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Die Erfindung betrifft ein Gebäudeautomationssystem sowie ein Verfahren zum Steuern von Aktoren eines Gebäudeautomationssystems.
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Ein Gebäudeautomationssystem weist in der Regel eine Vielzahl von Sensoren und Aktoren auf. Durch die Sensoren werden Eingabebefehle erfasst, die bspw. durch einen Benutzer oder eine andere Instanz erzeugt werden. Bspw. kann der Sensor eine bestimmte Veränderung, z.B. das Aufgehen der Sonne, erfassen und basierend hierauf einen Eingabebefehl erzeugen für eine bestimmte Aktion eines Aktors. Beispielsweise kann der durch den Sensor erfasste Eingabebefehl "Sonne geht auf" einen oder mehrere Aktoren dazu veranlassen, das Licht im Gebäude auszuschalten.
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Bei den Aktoren kann es sich bspw. um Komponenten der Lichtanlage, um eine Heizung oder Klimaanlage, um Haushaltsgeräte, eine Alarmanlage usw. handeln. Bei einem Aktor kann es sich weiterhin um ein Element handeln, dass eine Änderung in einer anderen Komponente des Systems bewirkt, ohne dass die Änderung im Aktor selbst sichtbar wird. So kann z.B. ein Aktor im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Relais sein, das einen Elektromotor ansteuert, durch den bspw. Rollläden angetrieben werden. Dieser Relais kann z.B. in einem Schaltschrank installiert sein und durch einen Sensor geschaltet werden, so dass die Rollläden hoch und runter gefahren werden können. In diesem Fall wird das Relais im Sinne der Erfindung als Aktor verstanden, während die Rollläden nicht der eigentliche Aktor sind. Diese könnten z.B. als Effektor bezeichnet werden.
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Gemäß dem Stand der Technik werden durch Sensoren erzeugte Eingabebefehle durch eine zentrale Steuerung verarbeitet und an die Aktoren weiter geleitet. Sensoren und Aktoren können drahtlos mit der Steuerung verbunden sein. Um einen zuverlässigen Betrieb des Gebäudeautomationssystems sicherzustellen, ist eine ununterbrochene Verfügbarkeit der Steuerung notwendig. Um diese zu gewährleisten, werden Homeserver mit einer integrierten Steuerung verwendet, die bspw. über eine Funkverbindung mit den Sensoren und Aktoren kommunizieren können. Ein derartiges Szenario gemäß dem Stand der Technik ist in 1 dargestellt.
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Nachteilig an einem solchen System ist der hohe Preis eines Homeservers mit integrierter Steuerung.
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Aufgabe der Erfindung ist es ein kostengünstigeres Gebäudeautomationssystem sowie ein Verfahren zum Steuern von Aktoren eines Gebäudeautomationssystems bereitzustellen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10.
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Das erfindungsgemäße Gebäudeautomationssystem umfasst Sensoren, die eine Vorrichtung zur Funkkommunikation aufweisen. Ferner umfasst das Gebäudeautomationssystem Aktoren, die eine Vorrichtung zur Funkkommunikation aufweisen. Weiterhin ist eine Netzwerk-Kommunikations-Vorrichtung, insbesondere ein WLAN-Router vorgesehen, die eine Vorrichtung zur drahtlosen netzwerkbasierten Kommunikation mit einem Endgerät aufweist. Ferner weist die Netzwerk-Kommunikations-Vorrichtung eine Schnittstelle zum Anschließen einer Vorrichtung zur Funkkommunikation mit den Sensoren und Aktoren auf. Hierbei kann es sich bspw. um ein Network Attached Storage Interface handeln, das nach dem USB-Standard ausgebildet ist. Derartige USB-Schnittstellen sind bspw. in handelsüblichen WLAN-Routern vorhanden, um bspw. einen USB-Speicherstick anzuschließen, sodass der WLAN-Router als Network Attached Storage verwendet werden kann. Erfindungsgemäß wird eine derartige Schnittstelle verwendet, um eine Vorrichtung zur Funkkommunikation der Netzwerk-Kommunikations-Vorrichtung mit den Sensoren und Aktoren anzuschließen.
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Erfindungsgemäß ist mindestens ein Endgerät zur Datenkommunikation mit der Netzwerk-Kommunikations-Vorrichtung vorgesehen. Für diese drahtlose Kommunikation weist das Endgerät eine entsprechende Vorrichtung auf. Auf dem Endgerät wird eine Steuerungssoftware ausgeführt. Durch diese erfolgt ein Steuern der Funktionen der Sensoren und Aktoren des Gebäudeautomationssystems.
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Erfindungsgemäß ist somit kein Homeserver mit integrierter Steuerung mehr notwendig, da das Endgerät, das drahtlos mit der Netzwerk-Kommunikations-Vorrichtung kommuniziert, die Steuerung der Funktionen der Sensoren und Aktoren übernimmt. Erfindungsgemäß können die Kosten für den Homeserver somit eingespart werden. Eine Netzwerk-Kommunikations-Vorrichtung, wie z.B. ein WLAN-Router, ist in vielen Haushalten bereits vorhanden. Als Endgerät kann bspw. ein Smartphone, ein Tablet PC, eine Spielekonsole oder ein PC verwendet werden. Solche Geräte sind in vielen Haushalten ebenfalls vorhanden.
