Version 1.6 | Datum 06/10/2009
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Martin Gmür

 

 

Das intelligente Haus

ein Überblick



Die Merkmale und Eigenschaften eines "intelligenten Hauses" sind nach wie vor nicht standartisiert. Die Möglichkeiten der kompletten Vernetzung und intelligenter Individualgeräte lassen jedoch schon heute erkenne, welche Anwendungen das Heim der Zukunft dem modernen Menschen bringen wird. Was letztendlich realisiert werden kann, wird schließlich der Konsument entscheiden. Vom jetzigen Zeitpunkt gesehen, werden die ökonomischen Möglichkeiten als sehr gut prognostiziert.
Dieser Artikel gibt eine Definition des Begriffs "intelligentes Haus", vermittelt einen Überblick über die notwendigen Technikfelder und gibt Beispiele, wie Geräte und System realisiert werden können.

Intelligentes Haus - Definition, Sinn und Realisierungsmöglichkeiten

Die Frage nach dem Sinn und Zweck eines "intelligenten Hauses" ist letztendlich die Frage nach den Zielen. Was will man mit einem solchen Objekt erreichen, warum lohnt es sich Grundlagenforschung zu betreiben und Produkte zu entwickeln. Fasst man alle Varianten an Zielen in der Literatur zusammen, so werden zwei Punkte deutlich: Zuerst geht es um das Sparen von Energie und damit auch von Geld, zweitens geht es darum die Lebensqualität für die Bewohner eines solchen Hauses zu erhöhen. Dieses zweite Ziel ist also eng damit verbunden, wie bequem der Mensch der Zukunft sein will un>?d wieviel er sich diese Bequemlichkeit kosten lassen will.
Im Allgemeinen spricht man von einem „intelligenten Haus“. Man darf nicht vergessen, dass es sich für den individuellen Bewohner auch um eine „intelligente Wohnung“ handeln kann. Daher sollte man, beides zusammenfassend, von einem "intelligenten Haushalt" sprechen.

Die notwendige technische Realisation, die dazu führt, dass man von einem "intelligenten Haus" sprechen kann, beginnt mit einer durchgehende Vernetzung des gesamten Haushaltes. Das heißt, es wird ein Intranet, als Infrastruktur des Haushaltes, geschaffen, dem dann die gesamte Haustechnik, sowie technische Einrichtungsgegenstände angehören. Dazu erfolgt eine Anbindung dieses Intranets an die Außenwelt und das kann heute einerseits durch die Anbindung ans Internet realisiert werden und auf der anderen Seite durch den Einsatz der Sensorik, die beispielsweise den Kontakt zum Klima oder auch zu den Bewohnern herstellt.

Wie definiert die aktuelle Forschung den Begriff des „intelligenten Hauses“?

Fünf Merkmale sind hier zusammenfassend zu nennen: Wahrnehmung, Lernfähigkeit und Programmierbarkeit, Fernsteuerungsmöglichkeit und der Kontak der Einzelgeräte untereinander.
Intelligenz erfordert die Fähigkeit auf Ereignisse reagieren zu können. Ein intelligentes Haus ist Teil der Umwelt und bildet einen festen Bezugspunkt seiner Bewohner. Deren Verhalten hat es sich anzupassen. Daher ist es erforderlich, dass es dieses Verhalten auch wahrnehmen kann, ebenso, wie es seine eigene Umwelt wahrnehmen muss, da diese wiederum das Verhalten der Bewohner beeinflußt.
Wer das Verhalten seiner Bewohner schließlich wahrnehmen kann, der muss daraus auch Schlüsse ziehen und Verhaltensmuster erkennen können.
Lernfähigkeit in diesem Sinne heißt, die Gewohnheiten der Bewohner statistisch zu erfassen, zu speichern und die eigene Reaktion anzupassen. Auf der anderen Seite muss dem Bewohner die Möglichkeit gegeben werde>?n, selbst die Kontrolle zu übernehmen und gewisse Reaktionen festzulegen. Diese Programmierbarkeit führt zur Interaktivität zwischen Haus und Hausbewohner. Die Entwicklung bedienfreundlicher Benutzerschnittstellen geht mit der Entwicklung künstlicher Intelligenz Hand in Hand. Gerade in diesem Bereich wird der Konsument als Normalverbraucher sehr anspruchsvoll sein. Die komplexe Technik muss ihm daher möglichst viel Arbeit abnehmen, und da wo er doch mit der Technik kommunizieren muss, sollte die Bedienung von Kommunikationsschnittstellen leicht verständlich und möglichst mühelos erlernbar sein.
Schließlich müssen alle einzelnen Geräte sich untereinander absprechen und abstimmen. Nur das ermöglicht dem Gesamtsystem optimale Anpassung an seine Bewohner.

