DE102020104700A1

DE102020104700A1 - Smart-Switch geeignet für eine Smart-Home Umgebung

Info

Publication number: DE102020104700A1
Application number: DE102020104700.2A
Authority: DE
Inventors: Alexander Benner
Original assignee: Deutsche Telekom AG
Current assignee: Deutsche Telekom AG
Priority date: 2020-02-21
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2021-08-26

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schalteinheit zur Steuerung von Smart-Home Geräten umfassendeine Stromquelle, die dazu eingerichtet ist, die weiteren Komponenten der Schalteinheit mit Energie zu versorgen,mehrere versetzt angeordnete unabhängige Bewegungsmelder und/oder einen Bewegungsmelder mit einer Bewegungsrichtungserkennungsfunktion zum Detektieren von Bewegungen eines Nutzers,einen Prozessor, der die detektierten Bewegungen auswertet und den Bewegungen Befehlen zuordnet, die in einem Speicher der Schalteinheit hinterlegt sind,eine Signalsendeeinheit, die zum Aussenden der Befehle in Form von Signalen an die Smart-Home Geräte eingerichtet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet von Smart-Home Umgebungen und insbesondere ein intelligentes Schaltmittel mit dem in der Smart-Home Umgebung verschiedene Smart-Home Geräte steuerbar sind. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben des intelligenten Schaltmittels sowie ein Heimautomatisierungssteuerungssystem .
Schalter werden in der Regel als Bestandteil der Hausinstallation in der Nähe von Türen verbaut, sodass bei Betreten oder Verlassen eines Raumes das Licht an- und ausgeschaltet werden kann. Mitunter verfügen diese Schalter über ein Anzeigeelement (z. B. Glimmlampe), um über den Status eines damit geschalteten Lichtes eine Angabe machen zu können. Gewöhnlich müssen diese Schalter an das Stromnetz des Hauses angeschlossen werden, was jedes Mal einen erheblichen Installationsaufwand sowohl bei einem Neubau als auch beim Umbau darstellt und zugleich den Ort des Schalters wenig flexibel auf eine bestimmte Stelle festlegt. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, dass auch ein kleines Kind einen Lichtschalter bedienen kann, um Licht in seinem Zimmer einzuschalten, wobei die herkömmlichen Lichtschalter zumeist außer Reichweite von kleinen Kindern angeordnet sind. Umgekehrt kann es aber genauso sinnvoll sein einen Schalter flexibel an einem neuen Ort vorzusehen, sodass dieser Schalter außerhalb der Reichweite eines kleinen Kindes ist.
Die EP 2 710 777 B1 zeigt ein Verfahren, bei dem mittels einer Kamera ein virtueller Sensor abgefragt wird. Virtuell bedeutet in diesem Kontext, dass kein „physikalischer“ Schalter vorhanden ist. An der Stelle, an der gewöhnlich ein Schalter zu finden ist, wird eine Handbewegung ausgeführt, die von einer auf diese Stelle ausgerichteten Kamera interpretiert und einer Schaltaktion zugeordnet wird. Damit das Verfahren funktionieren kann, sind zunächst ein Erfassungsmittel, das ein Abbild von zumindest Teilen eines Raums erfasst, und ein Wiedergabemittel vorgesehen, das die erfassten Teile des Raums wiedergibt. Ein mögliches Wiedergabemittel ist ein Bildschirm. Mittels eines zusätzlich notwendigen Programmiermittels kann der virtuelle Sensor auf dem Wiedergabemittel innerhalb des Raumes an eine bevorzugte Stelle platziert, verschoben und dort auch bestätigt werden. Da es sich lediglich um einen virtuellen Sensor handelt, der letztlich lediglich „innerhalb“ einer Rechnereinheit einer bestimmten Stelle im Raum zugeordnet ist, ist dessen Position für Nutzer, insbesondere für Gäste, nicht erkennbar und muss beispielsweise durch Aufbringen von Aufklebern kenntlich gemacht werden. Damit nicht jede zufällige Bewegung am Ort des virtuellen Sensors als Bewegungsgeste interpretiert wird, ist es vorgesehen, dass das System zunächst mit einer „Aktivierungsgeste“ „scharf gestellt“ wird. Vergleichbar ist dies mit dem iPhone Befehl „Hey Siri“.
Die EP 2 710 777 B1 beschreibt damit im Prinzip eine Ausweitung der z. B. von Fernseher bereits bekannten Gestensteuerung auf einen beliebigen Raumbereich. Notwenige Bestandteil der Lehre von EP 2 710 777 B1 sind dabei zumindest die nachfolgenden Komponenten:

(1) Erfassungsmittel, die ein Abbild zumindest von Teilen eines Raumes erfassen und dauerhaft in einem Erfassungsmodus betrieben werden müssen.
(2) Wiedergabemittel, die das erfasste Abbild eines Raumes für einen Nutzer (z. B. auf einem Bildschirm) wiedergeben.
(3) Programmiermittel, um einen virtuellen Sensor mit den von den Erfassungsmitteln erfassten Abbild des Raums und dort einer konkreten Raumbegrenzungsfläche zuzuordnen.
(4) Eine Rechnereinheit, die die Position des virtuellen Sensors und die entsprechenden Gesten des Nutzers verknüpft und gegebenenfalls zu einem Steuerbefehl für ein Smart-Home Gerät interpretiert.

