-
Die Erfindung betrifft einen Busknoten sowie ein Gebäudeautomationssystem mit dem Busknoten und ein entsprechendes Verfahren gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
-
Aus dem Stand der Technik sind Gebäudeautomationssysteme bekannt, welche zum Datenaustausch mit den integrierten Geräten Feldbusse benutzen. Ein solcher Feldbus besteht aus mehreren hintereinander geschalteten Busknoten, an die jeweils ein oder mehrere Sensoren angeschlossen sind. Sie haben gegenüber auf Funknetzen basierenden Gebäudeautomationssystemen die Vorteile, dass sie in der Regel eine höhere Datenübertragungsrate bewerkstelligen und eine größere Sicherheit gegenüber Störungen und unerlaubtem Eindringen in das Netz gewähren können. Außerdem ist über den Feldbus sichergestellt, dass die einzelnen angeschlossenen Elemente miteinander kompatibel sind. Bei einem zentralen System überträgt der Feldbus die von den Sensoren erzeugten Daten an eine zentrale Verarbeitungseinheit, welche aufgrund der in den Daten enthaltenen Informationen und ergänzt durch weitere Parameter Steuer- und/oder Regelbefehle erzeugt und diese an Aktoren sendet. In der Regel sitzt diese zentrale Verarbeitungseinheit in einem Schaltschrank, in welchem auch die ansteuer- und/oder regelbaren Aktoren und die reguläre Gebäudeanschlusstechnik untergebracht sind.
-
Nachteilig an diesem Aufbau ist, dass deutlich mehr Kabelmeter für das Energieversorgungsnetz des Gebäudes benötigt werden als bei einem herkömmlichen Gebäude ohne Automation, da die dort übliche Parallelschaltung verschiedener, nahe beieinander lokalisierter Lasten nicht möglich ist. Lasten, die auf diese herkömmliche Weise in einem Gebäude mit Gebäudeautomationssystem parallel geschaltet sind, können nur gemeinsam als eine Einheit durch den im Schaltschrank verbauten Aktor gesteuert und/oder geregelt werden. Deswegen muss jede Last, welche einzeln angesteuert werden soll, auch einzeln durch einen eigenen Kabelzug an den Schaltschrank angeschlossen werden. Des Weiteren können herkömmliche Verbraucher, die an Steckdosen angeschlossen werden, derzeit nicht in das System integriert werden. Außerdem ist eine nachträgliche Erweiterung des Systems mit umfänglichen baulichen Maßnahmen verbunden, da die Kabelzüge, wie oben erwähnt, bis zum Schaltkasten geführt werden müssen. Daneben kann die Einrichtung insbesondere bei einer Erweiterung des Gebäudeautomationssystems nur über einen Fachmann geschehen. Nachteilig ist auch der deutlich höhere Platzbedarf des durch die zentrale Steuerungseinheit und die Aktoren erweiterten Schaltkastens gegenüber einem herkömmlichen Schaltkasten.
-
Es besteht daher ein großer Bedarf an einem zuverlässigen, individuell einrichtbaren, leicht erweiterbaren, nachrüstbaren und/oder platzsparend anordenbaren Gebäudeautomationssystem sowie einem entsprechenden Busknoten dafür. Zudem sollten das Gebäudeautomationssystem und der Busknoten kostengünstig herstellbar und realisierbar sein sowie langlebig arbeitend und individuell an die anforderungsgemäßen Bedingungen und/oder Wünsche eines Benutzers anpassbar sein, wobei ein weiteres Augenmerk darauf liegt, das Gebäudeautomationssystem und den Busknoten möglichst kompakt auszugestalten. Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Gebäudeautomationssystem und einen Busknoten dafür bereitzustellen, um die oben genannten Schwierigkeiten zu überwinden und um vor allem die zuverlässige Anpassung, Einrichtung und Erweiterung dieser bei kleinstmöglichem Platzbedarf zu gewährleisten.
-
Diese Aufgabe wird auf überraschend einfache aber wirkungsvolle Weise von einem Busknoten nach Anspruch 1 und einem Gebäudeautomationssystem nach Anspruch 8 sowie dem Verfahren zum Einrichten und/oder Verwalten eines Gebäudeautomationssystems nach Anspruch 11 gelöst.
-
Erfindungsgemäß ist ein Busknoten vorgeschlagen, der einen Feldbus-Eingang, mindestens einen Feldbus-Ausgang, mindestens einen Daten-Eingang und/oder Daten-Ausgang und eine Untersteuereinheit umfasst. Der Busknoten ist dadurch gekennzeichnet, dass er weiterhin mindestens einen Netzspannungs-Anschluss und mindestens einen steuerbaren und/oder regelbaren Last-Anschluss umfasst.
