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- Herausgeber: Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG
- Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
- Serie: makers DO IT
- Sprache: Deutsch
- Veröffentlichungsjahr: 2017
Verwirkliche deinen Traum vom Smart Home – in Eigenregie und auf deine persönlichen Bedürfnisse zugeschnitten!
Stell dir vor, du kommst vollbepackt nach Hause. Die Tür öffnet sich automatisch, das Licht schaltet sich an und die Heizung ist bereits hochgefahren. Du meinst, das geht nur mit teurer Technik und viel Know-how? Weit gefehlt! Dank Funkvernetzung wird der Traum vom Smart Home auch für Nachrüster wahr. In diesem Buch erfährst du alles, was du wissen musst, um dein Zuhause intelligent zu machen – in Eigenregie und zugeschnitten auf deine persönlichen Wünsche.
Folgende Themen erwarten dich:
- Schnelleinstieg in die Hausautomation: Alles rund um Zentralen, Aktoren, Sensoren, Szenen & Automatisierungen
- Mögliche Einsatzszenarien aus den Bereichen Wohnkomfort, Sicherheit und Energiesparen
- Erste Schritte am Beispiel des Fibaro Home Center Lite: Räume anlegen, Geräte anlernen, Szenen anlegen
- Kabelgebundene vs. funkbasierte Systeme: mit praktischen Entscheidungshilfen (insbesondere für Nachrüster)
- Smart Home-Systeme und -Anbieter im Vergleich: AVM, Belkin, Fibaro, Gigaset, HomeMatic, SCHWAIGER u.v.m.
- Mit vielen Beispielanwendungen: Staubsaugerroboter, Pflanzenbewässerung, Steuerung von Heizung, Licht, Jalousien, Türschloss & Rauchmelder
Ganz egal, ob du Hausautomatisierung im eigenen Haus oder in der Mietwohnung realisieren möchtest – dieses Buch liefert dir alle notwendigen Skills, um das Smart Home-System zu finden, welches zu deinen Bedürfnissen und Gegebenheiten passt und mit dem du deine Smart Home-Ideen selbst in die Tat umzusetzen kannst.
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Seitenzahl: 385
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Chris Bertko Tobias Weber
Home, Smart Home
Der praktische Einstieg in die Hausautomation
1. Auflage
Die Autoren:
Chris Bertko, Stolpen Tobias Weber, Berlin
Alle in diesem Buch enthaltenen Informationen, Verfahren und Darstellungen wurden nach bestem Wissen zusammengestellt und mit Sorgfalt getestet. Dennoch sind Fehler nicht ganz auszuschließen. Aus diesem Grund sind die im vorliegenden Buch enthaltenen Informationen mit keiner Verpflichtung oder Garantie irgendeiner Art verbunden. Autoren und Verlag übernehmen infolgedessen keine juristische Verantwortung und werden keine daraus folgende oder sonstige Haftung übernehmen, die auf irgendeine Art aus der Benutzung dieser Informationen – oder Teilen davon – entsteht.
Ebenso übernehmen Autoren und Verlag keine Gewähr dafür, dass beschriebene Verfahren usw. frei von Schutzrechten Dritter sind. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Buch berechtigt deshalb auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen und MarkenschutzGesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften.
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Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte, auch die der Übersetzung, des Nachdruckes und der Vervielfältigung des Buches, oder Teilen daraus, vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form (Fotokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren) – auch nicht für Zwecke der Unterrichtsgestaltung – reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden.
© 2017 Carl Hanser Verlag Münchenwww.hanser-fachbuch.de
Lektorat: Julia Stepp Herstellung: Cornelia Rothenaicher Umschlagrealisation: Stephan Rönigk
ISBN 978-3-446-45061-5 E-Book ISBN 978-3-446-45424-8
Verwendete Schriften: SourceSansPro und SourceCodePro (Lizenz) CSS-Version: 1.03
Inhalt
Titelei
Impressum
Inhalt
1 Einführung
2 Smart Home kompakt: Schnelleinstieg in die Technologie
2.1 Anwendungsbereiche und Vorteile eines Smart Home
2.2 Wer braucht ein Smart Home?
2.2.1 Smart Home, die neue Modellbahn von Papa
2.2.2 Ambient Assisted Living (AAL)
2.3 Was ist ein Smart Home?
2.3.1 Unterschiede zur konventionellen Steuerung
2.3.2 Aufbau: Zentralen, Aktoren und Sensoren
2.3.3 Szenen und Automatisierungen: Grundlagen
3 Kabelgebundene Smart Home-Systeme
3.1 Europäischer Installationsbus (EIB) bzw. KNX
3.2 Loxone – Kabelsystem mit Erweiterungen
3.3 Powerline mit digitalSTROM
4 Smart Home-Funksysteme und -Anbieter im Vergleich
4.1 Warum eigentlich Funk?
4.2 Anforderungen an ein Funksystem im Smart Home
4.3 433-Mhz-Funksystem
4.3.1 HomeWizard
4.3.2 ednet Smart Home
4.4 WLAN
4.4.1 Belkin WeMo
4.4.2 D-Link Smart Home
4.5 DECT ULE
4.5.1 AVM FRITZ!Box
4.5.2 Gigaset Elements
4.6 Bluetooth
4.6.1 Elgato EVE
4.7 EnOcean
4.8 homee
4.9 ZigBee
4.9.1 Philips Hue
4.9.2 LUNA
4.10 Proprietäre Systeme
4.10.1 HomeMatic
4.10.2 Homematic IP
4.10.3 Rademacher HomePilot
4.10.4 Noch mehr proprietäre Systeme
4.11 Z-Wave
4.11.1 Zipato – Zipabox & Zipatile
4.11.2 SCHWAIGER – Home4You
4.11.3 Z-Way
4.11.4 Fibaro – Home Center
4.12 Schnittstellen und Dolmetscher im Smart Home
4.12.1 Apple HomeKit
4.12.2 Amazons cloudbasierter Sprachdienst Alexa
4.12.3 IFTTT ‒ Hausautomation per Internet
5 Praktische Anwendungsbeispiele
5.1 Erste Schritte mit dem Fibaro Home Center
5.1.1 Weboberfläche des Fibaro Home Center
5.1.2 Räume und Bereiche anlegen
5.1.3 Fernzugriff
5.1.4 Lokalisierung
5.1.5 Geräte anlernen (Inkludieren)
5.1.6 Geräte löschen (Exkludieren)
5.2 Los geht's! Erste Szenen anlegen
5.2.1 Geräteparameter
5.2.2 Mehr Geräte für mehr (Netz-)Stabilität
5.2.3 Welche Szenen lassen sich erstellen?
5.3 Licht & Schatten
5.3.1 Lichtsteuerung per Bewegungsmelder
5.3.2 Funkwandschalter schaltet Licht im ganzen Haus
5.3.3 Farbiges Licht zur Statusanzeige, Orientierung und Signalisierung
5.4 Energiesparen
5.4.1 Heizplan im Fibaro Home Center erstellen
5.4.2 Heizung bei geöffnetem Fenster automatisch ausschalten
5.4.3 Energie messen und Standby-Geräte abschalten
5.5 Home-Entertainment & Komfort
5.5.1 Musiksteuerung per Wandschalter
5.5.2 Gestensteuerung im Smart Home
5.5.3 Die Haustürklingel wird smart
5.5.4 Der Fernseher schweigt, wenn es klingelt
5.5.5 Eigene Szenen erstellen
5.5.6 Sprachsteuerung
5.5.7 Staubsaugerroboter im Smart Home
5.6 Wetter & Umwelt
5.6.1 Jalousien und Markisen bei Wind automatisch schließen
5.6.2 Jalousien bei Sonne automatisch schließen & Markisen öffnen
5.6.3 Gartenbeleuchtung
5.6.4 Automatische Gartenbewässerung
5.6.5 Zimmerpflanzen smart bewässern
5.7 Sicherheit
5.7.1 Rauch- und Wassermelder
5.7.2 Zutrittskontrolle: Smartes Türschloss
5.7.3 Smart Home als Alarmanlage: das Fibaro-Alarmpanel
5.8 Schlusswort
In diesem Buch dreht sich alles um das intelligent vernetzte Zuhause, auch besser bekannt unter dem Begriff Smart Home. Gibst du diesen Begriff in eine Suchmaschine deiner Wahl ein, so findest du mehr als 135 Millionen Einträge. Wo soll man da bloß anfangen? Aber wie heißt es doch so schön: „Jede Reise beginnt mit dem ersten Schritt.“ Genau das ist auch der Gedanke hinter diesem Buch. Wir hoffen, dass unser Buch dich bei deinen ersten Schritten in der Smart Home-Welt unterstützen wird.