Nachteilig ist das in der EP 2 710 777 B1 beschriebene System also sehr aufwendig zu installieren, benötigt viele Komponenten und ist sehr störungsanfällig. Die Störungsanfälligkeit resultiert beispielsweise daraus, dass das Sichtfeld des Erfassungsmittels abgeschirmt sein kann, wenn sich beispielsweise Menschen oder Gegenstände vor der Stelle des virtuellen Sensors befinden. Das Erfassungsmittel kann Schalterbewegungen dann nicht mehr „sehen“ und diese also auch nicht interpretieren. Unter Datenschutzgesichtspunkten ist die ständige Verwendung von Kameras zur Erfassung des Raums und Gesten für viele Nutzer ein zusätzliches Ärgernis, dass diese gerne vermeiden möchten, um ein mögliches Ausspionieren ihrer Räume zu verhindern.
Zudem existieren zurzeit viele Insellösungen für Schalterlösungen in einem Smart-Home System. Wie es bei den meisten Insellösungen der Fall ist, ist deren Installationsaufwand und die Wahrscheinlichkeit, dass Kompatibilitätsprobleme entstehen sehr hoch. Beispiele solcher Insellösungen sind:
Lichtschalter, Schalter für die Bedienung elektronischer Rollladen, Bewegungsmelder, Lichtschranken, Helligkeitsmelder, Kameras, Fernbedienungen, Sprachassistenten mit eigener Hardware (wie zum Beispiel Alexa von Amazon), Anwesenheitserkennungen und Kontrollleuchten zur Anzeige des aktuellen Sicherheitsstatus eines Gebäudes.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung eine intelligente Schalteinheit, ein Verfahren zum Betreiben dieser intelligenten Schalteinheit und ein Heimautomatisierungssteuerungssystem anzugeben, dass sich durch geringen Installationsaufwand, erhöhte Zuverlässigkeit und eine hohe Flexibilität auszeichnet.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
Anspruchsgemäß umfasst die Schalteinheit zur Steuerung von Smart-Home Geräten folgendes
eine Stromquelle, die dazu eingerichtet ist, die weiteren Komponenten der Schalteinheit mit Energie zu versorgen,
mehrere versetzt angeordnete unabhängige Bewegungsmelder und/oder einen Bewegungsmelder mit einer Bewegungsrichtungserkennungsfunktion zum Detektieren von Bewegungen eines Nutzers,
einen Prozessor, der die detektierten Bewegungen auswertet und den Bewegungen Befehlen zuordnet, die in einem Speicher der Schalteinheit hinterlegt sind,
eine Signalsendeeinheit, die zum Aussenden der Befehle in Form von Signalen an die Smart-Home Geräte eingerichtet ist.
Ein Clou der Erfindung ist, dass durch das anspruchsgemäße Schaltmittels quasi die Funktionalität der einzelnen Insellösungen in einem einzigen Schaltmittels konzentriert werden. Das Schaltmittel ist einfach zu installieren und sehr flexibel, da es über die Signalsendeeinheit prinzipiell ein jegliches Smart-Home Gerät, optional unabhängig von einem zentralen Server, steuern kann. Die Zuverlässigkeit des Schaltmittels wird dadurch erhöht, dass sich das Schaltmittels auf eine geringe Anzahl von miteinander wechselwirkenden Komponenten beschränkt, die zudem wenig störanfällig sind. Bei dem vorgenannten Stand der Technik lag ja beispielsweise das Problem vor, dass Gegenstände verhindern können, dass ein Erfassungsmittel den virtuellen Sensor erfasst. Demgegenüber ist das Schaltmittels quasi eine selbstständig funktionierende Lösung. Die Bewegungsmelder ermöglichen es zudem vorteilhaft, dass mehrere Gesten erkannt werden können, die über ein einfachen An/Aus-Befehl hinausgehen. Eine kreisende Bewegung des Nutzers kann beispielsweise als ein Befehl zum Dimmen eines Lichtschalters oder zum Verändern der Lautstärke eines Lautsprechers interpretiert werden.
Das Schaltmittels kann sowohl in Altbauten als auch in Neubauten installiert werden und ist sofort zuverlässig einsetzbar. Bei Bedarf besteht die Möglichkeit, dass einzelne Schaltmittels selektiv problemlos und schnell ausgebaut und durch andere ersetzt werden können. Da es sich bei dem Schaltmittels um ein reales und nicht um ein virtuelles Schaltmittels handelt, ist für Nutzer oder auch für Besucher der Ort des Schaltmittels sofort ersichtlich.
Das Schaltmittel wird nachstehend auch als Smart-Switch bezeichnet, um die gängige Nomenklatur aus der Smart-Home Bereich aufzugreifen.
Im Falle der mehreren versetzt zueinander angeordnet Bewegungsmelder ermittelt der Prozessor Bewegungsrichtungen dadurch, indem er die Reihenfolge des zeitlichen Feedbacks der Bewegungsmelder auswertet und hieraus Rückschlüsse zieht. Sind beispielsweise 4 in einem Rechteck angeordnete Bewegungsmelder vorgesehen und sendet der „links oben“ angeordnete Bewegungsmelder das erste Feedback und der „rechts unten“ angeordnete Bewegungsmelder das zweite Feedback, so erkennt ein Algorithmus des Prozessors eine diagonale Bewegung von „links oben“ nach „rechts unten“. Die Bewegung weist nun also eine Komponente von „oben nach unten“ auf. In dem Speicher kann hinterlegt werden, dass eine Bewegung die eine solche Komponente von „oben nach unten“ zugeordnet werden kann für einen Lichtschalter beispielsweise einem Ausschaltbefehl entspricht, sodass vermittels der Signalsendeeinheit ein entsprechendes Signal gesendet wird. Im Falle des einzelnen Bewegungsmelders ist dieser „komplexer“ aufgebaut als die vorstehend beschriebenen versetzt angeordneten Bewegungsmelder und selbstständig in der Lage komplexe Bewegungen zu erfassen.
Es gibt verschiedenartige Möglichkeiten die Bewegungsmelder bzw. die Sensorbereiche der Bewegungsmelder technisch zu realisieren. Beispielsweise könnten die Bewegungsmelder Infrarottechnologie aufweisen, die die Nähe einer Hand eines Nutzers registriert - beispielsweise PIR Sensoren, die auf Temperaturänderungen reagieren. Auch auf Funk basierende Melder sind denkbar - beispielsweise hochfrequenz Sensoren (Radar). In einem solchen Fall wäre es unter Umständen nicht einmal notwendig, dass der Nutzer die Bewegungsmelder direkt berührt. Die Sensorbereiche könnten aber auch ähnlich einem Touch-Screen ausgebildet sein und auf Druck reagieren, der durch eine Berührung ausgeübt wird. Eine weitere Möglichkeit ist es optische Sensorbereiche, insbesondere Helligkeitsensoren, vorzusehen. Eine lokale Verdunkelung über einem Sensorbereich kann dann eine Handbewegung zugeordnet werden.
Bevorzugt umfasst die Schalteinheit zusätzlich einen mechanischen Schalter, insbesondere einen Kippschalter. Hierdurch wird ermöglicht, dass ein Gerät optional über die herkömmliche Hausinstallation vermittels der Schalteinheit angesteuert werden kann, wenn die „smarten“ Komponenten der Schalteinheit Fehlfunktion aufweisen oder falls das zu steuernde Gerät kein Smart-Home Gerät ist. Der mechanische Schalter stellt also gewissermaßen eine Notfallfunktion bereit.
Zweckmäßig ist die Signalsendeeinheit als eine kabelgebundene und/oder eine Funkverbindungs-Schnittstelle ausgebildet. Weist die Signalsendeeinheit beispielsweise eine kabelgebundene Schnittstelle auf, ist es möglich, dass der Smart-Switch einen bestehenden herkömmlichen Schalter ersetzt und beispielsweise für eine Lampe herkömmliche An/Aus- Befehle in Form der Signale über eine schon bestehende Hausinstallation kabelgebunden sendet. Zusätzlich ist es aber möglich, dass über die Funkverbindungs-Schnittstelle ein zweites Gerät, insbesondere ein Smart-Home Gerät angesteuert werden kann. Die Befehle für dieses zweite Gerät könne durch die selben Benutzergesten gesteuert werden, sodass in diesem Fall beide Geräte gleichzeitig „aktiviert“ werden oder aber es können jedem Gerät individuelle Gesten zugeordnet werden, sodass der Prozessor erkennt an welches der beiden Geräte und über welche Schnittstelle er mittels der Signalsendeeinheit die Befehle senden soll. Die Funkverbindungs-Schnittstelle ermöglicht es zudem, dass der Ort des Smart-Switches für ein bestimmtes Smart-Home Gerät beliebig festgelegt werden kann. In der herkömmlichen Hausinstallation ist es ja der Fall, dass jeder Schalter direkt mit dem einzuschaltenden Gerät verbunden ist.
Die Signalsendeeinheit kann entweder Signale über eine kabelgebundene Leitung und/oder über eine drahtlose Funkverbindung an die Smart-Home Geräte übersenden. Im Falle der kabelgebundenen Leitung kann die Signalsendeeinheit als eine mechanische und/oder elektromagnetische (zum Beispiel per Relais) realisierte Schalteinheit ausgebildet sein, die An/Aus-Befehle an das Smart-Home Gerät sendet. Im Falle der drahtlosen Funkverbindung können die Signale bzw. Befehle entweder direkt an das Smart-Home Gerät oder zunächst an einen zentralen Server des Smart Home Systems (z. B. KNX- oder Homematic-Zentrale, ioBroker) übermittelt werden, der dann das Smart-Home Gerät steuert.
Zweckmäßigerweise sind die Bewegungsmelder an einer Oberfläche der Schalteinheit angeordnet. Besonders bevorzugt an der Vorderseite, die für den Nutzer zugänglich ist, wenn die Schalteinheit in eine Hauswand verbaut wird.
Die Stromquelle kann beispielsweise kabelgebunden über die Hausinstallation zur Verfügung gestellt werden und/oder durch einen auswechselbaren Akku bereitgestellt werden. Im Falle herkömmlichen Hausinstallation ist dies trotzdem deutlich flexibler, da die Schalteinheit nicht mehr direkt kabelgebunden mit dem Gerät verbunden sein muss. Durch die Hausinstallation wird als nur noch der Strom zum Betreiben der Schalteinheit bereitgestellt. Dadurch, dass die intelligente Schalteinheit für ihre Funktionalitäten nur einen geringen Energiebedarf aufweist, ist die Verwendung eines auswechselbaren bzw. aufblasbaren Akkus für die Stromversorgung eine weitere Option, die die Flexibilität und die Unabhängigkeit von der herkömmlichen Hausinstallation weiter erhöht. Hierdurch kann die intelligente Schalteinheit prinzipiell an jedem Ort angebracht werden. Insbesondere ist die intelligente Schalteinheit hierdurch portabel.
Bevorzugt weist die Schalteinheit eine Statusleuchte auf. Dies hat den Vorteil, dass die Aktivität oder der Status (z. B. eine Geste wurde erkannt oder nicht, welche Geste wurde erkannt, Haus ist gesichert, Licht in der Garage ist noch an, ...) des Smart-Home Gerät und/oder im Smart-Home dargestellt bzw. angegeben werden kann. Die Statusleuchte kann beispielsweise in der Umrahmung der intelligenten Schalteinheit in der Form von LEDs, die je nach Status verschiedene Farben abstrahlen, vorgesehen sein. Auch eine Darstellung unter Verwendung einer Anzeige auf elektronischem Papier, als Fläche, Zahl, Zeichen, Text und/oder Symbol, ist denkbar. Ggf. mit Hintergrundbeleuchtung.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Schalteinheit mind. ein Mikrofon zur Entgegennahme von Sprachbefehlen auf. Hierdurch wird die Schalteinheit zunehmend flexibler, da die Anzahl der möglichen Befehle erhöht wird. Insbesondere kann das Mikrofon mit den anderen technischen Komponenten der Schalteinheit Wechsel wirken und beispielsweise erst eingeschaltet werden, wenn ein entsprechender Befehl über die Bewegungsmelder erkannt wird. Eine in die Schalteinheit integrierte Einheit, zum Beispiel der farbige LEDs, können den Status des Mikrofons anzeigen um gegebenenfalls auch Rückmeldung geben, ob ein Befehl erkannt oder nicht erkannt wurde. Insbesondere kann diese Funktionalität durch die Statusleuchte/-anzeige bereitgestellt werden.
Vorzugsweise weist die Schalteinheit eine Kamera zur Innenraumüberwachung auf. Die Linse der Kamera kann bei Nichtverwendung abgedeckt oder aber die komplette Kamera komplette in der Schalteinheit „versenkt“ werden. Hierzu ist es praktikabel die Oberfläche des Smart-Switch mechanisch per Hand oder elektrisch auswählbar zu machen. Je nach gewünschter Funktion könnte die Oberfläche eine andere sein, z. B.

