenkönnte.EinGerätwirddurcheineXML-Dateibeschrieben,dieindemGerätabgelegtwirdunddortabgerufenwerdenkann.EinDienstlöstbestimmteAktionendesGerätesausundistsomitfürdieFunktiondesGeräteszuständig.AuchdieDiensteeinesGeräteswerdendurchXML-Dateienin

4 Spezifische Standards und Technologien

5 Integrative Standards und Technologien

38 39

demGeräthinterlegtundkönnenausgelesenwerden.JederDienstbestehtwiederumauseinerZustands-tabelle(StateTable),einemKontrollserver,sowieeinemEreignisserver(EventServer).InderZustandstabellesindVariablenabgelegt,durchdieeinDienstseineZuständespeichernkann.DerKontrollserverempfängtAktionsan-forderungenandererGeräte(z.B.set_time),führtsieausundaktualisiertdieZustandstabelle.BeidemEreignis-serverkönnensichinteressierteGeräteanmelden,umbeiVeränderungenvonZustandsvariablenbenachrich-tigtzuwerden.EinKontrollpunktkannandereGeräteineinemUPnP-Netzwerkaufspüren(discovery),kontrol-lierenunddarstellen.DerKontrollpunktistnachderAufspürungeinesGerätesinderLage:

DieGerätebeschreibungundeineListederenthalte-nenDiensteauszulesen

DieBeschreibungderDiensteauszulesen,dievonInteressesind

AktionendesGerätesauszuführen,umeinenDienstzukontrollieren

SichbeidemEreignisservereinesDiensteseinzutra-gen,uminZukunftüberZustandsveränderungeninformiertzuwerden

[UPnPForum2008]

5.3JINI

JiniwurdeursprünglichvonSunMicrosystemsentwi-ckelt.DieWeiterentwicklungfindetvornehmlichimRahmenderJiniCommunity(sieheunten)statt,einvonSunMicrosystemsinitiierterZusammenschlussvonJini-Lizenznehmern.BeiJinihandeltessichumeineInfrastruktur,dieesermöglicht,SoftwareundHardwaredurchdieBenutzungeinesNetzwerkeszuintegrieren,sodassDienstnutzernbzw.Dienstanbieterneineverein-fachteSichtaufdasverteilteSystemgebotenwird.JinisetztdirektaufJavaRMIauf.DieZielsetzungdabeiist,

dieAdministrationsowohlderDiensteundRessourcen,alsauchdesNetzwerkessogeringwiemöglichzuhal-ten.DurchdieEinführungeinfacherSchnittstellenundeineseinfachenProgrammiermodells,istesmöglich,SystembausteinezurLaufzeitdesSystemshinzuzufügenundwiederzuentfernen(Plug&Play).Einweitererwich-tigerAspektderJiniArchitekturistdieNutzungeinesDienstesunabhängigvondessenAufenthaltsort.EsgibtineinemJini-SystemdreiunterschiedlicheRollen,wobeieineeinzelneNetzwerkressourcegleichmehreredieserRollengleichzeitigübernehmenkann:Dienstanbieter,isteineRessource,dieeinespezielleDienstleistunganbietet,z.B.dasDruckeneinesBildes.Dienstvermitt-ler,isteineEinheitineinemJini-Netzwerk,beidersichGeräte,dieneuzueinemJini-Netzwerkhinzugefügtwerden,zunächstanmeldenmüssen.NutzereinesDienstes,kannz.B.eineDigitalkamerasein,dieeinvonihrgemachtesFotoaufeinemanderenGerätausdru-ckenmöchte.

JinidefinierteineReihevonDiensten,dieimFolgendenkurzvorgestelltwerdensollen.

LookupService:MöchteeinDienstanbietereinenseinerDiensteeinemJini-SystemzuVerfügungstel-len,somusssichdieserDienstzunächstbeieinemDienstvermittler(LookupService)anmelden.NutzervonDienstenkönnendemLookupServiceeinepara-metrisierteAnfragestellen,damitdieserihneneinenpassenden,beiihmregistrierenDienst,vermittelnkann.

JavaRemoteMethodInvocation(RMI):DieKommu-nikationzwischeneinemDienstanbieterunddemNutzereinesDiensteskanndurchdieBenutzungvonJavaRMIerfolgen

Security:BeidenSicherheitsdiensteninJinihandeltessichhauptsächlichumeinesogenannte„AccessControlList“,welchezurZugangskontrollebenutztwird.AndereSicherheitsfunktionenwieAnonymität,IntegritätundVertraulichkeitmüssenvomBenutzerselbstimplementiertwerden.

Leasing:DerZugriffaufbestimmtDienstekanndurcheinenLeasing-Mechanismusgesteuertwer-den.DabeiwerdenNutzungs-Zeiteinheitenzwi-schendemNutzerunddemAnbietereinesDienstesausgehandelt.

Transactions:EineSerievonOperationenkannzueineratomarenAusführungseinheit,einersoge-nanntenTransaktionzusammengefasstwerden.DieSemantikeinerTransaktionbleibtdabeiderImple-mentierungdesBenutzersüberlassen.