-
Die Erfindung beruht dabei auf dem Grundgedanken, dass der Busknoten über den Feldbus-Eingang entweder direkt mit der zentralen Steuerungseinheit oder indirekt mit dieser über einen oder mehrere übergeordnete Busknoten verbunden ist, beispielsweise indem der erste Busknoten direkt mit der zentralen Steuerungseinheit verbunden ist. Am Feldbus-Ausgang kann der nachfolgende untergeordnete Busknoten angeschlossen sein, außer es handelt sich um den letzten Busknoten im Feldbus. Auf diese Weise wird ein Feldbus in der einem Fachmann bekannten Art gebildet. Über diesen Feldbus können Daten von Sensoren bzw. von untergeordneten Busknoten an die zentrale Steuerungseinheit weitergeleitet werden, indem jeder Busknoten die Daten an den übergeordneten Busknoten weiterleitet. Außerdem können Daten von der zentralen Steuerungseinheit durch Weiterleitung an alle angeschlossenen Busknoten gelangen. Dabei ist es beliebig, in welcher Topologie die Busknoten miteinander verbunden sind, denkbar ist eine Stern-, eine Baum-, eine Bus- und/oder eine Ring-Topologie. Wenn es gewünscht ist, mit den Busknoten eine Baum-Topologie zu bilden, ist es bevorzugt, dass mindestens ein Busknoten mindestens zwei Feldbus-Ausgänge umfasst. Wenn es gewünscht ist, mit den Busknoten eine Ring-Topologie zu bilden, so ist es bevorzugt, wenn die Weiterleitung der Daten von Sensoren neben der bevorzugten Richtung von untergeordneten Busknoten an übergeordnete Busknoten ebenfalls von übergeordneten Busknoten an untergeordnete Busknoten und/oder Daten der zentralen Steuerungseinheit neben der bevorzugten Richtung von übergeordneten Busknoten an untergeordnete Busknoten auch von untergeordneten Busknoten an übergeordnete Busknoten möglich ist. Auf diese Weise wird eine redundante Kommunikationsstruktur gebildet, welche die Kommunikation auch bei einfacher Unterbrechung einer Verbindung ermöglicht und dadurch die Sicherheit der Funktionalität erhöht.
-
Im Rahmen der Erfindung ist es dabei erkannt worden, dass über einen Daten-Eingang zudem ein Sensor an den Busknoten angeschlossen werden kann. Der Sensor übersendet die durch Messung ermittelten Informationen in Form von Daten an den Busknoten. Dieser verwaltet die Daten, indem er sie unter Angabe seiner Adresse sowie der Adresse des Daten-Eingangs über den Feldbus an die zentrale Steuerungseinheit weiterleitet. An einem Daten-Ausgang kann ein Aktor angeschlossen werden. Soll dieser Aktor über die zentrale Steuerungseinheit angesteuert werden, wird ein Steuer- und/oder Regelbefehl zusammen mit der Busknotenadresse und der Adresse des Daten-Ausgangs an den Busknoten in Form von Daten versendet, wobei die Untersteuereinheit des betroffenen Busknotens seine Adresse erkennt und den Steuer- und/oder Regelbefehl an den adressierten Aktor weiterleitet. Bevorzugt ist es dabei denkbar, dass ein Daten-Eingang gleichzeitig ein Daten-Ausgang ist. Mit einem solchen Daten-Eingang und Daten-Ausgang ist es möglich, Geräte anzuschließen, welche als Sensor und gleichzeitig als Aktor agieren. Ist ein Daten-Eingang auch gleichzeitig ein Daten-Ausgang, so ist es beliebig, welche Art von Gerät - Aktor, Sensor oder Aktor-Sensor - angeschlossen wird, und die Gefahr von fehlerhaften Anschlüssen ist minimiert. Grundsätzlich ist es beliebig, wie viele Daten-Eingänge und/oder Daten-Ausgänge der Busknoten umfasst. Bevorzugt umfasst er einen, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Daten-Eingänge und/oder Daten-Ausgänge.
-
Weiterhin ist es denkbar, dass die Untersteuereinheit des Busknotens insbesondere der Verwaltung von Daten dient, indem diese von der zentralen Steuerungseinheit versendete Daten, die für untergeordnete Busknoten bestimmt sind, an den Feldbus-Ausgang weiterleitet und von der zentralen Steuerungseinheit versendete Daten, die für einen an einem Daten-Ausgang angeschlossenen Aktor bestimmt sind, an diesen weiterleitet. Weiter ist es vorgesehen, dass die Untersteuereinheit Daten von einem Sensor, der an einem Daten-Eingang angeschlossen ist, unter Angabe der eigenen Adresse und der Anschluss-Adresse, und Daten, die von untergeordneten Busknoten am Feldbus-Ausgang ankommen, an die zentrale Steuerungseinheit weiterleitet.
