Smarthouse: Systemstruktur

Last Updated on

Charakteristisch für SMARTHOUSE ist die Integration vieler heterogener Geräte und Systeme. Dies kann man mit unterschiedlichen Designs erreichen, beispielsweise dezentral mit mehren Spezialsystemen oder zentral mit einem gemeinsamen System. Auch die Intensität der Vernetzung der Sensoren, Aktoren bzw. Subsysteme kann unterschiedlich gestaltet werden. Die Systemstruktur bestimmt wesentlich die Eigenschaften der SMARTHOUSE Lösung.

Oft wird man einzelne Anwendungsbereiche jeweils mit Spezial-Systemen überwachen und steuern. Beispiele: Heizung, Licht, Einbruchsmeldung, Rollläden, Rauchüberwachung, Wetterstation, Gartenbewässerung… . Diese dezentralen Spezial-Systeme kann man mehr oder weniger intensiv vernetzen.
Eine zentrale, voll integrierte Struktur ergäbe sich theoretisch dann, wenn man alle Geräte in einem einzigen, universellen System zusammenbindet und darin alle Informationen austauscht. Das ist aus technischen und wirtschaftlichen Gründen unmöglich. Man wird also ein hybrides Struktur-Design realisieren (müssen), bei dem einige Spezialsysteme teils eng, teils lose integriert werden.

Die Systemstruktur von SMARTHOUSE bestimmt einige wesentliche Eigenschaften der Lösung, beispielsweise Kosten, Zuverlässigkeit, Reaktionszeit. Es lohnt sich also, die Systemstruktur aktiv zu gestalten und für seine Anwendung zu optimieren.

Lose Kopplung

Bei einem relativ autonomen Spezialsystem kann eine lose Kopplung mit SMARTHOUSE ausreichen. Beispielsweise könnte eine Heizungssteuerung so aufgebaut sein, dass sie nur im Störungsfall eine Information nach außen geben soll. Auch bei einer kabelgebundenen Einbruchsmeldeanlage bietet sich dieses Konzept an. Sind diese Devices separat verkabelt, so bestehen bei der Kommunikation keine Abhängigkeiten mit sonstigen Devices im Haus. Dieses Design ist einerseits einfach und betriebssicher. Andererseits verfügt SMARTHOUSE dann über keine Informationen zu einzelnen Heizungskomponenten, Einbruchs-Sensoren oder Alarm-Aktoren und kann nicht steuernd eingreifen.

Enge Integration

Eine enge Integration von Sensoren, Aktoren oder von Spezialsystemenist bei SMARTHOUSE in zwei Fällen unentbehrlich:
1. Man möchte Spezialsysteme und deren Devices im Detail fern abfragen oder fern bedienen. Beispielsweise per PC, per Smartphone oder per Remote-Controller.
2. Man möchte mit einer systemübergreifenden Logik automatisieren, die auf den Daten mehrerer Spezialsysteme basiert. Beispielsweise könnte die Heizungssteuerung “intelligenter” automatisiert werden – mit den Daten einer eigenen Wetterstation oder eines Wetterprognosedienstes.

Diese enge Integration kann mit verschiedenen System Designs erreicht werden:
Man kann beispielsweise alle Spezialsysteme jeweils miteinander und mit der Außenwelt verbinden. Dann muss man mit mehreren Benutzeroberflächen umgehen und man benötigt mehrfach teure Gateways (oft mit laufenden Gebühren). Auch muß man jeweils separate Zugangs-, Benachrichtigungs- bzw. Alarmfunktionen aufbauen. Das ist nicht nur aufwändig, sondern jede externe Schnittstelle verursacht auch ein erhöhtes Sicherheitsrisiko. Zudem: Jedes Teilsystem hat seine eigene Logik bezüglich Customizing und Bedienung.
Generell gilt: Je mehr kommunizierende Spezialsysteme, desto höhere Kosten – und zwar Einmalkosten plus laufende Kosten.

Hierarchische Konsolidierung

Eine hierarchische Systemstruktur mit einem gemeinsamen, funktionsstarkem Ober-System kann die Komplexität deutlich abmildern. Der Vorteil wirkt umso stärker, je mehr Teilsysteme existieren.

System Struktur Hierarchie

Je nach Anforderung kann das Konsolidierungssystem mit unterschiedlicher Technik realisiert werden. Relativ simpel kann man z.B. sein Smartphone (z.B. mittels Imperihome) als zentrales Fernabfrage-System benutzen. Damit wird jedoch keine systemübergreifende Automatisierung gelingen. Dazu müsste nämlich das Smartphone ständig mit allen Sensoren, Aktoren und Teilsystemen kommunizieren. Das ist kaum möglich. Zumindest wäre man dann bei der Auswahl seiner Reiseziele eingeschränkt. Folglich ein lokaler SMARTHOUSE Controller als Konsolidierungssystem unverzichtbar, sobald man eine übergreifende Automatisierung anstrebt.