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Als Vorrichtung zur Funkkommunikation des WLAN-Routers mit den Sensoren und Aktoren kann bspw. ein USB Funk-Stick verwendet werden, der über einen USB-Port mit dem WLAN-Router verbindbar ist. Somit wäre ein handelsüblicher USB Funk-Stick die einzige Hardwarekomponente, die zusätzlich beschafft werden muss. Weiterhin müsste als Softwarekomponente die auf dem Endgerät ausgeführte Steuerungssoftware beschafft werden. Dies ist im Vergleich zu aufwendiger Hardware relativ kostengünstig möglich. Das Ersetzen eines dedizierten Homeservers mit integrierter Steuerung durch eine Steuerungssoftware auf einem Endgerät, das drahtlos mit dem WLAN-Router kommuniziert, ist hinsichtlich der Ausfallsicherheit zunächst problematisch, da sichergestellt werden muss, dass die Steuerungssoftware ununterbrochen zur Verfügung steht. Bei einer Verwendung eines Smart-Phones, das diese Aufgabe wahrnimmt, kann dies unter Umständen nicht immer sichergestellt werden, da sich das Smartphone bspw. auch außerhalb des Gebäudes befinden kann. In der vorliegenden Anmeldung werden daher Merkmale beschrieben, die es ermöglichen zumindest einen Teil der Funktionen des Gebäudeautomationssystems auch ohne die Anwesenheit des Endgerätes zu steuern, während z.B. ein anderer Teil der Funktionen auch dann durch das Endgerät gesteuert werden kann, wenn sich dieses nicht im Gebäude befindet.
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Es ist bevorzugt, dass die Steuerung der Sensoren und Atkoren ausschließlich durch das mindestens eine Endgerät erfolgt, so dass insbesondere kein weiteres Steuerungsgerät, insbesondere keine dedizierte Hardwaresteuerung verwendet wird. Allerding ist es in bestimmten Szenarien möglich neben dem einen Endgerät, das drahtlos mit dem WLAN-Router kommuniziert, weitere Endgeräte mit einer Steuerungssoftware zu verwenden.
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Die Steuerungssoftware kann hierbei derart ausgebildet sein, dass bei einer Nicht-Verfügbarkeit der Steuerungsfunktion des ersten Endgerätes ein automatisches Umschalten auf die Steuerungsteuerungsfunktion des weiteren Endgeräts erfolgt. Unter einer Nicht-Verfügbarkeit kann auch verstanden werden, dass das 1. Endgerät, z.B. bei zeitkritischen Funktionen nicht schnell genug verfügbar ist.
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Weiterhin ist es möglich, dass die Umschaltung auf die Steuerungsfunktion des weiteren Endgerätes in Abhängigkeit vom Ladezustand eines Akkus des ersten Endgerätes erfolgt. Bspw. kann ein Warnsignal ausgegeben werden, wenn der Akku des ersten Endgerätes einen bestimmten Ladezustand unterschreitet. Anschließend kann automatisch auf eine Steuerungsfunktion eines weiteren Endgerätes umgeschaltet werden, das sich im Empfangsbereich des WLAN-Routers befindet. Dabei kann es sich bspw. um das Smart-Phone eines anderen Bewohners des Gebäudes handeln. Dieses weitere Endgerät nimmt sodann die Funktionen des ersten Endgerätes war.
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Es ist möglich, dass durch das mindestens eine Endgerät neben der Steuerung auch eine Visualisierung, Projektierung und/oder Diagnose von Funktionen der Sensoren und Aktoren erfolgt.
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Auch ist es möglich, dass eine Steuerung, zumindest eines Teils der Funktionen der Sensoren und Aktoren bei einer Nicht-Verfügbarkeit der ersten Endgerätes durch einen Prozessor auf dem USB Funkstick erfolgt. Hierbei kann es sich insbesondere um zeitkritische Steuerungsfunktionen handeln, d.h. solche Steuerungsfunktonen, die auf eine unmittelbare Reaktion eines Aktors erfolgen. Z.B. kann es sich hierbei um das Licht-An-Kommando handeln, da ein Benutzer erwartet, dass bei einem Betätigen eines Schalters oder Sensors das Licht sofort angeht und selbst eine kurze Verzögerung hier nicht akzeptabel wäre. Unter einer Nicht-Verfügbarkeit der Steuerungsfunktion des ersten Endgerätes wird insbesondere verstanden, dass das erste Endgerät nicht in der Lage ist seine Steuerungsfunktion innerhalb eines definierten Zeitrahmens wahrzunehmen, z.B. weil eine schnelle Datenkommunikation zwischen dem WLAN-Router und dem Endgerät nicht möglich ist. Dies kann bspw. der Fall sein, wenn sich das Endgerät nicht im Empfangsbereich des WLAN-Routers (z.B. außerhalb des Gebäudes befindet).