-
Erfindungsgemäß ist es weiterhin vorgesehen, dass die Untersteuereinheit ein Programm umfasst, welches die Kommunikation über den Busknoten im Generellen ermöglicht. Dem Fachmann sind solche Kommunikations-Programme, welche als Kommunikationsstandards bezeichnet werden, bekannt. Bevorzugt umfasst das Kommunikations-Programm ein Unterprogramm, welches ein Verschlüsselungs-Programm ist, oder die Untersteuereinheit umfasst ein weiteres Programm, welches ein Verschlüsselungs-Programm ist. Das Verschlüsselungs-Programm macht es unbefugten Dritten unmöglich, die versendeten Daten einzusehen und erhöht die Sicherheit des Gebäudeautomationssystems.
-
Weiter ist es erkannt worden, dass der Busknoten über einen Netzspannungs-Anschluss an das haushaltsübliche Energieversorgungsnetz angeschlossen ist. Dabei handelt es sich in der Regel um ein Wechselspannungsnetz mit 230 V bei 50 Hz Frequenz oder um 120 V bei 60 Hz Frequenz. Regional kann es jedoch zu Abweichungen kommen, diese liegen in der Regel zwischen 100 V bis 240 V bei 50 Hz oder 60 Hz Frequenz. Dieser Netzspannungs-Anschluss ist intern mit dem einen oder mehreren regelbaren und/oder steuerbaren Last-Anschlüssen leitend verbunden. Grundsätzlich ist es beliebig, wie viele steuerbare und/oder regelbare Last-Anschlüsse der Busknoten umfasst. Bevorzugt umfasst er einen, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr steuerbare und/oder regelbare Last-Anschlüsse. Die Steuerung und/oder Regelung wird von der zentralen Steuerungseinheit übernommen, indem sie ebenfalls die Steuer- und/oder Regelbefehle als Daten inklusive der Adresse des Busknotens und der Adresse des steuerbaren und/oder regelbaren Last-Anschlusses über den Feldbus an den Busknoten sendet. Die Untersteuereinheit sendet anschließend den Steuer- und/oder Regelbefehl an das in den regelbaren und/oder steuerbaren Last-Anschluss integrierte steuernde und/oder regelnde Bauteil weiter. Ein Beispiel für ein geeignetes regelndes Bauteil sind zwei antiparallelverschaltete Leistungs-MOS-FETs, dem Fachmann sind weitere geeignete Einheiten bekannt.
-
Im Rahmen der Erfindung ist zudem erkannt worden, dass durch die dezentrale Anordnung der Busknoten und damit auch der steuerbaren und/oder regelbaren Last-Anschlüsse eine Parallelverkabelung ähnlich der in herkömmlichen Gebäuden ohne Gebäudeautomationssystem ermöglicht wird. Somit werden deutlich weniger Kabelmeter für das haushaltsübliche Energieversorgungsnetz benötigt. Die Parallelverschaltung wird ermöglicht, da jede Last und jeder Anschluss, der Teil des Gebäudeautomationssystems werden soll, nur mit dem nächstliegenden Busknoten verbunden werden muss. Ab dem Busknoten führt anschließend lediglich eine Stromleitung zum Schaltkasten. Durch die Vorverlagerung der Anschlüsse an den Busknoten können auch die Schaltschränke deutlich platzsparender und kleiner ausgeführt werden. Nachträglich erworbene Geräte können zudem mit deutlich geringerem Installationsaufwand an das System angeschlossen werden, da Anschlussleitungen gegebenenfalls nur bis zum nächsten Busknoten mit einem freien Daten-Eingang und/oder Daten-Ausgang beziehungsweise steuerbaren und/oder regelbaren Last-Anschluss verlegt werden müssen. Falls sich kein Busknoten mit freiem Daten-Eingang und/oder Daten-Ausgang beziehungsweise steuerbaren und/oder regelbaren Last-Anschluss in räumlicher Nähe befindet, ist es jederzeit möglich, einen neuen Busknoten in den bestehenden Feldbus einzufügen. Sind die Daten-Ein- und/oder Ausgänge und/oder die Last-Anschlüsse für den das Gebäudeautomationssystem benutzenden Endverbraucher zugänglich installiert, kann dieser diesen das Gebäudeautomationssystem erweiternden Vorgang selbstständig und ohne Hilfe von Fachpersonal vornehmen.