Events:JiniverfügtübereineverteilteEreignisver-arbeitung.EinObjektkannesanderenObjektengestatten,sichfürdenEmpfanggewisserEventsbeiihmzuregistrieren.TrittdanneinbestimmtesEventauf,fürdassicheinanderesObjektregistrierthat,soerhältdieseseineBenachrichtigungüberdasAuftre-tendiesesEreignisses.

ImZentrumeinesJini-SystemsbefindensichdreiPro-tokolle:Discovery,JoinundLookup.DasProtokollpaarDiscoveryundJoinwirdverwendet,umDiensteineinJini-Systemzuintegrieren.DasDiscovery-Protokollwirdbenutzt,wenneinDienstnacheinemDienstvermittler(LookupService)sucht,dasJoin-Protokoll,wenneinDiensteinenDienstvermittlergefundenhatundsichbeiihmregistrierenmöchte.DasLookup-ProtokollwirdvomNutzereinesDienstes(Client)benutzt,umbeieinemLookupServicenacheinembestimmtenDienstanzufragen.IsteinentsprechenderDienstbeimLookupServiceregistriert,sosorgtdieserfürdieVermittlungdesDienstesandenClient,damitdieserdenentspre-chendenDienstbenutzenkann.[JINI(2008)]

5 Integrative Standards und Technologien

40 41

DerBegriffHeimvernetzungkannaufverschiedeneArteninterpretiertwerden,nämlichalsAnbindungdesHausesandasInternetüberbreitbandigeDaten-leitungen,alshausinterneDatenverkabelungoderalsVernetzungundSteuerungverschiedenerGewerkeimInnereneinesHausesimSinneeines„Smarthomes“.DieseStudiebefasstsichmitdemgesellschaftlichenNutzenderHeimvernetzungimSinneeinerKombina-tionausallendreiobengenanntenVernetzungsarten.EswerdenalsodieVorteilebetrachtet,diesichergeben,wennsog.Smarthome-TechnologiezumEinsatzkommt.Eslässtsichzeigen,dassnebenderErhöhungdesKomforts(siehedazudieStudiederTUBerlin)aucheineSteigerungderEnergieeffizienz,sowieeineVerbesse-rungderMedizinischenVersorgung,derLebensqualitätundSicherheitvon–imspeziellen–älterenMenschen(imSinnedesKonzeptesdesAmbientAssistedLiving)erreichtwerdenkann.ImBereichderGewerbeimmo-biliensinddieseTechnologienseitJahrenimEinsatz,inPrivathäusernistaberz.Zt.nureingeringerProzentsatzderexistierendenoderneugebautenHäuserdamitausgestattet.DieshatverschiedeneGründe:nebendemimmernochhohenPreishandeltessichumkomplexeunderklärungsbedürftigeTechnologien.Dazufehltteil-weisedasWissenüberdietechnologischenPotentialebeimVerbraucherteilweiseaberauchbeiFachleuten.

HandlungsempfehlungenundkonkreteMaßnahmenzurFörderungderMarktentwicklung&Konsumentenakzeptanz

EtablierungindustrieübergreifenderStandards

EinführungeinerfürdenVerbraucherverständ-lichenKategorisierungvonProdukten,DienstenundauchganzerImmobilienbezüglichIhrerHeimvernetzungspotenziale

KooperativeFörderungderWeiterbildungvonFachkräften,diemitderInstallationundWartungsystemübergreifenderStandards(IKT,ConsumerElectronics,Elektrik,Klima,Heizungetc.)betrautsind

WeitereErhöhungderBreitbandpenetrationinpri-vatenHaushalten

ImEinzelnen:

DieEtablierungeinerReihevonindustrieübergreifender,zukunftssichererStandardssollgefördertwerden,umGeräteauchunterschiedlicherHerstellerinteropera-belundkompatibelzugestalten.StandardkonformeGerätesolltenfürdenVerbrauchereinfacherkennbarsein.Hierzukannz.B.einQualitätssiegelodereineeinfacheKategorisierungdienen.DanebenmüssenWeiterbildungsmaßnahmenimHandel,HandwerkundbeiDiensteanbieterndafürsorgen,dassimSinneundzumWohledesEndkundeninstalliertundgearbeitetwerdenkann.DerzeitistderDienstleistungsmarktrundumdieHeimvernetzungstarkfragmentiertundfürdenKundenintransparent.DemEndverbrauchersolldahermitgeeignetenMaßnahmenverständlichgemachtwerden,woergeeigneteLeistungenabfragenkann.DieDienstleisterhabendemEndverbraucherdenNutzeninFormklarerMehrwertundauchdenInstallations-undWartungsaufwand,sowiedieanfallendenKostenauf-zuzeigen.EineflächendeckendeBreitbandversorgungistalstechnologischeVoraussetzungfürallegenanntenProjekteundProduktevondringenderWichtigkeit.

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BundesverbandInformationswirtschaft,TelekommunikationundneueMediene.V.

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