(1) Eine ebene Oberfläche, die nur die einfachen Bewegungsmelder aufweist und ggf. noch den aktuellen Gebäudestatus zeigt.
(2) Eine weitere Oberfläche, die die Kamera zusammen mit den um diese angeordneten Lichtquellen für die Nachtsicht zeigt.
(3) Eine weitere per Hand bedienbare Oberfläche, die als „Notfunktion“ die Möglichkeit bietet eine Lichtquelle wie bisher per Schalter zumindest ein- und auszuschalten.

Es kann eine Dimmeinheit mit Phasenan- und/oder Phasenabschnittsteuerung, ggf. zum Einstecken auf den SMART-SWITCH vorgesehen sein, um eine weitere Funktionalität bereitzustellen.
Zweckmäßigerweise entsprechen die räumlichen Dimensionen des Smart-Switches denen eines „herkömmlichen“ Schalters. Dies hat den Vorteil, dass des Smart-Switches möglichst effektiv in eine schon vorhandene Hausinstallation eingebaut werden kann, indem einfach der alte herkömmliche Schalter, beispielsweise ein Lichtschalter, entfernt und der intelligente Smart-Switch eingebaut wird. Mit der intelligenten Schalteinheit, also dem Smart-Switch, ist sehr komfortabel und insbesondere auch sehr kostengünstig ein beliebiges Haus (Alt-/Bestandsbau) in ein Smart-Home umwandelbar, lediglich durch einen Austausch der bereits vorhandenen Schalter/Taster/Dimmer. Eine gewöhnliche räumliche Dimension bzw. eine Standardgröße des Smart-Switches weist beispielsweise einen Durchmesser von 60mm und passt hierdurch in eine gewöhnliche „tiefe“ und unterputz verbaute Schalterdose (Durchmesser z. B. 60mm).
Der Smart-Switch kann somit einen heute bereits verbauten Schalter oder Dimmer ersetzen und insbesondere modular (nach dem Baukastenprinzip) aufgebaut sein, damit er nur die Funktionalitäten bietet, die konkret auch benötigt werden. Sollte der Platz am Einbauort infolge der verbauten Dose zu gering sein, so kann die Dose mit einem Dosensenker, der einen um ca. 5mm verringerten Außendurchmesser verfügt, gezielt vertieft werden. Bereits vorhandenen Kabel können bei verlegten Leerrohren zuvor etwas zurückgezogen werden und bei einer Installation ohne Leerrohre, in zusätzlich in der Schalterdose seitlich angebrachten Bohrungen (z. B. mit dem Durchmesser von 10mm) für die Zeitdauer der Vertiefung verbracht und danach wieder in die nun vertiefte Schalterdose zurückgezogen werden.
Der Smart-Switch verfügt zweckmäßig über ein Gehäuse und mindestens eine im verbauten Zustand sichtbare Oberfläche, die von der Größe her vergleichbar ist mit einer Wippe üblicher Schaltersysteme, wie z. B. der von Gira, Berker, Busch-Jäger, Merten. Die Oberfläche wird im verbauten Zustand gewöhnlich von einem Abdeckrahmen umgeben. Die Oberfläche kann auf die Abmessungen eines konkreten Schalterprogramms angepasst werden, es können aber auch Distanzrahmen verwendet werden oder auf die Oberfläche angepasste spezielle Abdeckrahmen verwendet werden, passend zur Schalterserie. Damit wird erreicht, dass sich der Smart-Switch „seamless“, d. h. nicht auffallend oder störend, in eine bereits vorhandene Elektroinstallation einfügt.
Bevorzugt ist der Smart-Switch eingerichtet ist, um mit einer Mehrzahl von Smart-Home Geräten zu kommunizieren und diese zu steuern. Dies hat den Vorteil, dass wenige Smart-Switches installiert werden müssen, um viele Smart-Home Geräte zu steuern. An dieser Stelle sei erwähnt, dass der Begriff „Smart-Home“ ganz breit gefasst ist und alle Formen von IoT-Geräten explizit mit einbezieht und nicht ausschließt. Erkennt der Smart-Switch beispielsweise die Bewegungsgesten „abwärts“, „aufwärts“, „rechts“ und „links“ könnten hiermit beispielsweise vier verschiedene Lichtschalter gesteuert werden, wobei jedem dieser Lichtschalter eine der Bewegungsgesten zugeordnet ist. Intuitiver für einen Nutzer ist die folgende Situation: Das Kommando (Geste) „aufwärts“ und „abwärts“ eignet sich in Kombination um z. B. den Rollladen in einem Raum hoch bzw. runter zu fahren. Das Kommando (Geste) „nach rechts“, um das Licht einzuschalten oder heller zu machen und das Kommando „nach links“ um das Licht dunkler zu machen oder auszuschalten. Selbstverständlich sollten diese Funktionen optional einstellbar sein.
Eine weitere Ausgestaltungsvariante ist eine optische Lichtschranke, die ein Signal aussendet und auf Basis der Reflexion oder Nicht-Reflexion des Signals auf den Status einer sich neben dem Lichtschalter sich befindenden Tür schließt. Diese Lichtschranke kann auch mittels Schall oder Infraschall betrieben werden.
Die intelligente Schalteinheit kann optische- und/oder Funkkomponente zur Substitution von Fernbedienungen vor Ort, zur Steuerung elektrischer Geräte (z. B. Fernseher, Hifi-Geräte, Motoröffner für Dachfenster) aufweisen. Schalter sind gewöhnlich so in Räumen angebracht, dass über Sie auch im Raum sich befindende Geräte sehr gut erreicht werden können, z. B. per Infrarot.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern des Smart-Home Gerätes angegeben, umfassend
Bereitstellen des Smart-Home Gerätes;
Steuern des Smart-Home Gerätes, indem ein Nutzer an dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen intelligenten Schalteinheit Steuerungsbewegungen ausführt.
Vorzugsweise kann eine Annäherung und/oder detektierte Bewegung an den Smart-Switch ein Aktivierungswort (z. B. „Alexa“, „Hey Siri“) heutiger Systeme zumindest teilweise ersetzen und ein vordefiniertes simples Kommando (z. B. hoch, runter, auf, zu, an, aus) auswerten, sobald man nur eine gewisse Entfernung zum SMART-SWITCH einnimmt oder Aktivität auslöst (z. B. Tür zum Raum wird geöffnet), die durch die Bewegungsmelder in einem Nahfeld detektiert wird. Im Unterschied zur bisherigen Realisierung dieser Systeme zur Sprachsteuerung, braucht nur ein „anonymer“ Befehl und kein über ein Mikrofon aufgenommener Audiofile/-stream weitergeben werden. Mittel der Bewegungsmelder kann zudem die Anwesenheit von Personen in einem Raum darüber zuverlässig erfasst werden, s dass z. B. beim Verlassen der letzten Person, die sich in einem Raum befunden hat, das Licht automatisch gedimmt und/oder nach einer definierten Zeit ausgeschaltet wird.
Bevorzugt kann der Nutzer die intelligente Schalteinheit mit selbst definierten Befehlen programmieren. Besonders praktikabel erweist sich hierbei, wenn die Schalteinheit beispielsweise mit einem Smart-Home Server verbunden ist, der eine entsprechende Applikation zur Programmierung bereitstellt. Der Nutzer kann dann beispielsweise ein Befehl aus einer vorgegebenen Liste von Befehlen des Smart-Home Gerät wählen, den Smart-Switch in einen Aufnahmemodus schalten und eine Bewegung seiner Wahl ausführen, die in der Speichereinheit des Smart-Switches mit dem Befehl verknüpft wird.
Durch den Einsatz von künstlicher Intelligenz (KI) können häufig von den Sensoren erfasste Bewegungsmuster erkannt, verallgemeinert und auf Basis eines daraus „trainierten“ neuronalen Netzes zur vereinfachten Steuerung des Smart-Homes verwendet werden. Gleiches gilt für die im Smart-Home veranlassten Aktivitäten auf Basis des Smart-Switch.
In Summe wird es dadurch sowohl einfacher vom Smart-Switch detektierte Bewegungsmuster, Aktivitäten und/oder Veränderungen zu erkennen, als auch KIbasierte Routinen zu erstellen oder diese zumindest vorzuschlagen, um das Smart-Home auf Basis des Smart-Switch sehr einfach und komfortabel zu administrieren.
Gemäß einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung ist ein Heimautomatisierungssteuerungssystem zur Steuerung von Smart-Home Geräten angegeben. Dies umfasst
zumindest ein Smart-Home Gerät;
die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße intelligente Schalteinheit einen zentraler Server, insbesondere eine Smart-Home Server,
ein Kommunikationsnetzwerk, das die intelligente Schalteinheit über den zentralen Server mit dem zumindest einen Smart-Home Gerät verbindet und wobei der zentrale Server die Steuerung des zumindest einen Smart-Home Geräte verwaltet.
Vorteilhaft wird hierdurch beispielsweise ermöglicht, dass von einer einzigen intelligenten Schalteinheit mehrere Smart-Home Geräte gesteuert werden können, insbesondere wenn jedem Gerät individuelle Bewegungsmuster als Schaltbefehle zugeordnet sind.
Der Smart-Switch steht kabelgebunden (z. B. PowerLAN) und/oder per Funk (z. B. WLAN, Bluetooth, DECT) in Verbindung mit der zentralen Steuereinheit (Steuerung), die das gesamte Smart-Home steuert. Der Smart-Switch sollte zweckmäßig aber auch ohne Verbindung zu einer Steuerung weiterhin zumindest das Licht ein- oder ausschalten können und ggf. auch andere einfache smarte Funktionen bereitstellen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung sind in den Patentansprüchen definiert.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert:

1a-c zeigen ein erstes Ausführungsbespiel des Smart-Switches.
2: zeigt Räume eines Hauses in denen der Smart-Switch installiert ist.
3a-b: zeigen die Integration einer Kamera in den Smart-Switch.
4a-b: zeigen die Smart-Switches aus den 3a-b mit zusätzlichen IR-Dioden.
5a-b: zeigen die Smart-Switches aus den 3a-b mit einer Kameraabdeckung.
6a-b: zeigen die Smart-Switches aus den 3a-b mit zwei verschiedenen Oberflächen.

Nachfolgend werden zahlreiche Merkmale der vorliegenden Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen ausführlich erläutert. Die vorliegende Offenbarung ist dabei nicht auf die konkret genannten Merkmalskombinationen beschränkt. Vielmehr lassen sich die hier genannten Merkmale beliebig zu erfindungsgemäßen Ausführungsformen kombinieren, sofern dies nachfolgend nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist.
1a zeigt die Oberfläche 10 des Smart-Switches 100 bei der ein Leuchtrand 12 als Statusleiste 12 sowohl Teil der Oberfläche als auch Teil des diesen umgebenden Rahmens sein kann. In 1b sind vier Sensorbereiche 14 der autonom agierenden Bewegungsmelder 16 dargestellt. Alternativ ist es möglich, dass z. B. mittig in der Oberfläche 10 ein spezieller Bewegungsmelder 16 verbaut ist, der von Hause aus bereits bei einer erkannten Bewegung eine Bewegungsrichtung (Geste) detektieren kann.
Wenn nicht anders angegeben, wird vorgenanntes nachfolgend allgemein auch als „Bewegungsmelder“ bezeichnet. Es wird des Weiteren explizit nur auf die Variante mit den z. B. 4 Sensorbereichen 14 eingegangen, die aus autonom agierenden Bewegungsmeldern 16 gebildet werden. Funktional dazu identisch zu sehen ist die Verwendung eines Bewegungsmelders 16 mit Detektion der Bewegungsrichtung (Geste). Zur Detektion einer Drehbewegung würden sogar nur 3 Sensorbereiche 14 genügen.
Es kann vorteilhaft sein, wenn der Bewegungsmelder 16 über unterschiedliche Funktionsarten verfügt, wie z. B.:

a) Detektion einer Bewegung im Nahfeld (0 bis ca. 50 cm)
b) Detektion einer Bewegung im Fernfeld (ca. 100cm bis ca. 10 m)