Wer sind wir?
Wir, Chris Bertko und Tobias Weber, sind in unserer Freizeit hauptsächlich Familienväter. In der restlichen Freizeit schreiben wir auf dem Blog siio.de (https://www.siio.de) rund um das Thema Smart Home.
Chris begann vor rund neun Jahren, seine Wohnung mit dem HomeMatic-System auszurüsten und gründete 2013, nach der Geburt seines Sohnes, den Smart Home-Blog siio.de. Inzwischen ist er auf das Z-Wave-basierte Smart Home-System Fibaro umgestiegen und berichtet auf siio.de regelmäßig von seinen neuesten Projekten – meist in Form von Tutorials. Auch hauptberuflich ist er seit vielen Jahren in der Smart Home-Branche unter anderem als Produktmanager tätig.
Tobias ist seit mehr als zehn Jahren pädagogisch tätig und darüber hinaus seit mehreren Jahren auch als selbstständiger Redakteur aktiv. Er ist über das Thema Digitalisierung zum Smart Home gekommen und betreibt in seinen eigenen vier Wänden eine Z-Way-Installation mit HomeKit-Anbindung. Auf siio.de schreibt er regelmäßig News-Beiträge und ist auch sonst stets auf der Suche nach Neuigkeiten aus der Branche, die Potenzial haben, unseren Alltag entscheidend zu verändern.
Für wen ist dieses Buch?
Bis vor Kurzem brachte man das Thema Smart Home noch zwingend mit dem Hausneubau und teuren Bussystemen in Verbindung. Dank Funknachrüstlösungen hält das smarte Wohnen jedoch auch in Bestandsimmobilien und sogar in Mietwohnungen immer größeren Einzug. Deshalb liegt auch der Fokus dieses Buches vor allem auf Funksystemen, da diese für ein besonders großes Publikum relevant sein können.
Solltest du also deiner Mietwohnung oder einer Bestandsimmobilie ein smartes Upgrade verpassen wollen, so bekommst du in diesem Buch alle Entscheidungshilfen an die Hand, um bald schon dein neues Smart Home in Eigenregie einrichten zu können.
Solltest du indes vor dem Bau eines eigenen Häuschens stehen, dann könnten Kabel- und Bussysteme eher dein Mittel zur Wahl sein. Dennoch bist du herzlich eingeladen, dich bei uns einzulesen sowie dir ein paar Ideen zu holen, welche du auch in deinem smarten Haus sofort umsetzen kannst.
Das erwartet dich in diesem Buch
In diesem Buch findest du zunächst einmal Antworten auf Fragen wie „Was ist eigentlich Smart Home?“ und „Welches System ist das richtige für mich?“. Selbstverständlich enthält das Buch auch praktische Anwendungsbeispiele zum Nachbauen.
In Kapitel 1 und 2 erfährst du, was Smart Home überhaupt ist – nämlich weit mehr als das gängige Klischee vom Licht, welches man mit dem Smartphone steuert. Darüber hinaus will dir dieses Buch aufzeigen, dass ein Smart Home nicht nur Sache von einigen Technikverliebten ist, sondern für alle Gesellschaftsschichten von außerordentlichem Nutzen sein kann – selbst für die eigene Großmutter.
In Kapitel 3 gibt es einen kurzen Überblick über die wichtigsten kabelgebundenen Smart Home-Lösungen sowie deren Vor- und Nachteile.
In Kapitel 4 liegt der Fokus dann ganz klar auf den funkbasierten Nachrüstlösungen. Hiervon gibt es inzwischen unfassbar viele, doch die meisten von ihnen sind untereinander leider nicht kompatibel. Dennoch erfährst du natürlich, wie die verschiedenen Funksysteme im Detail funktionieren. Selbstverständlich stellt dir dieses Buch die einzelnen Funksysteme nicht nur vor, sondern zeigt neben Stärken und Schwächen auch auf, welche Hersteller auf welches System setzen. Das Kapitel enthält darüber hinaus auch eine Übersicht der jeweils angebotenen Gewerke, die sich mit dem jeweiligen Hersteller smart lassen machen. Derart informiert wird es dir umso leichter fallen, dich in diesem, im wahrsten Sinne des Wortes, babylonischen Sprachgewirr zurechtzufinden. Natürlich umfasst diese Auswahl an Smart Home-Systemen nur einen ausgesuchten Anteil aller am Markt verfügbaren Lösungen. Sie alle in einem einzigen Buch vorzustellen, wäre schlichtweg unmöglich.
In Kapitel 5 kannst du dein frisch erworbenes Wissen dann endlich in die Praxis umsetzen. Du wirst Ideen für praktische Automatisierungen deines Smart Home kennenlernen und sie dank Anleitung auch sofort selbst umsetzen können. Die Projekte reichen von ganz einfachen Beispielen wie einer automatischen Lichtsteuerung über das automatisierte Gießen deiner Zimmerpflanzen bis hin zu komplexen Anwendungen wie dem Steuern eines Staubsaugerroboters oder der Integration des Fernsehers in dein neues Smart Home.
Zu einigen Themen hätte es sicherlich noch viel mehr zu sagen gegeben. Dies hätte aber den Rahmen des Buches gesprengt. Detailliertere Informationen zu vielen der vorgestellten Themen hält der Smart Home-Blog siio.de (https://www.siio.de) für dich bereit. Für diesen Fall findest du an den entsprechenden Stellen Weblinks auf den Blog sowie QR-Codes, welche es dir erlauben, die Links mittels Smartphone oder Tablet bequem zu scannen. Das funktioniert mit jeder App, welche über einen QR-Code-Scanner verfügt. Für den Fall, dass du eine solche Smartphone-App noch nicht auf deinem Handy haben solltest: die App zum Blog („siio – Dein Smart Home Blog“) verfügt über einen QR-Code-Scanner. Du findest die App kostenfrei für iOS sowie Android in den jeweiligen Stores.
Zu guter Letzt noch ein Hinweis: Wie du schon weißt, sind wir, Chris und Tobias, die Autoren dieses Buches. Doch natürlich haben noch andere Menschen an dessen Entstehen mitgewirkt – jeder als Experte auf seinem Gebiet. Um die Leseerfahrung so einfach wie möglich zu halten, ist dieses Buch von Anfang bis Ende in der Ich-Form geschrieben – auf Augenhöhe, wenn man so will, damit du dich voll auf dein neues Smart Home konzentrieren kannst.
Danksagung
Wie bereits erwähnt, haben uns viele Menschen während des Entstehungsprozesses des Buches unterstützt, denen wir an dieser Stelle danken möchten.
An erster Stelle möchte ich (Chris) mich bei meiner Freundin Paula bedanken, welche mir während der gesamten Phase des Schreibens den Rücken freigehalten hat.
Ein riesiges Dankeschön möchte ich auch an Tobias richten, der sich mit mir all die vielen Nächte um die Ohren geschlagen hat, um meine technischen Texte in lebhafte Erzählungen zu verwandeln. Deine viele Arbeit an diesem Buch weiß ich sehr zu schätzen. Es wäre ohne dich nicht annähernd in dieser relativ kurzen Zeit fertig geworden.
Doch was wäre solch ein Buch ohne passende Grafiken? Dafür natürlich auch ein großes Dankeschön an Rosalie Egenolf. Nicht zu vergessen Mario Schubert, welcher uns in Kapitel 5 mit Grafiken mehr als nur unterstützt hat. Vielen, vielen Dank!