SMART HOUSE ist ein Prozess

Aus dem Blickwinkel Komplexität spräche viel für ein Universalsystem – d.h. einen gemeinsamen Controller für alle Devices. Eine solche Systemstruktur für SMARTHOUSE müsste eigentlich am kostengünstigen, bedienungsfreundlichsten und wartungsfreundlichsten sein. Aber so einfach ist die Entscheidung leider nicht. Es gibt nämlich kein universelles SMARTHOUSE System, das in allen Funktionen sowie mit allen Sensoren und Aktoren die Qualität der jeweils besten Spezialsysteme erreicht.
Vor allem installiert man SMARTHOUSE nicht nur einmal beim Rohbau. In der Regel sind beim Projektstart bereits irgendwelche Steuerungen und Geräte vorhanden. Auch falls man sein SMARTHOUSE Projekt bereits in einem frühen Baustadium startet, so ist das nur der Beginn eines Prozesses. Im Lauf der Jahre kommen neue Anforderungen hinzu und bis dahin haben sich die technischen Möglichkeiten und Rahmenbedingungen verändert.

Meine Design Regeln

Als Konsequenz aus all diesen Überlegungen beachte ich folgende Prinzipien beim Design meiner SMART HOUSE Systemstruktur und bei deren Weiterentwicklung:

  • Wo möglich und wirtschaftlich: Kabelbasierte Systeme als zuverlässige Basis mit loser Integration.
  • Möglichst einstufige hierarchische Strukturierung der Teilsysteme. Alle Spezialsysteme werden unmittelbar mit dem gemeinsamen, funkbasierten “Obersystem” verbunden. Das Ober-System sammelt die Informationen der Teilsysteme und übermittelt die Informationen, Nachrichten/ Alarme an die Benutzer. Bei Bedarf initiiert es Aktionen der Unter-Systeme.
  • Dem Obersystem werden möglichst nur solche Ereignisse aus Subsystemen gemeldet, die für seine Funktion erforderlich sind. (Begrenzung der Netzlast hinsichtlich Datenvolumen und Häufigkeit)
  • Möglichst wenige separate funkbasierte Teilsysteme. Je Frequenzband möglichst nur ein Funk-Standard in der gleichen Location. Je Funk-Standard möglichst nur ein Funk-Controller in der gleichen Location. (siehe “SMARTHOUSE: Der Funk-Engpass”)

Dieser Beitrag gehört zur Themengruppe
Smarthouse Technologie

Kern der SMARTHOUSE Technologie ist es, viele Geräte mit jeweils eigener Steuerungslogik zu integrieren. Dabei sind die Komponenten auf vielen Installationsorten im Gebäude verteilt. Deshalb spielen Funkverbindungen eine wichtige Rolle. Denn Kabelverbindungen zu allen Plätzen sind aus verschiedenen Gründen nicht möglich bzw. zu teuer. Insbesondere zur Fernsteuerung benötigt man zusätzlich Internet-Anbindung(en).
Eine wichtige Rolle in der SMARTHOUSE Technologie spielen weltweite, weitverbreitete Standards und System-Plattformen. Sie bilden eine Brücke zwischen der rasanten Marktentwicklung und der erforderlichen Langlebigkeit von Gebäudeinstallationen. Mehrere Standards konkurrieren miteinander. Deshalb will die Auswahl eines Funkstandards und eines Controllers wohlüberlegt sein.
Ein SMARTHOUSE Gesamtsystem mit seinen vielen Komponenten, Vernetzungen und Prozessen wird rasch komplex. Bei Installation und Weiterentwicklung sollte man also die Systemstruktur im Auge behalten. Mit “einfachen” Strukturen bleibt die Komplexität besser beherrschbar.

  • SMARTHOUSE: Funk-Engpass SMARTHOUSE Systeme nutzen meist Funktechnik zu Kommunikation zwischen den Devices. Die Werbung erweckt den Eindruck, dass es keine Störungen und ...
  • Von Hausautomatisierung zu SMART-HOUSE Heute ist der Begriff “smart” beliebt – und wird inflationär gebraucht. Auch “smarthome”, “smarthouse” oder “smart metering” hört und liest ...
  • Z-WAVE Monitoring und Optimierung Im UI von VERA findet man je Z-WAVE Device einige Kenndaten zur Kommunikation. Das Monitoring dieser Daten ermöglicht Rückschlüsse auf ...
  • Z-WAVE Polling Was ist Polling? Beim Polling schickt der Controller einem Device die Aufforderung seinen Status zu melden und geht in den WAIT ...
  • Z-WAVE Routing und Fehler Es nicht leicht, die Themen Z-Wave Routing und Fehler sowie Update Neighbours, Network Heal richtig zu verstehen. Man findet widersprüchliche ...

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

Ich akzeptiere