Ein intelligentes Gebäude ist eine Implementierung einer intelligenten (vernetzten) Welt. Eine intelligente Welt, wie ein intelligentes Gebäude, unterscheidet sich vom IoT (Internet der Dinge) größtenteils nur durch den Namen; sowohl das IoT als auch intelligente Welten haben die gleichen Rahmenbedingungen, Vorteile und Herausforderungen. Der feine Unterschied zwischen dem allgemeinen IoT und einer Art von Smart World besteht darin, dass eine Smart World in der Regel die Nutzung eines IoT-Netzwerks in einer bestimmten Implementierung oder Branche beschreibt, in diesem Fall ein Smart Building.
Zu intelligenten Gebäuden gehören Privathäuser, Büros und Geschäftsgebäude, Arbeitsplätze sowie Fabriken und Lagerhäuser.
Intelligente Gebäude liefern verwertbare Informationen über das Gebäude selbst oder einen bestimmten Raum darin, so dass die Eigentümer oder Mieter es besser verwalten können. Der Begriff "intelligentes Gebäude" bezieht sich in der Regel auf gewerbliche Gebäude, während der Begriff "intelligentes Haus" in der Regel auf Privatwohnungen verweist, aber ein Großteil der Funktionen ist gleich, so dass sich die Begriffe überschneiden.
Das Ziel eines intelligenten Gebäudes ist es, die Betriebskosten zu senken, den Komfort der Bewohner zu verbessern, die Verwaltung des Energieverbrauchs zu automatisieren, den Status der wichtigsten Gebäudeanlagen zu verfolgen und die globalen Vorschriften und Nachhaltigkeitsstandards der Branche zu erfüllen.
Um effektiv zu sein, erfordern intelligente Gebäude ein komplexes Monitoring der IoT-Netzwerke, die das Gebäudesystem steuern.
Mit benutzerdefinierten Warnmeldungen und Datenvisualisierung können Sie Probleme mit dem Zustand und der Leistung Ihres Netzwerks schnell erkennen und vermeiden.
Intelligente Gebäude gehen über das Konzept der Automatisierung, einem Hauptmerkmal des IoT, hinaus. Ein intelligentes Gebäudesystem muss in der Lage sein, die von Sensoren gesammelten Daten auszuwerten und automatisch auf die Daten zu reagieren, z. B. ein Sprinklersystem im Brandfall ohne menschliches Zutun zu aktivieren.
Intelligente Häuser sollen die Sicherheit und den Komfort der Bewohner verbessern, die Fernsteuerung zahlreicher Haushaltsgeräte ermöglichen, Zeitpläne für die Wartung des Hauses automatisieren, den Energieverbrauch überwachen und Sicherheitssysteme für das Haus steuern.
Im Mittelpunkt der Entwicklung von Smart Homes steht das Konzept der unterstützenden Technologien. Assistive Technologien bezeichneten traditionell Hilfsmittel wie Rollstühle, die Menschen mit Behinderungen in ihrem täglichen Leben unterstützen sollen.
In der IoT-Ära wird das Konzept der unterstützenden Technologien erweitert. Beispiele für unterstützende Technologien sind Geräte, die es ermöglichen, den Zeitplan für das Ein- und Ausschalten von Geräten wie Licht und Waschmaschinen automatisch zu erstellen. Intelligente Medizin- und Gesundheitsgeräte sind unterstützende Technologien, die in intelligenten Häusern zur Fernüberwachung von älteren oder kranken Bewohnern sowie von Kindern eingesetzt werden. Wearables-Sensoren in intelligenten Häusern öffnen automatisch Türen, halten die Raumtemperatur aufrecht und überwachen und analysieren den Energieverbrauch im Haus.
Sicherheitssensoren in intelligenten Häusern können Gas- und Wasserlecks sowie Sicherheitsschwachstellen erkennen und darüber berichten.
