Nutzungsprofile zur individuellen Licht-Steuerung
Den Unterschied zwischen einer herkömmlichen Installation und der eines SmartHomes kann man am besten anhand eines einfachen Beispiels verdeutlichen:
- Stellen Sie sich vor, sie möchten die Beleuchtung innerhalb des Hauses automatisch an ihren Tagesablauf anpassen.
- Dabei möglichst auch die Tageszeit berücksichtigen.
- Und wenn, dann sollen natürlich auch alle Lampen individuell einstellbar sein.
- Beispiel: Das Flurlicht soll also morgens und abends sehr hell sein, nachts auf dem Weg ins Bad möchte niemand von einem Flutlicht geblendet werden.
Bei einer herkömmlichen Beleuchtungssteuerung wird ihnen wahrscheinlich der Installateur einen Bewegungsmelder (gegebenenfalls mit Helligkeitssensor) und einen Zeitschalter im Zimmer anbringen. Diese Geräte hätten die Aufgabe, zu bestimmten Zeiten bei Unterschreiten einer definierten Helligkeit das Licht im Zimmer anzuschalten.
Nachteil der normalen Steuerung:
Die Funktionen stehen erst einmal nur in einem Raum für ein Gewerk (Beleuchtung des Zimmers) zur Verfügung. Mit hoher Wahrscheinlichkeit auch nur für eine Lampe. Will man diese Funktionen in mehreren Räumen umsetzen, müsste man in jedem Raum vergleichbare Geräte installieren.
Vorstellung einer Beleuchtungssteuerung eines SmartHomes (Einfamilienhaus):
- Abhängig von den persönlichen Gewohnheiten der Hausbewohner und räumlichen Gegebenheiten ist es sinnvoll für das SmartHome ein Gebäudenutzungsmuster (GNM) zu erstellen. Das ist einfacher als sich die Meisten vorstellen und relativ schnell gemacht.
- Zu bestimmten Tageszeiten (Tag/Nacht) sowie auch an verschiedenen Tagen (Wochentags/Wochenende/Feiertage) (siehe Abbildung) soll in diesem Beispiel die Beleuchtung, unterschiedlich angesteuert werden.
- Beleuchtungsszenen ermöglichen das individuelle Einschalten und auch Dimmen von Lampen. (siehe Abbildung)
- Mit Hilfe von Präsenzmeldern werden Beleuchtungsszenen beim Betreten eines Raumes automatisch aktiviert. Wird über einen frei definierbaren Zeitraum keine Präsenz mehr ermittelt, wird automatisch das Licht ausgeschaltet.
Beispiel für eine profilgesteuerte Beleuchtung in einem Esszimmer:
- Werktags wird morgens zwischen 6:00 Uhr und 6:45 gefrühstückt
- Samstags wird natürlich später, ggf. zwischen 8:00 und 9:00 Uhr gefrühstückt
- Sonntags und Feiertags auch schon mal zwischen 8:00 und 10:00 Uhr
- Nachmittags an Werktagen (jedoch nur Mo-Do) wird das Esszimmer erst ab 17:30 Uhr genutzt
- Freitags nachmittags (eher Feierabend) schon mal ab 15:30 oder 16:00 Uhr
- Samstags vielleicht 15:00 - 17:00 Uhr, Sonntag ähnlich
- Abendessen Werktags zwischen 18:00 und 19:00 Uhr
- Freitags und Samstags vielleicht später und länger (Essen mit Freunden) zwischen 19:00 und 23:00 Uhr
- Ansonsten: Nachts, wenn bei dem Einen Durst, bei dem anderen Hunger ;-) aufkommt, wird das Licht nur gedimmt.
- usw. usw.
Zu all diesen Zeiten soll eine individuelle Beleuchtung mittels verschiedener Lampen und Dimmstufen erstellt werden und dann entsprechend automatisch abgerufen werden.
Die Abbildung veranschaulicht die über einen Tag definierten Zeiträume zur Realisierung eines Gebäudenutzungsmusters. In diesem Beispiel ist der Tag in 25 Zeiträume eingeteilt. Die einzelnen Zeiträume sind selbstverständlich individuell konfigurierbar.
Datum und Zeit werden zentral vom Server (Gira Homeserver) regelmäßig von einem sog. NTP -Server im Internet abgefragt und auf dem Bussystem zur Verfügung gestellt.
Die folgende Abbildung stellt die für das GNM definierten Beleuchtungsszenen inkl. der Lampen des Szenenbereiches (Esszimmer) dar. Szenen können sowohl auf Zimmerebene als auch einzelner Bereich innerhalb eines Raumes definiert werden. In diesem Fall heißt das, im Esszimmer gibt es drei Lampen, die für alle hier definierten Szenen zur Verfügung stehen.
Die Lampen mit den Bezeichnungen "Essen Kamin" und "Essen Pfeiler" sind individuell dimmbar. Der Balken nebem dem Lampen-Symbol zeigt den Dimmwert. Über Anklicken kann mittels eines PopUp-Fensters das Licht eingestellt werden.
Über die weiteren grafischen Buttons lassen sich folgende Funktionen aufrufen:
- Anhand des blauen Buttons kann man erkennen, welcher Zeitraum zurzeit aktiv ist. In der oben dargestellten Abbildung ist Zeitraum 17 aktiv.