Die unterschiedlichen Funktionsarten können durch Veränderung der Sensibilität/Reichweite des Bewegungsmelders 16 „eingestellt“ werden.
Wenn sich keine Person mehr in einem Raum befindet und insbesondere, wenn das Smart-Home auf Abwesenheit (Status „Abwesend“) bzw. Alarmfunktion (Status „Alarm“) geschaltet ist, ist bevorzugt die Fernfeld-Detektion aktiv. Befindet sich bereits eine Person im Raum oder der Status „Abwesend“ oder „Alarm“ nicht aktiviert (bzw. „Anwesend“ bekannt) ist, wird bevorzugt die Nahfeld-Detektion verwendet. Wesentlich ist, dass der Bewegungsmelder neben allgemeinen Bewegungen auch Bewegungsrichtungen (Gesten) erkennen kann.
Zum Schutz vor Fehldetektionen in Folge von sich vor Ort aufhaltenden Haustieren o. ä., können die Sensorbereich 14 über eine mechanisch ver- oder einschiebbare Abdeckung (direkt unter der Oberfläche oder vor den unteren Sensoren des Bewegungsmelders angebracht) gezielt abgeschattet werden.
In der Nahfeld-Detektion bestimmt die zeitliche Reihenfolge der Detektion einer Bewegung (Geste) bei den Sensoren 1 bis 4, welches Kommando eine Person per Handzeichen vor dem Smart-Switch 100 ausgewählt hat. Es stehen in Abhängigkeit der möglichen Bewegungen auch die dementsprechenden Funktionen an dem zu steuernden Smart-Home Gerät zur Verfügung, wie z. B. „AUF“, „AB“, „nach rechts“ und „nach links“. Es wären auch nicht um 90 Grad versetzte Bewegungsmuster (Gesten) als Kommando prinzipiell erkennbar, aber hier besteht eine sehr hohe Gefahr der Auslösung und/oder Erkennung eines falschen Kommandos, daher wird dies bei Smart-Switch 100 zwar als eine mögliche Option angesehen aber nachfolgend nicht weiter erläutert.
In 1c ist die Bewegungsrichtung (Geste) von z. B. einer Hand eines Nutzers per Pfeilrichtung angegeben, die sich vor dem Smart-Switch 100 bewegt. Werden in der dort dargestellten Reihenfolge die Sensoren „ausgelöst“ (d. h. erkennen eine Bewegung), so erkennt der Smart-Switch 100 das gewünschte Kommando „AB“. Bei dementsprechend um jeweils 90 Grad veränderte Bewegungsrichtungen werden die anderen Kommandos erkannt.
Das Kommando (Geste) „AUF“ und „AB“ eignet sich in Kombination um z. B. den Rollladen in einem Raum hoch bzw. runter zu fahren. Das Kommando (Geste) „nach rechts“ um das Licht einzuschalten oder heller zu machen und das Kommando „nach links“ um das Licht dunkler zu machen oder auszuschalten. Selbstverständlich sollten diese Funktionen einstellbar sein.
Aber selbst ohne Einbindung in eine größere Smart-Home-Umgebung und ohne weitere technische Fähigkeiten könnte allein durch die Einbaulage des Smart-Switches 100 in einer Schalterdose und/oder der Oberfläche mit den Bewegungsmeldern (Sensoren), die vom Nutzer des Smart-Switches 100 gewünschte Funktionalität realisiert werden. D. h., ob er lieber das Licht einschalten oder heller machen möchte, wenn er die Hand von oben nach unten oder von links nach rechts bewegt. Bei einem um 90 Grad versetzten Einbau kann so direkt die Funktionalität dementsprechend geändert werden.
Bei einer realisierten Dimmfunktion des Smart-Switches 100, z. B. per optionaler Komponente, kann die Bewegung von oben nach unten z. B. das Einschalten des Lichtes veranlassen und eine Bewegung von rechts nach links z. B. das Dimmen des Lichts und in anderer Richtung das Hellerwerden des Lichts. Auch dies kann eine Standfunktion des Smart-Switches 100 mit Dimmfunktion sein und benötigt keine weitere Einstellung per App oder PC.
Mit mindestens 3, besser noch mit mindestens 4 Sensoren können Drehbewegungen als Kommandos (Gesten) erkannt und ausgewertet werden, d. h. Drehung im oder gegen den Uhrzeigersinn. Sind mehr als zwei Sensoren zur Detektion einer konkreten Bewegungsrichtung in Verwendung, so kann die Stärke der Bewegung detektiert werden. Dies ist vorteilhaft z. B. bei der Steuerung einer Dimmfunktion, sonst müsste ggf. mehrfach die gleiche Bewegung (Geste) von einer Person durchgeführt werden. Für die Einstellung von Zwischenschritten per Geste eignet sich auch die Steuerung per Detektion einer Drehbewegung. Je mehr „Runden“ die Hand vor den Sensoren gegen den Uhrzeigersinn bewegt wird, umso mehr wird dann z. B. das Licht gedimmt oder ein Rollladen verändert.
Eine „Notfunktion“ kann im Smart-Switch 100 realisiert sein, die es selbst beim Versagen aller technischen Komponenten immer noch ermöglicht per Druck z. B. auf die untere Hälfte der Oberfläche diese kurzzeitig oder dauerhaft nach unten zu drücken, sodass mechanisch ein Schaltkontakt geschlossen und per Druck auf z. B. die obere Hälfte der Oberfläche der Schaltkontakt wieder geöffnet wird. Der Smart-Switch 100 funktioniert in diesem Fall wie ein gewöhnlicher Schalter. Natürlich entfaltet sich der größte Nutzen des Smart-Switch 100 bei der Einbindung in ein Smart-Home 100. Insbesondere darüber lassen sich eine Vielzahl weiterer Smartfunktionen realisieren.
Der größte Nutzen des Smart-Switches 100 entfaltet sich bei der Einbindung in eine Smart-Home Umgebung. Insbesondere darüber lassen sich eine Vielzahl weiterer Smartfunktionen realisieren.
Weitere mögliche Smart-Funktionen des Smart-Switches 100:

1. Statusinformation per Leuchtrahmen 12, der auch als Leuchtrand 12 bezeichnet wird, (der auch als Ring oder in einer anderen Ausprägung realisiert sein kann) signalisiert Personen, dass z. B. mindestens in diesem Raum, idealerweise aber im ganzen Gebäude bzw. Haus alles in Ordnung ist. Beispielsweise, dass alle Balkon-/Terrassentüren, Fenster und das Garagentor geschlossen und die Haustür verschlossen ist. Der Leuchtrahmen 12 könnten dann z. B. mit einem grünen oder blauen Dauerleuchten anzeigen, dass alles in Ordnung ist. Ein gelbes Dauerleuchten könnte auf eine nicht abgeschlossene Haustür und ein rotes Dauerleuchten oder blinken auf eine geöffnete Terrassentür oder Fenster hinweisen. Die konkrete Statusmeldung und dass was korrespondierend zu dieser an Farbe und ggf. Intervall, vom Leuchtrahmen angezeigt wird, wird über die für das Smart-Home zuständige Steuerung festgelegt.
2. Bewegungserkennung von Personen in einem Raum. Die in der Oberfläche realisierten Bewegungsmelder 16 können in der Funktion Fernfeld-Detektion Bewegungen im Raum detektieren und an die Steuerung des Smart-Home melden. Dieses entscheidet dann auf Basis der dort für diesen Fall (und in Abhängigkeit von den für die Erfüllung von weiteren Parametern getroffenen Festlegungen, z. B. dem gleichzeitigen Status „Abwesend“), ob darauf basierend eine Aktivität erfolgen soll oder nicht. Mögliche Aktivitäten sind:
1. a. Alarmfunktion z. B. bei Status „Abwesend“ oder „Alarmfunktion“ aktiv. (Anm.: Für die Detektion eines Alarms kann das in dem Smart-Switch 100 als optionale Komponente ggf. enthaltene Mikrofon ebenfalls alternativ oder ergänzend verwendet werden.)
2. b. Licht wird eingeschaltet generell, sofern die Helligkeit in diesem Raum oder außerhalb des Gebäudes/Haus es vermuten lässt, dass das Licht automatisch angeschaltet werden soll. (Anm.: Die konkrete Schwelle kann am Smart-Switch 100 eingestellt und/oder ermittelt werden, gleiches gilt aber auch für die Steuerung des Smart-Home bzw. den mit dieser in Kontakt stehenden anderen Komponenten.)
3. c. Licht wird nur eingeschaltet, wenn sich bisher keine Person im Raum aufhielt. (Anm.: So wird z. B. verhindert, dass Person 1 die im Schlafzimmer bereits schläft, von Person 2 durch automatisches Einschalten des Lichts geweckt wird.)
3. Anwesenheitserkennung von Personen in einem Raum. In Wohnungen und Häusern in denen sich nur wenige Personen aufhalten, gelingt eine zuverlässige Anwesenheitserkennung bereits auf Basis der zum Standardumfang der Erfindung gehörenden Komponenten, d. h. der standardmäßig verbauten Bewegungsmelder im Smart-Switch 100. Wenn die Steuerung z. B. weiß, dass eine Person alleine lebt, dann muss der Ort des zuletzt ausgelösten Bewegungsmelders 16 an dem Smart-Switch 100 beim Status „Anwesend“, der Aufenthaltsort dieser Person sein. D. h. in anderen Räumen könnte dann das Licht sofort oder nach einer definierten Zeit ausgeschaltet werden oder ggf. zuvor noch für eine definierte Zeit gedimmt sein. Schwieriger wird es insbesondere dann, wenn sich mehrere Personen vor Ort befinden und/oder die Steuerung nicht genau weiß, wie viele Personen sich vor Ort befinden. In diesem Fall werden mitunter Erweiterung des erfindungsgemäßen Produkts bzw. Verfahrens benötigt, auf die nachfolgend eingegangen wird.