Ein intelligentes Bürogebäude oder ein Geschäftskomplex ermöglicht die automatisierte, zentrale Steuerung von Wasser und Strom, Beleuchtung, Heizung, Belüftung, Sicherheit, Parkplätzen, Abfallentsorgung, Aufzügen und Notausgängen, Zugangskontrolle zu Computersystemen sowie Wartung von Garten und Geräten über ein IoT-Netzwerk.
Im Einzelhandel können IoT-Sensoren in der Umgebung von Geschäften Unternehmen dabei helfen, Daten zu sammeln, z. B. darüber, wann ein Kunde ein Geschäft betreten hat, wofür er sich interessiert hat und was er gekauft hat. Smart Commerce hilft Marketing- und Produktteams bei der Optimierung des Ladenlayouts, der Aufrechterhaltung optimaler Lagerbestände, dem Monitoring des Mitarbeiterverhaltens, der Verbesserung der Produktverfolgung, wie z. B. der Rückgabequoten, der Überwachung von Wartezeiten in Warteschlangen und des Kundenverkehrs sowie der Automatisierung von Kassenvorgängen.
Kommerzielle IoT-Anwendungen, die in Supermärkten, Einkaufszentren, Hotels, Gesundheitseinrichtungen, Museen und Ausstellungen sowie Freizeitkomplexen eingesetzt werden, zielen darauf ab, ein angenehmes Kundenerlebnis auch außerhalb der eigenen vier Wände zu schaffen. Um eine angenehme Umgebung zu schaffen, überwachen Sensoren die Luftqualität, die Beleuchtung und die Temperatur in öffentlichen Gebäuden und passen diese automatisch an. Kommerzielle IoT-Anwendungen verwalten die Zugangskontrolle und die Sicherheit, überwachen den Warenbestand in Einzelhandelsgeschäften, sammeln Daten über das Verhalten von Menschen an öffentlichen Orten und bieten Standortdienste für Besucher von Gaststätten.
Kommerzielles IoT ist nicht zu verwechseln mit dem IoT für Verbraucher, das sich mit persönlichen Wearables und Smart-Home-Geräten befasst.
Edge Computing ist ein wachsender Trend im kommerziellen IoT. Edge Computing bietet Geräten die Möglichkeit, Daten zu sammeln, zu verarbeiten und zu verarbeiten, die in der Nähe ihrer Quelle gesammelt werden, z. B. die Besucherströme in einem Supermarkt, ohne dass ein Backhaul zu einem Rechenzentrum erforderlich ist.
Die Kommunikation in kommerziellen IoT-Lösungen erfolgt je nach Anwendung über zahlreiche Konnektivitätstypen, darunter Bluetooth, WiFi, LoRa, 4G LTe und ZigBee.
Intelligente Arbeitsplätze verfügen über Hard- und Software für eine verbesserte Kommunikation und Zusammenarbeit wie z. B. Videokonferenzen. In intelligenten Arbeitsumgebungen können Sensoren Geschäftsgüter wie Firmenlaptops im Auge behalten. Intelligente Arbeitsplätze ermöglichen ein automatisches Monitoring von IT-Sicherheitsschwachstellen und die Fernverwaltung von externen Mitarbeitern und Auftragnehmern. An intelligenten Arbeitsplätzen können viele alltägliche Aufgaben wie der Zeitplan für einen geeigneten Konferenzraum oder das Catering für eine Besprechung aus der Ferne oder von digitalen Geschäftsassistenten erledigt werden. An intelligenten Arbeitsplätzen können neue Mitarbeiter Push-Benachrichtigungen erhalten, die sie durch ihr neues Büro führen, z. B. indem sie ihnen mitteilen, wo sie sich im Gebäude befinden oder welche Sicherheitsfreigabe sie benötigen, um ein bestimmtes Büro zu betreten.
An einem intelligenten Arbeitsplatz geht der Kaffee nie aus, die Toiletten werden immer gespült, und Besucher müssen nie um den Block fahren, um einen Parkplatz zu finden.