Ein großes Dankeschön geht auch an Stefan Sickert für all die administrative Arbeit auf den Nebenschauplätzen, welche uns ohne ihn unheimlich viel Zeit gekostet hätte.
Die gewerkeübergreifende Automatisierung in einem Smart Home wird in der Regel durch Produkte verschiedener Hersteller erbracht, welche ihrerseits Experten auf ihrem Gebiet sind. Wie in einem guten Smart Home haben sich in Kapitel 4 viele Experten auf ihren Bereichen eingebracht. Ein herzliches Dankeschön geht besonders an:
Gabriel Böhme – Er stellt dir in diesem Buch das Z-Way Smart Home-System auf dem Rasperry Pi und der WD My Cloud NAS vor.
Helmut Esau – Er betreibt den Blog zipabox.de (http://zipabox.de), welcher sich rund um das gleichnamige Smart Home-System dreht. Für uns kam daher niemand anderes außer Helmut infrage, um in diesem Buch über das System von Zipato zu sprechen.
Yannic Fries – Auf seinem Blog SmartApfel.de (https://smartapfel.de) stellt er euch stetig alle Neuigkeiten aus der HomeKit-Welt vor. Was HomeKit, das Smart Home-System aus dem Hause Apple ist und was es kann, erzählt er dir in Abschnitt 4.12.1 .
Last but not least Freund und Blogger auf siio.de, Daniel König. Aus seiner Feder stammen die Abschnitt 5.6.2 (Jalousien bei Sonne automatisch schließen & Markisen öffnen) und 5.7.3 (Smart Home als Alarmanlage ‒ das Fibaro-Alarmpanel). Außerdem sorgte er dafür, dass es während unserer Phase des Buchschreibens dennoch immer wieder Neues auf siio.de zu lesen gab. Auch dafür ein riesiges Dankeschön!
Bleibt mir, Tobias, zum Schluss nichts weiter, als mich meinem Vorredner mit wirklich jeder einzelnen Silbe anzuschließen und zu ergänzen: Vielen Dank, Chris, dass du dieses Projekt mit mir zusammen trotz Job, Familie und Blog gemeinsam gestemmt hast. Vielen Dank für dein Vertrauen und natürlich auch deine unendliche Geduld!
Und damit genug der Vorrede: Lass uns endlich loslegen!
Stolpen/Berlin, Mai 2017
Chris Bertko
Tobias Weber
Home, Smart Home! In den Medien wird das Smart Home oft als schöne neue Welt verkauft, in welcher der Kühlschrank selbstständig den Milchvorrat und die Kaffeemaschine die Bohnen nachbestellt. Es heißt, dass wir in dieser schönen neuen Welt das Licht, die Heizung, den Wasserkocher, ja einfach alles per Smartphone-App bedienen können. Selbstverständlich ist all das und sogar noch viel mehr in einem intelligenten Zuhause möglich, aber das allein ist nicht der Sinn eines Smart Home! Auch wenn die Fernsehwerbung populärer Anbieter es uns suggeriert, so ist das Smart Home sehr viel mehr als bloß die Haustechnik, die man mit dem Smartphone in der Hand steuern kann. Viel stärker geht es darum, alltägliche Abläufe insoweit zu automatisieren, dass der Alltag selbst nicht nur komfortabler, sondern zudem auch ganz einfach sicherer wird.
Doch so zahlreich die Möglichkeiten im Smart Home auch sein mögen, so groß ist leider auch die verfügbare Vielfalt. Auf dem Markt konkurrieren mittlerweile so viele verschiedene Smart Home-Systeme und Anbieter, dass man mit Fug und Recht von einem wahrem „Dschungel“ sprechen kann. Für den Einsteiger ist diese Vielfalt kaum zu durchschauen. Welches System brauche ich? Was sind die Vor- und Nachteile des jeweiligen Systems? Hat man sich für ein scheinbar passendes System entschieden, fehlt es meist an alltagstauglichen oder kreativen Ideen für genau jene Automatisierungen, die den eigenen Alltag doch eigentlich erleichtern sollten.
Mit diesem Buch möchte ich dir alle relevanten Informationen an die Hand geben, die es für die Auswahl eines passenden Smart Home-Systems bedarf. Auch ganz praktische Automatisierungen, die sich in unserem Alltag bereits bewährt haben, möchte ich dir mit diesem Buch ein Stück weit näherbringen.
Denn fernab von unsinnigen Spinnereien wie zum Beispiel der Idee, das heimische Flur- oder Wohnzimmerlicht nur noch per Smartphone einzuschalten, anstatt mit dem herkömmlichen Wandschalter, birgt das Smart Home viele Vorteile – und das nicht nur für Technikverliebte. Ein Smart Home ist dank der Möglichkeit, stets wiederkehrende Abläufe zu automatisieren, eine erhebliche Erleichterung, die unser Leben angenehmer und unseren stressigen Alltag in vielen Momenten einfacher machen kann.
Nicht ohne Grund wird Smart Home gern auch als „intelligentes Wohnen“ bezeichnet, denn es ermöglicht die Vernetzung der gesamten Haustechnik in einem einheitlichen System ‒ über alle Gewerke hinweg. Dank der zentralen Steuerung lassen sich viele alltägliche Abläufe nicht nur aufeinander abstimmen, sondern auch ganz leicht automatisieren. Das bedeutet nicht nur komfortables Wohnen für die gesamte Familie, sondern steht auch für eine Haustechnik, die effizient und zudem wirtschaftlich arbeitet. Fast könnte man meinen, das Haus denke mit.
Wer kennt die Situation nicht? Kommt man morgens ins kalte Badezimmer, ist die erste Handlung die, die Heizung aufzudrehen. Unschön, so ein kaltes Bad, aber wer von uns möchte schon die ganze Nacht hindurch ein ungenutztes Badezimmer heizen? Smarte Heizungsregler können die Heizung zeitgesteuert öffnen, sodass das Badezimmer früh morgens bereits angenehm temperiert ist ‒ noch bevor wir es überhaupt betreten haben (Bild 2.1). Öffnest du nach der morgendlichen Dusche das Fenster zum Lüften, so wird sich die Heizung automatisch wieder herunterregulieren, denn schließlich möchtest du nicht unnötig „für draußen“ heizen, oder? Geht es dann zur Arbeit, senkt sich die Heizung wiederum ganz automatisch ab, um in deiner Abwesenheit Energiekosten einzusparen. In Verbindung mit schaltbaren Steckdosen können darüber hinaus Standby-Geräte sicher abgeschaltet und bei deiner Rückkehr wieder eingeschaltet werden.
Bild 2.1Per Schalter-Druck läuft am Morgen alles automatisch (© Rosalie Egenolf).
Das Schöne am Smart Home ist also: Energie sparen schließt den Aspekt des Komforts überhaupt nicht aus. Komplexere Lösungen ermöglichen zudem neben einer starren Zeitsteuerung und der einfachen „Fenster-offen“-Erkennung auch die Anwesenheitserkennung. So wird wirklich nur dann geheizt, wenn tatsächlich jemand zu Hause ist ‒ oder eben auf dem Weg dorthin.
Bild 2.2Der Fensterkontakt erkennt das offene Fenster und meldet der Zentrale, dass die Heizung heruntergeregelt werden soll (© Rosalie Egenolf).
Ein weiterer Bereich, welcher nicht gleich auf den ersten Blick in den Bereich der Energieeffizienz fällt, ist das Gewerk der Beschattung. Besonders in gemäßigten Breitengraden wie den unseren kann man mit einer automatisierten Beschattung ebenfalls deutlich Energiekosten einsparen. So schützen im Sommer tagsüber Jalousien vor intensiver Sonneneinstrahlung, sodass die Räume angenehm kühl bleiben. Dies erspart das Herunterkühlen des Raumes durch eine Klimaanlage. Im Winter isolieren die Jalousien indes zusätzlich, um die Wärme in den Räumen zu belassen. Nur zur Mittagszeit werden sie eventuell geöffnet, um die Energie und Wärme der Sonne zu nutzen.