2 zeigt beispielhaft den Aufbau von Räumen eines Stockwerks eines Hauses oder einer Wohnung, mit den entsprechenden Räumen. An Raumbegrenzungsflächen der Räume, insbesondere anwenden, sind Smart-Switches 100 angebracht. Die Stellen an denen heute vermutlich ebenfalls ein Schalter bereits eingebaut ist und zukünftig ggf. nicht mehr oder nur in einer einfacheren Ausgestaltung benötigt wird, sind als Schalter 100a gekennzeichnet.
Oftmals liegen sich Schalter sich gegenüber, da man beim Verlassen des einen Raums dessen Licht ausschalten und beim Betreten des anderen Raumes dessen Licht anschalten möchte. Diesen Umstand ausnutzend, können auch Smart-Switches 100 gefertigt werden, bei denen der eine Schalter wesentliche Funktionalitäten, z. B. zur Kommunikation mit der Steuerung des Smart-Home, aber auch zur Dimmung des Lichtes, für den anderen Smart-Switch 100 übernehmen kann. So können Installationskosten gesenkt werden.
Voraussetzung für die Realisierung einer Anwesenheitserkennung für einen Raum ist die Bekanntmachung der örtlichen Begebenheiten gegenüber der Steuerung. D. h. es muss mindestens bekannt sein, über wie viele Ein- und Ausgänge jeder Raum verfügt und jeder dieser Ein- und Ausgänge muss über einen Smart-Switch 100 oder einem mit diesem in einer Verbindung stehenden „System“ „überwacht“ werden. Mindestens muss dieses „System“ feststellen können, wie der Zustand einer Tür 22 („Offen“ oder „Geschlossen“) jetzt ist oder ob sich dieser „bekannt“ geändert hat (z. B. Tür wurde geöffnet).
In der weiteren Beschreibung der Erfindung wird aus Gründen der Vereinfachung davon ausgegangen, dass an jeder Tür 22 ein Smart-Switch 100 angebracht ist, was nicht bedeuten soll, dass ergänzend oder alternativ verwendete „Systeme“ (z. B. Türkontakte) nicht ebenfalls Verwendung finden könnten.

a) Häufige „Laufwege“ sollten in der Steuerung vorgebbar oder von dieser erlernbar sein. So sollte z. B. der Laufweg Flur -> Raum 1 -> Raum 4 -> Flur und umgekehrt der Steuerung „bekannt“ sein, damit diese bei einer festgelegten oder erlernten zeitlichen Abfolge detektierter Bewegungen von unterschiedlichen Smart-Switches 100 auf eine Bewegungsrichtung einer Person („Laufweg“) schließen und dementsprechend das benötigte Licht „vorahnen“ können. Auch sollte die Steuerung Räume als „leer“ automatisiert ansehen, wenn in diesen für eine definierte Zeit keine Bewegung detektiert wurde, z. B. beim Bad nach 6 Stunden, und bei der Küche und beim Schlafzimmer nach 12 Stunden.
b) Einfacher Fall der Erkennung der Anwesenheit einer Person in einem Raum 20 ohne weitere Komponenten: Der Smart-Switch 100 erkennt bei Annäherung einer Person, dass sich jemand in „Raum 3“ ihm nähert. Erkennt der Smart-Switch 100 zusätzlich noch in zeitlich kurzer Abfolge danach ein konkretes Kommando (z. B. Licht aus) und/oder nur die zur Tür 22 „gerichteten“ (d. h. sich auf dieser Seite befindenden) Sensoren detektieren eine Bewegung und am dazu korrespondierenden Smart-Switch 100 in „Flur“ wird ebenfalls eine Bewegung an den zur Tür 22 „gerichteten“ Sensoren festgestellt, so ist davon auszugehen, dass mind. eine Person den Raum 20 verlassen hat. Erfolgt in zeitlicher Abfolge das gleiche Detektionsmuster noch einmal (d. h. Sensoren zur Tür 22 „gerichtet“ in Raum 3 und in Raum 4 detektieren kurz nacheinander eine Bewegung), dann kann unterstellt werden, dass eine weitere Person den Raum 20 verlassen hat.
c) Erkennung der Anwesenheit einer Person in einem Raum 20 mit einer zusätzlichen Licht- oder Schallschranke: Die Funktionsweise ist wie bei „a)“ geschildert. Um jedoch noch zuverlässiger zu erkennen, ob mehrere Personen unmittelbar hintereinander den Raum verlassen haben, wird z. B. eine Lichtschranke verwendet, bei der auf Basis der Reflexion oder Unterbrechung eines optisch ausgesendeten Signals eine erkannte Bewegung in ggf. vorhandene mehrere Personen unterteilt werden kann. Hierfür wird eine Zusatzkomponente benötigt die im Rahmen des Smart-Switches 100 so verbaut wird, dass das optische Signal das Gehäuse an der Seite verlässt wo sich die Tür befindet und dieses dann in einer dem Smart-Switch 100 bekannten Art und Weise unterbrochen oder reflektiert wird. Auf diese Weise lässt sich auf die Anzahl der die Tür passierten Personen schließen. Die Lichtschranke kann auch alternativ zum Gehäuse des Smart-Switches 100 oder des Abdeckrahmens auch direkt im Türrahmen verbaut sein und mit dem Smart-Switch 100 in einer Kommunikationsverbindung stehen.
d) Erkennung der Anwesenheit einer Person in einem Raum 20 mit einem sehr selektiv funktionierenden zusätzlichen Bewegungsmelder: Die Funktionsweise ist wie bei „a)“ geschildert. Um jedoch noch zuverlässiger zu erkennen, ob mehrere Personen unmittelbar hintereinander den Raum 20 verlassen haben, wird ein weiterer Bewegungsmelder verwendet, der im Gehäuse des Smart-Switches 100 oder im verwendeten Abdeckrahmen verbaut ist. Da für die Detektion einer Bewegung ein sehr selektives Überwachungsfeld in Richtung der Tür 22 benötigt wird, muss das Gehäuse des Smart-Switches 100 (Rahmen der „Wippe“ mit Oberfläche) oder der Abdeckrahmen die hierfür benötigten Öffnungen, z. B. Schlitze, aufweisen.