Im industriellen Bereich werden intelligente Fabriken und Lagerhäuser über industrielle IoT-Netzwerke (IIoT) verwaltet. Das IIoT ist eine Kombination aus intelligenten Fabriken und Lagern, intelligenten Lieferketten, intelligenter Logistik und intelligenten Industriemaschinen, wodurch ein intelligentes industrielles Ökosystem entsteht.
Ein Beispiel dafür, wie intelligente Gebäude im industriellen Bereich verwaltet werden, ist der Einsatz von Robotern in Fabriken und Lagern. Der Einsatz von Robotern in der intelligenten Industrie wird als Internet der robotischen Dinge (IoRT) bezeichnet.
Benachrichtigungen in Echtzeit bedeuten eine schnellere Fehlerbehebung, so dass Sie handeln können, bevor ernstere Probleme auftreten.
Ein IoT-Gerät ist ein Gerät, das die Fähigkeit hat, sich mit dem Internet zu verbinden, entweder drahtlos oder über eine kabelgebundene Verbindung. In intelligenten Welten sind IoT-Geräte normalerweise, aber nicht immer, drahtlos. Ein IoT-Gerät ist mit Technologien zur Unterstützung von Netzwerkverbindungen, mit Funktionssoftware wie APIs und mit Sensoren und Aktoren verbunden. IoT-Geräte ermöglichen die automatische Übertragung von Informationen zwischen Objekten, Menschen und Software ohne menschliches Eingreifen. Die Daten von IoT-Geräten werden manchmal verwendet, um neue Anwendungen für Endbenutzer zu schaffen.
Es gibt drei Hauptkategorien von intelligenten Gebäuden: Verbraucher, Gewerbe und Industrie. Die IoT-Geräte, die in diesen Gebäuden verwendet werden, können sich zwar unterscheiden, aber sie überschneiden sich. Zu den intelligenten Verbrauchergeräten gehören Autos, Smartphones, Laptops, Home Entertainment-Systeme, Gesundheitsmonitore und vernetzte Geräte. In einer intelligenten Hausumgebung kann ein vernetztes Fahrzeug beispielsweise eine biometrische Zugangskontrolle zur Garage ermöglichen.
Zu den intelligenten kommerziellen Geräten in Geschäften gehören Inventarkontrollen, Geräte-Tracker, Sicherheitskameras, Sprachassistenten, Thermostate, Alarme und biometrische Scanner. Im Einzelhandel können Sicherheitskameras beispielsweise automatische Warnungen über Ladendiebstahl ausgeben.
Zu den intelligenten Industriegeräten gehören Stromzähler, Tachos, Pipeline-Monitore, Roboter, Produkte zur Messung der Umweltverschmutzung und drahtlose Router. So kann beispielsweise die Luftqualität in Fabriken gemessen werden, um eine durchgehend sichere und gesunde Arbeitsumgebung zu gewährleisten.
Die Kommunikationsschicht in einem Technologie-Stack für intelligente Gebäude umfasst Konnektivitätstechnologien wie Mobilfunk oder Low Power Wide Area Network (LPWAN) und auch Kommunikationsprotokolle wie Zigbee oder Message Queuing Telemetry Transport (MQTT). Zigbee und MQTT sind Datenprotokolle.
Zigbee ist ein drahtloser Standard mit kurzer Reichweite und geringem Stromverbrauch, der in einer Mesh-Topologie verwendet wird, um Sensordaten über mehrere Sensorknoten weiterzuleiten. Zigbee wird häufig in intelligenten Häusern und für die Fernsteuerung von Maschinen in Fabriken verwendet.
MQTT ist der De-facto-Standard für die IoT-Kommunikation, um sicherzustellen, dass die gesamte Datenkommunikation zwischen Geräten verschlüsselt und sicher ist. MQTT wird häufig für Verbindungen zu entfernten Standorten verwendet, bei denen die Bandbreite des Netzwerks begrenzt ist.