Apropos Sonnenenergie nutzen: Wenn du erneuerbare Energien nutzt und eine PV-Anlage installiert hast, so kann das Smart Home hier ebenfalls die perfekte Erweiterung sein. Die Möglichkeiten, Strom effizient zu speichern, sind derzeit leider noch kostspielig. Zudem bringt eine Einspeisung ins Netz oftmals weniger Ertrag ein als die Summe, die man ohnehin für den Strom zahlt, welchen man aus dem Netz zieht. Während es bislang schwer möglich war, den Strom just in time zu verbrauchen, also sobald er produziert wird, kann sich das Smart Home nun als äußerst hilfreich erweisen. Dann, wenn die Sonne am günstigsten steht, ist man meist auf der Arbeit und kann die großen Verbraucher wie Waschmaschine, Trockner oder auch Geschirrspüler nicht spontan einschalten. Dies könnte das Smart Home also ab sofort übernehmen.
Ein weiterer Aspekt, der für immer mehr Haushalte an Bedeutung gewinnt, ist Sicherheit ‒ zum Beispiel in Form eines Alarmsystems. Bewegungsmelder und Tür- bzw. Fensterkontakte, welche auch helfen, die Heizung beim Lüften zu schließen (Bild 2.2), bilden die Grundlage für ein äußerst smartes Alarmsystem. Automatisierte Türschlösser oder auch Funk-Rauchmelder helfen bei Gefahrensituationen, die Sicherheit im gesamten Haus zu erhöhen. So kann ein herkömmlicher Rauchmelder im Alarmfall lediglich Laut geben. Der „smarte“ Rauchmelder hingegen wird das Licht einschalten, die Jalousien öffnen und alle anderen Rauchmelder ebenfalls aktivieren. Kommt es in den eigenen vier Wänden zu einem ungewöhnlichen Ereignis, so signalisieren dies nicht nur Sirenen und Lichter, sondern man wird auch gleichzeitig per Push-Nachricht auf dem Smartphone darüber informiert.
Bild 2.3Ein smarter Rauchmelder aktiviert im Alarmfall die Beleuchtung, öffnet die Jalousien und sendet eine Benachrichtigung auf das Smartphone (© Rosalie Egenolf).
Ist zusätzlich eine Sicherheitskamera installiert, verfügt man sogar über die Möglichkeit, sich live in die Situation schalten zu können. Ein beruhigendes Gefühl, wenn man nicht während der Arbeitszeit, sondern auch im Urlaub sicher sein kann, dass zu Hause alles in Ordnung ist, oder?
Doch das ist bei Weitem noch nicht alles. Sind beispielsweise auch deine Lampen Teil des Smart Home, so kannst du auf diese während deiner Abwesenheit als Einbruchsprävention setzen. Vielleicht kennst du ja sogenannte TV-Simulatoren aus dem hiesigen Elektromarkt. Diese suggerieren mittels blinkender LEDs mehr schlecht als recht Anwesenheit. Im Smart Home kann solch ein virtueller Bewohner durch das Aktivieren verschiedener Muster und durch individuelle Szenarien sowie Zeitpläne Anwesenheit realistisch vortäuschen. Besonders in einbruchsgefährdeten Gegenden gilt dies als ein probates Mittel, um für mehr Sicherheit zu sorgen.
Im Zusammenhang mit Smart Home fällt natürlich auch oft der Begriff Entertainment: Dazu zählt alles von der stimmungs- und filmabhängigen Beleuchtung über die musikalische Beschallung verschiedener Räume (auch als Multiroom bekannt) bis hin zur Steuerung einzelner Unterhaltungselektronik via Smartphone, Tablet oder gar der Sprache. Im Grunde deckt dieser Bereich alles ab, was dein Zuhause näher an Vorbilder wie das Haus von Sheriff Carter aus der Serie Eureka bringt. Auch wenn diese Serie aus dem Jahr 2006 stammt und fast zehn Jahre alt ist, so ist diese aktuell wie nie zuvor. War es in der Serie noch die künstliche Intelligenz namens SARAH, so sprechen wir heutzutage über und mit modernen Sprachassistenten wie zum Beispiel Siri von Apple, dem Google Assistant oder Amazons Alexa. Der Name S.A.R.A.H. steht übrigens für Self Actuated Residentual Automatic Habitat (auf Deutsch: sich selbst betreibender automatischer Wohnstandort).
Was im ersten Moment bloßes Spielzeug für Nerds und Bastler zu sein scheint, könnte schon bald Einzug in das Zuhause des Durchschnittsbürgers halten ‒ und birgt in Form des Ambient Assisted Living ganz besondere Potenziale für ältere Menschen (siehe Abschnitt 2.2.2).
Im Smart Home stehen also vier Aspekte im Fokus:
Energieeffizienz
Komfort
Sicherheit
Entertainment
Wie Bild 2.4 zeigt, liegen die Präferenzen am deutschen Smart Home-Markt zum aktuellen Zeitpunkt klar auf dem Bereich Komfort; wobei auch der Bereich Sicherheit zuletzt immer stärker an Bedeutung gewinnen konnte. Es ist davon auszugehen, dass diese Tendenz auch in den kommenden Jahren anhalten wird.
Bild 2.4Präferenzen am deutschen Smart Home-Markt (© siio.de, Umfrage Oktober 2016)
Kern des Smart Home ist das digitale Datennetz bzw. die Zentrale, die auch als Smart Home-Gateway oder -Hub bezeichnet wird. Man kann die Smart Home-Zentrale als das Gehirn des intelligenten Zuhauses bezeichnen. Hierüber kommunizieren die verschiedenen Geräte und Sensoren miteinander. Aber: Smart Home ist nicht gleich Smart Home! In den letzten Jahren wurden auf dem Markt ganz unterschiedliche Übertragungswege, Funksysteme bzw. Funkstandards etabliert, sodass nicht alle verfügbaren Geräte miteinander kommunizieren können. Neben Insellösungen gibt es aber auch Standards, die herstellerübergreifend unterstützt werden.
Eingedenk dieser Möglichkeiten ist das Smart Home nicht mehr nur ein Thema im Neubau oder für die Kernsanierung, sondern inzwischen auch als Nachrüstlösung in vielen Eigenheimen relevant. Selbst Bewohner von Mietwohnungen werden mittlerweile immer stärker vom Smart Home-Trend erfasst. Die entscheidende Frage zu Beginn lautet also: Soll es ein Kabelsystem oder doch lieber eine Funklösung werden? Für Neubau- und größere Umbaumaßnahmen kommt die kabelgebundene Lösung durchaus infrage. Der große Vorteil einer funkbasierten Lösung ist jedoch, dass sie sich insbesondere zum Nachrüsten in älteren Häusern und auch Mietwohnungen eignet. Doch welches am Markt angebotene Funk- oder IP-System ist das richtige für mich? Die aktuell auf dem Markt vorhandenen Smart Home-Angebote gleichen einem babylonischen Sprachgewirr. Deshalb ist es wichtig, dass du dir bereits im Vorfeld Gedanken machst, was deine Smart Home-Lösung im möglichen Endausbau-Stadium alles zu leisten imstande sein soll. Antworten auf diese Fragen erhältst du in Kapitel 3 und 4.
Auch wenn du nun schon einige nützliche Anwendungsbereiche der Hausautomation kennengelernst hast, fragst du dich vielleicht trotzdem noch, wer ein Smart Home tatsächlich braucht und warum es eine gewinnbringende Investition sein kann.
Ich bezeichne das Smart Home gerne als die neue Modellbahn von Papa. Der Vergleich ist viel passender, als man im ersten Moment meinen könnte.