-
Der Begriff „Gebäudeautomationssystem“ betrifft ein System, welches die Gebäudeautomation erreichen soll. Der Begriff „Gebäudeautomation“ betrifft die Gesamtheit der Überwachungs-, Steuerungs-, Regelungs- und/oder Optimierungseinrichtungen in einem oder mehreren Gebäuden inklusive des zugehörigen Geländes. Ein Gebäudeautomationssystem kann das vollständige Gebäude nebst Gelände, aber ebenfalls nur Teile von den zuvor genannten Einrichtungen und/oder nur Teile eines Gebäudes, wie einzelne darin enthaltene Wohneinheiten, umfassen. Das Ziel eines solchen Gebäudeautomationssystems ist es, Funktionsabläufe selbstständig nach vorgegebenen Einstellwerten durchzuführen. Diese Einstellwerte können vorgegebene Größen sein oder aus vorgegebenen Größen, Daten von den Sensoren und/oder statistischen Auswertungen berechnet werden. In letzter Konsequenz soll der Komfort und/oder die Sicherheit für die Benutzer des Gebäudeautomationssystems erhöht werden. Von zentraler Bedeutung zur Erreichung des Ziels ist die Vernetzung möglichst vieler Sensoren, Aktoren, Bedienelemente, Lasten und anderer technischer Einheiten im und/oder um das Gebäude. Die Vernetzung kann auch externe Datenbanken einschließen. Die genaue Art des Gebäudes ist dabei nicht relevant, es kann sich um ein Wohnhaus, um eine oder mehrere Wohnungen, um ein Gewerbegebäude, wie eine Fabrik, ein Bürogebäude, eine Sportstätte, eine Halle oder einen Verkaufsladen, und/oder eine öffentliche Einrichtung, wie eine Schule, eine Universität, eine Behörde, eine Justizvollzugsanstalt, einen Flughafen oder einen Bahnhof, handeln. Außerdem können auch mehrere Gebäude von einem Gebäudeautomationssystem umfasst sein.
-
Der Begriff „Benutzer“ betrifft die das Gebäudeautomationssystem einrichtende, verwaltende und/oder anwendende Person.
-
Der Begriff „zentrale Steuerungseinheit“ betrifft eine Datenverarbeitungseinheit, wie beispielsweise einen Computer, einen Server, einen Chip, einen Algorithmus und/oder ein Programm, welche die Hauptaufgabe hat, die Daten der Sensoren auszuwerten und unter Berücksichtigung dieser und anderer Daten, wie der durch den Benutzer vorgegebenen und/oder bei Systeminstallation hinterlegten Einstellwerte, Daten aus internen und externen Datenbanken oder statistisch erstellter Daten, neue Vorgabewerte für den oder die Aktoren zu bestimmen und aus diesen Vorgabewerten die Steuer- und/oder Regelbefehle zu erstellen, welche einen Funktionsablauf ermöglichen. Abschließend werden diese Steuer- und/oder Regelbefehle an die benötigten Aktoren versendet. Eine mögliche Nebenaufgabe ist die Erstellung von internen und/oder externen Datenbanken und die Berechnung der statistisch erstellten Daten. Zur Kommunikation mit den Busknoten umfasst die zentrale Steuerungseinheit ebenfalls das Programm, welches die Kommunikation über den Busknoten im Generellen ermöglicht. Weiterhin bevorzugt umfasst das Kommunikations-Programm ein Unterprogramm, welches ein Verschlüsselungs-Programm ist, oder die zentrale Steuerungseinheit umfasst ein weiteres Programm, welches ein Verschlüsselungs-Programm ist. Das Verschlüsselungs-Programm macht es unbefugten Dritten unmöglich, die versendeten Daten einzusehen und erhöht die Sicherheit des Gebäudeautomationssystems.
-
Der Begriff „Aktor“ betrifft ein Gerät oder eine bauliche Einrichtung, welches/welche, wenn es/sie einen entsprechenden Steuer- und/oder Regelbefehl erhält, eine Aktion durchführt. Diese Aktion kann beispielsweise die Herstellung oder Unterbrechung einer elektrisch leitenden Verbindung oder eine mechanische Bewegung sein. Beispiele für Aktoren sind Lampen, Heizungen, insbesondere deren Ventile, Lüftungsanlagen, Steckdosen, Haushaltsgeräte aller Art (insbesondere Küchengeräte, Waschmaschinen, Wäschetrockner, Fernseher, Sound-Anlagen, Staubsaugroboter, Backöfen), PCs, Tablets, Ladestationen für das Auto (E-Auto/Hybridauto), Sprinkleranlagen, akustische und/oder optische Signalgeber (Klingeln, Sirenen, Leuchtdioden, Videos, Tonwiedergaben), Türschlösser, Jalousien, Fenster mit elektrischen Fensteröffnungsmechanismen, Rollläden usw., wenn sie über eine entsprechende Einheit zur Verarbeitung eines Steuer- und/oder Regelbefehls verfügen.
-
Der Begriff „Sensor“ betrifft ein Gerät oder eine bauliche Einrichtung, welches/welche eine physikalische Größe wahrnimmt und diese in ein elektrisches Signal in Datenform quantifiziert. Beispiele für Sensoren sind Taster, Bewegungsmelder, Temperaturfühler, Helligkeitssensoren, Anemometer, Hygrometer, Wassermelder, Rauchmelder, Gas-Sensoren, wie Kohlenmonoxid-Sensoren, Glasbruchsensoren, Vibrometer, Lichtschranken, Geräuschsensoren, Mikrophone, Regenmesser, Windsensoren, Scanner, Fingerabdrucksensoren, Drucksensoren, Touchscreens, Strommessgeräte, Spannungsmessgeräte und Frequenzmessgeräte.