Intelligente Welten nutzen verschiedene Konnektivitätstechnologien wie RFID (Radio Frequency Identification), Mobilfunk oder LPWAN. Diese Technologien werden auch als Transport- oder Kommunikationsprotokolle bezeichnet.
Verschiedene Anwendungen können unterschiedliche Konnektivitätstechnologien verwenden. LPWANs sind zwar kostengünstig und ermöglichen die Kommunikation über große Entfernungen für alle Arten von IoT-Sensoren, sie senden jedoch nur kleine Datenblöcke mit einer geringen Geschwindigkeit. LPWANs werden häufig für intelligente Beleuchtung, Asset Monitoring und Tracking sowie Energiemanagement eingesetzt. Mobilfunknetze bieten eine zuverlässige, aber teure Breitbandkommunikation und werden häufig für Videostreaming-Anwendungen, automatisierte Autos, vernetzte Gesundheitssysteme und industrielle Anwendungen genutzt. In Privatwohnungen, Smartphones sowie Fitness- und medizinischen Wearables wird häufig Bluetooth Low-Energy (BLE) verwendet, um Daten zu und von Cloud-Anwendungen zu übertragen. RFID nutzt Funkwellen, um kleine Datenmengen von einem RFID-Tag über eine kurze Distanz an ein Lesegerät zu übertragen. RFID wird häufig in Einzelhandelsgeschäften eingesetzt.
Die Konnektivitäts- und Kommunikationslösungen im IIoT unterscheiden sich in der Regel von denen in IoT-Anwendungen. Die meisten IIoT-Verbindungen laufen über Festnetzleitungen, z. B. DSL, Ethernet und PSTN. LPWA ist die am schnellsten wachsende drahtlose Verbindungstechnologie für das IIoT.
Intelligente Gebäude ermöglichen es Privatpersonen und Unternehmen, Energiekosten zu sparen, zum Beispiel durch Monitoring des Energieverbrauchs. Durch Energieeinsparungen und den Einsatz umweltfreundlicher Technologien hinterlassen intelligente Gebäude einen geringeren ökologischen Fußabdruck und sind umweltfreundlicher.
Durch den Einsatz intelligenter Technologien kann der Wiederverkaufswert intelligenter Immobilien und Gebäude gesteigert werden.
Rauch-, Feuer- und Gassensoren in intelligenten Gebäuden tragen dazu bei, ein sichereres Wohn- und Arbeitsumfeld zu schaffen.
Intelligentes Monitoring von Gebäuden automatisiert Zeitpläne für die Wartung und kann Fehlfunktionen von Haushaltsgeräten und Fabrikmaschinen erkennen.
Drahtlose Technologien können die Personalkosten in Geschäftsgebäuden senken, z. B. können Sensoren die Beleuchtung und die Sprinkleranlage aktivieren, anstatt von einem Gebäudemanager ein- oder ausgeschaltet werden zu müssen. In intelligenten Gebäuden können Sicherheitseinrichtungen wie Feuerlöscher und CCTV-Kameras aus der Ferne überwacht werden.
Das Verfolgen und Überwachen von Mitarbeitern am Arbeitsplatz bringt Datenschutz- und Datenprobleme mit sich, mit denen viele Organisationen bisher nicht konfrontiert waren und für die sie möglicherweise rechtliche Unterstützung benötigen.
Intelligente Gebäude erfordern unter Umständen erhebliche Investitionen in Technologien, z. B. in ein Gebäudemanagementsystem (BMS) oder ein Gebäudeautomatisierungssystem (BAS), das als digitaler Knotenpunkt zur Verwaltung der Geräte und Anwendungen dient, die das Gebäude steuern.
Für manche Menschen können intelligente Technologien einschüchternd wirken, vor allem wenn etwas schief geht, z. B. ein ausgefallener Sensor oder eine unverständliche Fehlermeldung eines angeschlossenen Geräts.
