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Welche Technologie wird die Basis für die vernetzten Gebäude von morgen bilden?

Tokyo

Bei anhaltender Innovationsgeschwindigkeit werden zukünftige intelligente Gebäude (Smart Buildings) in der Lage sein, eine Reihe von Technologien zu nutzen, von etablierten Standardtechnologien bis hin zu neuen und futuristischen Entwicklungen.

Bislang hat sich keine einzige Technologie als Standard für intelligente Gebäude etabliert. Selbst relativ kleine Implementierungen mit nur Dutzenden von Sensoren verwenden beispielsweise häufig mehrere verschiedene Kommunikationsprotokolle. Und mit zunehmender Gebäudegrösse und steigender Komplexität des Netzwerks wächst auch in der Regel die Anzahl der Kommunikationssysteme.

Die Infrastruktur in Smart Buildings ist schnelllebig, wobei verschiedene offene und proprietäre Technologien ständig weiterentwickelt werden. Es gibt aber auch Bestrebungen, sich auf eine kleine(re) Anzahl von Standards zu einigen. Sehen wir uns einige der vorherrschenden und neu entstehenden Technologien in intelligenten Gebäuden an.

Neue Technologien, Architekturen und KI
Um die Wartungs- und Gesamtkosten zu senken und die Bandbreitennutzung zu optimieren, beobachten wir eine zunehmende Akzeptanz von Netzwerkarchitekturen auf Basis von Kapillar- und Mesh‑Netzwerken.

Die neue Sensing- und Positionierungstechnologie im Innenbereich eröffnet völlig neue Anwendungsfälle. Dazu gehören beispielsweise die Ermittlung genauer Belegungszahlen und Asset Tracking1 Auch künstliche Intelligenz spielt eine Rolle. Sie ermöglicht, mehr Daten auf Geräten selbst (am „Rand“) oder auf dem Gateway zwischen Gerät und Internet (im „Nebel“) zu analysieren, und hält den Bandbreitenbedarf zwischen Gebäude und Cloud in Grenzen.

Kombination von kabelgebundenem und Wireless‑Netzwerk
Das Rückgrat von Netzwerken in Gebäuden wird höchstwahrscheinlich Ethernet‑basiert2 bleiben, jedoch gewinnen Wireless‑Protokolle immer mehr an Bedeutung. Die meisten Gebäude verfügen bereits über Wireless‑Netzwerke über die Kurzstrecke, die Internetkonnektivität ermöglichen und Wireless‑Sensoren miteinander verbinden.

Bluetooth, das heute bereits in praktisch jedem Telefon, Tablet und Computer steckt, ist die naheliegende Wahl, wenn es um die Steuerung von Smart Home Kits geht. Anfang 2019 wurden Verbesserungen an den Standortservices von Bluetooth vorgenommen. Damit bietet es nun eine verbesserte Echtzeitverfolgung von Waren, Gütern und sogar Personen sowie eine Beacon‑basierte Navigation. Möglich wird dies durch eine neue Peilungsfunktion, mit der Geräte die Richtung eines Signals bestimmen können.

Andererseits sind konfigurationsfreie Mobilfunktechnologien für Anwendungen wie Smart Meters und Alarm‑Panels beliebt, wobei letztere die Bandbreite von LTE Cat 1 zum Streaming von Video und Audio nutzen. Und mit der Entwicklung von 4G LPWA‑Technologien (Low‑Power‑Wide‑Area), einschliesslich NB‑IoT und LTE‑M, wird das Mobilfunknetz zu einer immer attraktiveren Option für die Anforderungen von Smart Metering mit geringer Bandbreite. Es ist zu erwarten, dass sich die IoT‑Konnektivitätsoptionen als Teil der massive Machine Type Communications (mMTC) unter 5G weiter entwickeln.

Die Wahl der richtigen Technologie
Welche Technologie auch immer sich entwickelt, es wird weiterhin wichtig sein, sie sorgfältig je nach Ihren Anforderungen zu wählen. Im Kommunikationsbereich ist ein Mobilfunk‑basiertes Kit einfach zu installieren, aber jedes Gerät benötigt in irgendeiner Art einen Vertrag mit mobilen Daten. Das treibt die Kosten in die Höhe, besonders wenn Sie zahlreiche Kits einsetzen. Andererseits eignen sich Implementierungen mit hoher Dichte wie intelligente Beleuchtung oder Heizkostenverteiler gut für Kurzstrecken‑Technologien wie Bluetooth Mesh. Diese Mesh‑Netzwerke können dann mit dem breiteren Netzwerk eines Gebäudes oder dem Internet verbunden werden.

Betrachtet man einen anderen Bereich der intelligenten Gebäudetechnik, so reicht ein Sensor möglicherweise nicht aus, um die Genauigkeit oder Tiefe der benötigten Einblicke zu liefern. Wenn Sie beispielsweise erkennen wollen, wo sich Personen in Ihrem Gebäude aufhalten, um Heizung und Kühlsystem zu optimieren, müssen Sie möglicherweise Inputs von verschiedenen Sensoren kombinieren. Im obigen Anwendungsfall haben Forscher hervorragende Ergebnisse erzielt, indem sie die CO2‑Werte gemessen und diese zusammen mit anderen Umweltfaktoren in ein neuronales Netzwerk eingespeist haben.

Biometrische Daten
Zum Abschluss erläutern wir eine futuristisch anmutende Technologie für Smart Buildings, von der wir wahrscheinlich mehr in intelligenten Gebäuden sehen werden: die Biometrie. Fingerabdruckscanner sind bereits alltäglich, und die Iriserkennung wird immer beliebter, um zu überprüfen, wer sich in eingeschränkten Bereichen aufhalten darf. Und da die Gesichtserkennung heute bereits bei High‑End‑Smartphones integriert ist, dürfte es nur noch eine Frage der Zeit sein, bis diese Technologie auch in einem intelligenten Gebäude in Ihrer Nähe eingesetzt wird.

1Review: Energy‑Efficient Smart Building Driven by Emerging Sensing, Communication, and Machine Learning Technologies, Qian Huang, 2018

2The Internet of Things in Smart Commercial Buildings 2018‑2022, Memoori, Q2 2018