-
Der Begriff „Last“ betrifft ein Gerät oder eine bauliche Einrichtung, welches/welche für seine/ihre Funktion elektrische Energie aus dem haushaltsüblichen Energieversorgungsnetz entnimmt. Entnahme und Funktion sind bei manchen Geräten entkoppelt.
-
Es ist ebenfalls möglich, dass ein Gerät zugleich ein Sensor, ein Aktor und/oder eine Last ist. Ein Beispiel hierfür ist eine Überwachungskamera, welche nur aufzeichnet, wenn sie den entsprechenden Befehl erhält, und die aufgezeichneten Daten an die zentrale Steuerungseinheit sendet. Für ihre Funktion benötigt sie zudem elektrische Energie aus dem haushaltsüblichen Energieversorgungsnetz.
-
Der Begriff „übergeordneter Busknoten“ betrifft einen Busknoten, der sich relativ zum betrachteten Busknoten in der den Feldbus darstellenden Kette näher an der zentralen Steuerungseinheit befindet. Der übergeordnete Busknoten ist nicht zwangsläufig ebenfalls in der Datenverwaltungshierarchie dem betrachteten Busknoten übergeordnet.
-
Der Begriff „untergeordneter Busknoten“ betrifft einen Busknoten, der sich relativ zum betrachteten Busknoten in der den Feldbus darstellenden Kette weiter von der zentralen Steuerungseinheit entfernt befindet. Der untergeordnete Busknoten ist nicht zwangsläufig ebenfalls in der Datenverwaltungshierarchie dem betrachteten Busknoten untergeordnet.
-
Mittels des erfindungsgemäßen Busknotens für ein Gebäudeautomationssystem ist es daher möglich, ein solches Gebäudeautomationssystem sicher, individuell, kostengünstig und platzsparend zu gestalten, welches zudem auch nachträglich mit geringem Aufwand und geringen Kosten erweiterbar ist. Dabei können die Vorteile, welche ein Feldbus bietet, genutzt werden. Diese Vorteile sind insbesondere die höhere Sicherheit gegen Eindringen von außen in das System, die geringere Störungsanfälligkeit und die mögliche höhere Datenübertragungsrate.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, welche einzeln oder in Kombination realisierbar sind, sind in den Unteransprüchen dargestellt.
-
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es denkbar, dass der Busknoten für eine Aufputzverlegung oder eine Unterputzverlegung geeignet ist.
-
Der Begriff „Aufputzverlegung“ betrifft eine Verlegeart, bei der der Busknoten direkt oder in einem geeigneten verschließbaren Gehäuse auf, teilweise in oder flächenbündig in einer ebenen Fläche des Gebäudes, beispielsweise einer Wand, montiert ist. Kennzeichnend für diese Verlegeart ist die leichte und zerstörungsfreie Zugänglichkeit zu dem Busknoten, die entweder direkt oder mithilfe eines Schlüssels oder Werkzeugs erfolgt. Bei einer Aufputzverlegung ist der Busknoten somit leicht und ohne bauliche Maßnahmen zugänglich, so dass neu in das Gebäudeautomationssystem eingebrachte Geräte an den Busknoten angeschlossen und in das Gebäudeautomationssystem integriert werden können.
-
Der Begriff „Unterputzverlegung“ bezeichnet die Verlegung auf eine solche Art, dass der Busknoten nur durch bauliche Maßnahmen freigelegt werden kann. Dies kann beispielsweise durch die Verputzung des Busknotens zusammen mit der Wand, an welcher dieser montiert ist, aber auch durch die Platzierung, zum Beispiel hinter einer Gipsfaserplatte, welche häufig beim Trockenbau verwendet wird, geschehen. Eine Unterputzverlegung hingegen bietet den optimalen Schutz für den Busknoten und macht ihn unzugänglich für Unbefugte. Außerdem ermöglicht sie die Gestaltung der Innenräume in ansprechender Weise.
-
In noch einer Weiterbildung der Erfindung ist es denkbar, dass der Busknoten ein Gehäuse umfasst, welches den Busknoten vor Staub, Berührung und/oder Wasser schützt. Es ist allgemein bekannt, dass Elektrobauteile durch Staub, Berührung und/oder Wasser Schäden erleiden. Diese entstehen hauptsächlich, da durch Staub, Berührung und/oder Wasser Kurzschlüsse verursacht werden können, welche zu einer irreversiblen Erhitzung führen können. Dadurch, dass der Busknoten in einem geeigneten Gehäuse platziert wird, besteht diese Gefahr nicht. Der Grad, bis zu welchem der Busknoten vor Berührung, Staub und/oder Wasser geschützt ist, hängt von den Anforderungen des angedachten Einsatzortes ab. Da es denkbar ist, dass der Benutzer den Anschluss von im Freien platzierten Geräten wünscht, ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse den Busknoten vor Staub in schädigender Menge und vollständig gegen Berührung schützt. Um den Busknoten effektiv gegen Regen und andere Feuchtigkeit zu schützen, ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse einen Schutz gegen Strahlwasser bietet. Ein Beispiel für ein solches geeignetes Gehäuse ist eine Abzweigdose mit der Schutzklasse IP55, dem Fachmann sind weitere geeignete Gehäuse bekannt.