Hierzu muss ich dir allerdings eine kurze Geschichte erzählen. Als ich im zarten Alter von 14 Jahren gemeinsam mit meinem Vater eine Modelleisenbahn betreiben wollte, gab es zu Beginn eine ganz entscheidende Frage: Auf welcher Spurbreite soll die Bahn fahren? Wir entschieden uns seinerzeit für die klassische H0-Spur. Auf diesem Standard baute dann alles Weitere auf: die Loks, die Waggons, die Laternen, die Modellhäuser, einfach alles. Die Spurbreite definierte den Maßstab für den gesamten Miniaturkosmos auf Schienen. Mit zunehmender Größe erwies sich die Entscheidung jedoch als falsch. Der H0-Standard überstieg nämlich schon bald das tatsächliches Raumangebot ‒ und zwar bei Weitem. Das unangenehme Gefühl, auf den falschen Standard gesetzt zu haben, hatte ich nach vier Jahren mit meinem ersten Smart Home-System leider auch. Alle Geräte online auf eBay zu verkaufen, tat damals finanziell mindestens genauso weh, wie alle Teile der Modelleisenbahn in just dem gleichen virtuellen Auktionshaus zu veräußern.
Warum ist die Modellbahn damals so groß geworden? Am Anfang war es doch nur ein Starter-Kit mit ein paar Schienen, einer Lok und einigen Waggons. Die Eisenbahn fuhr anfangs noch im Kreis, doch dann kamen die ersten Häuser dazu, einige Berge und Laternen und später natürlich noch eine Weiche. Es machte unheimlich viel Spaß, Kabel zu ziehen und diese auf dem großen Steuerpult anzuklemmen. Drückte man einen kleinen Knopf, ging woanders ein Lichtlein an. Drückte man den nächsten, stellte sich die Weiche mit klackendem Geräusch wie von Geisterhand um. Mit wachsender Begeisterung wurde die Anlage immer komplexer. Der Spieltrieb und der sichtbare Erfolg fesselten den damals noch kleinen Jungen. Bis heute, 16 Jahre später ist dies übrigens noch immer so.
Auch die Smart Home-Begeisterung hat mit einem Starter-Kit klein angefangen. Als die ersten Szenarien, die ich auf einer Weboberfläche zusammengeklickt hatte, tatsächlich funktionierten, war der Spieltrieb des kleinen Jungen erneut erwacht. Das Tolle am schnellen Programmier- und Bastelerfolg war, dass auch Freunde und Verwandte das Ergebnis sofort miterleben konnten. Ganz im Gegensatz zum „normalen“ Programmieren, ist das Programmieren im Smart Home nämlich etwas, was im Alltag sehr schnell sichtbar wird. So gehen zum Beispiel nach dem erfolgreichen Programmieren von Szenen echte Lichter an, die Jalousien vor den Fenstern öffnen sich oder die Heizung regelt automatisch auf Wohlfühltemperatur.
Genau wie damals den Miniaturkosmos auf Schienen, habe ich auch mein Smart Home modular, das bedeutet Stück für Stück, erweitert. Es machte unheimlichen Spaß ‒ solange es funktionierte. Was ich dir an dieser Stelle sagen muss, ist: Der Weg zum perfekten Smart Home wird manchmal holprig sein. Leider ist bekanntlich noch kein Meister vom Himmel gefallen. Sollte eine Szene oder eine Schaltung nicht so recht funktionieren, steigt nicht nur der Frust. Auch die Akzeptanz für dein neues Hobby innerhalb der Familie kann sehr schnell gegen null gehen. Zum Beispiel dann, wenn der frustrierte Familienvater bis weit nach Mitternacht bastelt und auf einmal eine Innensirene ertönt, der Saugroboter lautstark anspringt oder alle Lichter im Haus gleichzeitig eingeschaltet werden ‒ und zwar einzig und allein deshalb, weil man in der Programmierung aus Versehen einen Fehler eingebaut hat. Wie heißt es so schön: Versuch macht klug.
Apropos klug: Der englische Begriff „Smart Home“ bedeutet so viel wie „kluges Haus“ oder auch „intelligentes Zuhause“.
Smart Home ist eine fantastische Spielwiese für jeden Erwachsenen, der etwas für Technik übrig hat. Wer ganz nebenbei seiner Familie ein Plus an Komfort, Lifestyle und ganz besonders Sicherheit gönnen will, der findet hier beinahe endlose Möglichkeiten ‒ von Plug&Play-Geräten bis hin zu „Do it yourself“-Anleitungen für Hardcore-Bastler. Einige Smart-Home-Geräte lassen sich sogar recht schnell und ohne größeren Aufwand „zweckentfremden“. Auch diese Alltag-Hacks möchten wir uns in diesem Buch genauer anschauen.
Wer sich noch lebhaft an die 1980er-Jahre erinnern kann, weiß, dass sie in dieser Zeit in keinem besseren Science-Fiction-Film fehlen durften: Roboter. Heute sind jene, mal kleiner, mal größer geratenen Helferlein aus unserem Leben gar nicht mehr wegzudenken. Ob als Staubsaugerroboter, als Wischroboter oder, der neueste Trend, als Rasenmähroboter im heimischen Garten. Für den einen sind sie ein Ausdruck purer Bequemlichkeit, für den anderen bedeuten smarte Hilfen im Alltag nicht nur ein Mehr an Komfort, sondern auch ein Gewinn an Lebensqualität. Dies gilt besonders für ältere Menschen, denn Deutschland befindet sich im demografischen Wandel. Laut statistischem Bundesamt werden im Jahr 2030 rund 22 Millionen Menschen im Alter von über 65 Jahren in einem Single-Haushalt leben. Dank intelligenter Smart Home-Lösungen könnten besonders ältere Menschen deutlich länger in ihrem gewohnten Umfeld wohnen bleiben. Der oftmals ungeliebte Aufenthalt in einer stationären Pflege würde sich um einige Jahre hinauszögern. Hier kommt die Idee des sogenannten AAL, des Ambient Assisted Living, ins Spiel.
Bild 2.5Senior mit Tablet (© Fotolia by ASK-Fotografie)
Ambient Assisted Living (AAL) heißt so viel wie „altersgerechte Assistenzsysteme“ und steht für neue Techniken, die unser Leben im Haushalt vereinfachen sollen. Dies insbesondere dann, wenn wir mit fortlaufendem Alter doch immer stärker auf die Hilfe anderer angewiesen sind. Je älter wir werden, desto höher ist der Bedarf an Hilfs- oder Unterstützungsangeboten, die auch im hohen Alter noch für eine angenehme Lebensqualität sorgen. Das klingt natürlich schön, doch was heißt das in der Praxis? Folgendes Beispiel verdeutlicht es ganz gut: Der Elektriker hat den Lichtschalter direkt neben den Türrahmen installiert anstatt direkt neben das Bett. Dies liegt wahrscheinlich daran, dass der Elektriker nicht wissen konnte, wo das Bett mal stehen wird. Aber seien wir doch mal ehrlich: Wie oft stößt man sich nachts im Dunkeln Fuß, Schienbein oder Knie an irgendwelchen Schränken oder Kanten? Wie oft stürzen besonders ältere Menschen in ihren eigenen vier Wänden, weil sie nachts noch einmal raus müssen und niemand unterstützend zur Stelle ist?
Dank sogenannter Unterputz-Funkmodule, welche hinter dem bereits bestehenden Lichtschalter installiert werden, kann auch die von Großmutter heiß geliebte, natürlich konventionelle Deckenlampe smart gemacht werden (Bild 2.6). Dies ist zum Beispiel mit einem batteriebetriebenen Funkbewegungsmelder möglich, welcher seinerseits völlig automatisch erkennt, ob jemand aus dem Bett steigt, und dann automatisch das Deckenlicht oder auch ein kleines Nachtlicht anschaltet. Alternativ lassen sich auch Funk-Fernbedienungen oder Funk-Wandschalter mit jedem beliebigen Licht verbinden. Diese werden einfach neben dem Bett an der Wand auf dem Nachttisch platziert und sehen wie ganz gewöhnliche Schalter aus.
Bild 2.6Ein Unterputzmodul macht konventionelles Licht smart (© Chris Bertko).
Aber nicht nur die Schlafzimmerleuchten lassen sich derart schalten. Sofern gewünscht, kann sogar die gesamte Beleuchtung im Haus miteinander vernetzt werden. Dann genügt lediglich ein einziger Tastendruck, um entweder im gesamten Haus das Licht zu löschen oder bei drohender Gefahr alle Leuchten einzuschalten (siehe Anwendungsbeispiel in Abschnitt 5.3.2).