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In so einem Fall ist es möglich, dass nicht zeitkritische Funktionen der Sensoren und Aktoren nach wie vor durch das Endgerät gesteuert werden. Dies kann über eine Datenfernverbindung z.B. eine UMTS-Verbindung zum WLAN-Router erfolgen. Hierzu ist der WLAN-Router ebenfalls mit dem Internet verbunden.
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Alternativ oder zusätzlich zu einer Steuerungsfunktion durch den USB-Stick ist es möglich, dass ein Übermitteln zeitkritischer Steuerungskommandos unmittelbar von den Sensoren zu den Aktoren erfolgt, wenn das Endgerät nicht verfügbar ist. Dies kann bspw. über den KNX-RF Standard erfolgen.
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Erfindungsgemäß kann ferner eine Halterung, insbesondere eine Wandhalterung, mit einer permanenten Stromversorgung für das Endgerät vorgesehen sein. Hierdurch kann eine ununterbrochene Verfügbarkeit des Endgerätes sichergestellt werden. Auch diese Variante bietet eine Kostenersparnis gegenüber der Verwendung eines dedizierten Homeservers mit einer integrierten Steuerung, da ein Endgerät, z.B. ein Smart-Phone oder ein Tablet PC in vielen Fällen im Haushalt vorhanden sind und in solchen Fällen günstiger als ein derartiger Homeserver sind.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Steuern von Aktoren eines Gebäudeautomationssystems. Hierbei kann es sich insbesondere um ein Gebäudeautomationssystem entsprechend den in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Merkmalen handeln. Das erfindungsgemäße Verfahren kann sämtliche Merkmale aufweisen, die in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Gebäudeautomationssystem beschrieben werden und umgekehrt. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
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Durch einen Benutzer oder eine andere Instanz wird ein Eingabebefehl erzeugt, der durch einen Sensor erfasst wird. Dieser Eingabebefehl wird drahtlos von einer Vorrichtung zur Funkkommunikation des Sensors an eine Vorrichtung zur Funkkommunikation eines WLAN-Routers übermittelt. Anschließend erfolgt ein drahtloses Übermitteln dieses Eingabebefehls vom WLAN-Router an eine Vorrichtung zur Drahtloskommunikation eines Endgeräts. Dies erfolgt bevorzugt über die WLAN-Verbindung zwischen dem WLAN-Router und dem Endgerät. Dieser Eingabebefehlt wird durch eine auf dem Endgerät ausgeführte Steuerungssoftwäre verarbeitet, so dass ein Ausgabebefehl erzeugt wird. Dieser Verfahrensschritt wird als die eigentliche Steuerungsfunktonalität angesehen, die durch die Steuerungssoftware wahrgenommen wird. Dieser Ausgabebefehl wird vom Endgerät drahtlos an den WLAN-Router übermittelt. Anschließend wird dieser Ausgabebefehl von der Vorrichtung zur Funkkommunikation des WLAN-Routers an eine Vorrichtung zur Funkkommunikation eines Aktors übermittelt. Der Ausgabebefehl wird sodann durch den Aktor ausgeführt.
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass nicht zeitkritische Funktionen der Sensoren und/oder Aktoren durch das Endgerät über eine Datenfernverbindung zum WLAN-Router gesteuert werden, wenn sich das Endgerät nicht im Empfangsbereich des WLAN-Routers befindet.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Figuren erläutert.
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1 zeigt ein Gebäudeautomationssystem gemäß dem Stand der Technik.
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2 zeigt ein Gebäudeautomationssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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1 wurde bereits in Zusammenhang mit dem Stand der Technik erläutert.
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In 2 ist ein Gebäudeautomationssystem 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Dieses weist eine Vielzahl von Sensoren 12a, 12b und eine Vielzahl von Aktoren 14a, 14b auf. Die Sensoren weisen jeweils eine Vorrichtung 13a, 13b zur Funkkommunikation mit dem WLAN-Router 16 auf. Ebenso sind die Aktoren 14a, 14b jeweils mit einer solchen Vorrichtung 15a, 15b ausgestattet.
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Der WLAN-Router 16 weist einen USB-Port 22 auf, in den der USB-Stick 18 aufgenommen wird. In dem USB-Stick 18 sind Komponenten integriert, die eine Funkübertragung zur Kommunikation mit den Sensoren und Aktoren ermöglichen. Es ist bevorzugt, dass die Kommunikationsverbindung zwischen dem WLAN-Router 16 und dem USB-Funkstick 18 durch die Adressierung des Application Interface (API) des protokollspezifischen Funk-Stacks erfolgt.
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Solange das Endgerät 20 verfügbar ist, d.h. sich in Reichweite des WLAN-Routers befindet, nimmt dieses die Steuerung der Funktionen der Sensoren 12a, 12b und der Aktoren 14a, 14b wahr.
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Für den Fall, dass bspw. der Ladezustand des Akkus des Endgerätes 20 ein definiertes Niveau unterschreitet, kann ein weiteres nicht abgebildetes Endgerät, das vorher im "Hot Standby" betrieben wurde, einspringen und die Steuerungsfunktion übernehmen. Die Umschaltung kann hierbei automatisch erfolgen.