-
Es ist weiterhin denkbar, dass der Busknoten mindestens einen Hilfsspannungs-Anschluss umfasst. Viele handelsübliche Sensoren benötigen eine Stromversorgung mit einem Gleichstrom zwischen 12 V und 24 V. Diese Stromversorgung kann ebenfalls über den Busknoten bereitgestellt werden, wenn dieser mindestens einen Hilfsspannungs-Anschluss umfasst. Dabei ist es denkbar, dass ein weiteres entsprechendes Gleichstromnetz parallel zu dem Datennetz und dem haushaltsüblichen Energieversorgungsnetz installiert wird und über einen Hilfsspannungsnetz-Anschluss in den Busknoten geführt wird. Es ist aber auch ebenso denkbar, dass im Busknoten ein geeignetes Netzteil integriert ist, welches die durch das haushaltsübliche Energieversorgungsnetz bereitgestellte Haushaltsspannung in eine konstante Ausgangsspannung in geeigneter Höhe wandelt und diese am Hilfsspannungs-Anschluss bereitstellt.
-
In noch einer Weiterbildung ist es denkbar, dass der Busknoten mindestens ein Strommessgerät umfasst. Dieses Strommessgerät misst die an einem steuerbaren und/oder regelbaren Last-Anschluss abgegebene Strommenge. Über die Tatsache, dass Strom fließt, kann das Gebäudeautomationssystem erkennen, dass eine Last am steuerbaren und/oder regelbaren Last-Anschluss angeschlossen ist. Es ist dabei als für die Erfindung wesentlich erkannt worden, dass die zentrale Steuerungseinheit eine lokale Datenbank über Stromprofile anlegt, welche mithilfe des Strommessgerätes bestimmt werden. Wird nun ein Gerät neu an einem steuerbaren und/oder regelbaren Last-Anschluss angeschlossen, ist es der zentralen Steuerungseinheit möglich, durch Abgleich mit den zuvor angelegten Stromprofilen Rückschlüsse auf das angeschlossene Gerät zu ziehen. Außerdem kann durch die Erkennung des Anschlusses eines neuen Geräts, welches ein unbekanntes Stromprofil aufweist, der Benutzer aufgefordert werden, das neue Gerät zu klassifizieren. Anschließend wird ein neues Stromprofil unter dieser Klassifizierung angelegt. Daneben ist es denkbar, dass die zentrale Steuerungseinheit das Stromprofil mit den Stromprofilen einer externen Datenbank, an welche sie über das Internet angeschlossen ist, vergleicht. Dabei kann die zentrale Steuerungseinheit die drei aufgeführten Möglichkeiten in einer beliebigen Reihenfolge und unter Weglassen einer Möglichkeit durchführen. Unabhängig von diesem Vorgehen ist es denkbar, dass die zentrale Steuerungseinheit mithilfe der von dem Messgerät ermittelten Daten dem Benutzer Auskunft über den Stromverbrauch der einzelnen Geräte gibt. Diese Informationen geben dem Benutzer die Möglichkeit, sehr stromintensive Geräte zu identifizieren und gegebenenfalls auszutauschen.
-
In noch einer Weiterbildung der Erfindung ist es denkbar, dass der Busknoten drei, vier oder fünf Daten-Eingänge und/oder Daten-Ausgänge umfasst. Da die Anzahl eine Optimierungsabwägung zwischen der Anzahl der benötigten Busknoten und dem mittleren Abstand zu den angeschlossenen Sensoren und Aktoren ist, welche in der Regel räumlich verteilt sind, ist es im Rahmen der Erfindung erkannt worden, dass, je weniger Daten-Eingänge und/oder Daten-Ausgänge ein Busknoten umfasst, desto mehr Busknoten benötigt werden. Damit ist es gleichzeitig jedoch auch möglich, diese näher an jedem einzelnen Aktor und Sensor zu platzieren, so dass weniger Datenkabelmeter verlegt werden. Die Abwägung ist anwendungsspezifisch, in einem Großteil der Fälle bieten jedoch drei, vier oder fünf Daten-Eingänge und/oder Daten-Ausgänge pro Busknoten ein Optimum zwischen Anzahl und mittlerem Abstand.