Das Licht via Funk-Wandschalter, Fernbedienungen oder Bewegungsmeldern ein- oder auszuschalten ‒ das ist im Smart Home erst der Anfang, denn richtig smart wird es, wenn sich das Licht zum Beispiel anhand der Tageszeit in verschiedenen Helligkeitsstufen schalten lässt. Vorzugsweise stromsparende LED-Strips können helfen, nachts den Weg die Treppe hinunter zum Badezimmer zu finden (Bild 2.7).
Bild 2.7LED-Strips an der Treppe variieren in der Helligkeit je nach Tageszeit (© Chris Bertko).
Diese Anwendungsszenarien aus dem Alltag ließen sich schier endlos fortführen. So vermag das Smart Home nicht nur den Alltag älterer Menschen sicherer zu gestalten. Auch uns Technikverliebten sowie deren Familien hilft es, ein klein wenig komfortabler zu leben. Selbst dann, wenn man bei der einen oder anderen Anwendung keinen Nutzen für sich selbst sieht, so bedeutet das natürlich nicht, dass gleich die gesamte Technik unnütze Spielerei sein muss ‒ ganz im Gegenteil. Ein weiteres Beispiel verdeutlicht dies sehr gut: Auf meinem Fernsehgerät erscheint zum Beispiel immer eine Nachricht, sobald die Waschmaschine ihr Programm beendet hat (Bild 2.8). Bei der Waschmaschine handelt es sich um ein ganz konventionelles Gerät. Eines, wie es vielleicht millionenfach in deutschen Haushalten zu finden ist. Eine schaltbare Funksteckdose mit Strommessfunktion prüft ihren Energieverbrauch und meldet, wenn diese mit ihrer Arbeit fertig ist. Auf den ersten Blick mag das wie bloße Spielerei erscheinen, doch für denjenigen, der nicht mehr so gut hören kann oder gar noch nie hören konnte, für den stellt diese Art von Szenario möglicherweise einen echten Gewinn an Lebensqualität dar.
Bild 2.8Meldung auf dem Fernsehgerät: Die Waschmaschine hat ihr Programm beendet (© Chris Bertko).
Auch in anderen Situationen kann so eine „stumme Benachrichtigung“ äußerst hilfreich sein. Integriert man beispielsweise die Türklingel ins Smart Home, so erscheint nicht bloß eine „Ding-Dong“-Meldung auf dem Bildschirm. Auch eine Leuchte im Raum kann zur Signalisierung kurz aufblinken. Allein, wenn ich daran denke, wie oft der Paketbote am Wochenende bei uns geklingelt hat, während mein Sohn Mittagsschlaf halten musste. Hier offenbart sich, dass manche Anwendungsbeispiele eben nicht nur für Ältere oder Menschen mit Gehörschäden im Alltag hilfreich sein können, sondern zum Beispiel auch für junge Familien. Wie deine Haustürklingel smart wird, erfährst du übrigens in Abschnitt 5.5.3.
Wo wir gerade bei Sinn und Unsinn von smarten Geräten und deren Anwendungen sind: Hast du schon einmal etwas von einem smarten Türschloss gehört? Man könnte sich natürlich fragen, warum man so etwas Einfaches wie den altbewährten Schlüssel im Alltag ersetzen sollte. Doch wie steht es um Situationen, in denen es wichtig ist, so schnell wie möglich Hilfe zu erhalten? Vielleicht verschafft im Falle eines Brandes das mit dem Rauchmelder vernetzte Türschloss die lebensrettende Minute auf dem Weg in Richtung Sicherheit (Bild 2.9).
Bild 2.9Ein elektrisches Türschloss ermöglicht automatisches Ver- und Entriegeln der Tür (© Chris Bertko).
Oder versetze dich in eine Situation, in der außerplanmäßig Hilfe im Haus benötigt wird. Hand aufs Herz: Die klassischen Notrufknöpfe für Senioren sind im Ernstfall meist nie dort, wo sie wirklich gebraucht werden. Und dann bleibt immer noch die Frage, wie zum Beispiel der heraneilende Rettungsdienst überhaupt in die Wohnung gelangen soll. Das gewaltsame Öffnen der Wohnungstür kostet wertvolle Zeit und verursacht zudem unangenehme Folgen ‒ finanzieller wie manchmal sogar juristischer Natur. Da erweist sich die Vernetzung eines smarten Türschlosses mit einem im Haus befindlichen Notrufknopf plötzlich als sehr sinnvoll.
Sollte aber tatsächlich eine Person so unglücklich stürzen, dass diese bewusstlos liegen bleibt, so kann das Smart Home auch dies anhand eines logischen Algorithmus erkennen. Eine Bewegung, welche im Schlafzimmer ihren Anfang nahm, darf in der Theorie nur an zwei Punkten enden: entweder wieder im Schlafzimmer oder an der Wohnungstür ‒ um das Haus zu verlassen. Ist dies innerhalb eines bestimmten Zeitfensters jedoch nicht der Fall, so könnte das intelligent vernetzte Zuhause selbstständig eine Nachricht an Angehörige oder den Pflegedienst absetzen und dank smartem Schloss den Weg frei für den Rettungsdienst machen.
Bild 2.10Eine Seniorin ist gestürzt (© Fotolia by M. Dörr & M. Frommherz).
Doch auch ohne solche Algorithmen gibt es mittlerweile Techniken, die bei Stürzen schnell und effektiv helfen können. Inzwischen gibt es Fußböden, die erkennen, ob jemand darauf läuft oder gestürzt ist. Capfloor heißt diese Technologie, welche Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut entwickelt haben. Dabei handelt es sich um einen berührungsempfindlichen Fußboden aus Drahtgitter, welcher unter dem eigentlichen Parkett- oder Teppichboden verlegt wird. Klingt wie eine Zukunftsvision aus den fernen 1980er-Jahren? Mitnichten! Bereits heute schon kommt diese Technologie in der Seniorenresidenz „Wohnen am Schlossanger“ in Höhenkirchen-Siegertsbrunn zum Einsatz. Dort wurden zehn der insgesamt 72 Apartments mit intelligenten Fußböden ausgestattet, inklusive der Badezimmer. Ziel ist es, die Erkennungsrate von Stürzen innerhalb der Residenz zu verbessern. Dafür wurde der unter dem Namen „SensFloor“ vertriebene Fußboden mit der Rufanlage der Seniorenresidenz gekoppelt. Über einen Pager wird das Pflegepersonal informiert, falls sich ein Sturz ereignet hat und die betreffende Person eventuell schnelle Hilfe benötigt.
Und damit noch nicht genug. In der Seniorenresidenz wurde der smarte Fußboden zusätzlich mit der Haustechnik/Gebäudeautomation gekoppelt, um in jenen Apartments von besonders sturzgefährdeten Personen automatisch ein Orientierungslicht einzuschalten, sobald diese das Bett nachts verlassen. Das Pflegepersonal erhält auch in diesem Fall eine Aktivitätsinformation auf den Pager.
Ebenfalls am Fraunhofer Institut wurde ein akustisches Verfahren entwickelt, welches Rufe, Wimmern oder auch starkes Husten aus der alltäglichen Geräuschkulisse herausfiltern kann. SonicSentinel soll Gefahr für Leib und Leben sicher anhand von Lauten erkennen, automatisch medizinische Hilfe holen und dieser sogar die Tür öffnen können. Mit seinem Fokus auf akustische Signale sowie Spracherkennung geht SonicSentinel bereits eindeutig in Richtung eines weiteren, aktuellen Trends im Smart Home: der Sprachsteuerung.
Das eigene Zuhause per Sprache befehlen? Dabei handelt es sich in der Tat um keine ferne Zukunftsvision mehr. So gibt es inzwischen eine Vielzahl unterschiedlicher Sprachdienste, welche ich zum Steuern meines Smart Home nutzen kann. Als Android-User sage ich: „Okay Google“. Als Apple-Freund sage ich: „Hey Siri“ und mit Amazon Echo hört die Sprachassistentin namens „Alexa“ auf all meine Befehle. Was für manche wie überzogene Spielerei aussieht, kann Menschen, denen Technik generell eher Angst macht, vor allem aber auch älteren Menschen sowie Menschen mit körperlichen Behinderungen helfen, Hürden im Alltag ganz einfach zu überwinden. Welch enorme Erleichterung muss es für einen Rollstuhlfahrer sein, anstatt über den schwer erreichbaren Schalter das Licht per Sprachbefehl einschalten zu können oder die Jalousien mit nichts als der eigenen Stimme zu öffnen?