- Aktivieren/Deaktivieren der Szene: Darüber lässt sich eine Szene ausgeschalten, so dass sie nicht aufgerufen wird.
- Speichern der Szene - Nach Einstellen der Lampen kann die Einstellung für diesen Zeitabschnitt als Szene gespeichert werden.
- Aufruf der Szene - Beleuchtung anschalten: Möglichkeit, die Einstellungen direkt aufzurufen und sich "anzeigen" zu lassen.
- Sog. Treppenlicht-Funktion - Zeitraum (hier ab 18:30 Uhr für 10 min.), in dem das Licht noch angeschaltet bleibt, wenn der Präsenzmelder keine Person mehr im Erfassungsbereich erkennt. Während einer Anwesenheit von Personen im Raum wird der Zeitraum zyklisch wieder verlängert.
- Präsenzmelder aktiv/sperren - Alle Melder können bei Bedarf gesperrt werden.
Bsp. gibt es eine sog. "Vollbeleuchtung" bei der alle Lampen im Haus angeschaltet werden und die Präsenzmelder gesperrt werden, damit sie keine individuelle Beleuchtung mehr aufrufen.
Bausteine für Nutzerprofile (Zeitanzeige, Szenen) für Gira Homeserver (HS3/HS4)
Die folgenden Bilder zeigen von mir entwickelten Bausteine für den HS3/HS4 für die Definition von Zeitprofilen und Szenensteuerungen. Der Zeitanzeige-Baustein unterstützt Wochentage sowie die vom Homeserver bereitgestellte Urlaubs- und Feiertagsfunktion.
In diesem Beispiel sind die Einstellungen für Montags bis Donnerstags identisch, solange es Werktage und keine Urlaubs- oder Feiertage sind. Es werden bis zu 25 verschiedene Zeitintervalle unterstützt. Sollten mehr Intervalle benötigt werden, braucht man nur einen weiteren Baustein in die Logik einbauen. Man kann aber auch nur bsp. 5 Intervalle nehmen. Es ist halt nur die Frage nach dem Feinheitsgrad und der Abstufungen: Je mehr desto individueller!
Der nächste Baustein - die eigentliche Intelligenz - zeigt die Varianten und Möglichkeiten der Szenen und Nutzungsprofile.
Folgende Funktionen und Steuerungsmöglichkeiten stehen über diesen Baustein zur Verfügung:
- Anbindung von Präsenz- oder Bewegungsmeldern jeglicher Art
- Über E2 erfolgt die Kennung des aktuell aktiven Zeitbereiches. Aufgrund dieser Info entscheidet der Baustein, ob er eine Szene schalten oder "abwarten" soll
- Definition von bis zu 5 Szenen jeglicher Art
- An- und Ausschalten von Szenen
- Zeitdauer der Aktivierung einer Szene. Über den Eingang E4 besteht die Möglichkeit, dass die Szene nachschaltbar ist, d.h. ein Präsenzmelder kann in regelmäßigen Abständen (bsp. jede Minute) bei Präsenz die Szene erneut aktivieren. Damit bleibt bsp. eine Beleuchtung angeschaltet, solange sich jemand im Raum befindet.
- Übernahme von Szeneninformationen: Will man beispielsweise nicht, dass die Beleuchtungsstufen sich während der Anwesenheit ändern - beim Übergang von einem Zeitabschnitt zum nächsten - dann kann dies verhindert werden.
- Anbindung von Steuerungsinformationen von Rollläden oder Jalousien: Wird im Sommer bei heißem Wetter die Beschattung aktiviert und die Räume sind durch die geschlossenen Jalousien abgedunkelt, kann man die Einstellungen der Beleuchtung in definierbaren Zeiträumen "überschreiben" und Licht einschalten.
- Die Einstellung lässt sich abhängig von der Position der Jalousie/Rollläden machen (bsp. ab 90% unten)
- Möglichkeit der Aktivierung von Szenen auf Basis des Sonnenaufgangs (SA) oder Sonnenuntergangs (SU). Damit kann auf die unterschiedlichen Taglängen im Sommer und Winter reagiert werden und dadurch die Steuerung bsp. mit dem Sonnenuntergang (auch zusätzlichen einem individuellen Versatz) "geschoben" werden.
Im Folgenden wird einmal eine Logik auf Basis von 10 Zeitabschnitten / Szenen dargestellt.
Unabhängig von den Steuerungsmöglichkeiten dieser Bausteine lassen sich weitere Funktionen umsetzen:
- Beleuchtungen können zimmerweise aus-/angeschaltet werden
- Beleuchtungen können etagenweise aus-/angeschaltet werden
- Beleuchtungen können bereichsweise (Bsp. alle Flure gleichzeitig) aus-/angeschaltet werden
- Es gibt eine "Nachtschaltung", die die gesamte Beleuchtung im Haus ausschaltet
- Es gibt einen Schalter im Hausflur (Erdgeschoss), der bei Verlassen des Hauses alle Lampen ausschaltet - wobei der Eingangsbereich zeitverzögert ausgeschaltet wird
In diesem Beispiel wurde verdeutlicht, welche umfangreichen Möglichkeiten eine intelligente Gebäudetechnik im Bereich Beleuchtung zur Verfügung stellt. Ähnliche Möglichkeiten lassen sich auf alle weiteren Bereiche/Gewerke eines SmartHomes übertragen.