-
In einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist es denkbar, dass der Busknoten drei, vier oder fünf steuerbare und/oder regelbare Last-Anschlüsse umfasst. Die Anzahl ist ebenfalls, wie an anderer Stelle die Daten-Eingänge und/oder Daten-Ausgänge betreffend beschrieben, eine Optimierungsabwägung zwischen der Anzahl der benötigten Busknoten und dem mittleren Abstand zu den an diese angeschlossenen Lasten, welche in der Regel räumlich verteilt sind. Es ist im Rahmen der Erfindung erkannt worden, dass, je weniger steuerbare und/oder regelbare Last-An-schlüsse der Busknoten umfasst, desto mehr Busknoten benötigt werden. Gleichzeitig ist jedoch möglich, diese näher an jeder einzelnen Last zu platzieren, so dass weniger Stromkabelmeter verlegt werden. Die Abwägung ist ebenfalls anwendungsspezifisch, in einem Großteil der Anwendungsfälle bieten jedoch drei, vier oder fünf steuerbare und/oder regelbare Last-Anschlüsse pro Busknoten ein Optimum zwischen Anzahl und mittlerem Abstand.
-
Es wird davon ausgegangen, dass die Definitionen und/oder Ausführungen der oben genannten Begriffe für alle in dieser Beschreibung im Folgenden beschriebenen Aspekte gelten, sofern nichts anderes angegeben ist.
-
Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Gebäudeautomationssystem vorgeschlagen, welches mindestens einen erfindungsgemäßen Busknoten umfasst. Der erfindungsgemäße Busknoten ist ausführlich an anderer Stelle beschrieben. Das Gebäudeautomationssystem weist die an anderer Stelle beschriebenen Vorteile eines Gebäudeautomationssystems auf und kombiniert sie mit den Vorteilen des erfindungsgemäßen Busknotens, um auf diese Weise die eingangs erwähnten Nachteile zu überwinden. Falls das Gebäudeautomationssystem mehr als einen erfindungsgemäßen Busknoten umfasst, so können die Busknoten in Reihe und/oder parallel miteinander verschaltet sein. Es ist auch denkbar, dass der letzte Busknoten einer Reihe über seinen Feldbus-Ausgang mit der zentralen Steuerungseinheit verbunden ist. Diese Verschaltung bietet eine höhere Sicherheit gegen Ausfälle, da die zentrale Steuerungseinheit selbst bei einer Unterbrechung des Feldbusses in der Lage ist, alle Busknoten anzusteuern.
-
In einer Weiterentwicklung umfasst das Gebäudeautomationssystem mindestens eine, bevorzugt zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr, Funksende- und/oder Empfangseinheiten. Im Rahmen der Erfindung ist erkannt worden, dass viele handelsübliche smarte Geräte an das Gebäudeautomationssystem über Funk angebunden werden. Gängige Standards zur Einbindung solcher Geräte sind Infrarot, Bluetooth, WiFi, KNX-RF, ZigBee, Enocean und Z-Wave. Bevorzugt unterstützt die integrierte Funksende- und/oder Empfangseinheit einen, zwei, mehrere oder alle gängigen Standards. Die Integration der Funksende- und/oder Empfangseinheit kann entweder über ein an einem Daten-Eingang und/oder Daten-Ausgang an den Busknoten angeschlossenes externes Gerät oder durch direkte Integration in den Busknoten ausgebildet sein.
-
Der Begriff „smartes Gerät“ betrifft ein Gerät, welches zur Vernetzung geeignet ist. Die Vernetzung bietet die Möglichkeit der einfachen und schnellen Anbindung an das Gebäudeautomationssystem. Die Anbindung ist per Funk oder per Kabel an den Feldbus möglich. Ein smartes Gerät kann ein Sensor, ein Aktor oder ein Sensor und ein Aktor sein.