Bei allen Vorteilen, die wir mittlerweile gesammelt haben, fragt man sich unweigerlich, warum das Smart Home nicht bereits eine viel stärkere Verbreitung gefunden hat. Stand der Dinge ist, dass das Smart Home im öffentlichen Ansehen noch immer als ein kompliziertes „Do it yourself“-Thema verkannt wird. Zwar gibt es am Markt viele unterschiedliche Systeme mit guten sowie einfachen Techniken. Allerdings finden sich aktuell nur sehr wenige Fachhändler, die in der Lage wären, neben einer fachkundigen Beratung das entsprechende System auch gleich vor Ort installieren zu können. Alles aus einer Hand, das hat in der Tat noch Seltenheitswert. Um insbesondere (aber nicht nur) das Thema AAL voranzubringen, bedarf es eines Netzwerks von Installateuren, welche Smart Home-Lösungen beim Kunden planen und auch sofort fachkundig installieren können.
Vor ungefähr 20 Jahren, als Autos noch nicht randvoll mit Technik zugestopft waren, hieß der Mann im ölverschmierten Blaumann noch Kfz-Mechaniker. Inzwischen bedarf es zunehmend weitreichender Kenntnisse besonders im Bereich Elektronik und Steuerungselektronik, um Reparaturen an einem modernen Fahrzeug vornehmen zu können. So entstand jüngst das immer beliebter werdende Berufsbild des Mechatronikers. In Zukunft, dessen bin ich mir sicher, wird diese Art von Veränderung auch andere Berufsbilder ereilen; besonders, um mit den rasanten Entwicklungen im Bereich Smart Home Schritt halten zu können.
Nach einem Ausflug in die möglichen Anwendungsbereiche, wollen wir uns nun die technischen Grundlagen des Smart Home genauer ansehen. Ab wann nennen wir ein Haus oder eine Wohnung intelligent? Was unterscheidet ein Smart Home eigentlich vom konventionellen Wohnen?
Die Heizung regulieren wir direkt am Heizungsthermostat, indem wir es auf- oder entsprechend wieder zudrehen. Die Jalousie ziehen wir am Gurt nach oben und schließen diese auch wieder darüber. Wenn es Zeit zum Lüften ist, betätigen wir einfach den Fenstergriff. Viele Funktionen in unserem Zuhause werden noch immer ganz unmittelbar am entsprechenden Gerät ausgeführt. Denken wir nur an die Geschirrspülmaschine, die Waschmaschine oder den Staubsauger oder auch den Elektroherd. Diese Liste ließe sich beliebig fortsetzen. Aber auch andere Funktionen, bei denen es auf den ersten Blick überhaupt nicht so scheint, führen wir direkt am Gerät aus. Das Deckenlicht zum Beispiel, welches typischerweise über den Wandschalter neben der Tür geschaltet wird. Dort ist es bequem erreichbar, sobald man den Raum betritt. Oder die Türklingel: Dein Besuch drückt auf einen Schalter an der Haustür, welcher mit einer mehr oder weniger toll klingenden Glocke verbunden ist.
Bild 2.11In der konventionellen Steuerung werden Geräte direkt (z. B. via Taster) gesteuert (© Rosalie Egenolf).
Als kleines Kind bin ich immer zum Fernseher gelaufen und habe nach Anweisung meiner Großmutter die Sender umgeschaltet. Inzwischen können wir den Fernseher mit der Fernbedienung bequem vom Sessel oder dem Sofa aus bedienen. Heute können Fernbedienungen sogar noch sehr viel mehr als bloß den Sender am TV-Gerät zu wechseln. Die Fernbedienung ist nicht mehr nur einem einzelnen Gerät zugeordnet, sondern bedient gleich mehrere Unterhaltungsgeräte wie zum Beispiel Fernseher, DVD, Blu-ray-Player, Mediaplayer usw. oder sie steuert Hausfunktionen wie Klimaanlage, Licht oder Heizung.
Möglich macht diese Art der Bedienung eine zentrale Einheit, mit welcher alle Geräte kommunizieren. Hier laufen alle Informationen wie Fäden in einem Spinnennetz zentral zusammen. Dieses Netz besteht unter anderem aus sogenannten Aktoren und Sensoren (Bild 2.12). Sie sind mit der Zentrale (= dem Gehirn) verbunden und liefern entweder die ermittelten Messwerte (Sensoren) oder wandeln elektrische Signale in eine physikalische Größe um (Aktoren). Beispiel: Ermittelt der Temperatursensor im Wohnzimmer eine Raumtemperatur von weniger als 18 Grad Celsius, veranlasst dies die Zentrale, ein Signal an das Heizkörperthermostat (Aktor) zu senden. Dieses öffnet das Heizungsventil und das Wohnzimmer wird wohlig warm.
Bild 2.12Die zentrale Einheit übernimmt die Steuerung (© Rosalie Egenolf).
Oder ein anderes Beispiel: Empfängt die Zentrale das Signal vom Wandschalter, löst dies eine damit verknüpfte Aktion aus. Es werden beispielsweise eine oder mehrere Lampen eingeschaltet und die Jalousie geöffnet. Je nachdem, wie oft der Schalter gedrückt wurde, können dank der intelligenten Zentrale sogar ganz verschiedene Aktionen ausgeführt werden.
Welche Aktionen die Zentrale auslöst und welche Geräte darüber gesteuert werden, kannst du in Automatisierungen, sogenannten Regeln oder Szenen, selbst definieren. Bei modernen Smart Home-Zentralen wird dies per Weboberfläche erledigt, so ähnlich, wie wir das unter anderem auch vom Router kennen. Hierbei ist keine weitere Konfigurationssoftware notwendig, denn die Einstellungen erledigst du über eine Webseite, welche auf der Smart Home-Zentrale selbst liegt. Diese lässt sich ganz bequem über deinen Webbrowser wie beispielsweise Mozilla Firefox, Internet Explorer, Apple Safari, Google Chrome etc. aufrufen. Damit dein Webbrowser die Konfigurationsseite der Smart Home-Zentrale erreicht, muss diese natürlich im Netzwerk verfügbar sein. Aus diesem Grund verfügen die Zentralen meistens über eine Netzwerkverbindung via LAN oder WLAN. Die Smart Home-Zentrale ist damit das Bindeglied zwischen dem Smart Home-Netz und deinem heimischen Netzwerk. Daher wird die Smart Home-Zentrale oft als Bridge (auf Deutsch: Brücke) oder auch als Gateway bezeichnet.
Ein Gateway lässt sich wie folgt definieren: „Ein Gateway (englisch für Ausfahrt und Einfahrt, wörtlich Torweg bzw. Portal oder Schnittstelle) verbindet Rechnernetze, die auf völlig unterschiedlichen Netzwerkprotokollen basieren können“.1
Dank einer flächendeckenden Netzabdeckung in Deutschland verfügen ungefähr 83 Prozent aller Haushalte über einen kabelgebundenen Internetanschluss mit mindestens einfacher DSL-Geschwindigkeit.2 Aufgrund dieser Entwicklung kann das eigene Zuhause dauerhaft „online“ sein. So ist es möglich, auch von unterwegs via Smartphone, Tablet oder Notebook auf die Smart Home-Zentrale zuzugreifen und so die verschiedenen Haus-Funktionen zu steuern.
Bis zu diesem Punkt sprechen wir von einem „fernsteuerbaren“ Zuhause via Schalter, Fernbedienungen oder auch Smartphone-App. Wie eingangs bereits erwähnt, soll das Smart Home aber noch viel mehr können als das.