Technikbereiche

Bei der Entwicklung eines Standart stellt sich die Frage, welche Technikbereich angesprochen werden.

Netzwerktechnik:
Um die Vernetzung technischer Geräte zu realisieren, müssen die derzeitigen Bus-Systeme weiterentwickelt und spezifiziert werden. Gerade bei der Verschiedenartigkeit der technischen Einrichtungsgegenstände, die sich in einem intelligenten Haushalt finden, muss das Netzwerk universal funktionieren und leicht erweiterbar sein.

Sensorik:
Wenn man von technischer Intelligenz spricht, heißt das unter anderem, dass Technik auf Ereignisse reagieren kann. Ein intelligenter Haushalt muss vor allem auf seine Bewohner, aber auch auf Umweltbedingungen aller Art, reagieren können. Dazu sind Sensoren unterschiedlichster Art notwendig. Denkbar sind Wettersensoren (Temperatur und Feuchtigkeit), Bewegungsmelder, Audio-, Photo- und Tastsensoren.

Automatisierung:
Man verlangt von einem intelligenten Haushalt unter anderem auch die Abnahme einfacher, aber lästiger Tätigkeiten, wie Fenster schließen oder Toilettenspülung. Aus diesem Grund ist die Automatisierung in vielen Bereichen des Haushalts noch zu entwickeln. Das betrifft beispielsweise >?die angepasste Entwicklung von Servomotoren und mechanischen Systemen.

Künstliche Intelligenz:
Um auf die individuellen Bedürfnisse der Bewohnergruppe und der einzelnen Bewohner zu reagieren, muss das intelligente Haus lernfähig sein. Es muss beobachten können und seine Aktionen dem Verhalten der Bewohner selbständig anpassen können. Eine komplexe Konfiguration durch die Bewohner würde nach allgemeiner Einschätzung dem Durchbruch als Massenprodukt im Wege stehen.

Funktechnik:
Vernetzung führt nach wie vor dazu, dass eine umfangreiche Verkabelung notwendig ist. Dieser Umstand ist bei einem intelligenten Gebäude nicht tragbar. Die Menge elektronischer Geräte, die miteinander zu vernetzen sind, würde zu einer enormen Menge offener Kabel, beziehungsweise einer teuren Nachrüstung bei bestehenden Imobilien oder einer Vorfestlegung der Netzinfrastruktur bei Neubauten, führen. Daher ist die Einbindung von kurzreichweitigen Funktechniken wie beispielsweise Bluetooth notwendig. Funktechnik als Kommunikationsmittel zwischen dem zentralen Bus-System und den einzelnen Geräten ist flexibel und leicht neuen Bedingungen anpassbar.

Robotik:
Dieses Feld steht etwas außerhalb des Themas und ist eher optional. Gemeint ist die Entwicklung von Haushaltsrobotern für hilfsbedürftige Menschen, die in die Netzinfrastruktur eines intelligenten Haushaltes integriert werden können.

Beispiele

An dieser Stelle seien einige Beispiele intelligenter Geräte und Syteme eines insgesamt intelligenten Haushaltes genannt. Theoretisch könnte jedes dieser Geräte auch selbständig und einzeln seinen Dienst tun, aber erst durch die Gesamtvernetzung ist von einer umfassenden „haushaltsspezifischer Intelligenz" auszugehen:

Kühlschrank oder intelligentes Regal:
Der Kühlschrank könnte den aktuellen Warenbestand wahrnehmen und bei Bedarf selbständig eine Bestellung über das Netz zu einem entsprechenden Lieferservice senden. Außerdem kön>?nte er es den Bewohnern melden, sollte die Milch nahe dem Verfallsdatum sein.

System Heizung-Lüftung-Klimaanlage:
Diese Komponenten sorgen für das Klima des gesamten Gebäudes. Sie tragen stark zu den Gesamtkosten des Gebäudes bei und führen bei entsprechender Regelung durch Computer – z.B. Herunterfahren der Heizung bei gleichzeitigem Durchlüften – zur Einsparung von Energie und somit von Kosten.

Kaffemaschine:
Diese Maschine sei als Beispiel für viele ähnliche Geräte genannt. Die intelligente Kaffeemaschine weiß, welcher Bewohner zu welchem Zeitpunkt seinen Kaffee wie haben will.

Lichtsystem:
Das Lichtsystem reagiert beispielsweise auf die Anwesenheit von Personen in einem Raum und schaltet das Licht dann selbständig an, beziehungsweise ab.