4. Sprachsteuerung. Smart-Switches 100 mit der optionalen Komponente „Mikrofon“ können zur Sprachsteuerung des Smart-Home und auch zur Bedienung von Sprachassistenten wie z. B. Siri, Alexa etc. verwendet werden. Die zu den Standardkomponenten gehörende Statusanzeige (z. B. als Leuchtrahmen 12 realisiert) kann die Aktivierung der Sprachsteuerung, aber auch die Identifikation und/oder aktuelle Umsetzung eines Sprachkommandos anzeigen. Denkbar ist aber auch hierfür noch eine zusätzliche Anzeige oder eine Ausgabe per Lautsprecher vorzusehen. Einen Lautsprecher direkt in den Smart-Switch 100 zu verbauen ist möglich, vielfach geeigneter erscheint jedoch die Ausgabe über bereits vor Ort fest verbaute Lautsprecher oder über andere bereits vorhandene Geräte, wie z. B. ein Smartphone (Antwort per Siri über iPhone) oder einen vor Ort sich befindenden Amazon-Echo (Antwort per Alexa über Amazon-Gerät). Sollte eine „smarte“ Stereoanlage vorhanden sein, die über eine dementsprechende Ansteuerung verfügt, die immer eine Ausgabe per Lautsprecher bewirkt oder bei aktueller Benutzung die Ausgabe von z. B. Musik herunterregelt, um die Antwort der Sprachsteuerung auszugeben, so kann auch diese verwendet werden. Über die in zentralen Räumen, wie dem Flur, evtl. verbauten Wand- oder Deckenlautsprechern könnte ebenfalls die allgemeine Ausgabe einer akustischen Antwort oder Rückmeldung auf einen Sprachbefehl erfolgen.
5. Kameraüberwachung. Versehen mit einer Kamera 24, wie in 3a-b gezeigt, kann der Smart-Switch 100 auf die Verwendung von Bewegungsmeldern mit Richtungserkennung funktional verzichten, wenn kontinuierlich das von der Kamera 24 aufgenommene Bild dementsprechend analysiert und ausgewertet wird. In diesem Fall kann der Smart-Switch 100 eine andere Erscheinung zeigen, bei der die plane Oberfläche durch eine Öffnung 26a für die Kamera 24 oder eine dieser vorgeschalteten zusätzlichen Optik unterbrochen sein kann. Bei einem durchsichtigen Glas über der schwarzen Öffnung (aber auch über die komplette Oberfläche), kann die Oberfläche des Smart-Switches 100 inklusive der Kamera 24 vollkommen eben gestaltet sein. Sollte die Kamera 24 auch über eine Nachtsichtfunktion verfügen, so könnten die dafür benötigten „Scheinwerfer“ (z. B. per IR-LED) in die Oberfläche verbaut sein.
3a und 3b zeigen die Positionierung und Ausgestaltung der Kamera in der Oberfläche des Smart-Switches 100.
Die 4a und 4b zeigen die Ergänzung mit IR-Dioden 28 beispielhaft, 8 IR-Dioden wurden hier in einem konzentrischen Kreis um den Mittelpunkt der Kameraöffnungen 26a, b angeordnet.
Die Ergänzung der Standardkomponente mit Bewegungsmelder 14 um die Komponente „Kamera“ und ohne zusätzlich in der Oberfläche verbaute „Scheinwerfer“ ist ebenfalls möglich. Ebenso ist es möglich die „Scheinwerfer“ (z. B. IR-LED) in den Abdeckrahmen einzubauen, der auch die Statusanzeige (z. B. als Leuchtrahmen) beinhalten kann. Vielfach ist es so, dass es nicht gewollt ist, dass eine Kamera ständig in einen Raum gerichtet ist, da z. B. eine Person die sich vor Ort befindet befürchtet damit überwacht zu werden oder Angst hat, einem Angreifer könnte es gelingen das System zu hacken und so jemanden dauerhaft zu überwachen, aus diesem Grund sieht es der Smart-Switch 100 vor, die Kamera nicht nur über eine Ausschaltung per Software, sondern auch mechanisch entweder auszuschalten, abzudecken oder aber in eine Position zu bringen, in der sie nichts „privates“ aufnehmen kann.
In den 5a und 5b wird eine über einen kleinen Motor betriebene Abdeckung 30 vor die Öffnung geschoben, die z.B. grün eingefärbt ist.
In einer aufwändiger realisierten Variante des Smart-Switches 100 können auch mind. 2 verschiedene Oberflächen realisiert sein. Über eine bewegliche Aufhängung können die unterschiedlichen Oberflächen des Smart-Switches 100 gezeigt werden. In den 6a und 6b werden exemplarisch zwei verschiedene Oberflächen eines Smart-Switches 100 gezeigt. Zum einen die Standardansicht (6b) und zum anderen eine optionale Zusatzansicht mit Kamera (6a), in dieser können ggf. auch die „Scheinwerfer“ (z. B. IR-Dioden) für die Nachtsicht verbaut sein.
Innerhalb des Smart-Switches 100 kann ein an einer Achse aufgehängtes bewegliches Bauteil angebracht sein, das für die Oberfläche wesentliche Komponenten (passend zu 6a und 6b Kamera und Bewegungsmelder) beinhaltet. Das Bauteil kann sich auf einer Achse, die mit dem Gehäuse des Smart-Switches 100 verbunden ist, drehen. Möglich ist aber auch eine Anordnung ohne Achse, bei der sich das bewegliche Bauteil innerhalb eines eng anliegenden Gehäuses dreht, innerhalb von Führungsschienen bewegt oder eine geeignete Kombination von vorgenanntem (inkl. Achse).
Es besteht eine Verbindung zwischen dem unbeweglichen Teil (Gehäuse) und dem beweglichen Bauteil, die z. B. über Schleifkontakte, kapazitiv oder induktiv hergestellt wird. Wenn die Bewegung jedoch nicht um 360 Grad sondern nur z. B. um 90 Grad oder 180 Grad möglich sein soll, dann können auch flexible Kabel/Leiter die Verbindung herstellen. Zwischen den unterschiedlichen Oberflächen kann mechanisch per Hand und auch per Motor (z. B. mittels eines Stellmotors) gewechselt werden. Bei einer Veränderung der Oberfläche sollte ein Mechanismus die Auslösung eines evtl. vorhandenen Notbetriebs verhindern, alternativ kann auch die letzte einstellbare Stellung der Notbetrieb sein. Andernfalls würde die Drehbewegung ggf. als Betätigung des Smart-Switches 100 im Notbetrieb gedeutet.
Es ist auch möglich, die mit einer Kamera ausgestattete Variante (s. 6a) um Sensoren zu ergänzen, die insbesondere für die Erkennung von Bewegungen im Nah- und Fernfeld hilfreich sein können.