Intelligente Gebäude sind auf dauerhafte Internetverbindungen angewiesen.
Das Monitoring des Gebäudezustands liefert Erkenntnisse über den Zustand und die Nutzung eines Gebäudes, die zur Optimierung des Gebäudebetriebs, zur Verbesserung des Lebensumfelds für die Bewohner und zur Gewinnsteigerung für den Gebäudeeigentümer genutzt werden können.
Building State Monitoring überwacht den Zustand von Gebäuden, erfasst den Ressourcenverbrauch, identifiziert unerwartete Schäden und Geräteausfälle, erstellt optimierte Zeitpläne für die Wartung und alarmiert die zuständigen Behörden bei Problemen in und um ein Gebäude.
Anwendungen für intelligente Gebäude und Sensoren auf niedriger Ebene automatisieren das Monitoring von Gebäuden. Monitoring-Systeme sind in der Lage, Sensordaten in Echtzeit in verwertbare Erkenntnisse umzuwandeln und physisch auf Wasser- oder Gaslecks, Brände, Einbrüche oder Umweltveränderungen zu reagieren, ohne dass ein menschliches Eingreifen erforderlich ist.
Paessler Building Monitor ist ein einfach zu bedienendes Monitoring-Tool für das Gebäudemanagement, das sich nahtlos in IoT-verbundene Geräte in intelligenten Gebäuden integrieren lässt. Building Monitor misst, erfasst und analysiert Sensordaten rund um die Uhr in den drei Hauptbereichen Schäden, Wartung und Ressourcen.
Schäden in Echtzeit, wie z. B. ein zerbrochenes Fenster oder ein Brand, führen zu einem Notfallalarm für den Gebäudeverwalter oder die Notfalldienste. Beteiligte in gewerblichen Gebäuden können Berichte über die Kosten von Schäden und über potenzielle Schäden, wie Schimmel oder Wasserlecks, abrufen und Entscheidungen über die Rentabilität eines Gebäudes treffen.
Building Monitor analysiert den physischen Zustand eines Gebäudes und automatisiert die Erstellung von Zeitplänen für die Wartung, so dass die Gebäudeverantwortlichen schneller und weniger arbeitsintensiv den Umfang, die Priorität und die Kosten von Reparatur-, Umbau- oder Renovierungsarbeiten in der Zukunft einschätzen können.
Building Monitor überwacht den Verbrauch von Ressourcen, z. B. von intelligenten Zählern, und hilft Gebäudemanagern, unzulässige Verbräuche zu erkennen. Das Monitoring kann zum Beispiel defekte Geräte wie undichte Wasserhähne und den unnötigen Einsatz von Beleuchtung oder Heizung in unbesetzten Räumen identifizieren.
PRTG ist eine umfassende Monitoring-Software für Netzwerke und überwacht Ihre gesamte IT-Infrastruktur.
Die dem IoT zugrundeliegenden Technologien sind komplex und es kommen regelmäßig neue Technologien auf den Markt. Es kann für Unternehmen kostspielig sein, mit den Trends bei der Entwicklung von Anwendungen für intelligente Gebäude Schritt zu halten.
Eine Möglichkeit, wirtschaftlich tragfähige IoT-Lösungen zu schaffen, besteht darin, effizientere Codierungs-Workflows zu ermöglichen, zum Beispiel durch die Verwendung von No-Code/Low-Code-Programmier-Frameworks, um die Entwicklung zu beschleunigen. Paessler's Node-RED ist ein Open-Source, Flow-basiertes, visuelles Programmierwerkzeug, das im IIoT und IoT weit verbreitet ist. Node-RED ermöglicht es Entwicklern, auf einfache Weise automatisierte Prozesse für die Entwicklung und Überwachung von Anwendungen für intelligente Gebäude zu erstellen.