Intercom:
Das Intercom-System ermöglicht es den Bewohnern von Zimmer zu Zimmer zu kommunizieren.

Strom- und Wasserversorgung:
Eine Steckdose könnte beispielsweise nur dann Strom liefern, wenn ein Gerät es anfordern würde. Das führt zu mehr Sicherheit im Haus.

Fernsteuerung:
Die Möglichkeiten Komponenten, Geräte und Systeme des Hauses beispielsweise mit dem Handy oder über das Internet von unterwegs fernzusteuern, sind ein wesentlicher Bestandteil des Konzeptes des „intelligenten Hauses“.

Konzeption der zukünftigen Struktur

Nach wie vor besteht die Problematik der fehlenden festgelegten Standarts für Gesamtkonzepte, um die Intrastruktur des Haushaltes zu schaffen. Damit fehlen auch die Voraussetzungen um die Hausvernetzung im Massenmarkt zu platzieren. Testhäuser gibt es zur Zeit in den USA, Deutschland, Schweden, der Schweiz und Japan. Wenn man aktuell von einem weltweit führenden Home-Bus sprechen kann, dann trifft dies auf den EIB zu der unter anderen von Siemens und Bosch entwickelt wurde.

Das Konzept der neueren Testhäuser geht daher von der Basis eines offenen Kommunikations-Standarts aus, wie es beispielsweis>?e die OSGi (open service gateway intiative) ist. Es geht dabei darum, Kommunikations-Standards der Multimedia-Technologie mit der klassischen Gebäudetechnik, der Gebäudeautomation und der Haushaltsgerätetechnik zu verknüpfen.
Dazu erfolgt eine Verbindung mit dem Internet ( und damit entsprechender Dienste ) über ein sogenanntes Residential Gateway (auch: Home-Manager-Gateway).
Generell bieten sich drei unterschiedliche Architekturmöglichkeiten an:
Produktintelligenz:
Produktintelligenz haben Geräte mit eigener Steuereinheit (Prozessor). Es wäre in diesem Fall kein zentraler Bus notwendig.
Zentrale Intelligenz:
Zentrale Intelligenz wird von einem Bus definiert, an den alle Geräte angeschlossen sind. Die Geräteverwaltung wird in einem zentralen Hauptspeicher durchgeführt.
Dezentrale Intelligenz:
Dezentrale Intelligenz definiert sich über die Kommunikation von Geräten untereinander über einen Bus. Hierbei könnte ein Hauptspeicher die Effizienz der Netzinfrastruktur kumulativ erhöhen.

fig01: Modell der Netzstruktur eines intelligenten Hauses, Quelle: www.inhaus-duisburg.de

Marktanalysen

Welche Marktpotentiale hat das Produkt „intelligentes Haus“? Hier sind zwei Quellen zu nennen.
Nach einer Prognose der Firma DATAQUEST wird für einen Zeitraum bis ins Jahr 2005 für ganz Europa von einem Volumen von 25 Millionen Haushalten mit mindestens teilweiser Vernetzung der entsprechenden Haushalte ausgegangen.
Das Projekt des Fraunhofer IMS inHaus-Duisburg schätzt im deutschsprachigen Raum 50 Millionen potentielle Objekte. Bei einem geschätzten mittleren Endpreis pro intelligentem Haussystem von 10.000 € ergibt sich ein mögliches Umsatzvolumen in Höhe von 50 Milliarden Euro.

Fazit

Wer plant seinen Haushalt mit teilweiser Intelligenz auszustatten, dem bietet sich gegenwärtig nur die Möglichkeit kleine, spezialisierte Unternehmen zu beauftragen, die ihre eigene Variante eines „intelligenten Hauses“ installieren und dadurch ist man auf das entsprechende Unternehmen zwecks Support- und Wartungsmöglichkeit angewiesen. Dieser Umstand resultiert aus dem fehlenden Standart und es ist auch nach wie vor keine gegenteilige Entwicklung zu beobachten.
Es ist davon auszugehen, dass auch die wirtschaftlichen Prognosen nur dann verwirklicht werden können, sollte es irgendwann gelingen einen Standart zu schaffen.
Die Möglichkeiten, die unsere Häuser und Wohnungen in Zukunft bieten könnten, sollten jedoch auch nicht unterschätzt werden und es wird interessant zu beobachten, wie sich, einer Durchsetzung im Massenmarkt vorausgesetzt, das Lebensumfeld – Arbeit, Freizeit, Familie – durch einen intelligenten Haushalt verändert.


Literaturliste

[Scherer 02]: Scherer, Klaus; inHaus – Anwendungszentren intelligente Haussysteme zum Markterfolg machen; http://www.ims.fraunhofer.de, 2003