6. Lokale Verknüpfung. Nicht jeder hat bereits ein Smart-Home oder möchte ein solches haben, dennoch wünscht sich der Eine oder Andere einfache Smart-Funktionen, wie z. B. das Ausschalten des Lichts, wenn die letzte Person den Raum verlassen hat. Auch kann es einmal zu einer Störung der Steuerung kommen, auch dann sollten (zumindest auf unterster Ebene) einige smarte Funktionen noch funktionieren.
Bei der unter „3. Anwesenheitserkennung von Personen in einem Raum“ geschilderten Funktion, ist das Vorhandensein einer Steuerung mindestens hilfreich, wenn nicht sogar erforderlich. Werden mehrere Smart-Switches 100 lokal miteinander verknüpft, so sollte dies auch ohne Steuerung funktionieren. Die Smart-Switches 100 müssen dazu nur untereinander aushandeln wer der Master und wer der (oder die) Slaves sind.
Hierzu kann beispielsweise die Seriennummer oder MAC-Adresse verwendet werden. Der Smart-Switch 100 mit der „höchsten“ Nummer (Seriennummer oder MAC-Adresse) könnte per default als Master festgelegt sein und die Slaves steuern. Zudem müssen die Slaves an ihn aktuell erkannte Bewegungen, Bewegungsrichtungen und die Schaltzustände des Lichtes (mind. Ein/Aus) melden. Es könnte aber auch unterschiedliche Bauarten des Der Smart-Switches 100 geben, je nachdem ob ein Master oder Slave benötigt wird. Voraussetzung ist, dass alle Türen des Raumes mit einem dazugehörigen Der Smart-Switch 100 versehen sind und lokal miteinander verknüpft wurden.
Diese lokale Verknüpfung kann z. B. durch einen für eine gewisse Dauer zu betätigenden Tastkontakt gestartet werden. Z. B. an einem Gerät muss ein Taster für z. B. 5 Sekunden betätigt werden, danach signalisiert der Leuchtrahmen oder eine zusätzliche LED die bestehende Verknüpfungsbereitschaft, innerhalb von 1 Minute muss dann ein Taster an einem anderen Smart-Switch 100 betätigt werden. Geschieht dies, verlängert sich die Verknüpfungsbereitschaft des Masters um eine weitere Minute, für die Verknüpfung mit weiteren Smart-Switch 100 und so weiter. Sollte in diesem Zeitraum keine Verknüpfung stattfinden oder aber in einem Raum z. B. noch eine zusätzliche Tür nachträglich einmal eingebaut werden, dann muss der Master wieder über z. B. Drücken des Tastkontakts für 5 Sekunden in erneute Verknüpfungsbereitschaft versetzt werden.
Es bietet sich an für die lokale Verknüpfung die gleichen Kommunikationsverbindungen zu verwenden, wie diese auch zur Verbindung mit der Steuerung des Smart-Home verwendet werden. Dies kann der Fall sein, muss es aber nicht, auch die Verwendung von einer auf einem proprietären Standard beruhenden direkten Verbindung per Funk oder über eine bereits vorhandene Verdrahtung über das Stromnetz kann dabei Verwendung finden.
7. Substitution von Fernbedienungen. Kaum noch ein elektronisches Gerät kommt ohne eine eigene Fernbedienung daher. Daraus resultiert, dass so mancher Wohnzimmertisch immer mehr dem Aufbewahrungsort unterschiedlichster Fernbedienung, ggf. aber auch einem Technikmuseum gleicht. Dies ist vielfach nicht schön, sondern auch störend. Der Smart-Switch 100 wird zudem ortsfest eingebaut und kann somit deshalb auch nicht „verloren“ gehen. Damit ist der Smart-Switch 100 prädestiniert um die in Räumen verwendeten Fernbedienungen zu ersetzen.
Über die im Smart-Switch 100 optional vorhandene Komponenten zur Realisierung einer Fernbedienung (mindestens eines Transceivers), kann die Komponente andere Geräte vor Ort steuern. Per Sprachbefehl oder der von einer Steuerung erhaltenen Anweisung, sendet der Transceiver die dementsprechenden Signale (z. B. per Funk oder optisch) aus und steuert so das Gerät vor Ort, wie z. B. den Fernseher und die HiFi-Anlage.
Aus Kostengründen bietet es sich an, dass alle für die Steuerung eines Gerätes benötigten individuellen Codes insbesondere der Steuerung, nicht aber dem Smart-Switch 100, bekannt sind. Zur Veranlassung eines Bedienvorgangs für ein elektronisches Gerät, wie z. B. einen Fernseher, sendet die Steuerung den konkreten Code mit Angabe zu der zu verwendenden Schnittstelle (z. B. Funk-Schnittstelle oder Infrarot-Schnittstelle) an den Smart-Switch 100, der dann die dementsprechende Schnittstelle verwendet und über diese dann den Steuer-Code an das Gerät aussendet.
Die Steuerung kann insbesondere per Web- bzw. Internetportal oder App konfiguriert werden. D. h. die Zuordnung von erhaltenem Befehl zu dem dann auszulösenden Kommando (z. B. gesendet per IR-Code an das Empfangsgerät). Auch ganze Fernbedienungen könnten sich realisieren lassen die vom Aussehen und Funktion der „realen“ gleichen. Diese könnten per App aufgerufen werden und z. B. über eine Wischbewegung oder Reiter im Display von Smartphone oder Tablet-PC dann ausgewählt werden.
Durch Einsatz von KI lassen sich die vorgenannten weiteren möglichen Smart-Funktionen des Smart-Switches 100 und auch dessen Verwendung im Smart-Home vereinfachen, indem Bewegungs-/Detektionsmuster Befehlen und/oder Ereignissen zugeordnet werden und auf die Wünsche des Nutzers abgestimmte Routinen erstellt oder vorgeschlagen werden.
Nach einer Lernphase der KI, in der sowohl Bewegungs- und Detektionsmuster als auch die darauf direkt oder auch indirekt basierenden Aktivitäten im Smart-Home das neuronalen Netz „trainieren“, kann die KI zur vereinfachten Nutzung des Smart-Switch und seiner Rolle im Smart-Home verwendet werden.
Insbesondere mittels Supervised Learning sollten in der Lernphase (Machine Learning) alle sicherheitsrelevanten Funktionen im Smart-Home erlernt werden, damit es später nicht zu Fehlfunktionen kommt, die in Konsequenz z. B. das unerwünschte Öffnen der Haustür oder des Garagentores bewirken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2710777 B1 [0003, 0004, 0005]