Die Kernfunktion eines intelligenten Hauses ist die Automatisierung. Dabei verbindet die Smart Home-Zentrale Informationen aus Benutzer-Interaktionen wie beispielsweise das eben erwähnte Drücken des Wandschalters oder der Fernbedienung, um Funktionen im Haus auszuführen. Durch die Nutzung von Sensoren, welche ausführliche Informationen über den Zustand des Hauses liefern, erhält das Smart Home jedoch erst seine Intelligenz. Es kann dadurch die verschiedenen Funktionen automatisch und unabhängig von der Bedienung durch den Benutzer ausführen.
Ein Sensor erkennt Zustände oder misst verschiedene Umweltwerte und übermittelt diese an die Smart Home-Zentrale (Bild 2.13). Beispiele für Sensoren sind: Temperatursensoren, Helligkeitssensoren, Luftqualitätssensoren, Bewegungsmelder, Tür- und Fensterkontakte, Wind- oder Regenmesser usw. Sensoren sind natürlich keine neue Erfindung. Wir nutzen sie bereits hier und da in unserem Alltag: Wandthermostate haben einen integrierten Temperatursensor, welcher die Heizung steuert, und selbst der Rauchmelder an der Decke ist ein Sensor.
Bild 2.13Sensoren und Aktoren im Smart Home (© Rosalie Egenolf)
Das intelligente Haus bringt die Nutzung von Sensoren auf ein ganz neues Level. So steuern Bewegungsmelder das Licht, wenn jemand den Raum betritt, und sie können dabei auch das Dimm-Level oder die Farbtemperatur der Lampe an die jeweilige Tageszeit anpassen.
Selbst das Smartphone kann als Sensor herhalten. Anhand seiner Position kann die Smart-Home-Zentrale nämlich erkennen, ob die Wohnung bzw. das Haus verlassen wurde. Sollte dies der Fall sein, kann die Heizung heruntergeregelt und Lichter sowie unnötige Standby-Geräte können ausgeschaltet werden ‒ automatisch natürlich.
Dabei muss nicht immer nur ein einzelner Sensorwert zu einer direkten Aktion führen. Die Smart Home-Zentrale kann auch verschiedene Sensorwerte berücksichtigen und in einer einzelnen Aktion verknüpfen. Ein gutes Beispiel dafür ist die Steuerung von Jalousien und Dachfenstern: Im Winter sollten die Jalousien nachts möglichst geschlossen bleiben, um Energie zu sparen. Tagsüber, wenn die Sonne scheint, sollten sich die Jalousien öffnen, damit sich die Wohnung maximal erwärmen kann. Im Sommer sollten die Jalousien sowie auch Fenster tagsüber geschlossen sein, um effektiven Schutz vor der Sonne zu bieten. Nachts sollten dann das Fenster und die Jalousie geöffnet werden, damit frische und kühle Luft hineinströmen kann. Wind- und Regensensoren überwachen das Wetter und liefern entscheidende Werte, damit die Smart Home-Zentrale bei starkem Wind oder einsetzendem Regenschauer die Fenster rechtzeitig schließen kann.
Bild 2.14Sensoren ermöglichen eine intelligente Steuerung (© Rosalie Egenolf).
Die gesammelten Sensorwerte können automatisch zu einer Aktion führen, die der Nutzer zuvor festgelegt hat. Darüber hinaus können Sensorwerte aber auch die auszuführende Aktion selbst beeinflussen. Ein Beispiel: Du kommst tagsüber in dein Wohnzimmer und betätigst den Wandschalter. Die Smart Home-Zentrale schaltet den Zwischenstecker (Aktor) des Fernsehers ein und wenn die Sonne hineinscheint, fahren die Jalousien herunter. Am Abend kommst du erneut in dein Wohnzimmer und drückst wieder auf den Wandschalter. Die Smart Home-Zentrale erkennt dank der Sensoren, dass es dunkel im Raum ist, und schaltet zusätzlich zum Fernseher auch ein Ambient-Licht ein. Aufgrund der Tageszeit, welche die Zentrale natürlich auch kennt, schaltet diese zusätzlich das Amazon Fire TV ein, denn es könnte ja sein, dass du anstelle eines Fernsehabends lieber deinen Lieblingsfilm streamen möchtest.
Eine klare Grenze, ab wann ein Haus intelligent wird, gibt es indes nicht. Sobald Kommunikationstechnik, Sensoren und Aktoren genutzt werden, entscheidet allein der Bauherr bzw. der Bewohner darüber, in welcher Art und Weise er intelligente Funktionen in seinen sowie den Alltag seiner Familie integrieren will. Dies setzt er dann seinerseits über die Szenen und Automatisierungen um. Praktische Beispiele hierfür findest du in Kapitel 5.
Damit sind wir auch schon mitten im nächsten Thema. Mittlerweile habe ich die beiden Begriffe so oft verwendet, dass es an der Zeit ist, diese Szenen und Automatisierungen genauer zu beleuchten. Was also ist eine sogenannte Szene? Eine Szene definiert den Status verschiedener Geräte im Haus. Daraus wird eine bestimmte Situation abgeleitet wie zum Beispiel:
Ich gehe schlafen.
Ich schaue TV.
Ich bin dann mal weg.
Ich komme nach Hause.
Guten Morgen!
All dies sind Szenen, die eine bestimmte Situation im Haus widerspiegeln. Jeder dieser Szenen können mehrere Aktoren zugeordnet sein. Aktoren sind just die Geräte, die in der Szene etwas ausführen, zum Beispiel etwas ein- oder ausschalten.
So beschreibt die Szene „Ich bin dann mal weg“, welchen Zustand welches Gerät annehmen soll, wenn ich als Letzter das Haus verlasse. In dieser Szene habe ich definiert, dass alle Heizungsregler auf 18 Grad Celsius gehen, alle Lichter sowie die Schaltsteckdose, in welche die Kaffeemaschine eingesteckt ist, auf „aus“ geschaltet werden sollen und das Türschloss den Status „verriegelt“ zugewiesen bekommt.
In der Szene „Ich komme nach Hause“ sind folgende Zustände der Geräte definiert, die eintreten, sobald ich das Haus erneut betrete: Haustür „entriegelt“, Licht im Flur auf 50 Prozent, Zwischenstecker der Kaffeemaschine auf „an“.
Erstellt und definiert werden diese Szenen auf der Smart Home-Zentrale via Weboberfläche oder per Smartphone-App.
Wie aktiviere ich Szenen?
Dank Smart Home muss ich vor dem Verlassen der Wohnung also nicht mehr hektisch durch jedes einzelne Zimmer laufen, um die Heizkörper abzudrehen, Lichter auszuschalten oder die Jalousien zu schließen. Rein theoretisch könnte ich dies auch per App von unterwegs erledigen. In der Praxis ist es auf Dauer jedoch recht aufwendig, alle Geräte einzeln am Smartphone zu bedienen. Szenen, die mehrere Geräte gleichzeitig einbinden, sind hierfür sehr viel geeigneter. Man startet lediglich die Szene und den Rest erledigt das Smart Home für mich. Es wartet sozusagen nur auf meinen „Impuls“, eine jeweilige Szene zu starten. Diesen Impuls, eine Szene auszulösen, nennt man übrigens Trigger (auf Deutsch: Auslöser). Wie du bereits ahnst, gibt es natürlich mehrere Möglichkeiten, einen Trigger zu setzen.
Aktivieren von Szenen mit einem Zeittrigger
Als Erstes lernst du den sogenannten Zeittrigger kennen. Mit diesem können insbesondere ständig wiederkehrende Aufgaben sehr sinnvoll durch Szenen automatisiert werden. Die Möglichkeiten der verschiedenen Zeitgeber bzw. Trigger unterscheiden sich je nach Smart Home-Zentrale. Die meisten Smart Home-Zentralen verfügen indes über folgende Zeitmuster zur Aktivierung von Szenen (Bild 2.15):
einmalig (Beispiel: am 10.07.2017, 08:45 Uhr)
intervallbasiert, z. B. täglich (Beispiel: jeden Montag um 14:00 Uhr)
periodisch (Beispiel: alle 10 Minuten)
Bild 2.15