Claims

Schalteinheit zur Steuerung von Smart-Home Geräten umfassend eine Stromquelle, die dazu eingerichtet ist, die weiteren Komponenten der Schalteinheit (100) mit Energie zu versorgen, mehrere versetzt angeordnete unabhängige Bewegungsmelder (16) und/oder einen Bewegungsmelder (16) mit einer Bewegungsrichtungserkennungsfunktion zum Detektieren von Bewegungen eines Nutzers, einen Prozessor, der die detektierten Bewegungen auswertet und den Bewegungen Befehlen zuordnet, die in einem Speicher der Schalteinheit (100) hinterlegt sind, eine Signalsendeeinheit, die zum Aussenden der Befehle in Form von Signalen an die Smart-Home Geräte eingerichtet ist.
Schalteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (100) zusätzlich einen mechanischen Schalter, insbesondere einen Kippschalter, umfasst.
Schalteinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalsendeeinheit eine kabelgebundene und/oder eine Funkverbindungs-Schnittstelle aufweist.
Schalteinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle durch eine leitungsgebundene Stromversorgung und/oder durch Akkus ausgebildet ist.
Schalteinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (100) eine Statusleuchte aufweist.
Schalteinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Schalteinheit (100) ein Mikrofon zur Entgegennahme von Sprachbefehlen aufweist.
Schalteinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Schalteinheit (100) eine Kamera zu Innenraumüberwachung aufweist.
Verfahren zum Steuern eines Smart-Home Gerätes umfassend Bereitstellen eines Smart-Home Gerätes; Steuern des Smart-Home Gerätes, indem ein Nutzer an der intelligenten Schalteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7 Steuerungsbewegungen ausführt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutzer die intelligenten Schalteinheit (100) mit selbstdefinierten Befehlen programmiert.
Heimautomatisierungssteuerungssystem zur Steuerung von Smart-Home Geräten umfassend zumindest ein Smart-Home Geräte; eine intelligente Schalteinheit (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ein zentraler Server, ein Kommunikationsnetzwerk, das die intelligente Schalteinheit (100) über den zentralen Server mit dem zumindest einen Smart-Home Gerät verbindet und wobei der zentraler Server die Steuerung des zumindest einen Smart-Home Gerätes verwaltet.