-
In noch einer Weiterbildung ist es denkbar, dass das Gebäudeautomationssystem ein Spannungs- und/oder Frequenzmessgerät umfasst. Dem Fachmann ist es bekannt, dass die Änderung der abgenommenen Schein-, Blind- und Wirkleistung eines Gerätes in Reaktion auf eine Spannungs- und/oder Frequenzschwankung gerätespezifisch ist. Außerdem sind dem Fachmann die in Grenzen ständig auftretenden Fluktuationen von Spannung und Frequenz um ihre Sollvorgaben im landesweiten Energieversorgungsnetz bekannt. Durch die Anbindung des haushaltsüblichen Energieversorgungsnetzes an das landesweite Energieversorgungsnetz übertragen sich diese Fluktuationen ebenfalls auf das haushaltsübliche Energieversorgungsnetz. Im Rahmen der Erfindung ist erkannt worden, dass es über die Reaktion der Schein-, Blind- und/oder Wirkleistungsnachfrage von an das Gebäudeautomationssystem angeschlossenen Geräten im Zusammenhang mit den durch das Spannungs- und/oder Frequenzmessgerät ermittelten Informationen zu Spannungs- und/oder Frequenzschwankungen im landesweiten Energieversorgungsnetz ermöglicht wird, Rückschlüsse auf die angeschlossene Geräteart zu ziehen. Da die Spannungs- und Frequenzschwankungen eine Vielzahl von Ursachen haben, sind sie für den Benutzer im Rahmen dieser Anwendung unvorhersehbar. Deswegen stößt die Verwendung von zu den Stromprofilen analogen Schein-, Blind- und/oder Wirkleistungsprofilen schnell an Grenzen. Aus dem Stand der Technik sind jedoch Modelle für verschiedene Gerätearten zur Bestimmung der nachgefragten Schein-, Blind- und/oder Wirkleistungsänderung in Abhängigkeit der Frequenz- und/oder Spannungsänderung bekannt. Beispielsweise ist es möglich, dass die zentrale Steuerungseinheit die in Abhängigkeit der ab dem Zeitpunkt des Ansteckvorgangs des neu in das Gebäudeautomationssystem eingebrachten Gerätes gemessenen Spannungs- und/oder Frequenzschwankungen durch Modellrechnung ermittelten Ergebnisse mit der tatsächlichen auftretenden und durch Messung ermittelten Schein-, Blind- und/oder Wirkleistungsnachfrage des Gerätes abgleicht und dadurch Rückschlüsse auf die Geräteart zieht. Alternativ wäre es denkbar, dass aufgrund der durch Messung ermittelten Schein-, Blind- und/oder Wirkleistungsnachfrage ebenfalls unter Berücksichtigung der gemessenen Spannungs- und/oder Frequenzschwankungen ein Modell erstellt wird und die Modellparameter des Modells anschließend mit bereits im Zusammenhang mit der Geräteart hinterlegten Modellparametern verglichen werden. Ein Modell zur Berechnung der Blind- und Wirkleistung in Abhängigkeit der Spannung und der Geräteart wird beispielsweise in „Voltage Stability of Electric Power Systems“ von T. van Cutsem und Costas Vournas beschrieben. Dem Fachmann ist ebenfalls bekannt, dass aus Messwerten von geeigneten Spannungs- und Strommessgeräten die Schein-, Wirk- und/oder Blindleistung berechnet werden kann. Dabei ist im Rahmen der Erfindung ebenfalls erkannt worden, dass in der herkömmlichen Bauweise alle Lasten in einem Gebäude parallel zueinander geschaltet sind. Dem Fachmann ist bekannt, dass daraus resultierend der Spannungsabfall unter Vernachlässigung des minimalen Leitungswiderstands an allen Lasten gleich ist, so dass bei einphasigem Anschluss ein Spannungsmessgerät ausreichend ist. Bei einem dreiphasigen Stromanschluss, wie er beispielsweise in Europa üblich ist, wird entweder ein Messgerät benötigt, welches geeignet ist, jede der Phasen zu erfassen, oder drei entsprechende Messgeräte, da die Spannungsbeträge der einzelnen Phasen voneinander abweichen können. Die Frequenz hingegen ist auf jeder Phase identisch, so dass gegebenenfalls nur ein Frequenzmessgerät nötig ist. Aufgrund der oben beschriebenen Tatsache des im gesamten haushaltsüblichen Energieversorgungsnetz identischen Spannungsabfalls (pro Phase) und der identischen Frequenz ist die Platzierung des Spannungs- und/oder Frequenzmessgeräts beliebig. Vorteilhafterweise wird dieses jedoch im Hauptschaltschrank oder in der Nähe der zentralen Steuerungseinheit installiert, da hier einerseits die Zugänglichkeit zu den Spannungsphasen gesichert ist und andererseits die Datenanbindung an die zentrale Steuerungseinheit besonders kurz ist. Neben der leichteren und besseren Identifizierung von den angeschlossenen Geräten kann dem Endbenutzer eine noch exaktere Übersicht über den Energieverbrauch oder über andere interessante Vorgänge im Gebäudeautomationssystem gegeben werden.
-
In noch einer Weiterbildung des Gebäudeautomationssystems ist es denkbar, dass das Gebäudeautomationssystem durch direkte Eingabe in die zentrale Steuerungseinheit bedienbar ist. Noch mehr bevorzugt erfolgt die Eingabe auf einem Eingabegerät oder mehreren Eingabegeräten, welche auf eine, zwei oder mehr Arten mit dem Gebäudeautomationssystem verbindbar und/oder verbunden ist/sind. Grundsätzlich ist jedes Endgerät denkbar, insbesondere auf fest installierten Endgeräten, wie beispielsweise einem PC oder Ähnlichem, oder mobilen Endgeräten, wie Handys, Tablets oder Ähnlichem. Denkbare Arten der Anbindung sind beispielsweise die Anbindung über das Internet, WLAN und/oder LAN. Weiterhin ist es denkbar, dass das Gebäudeautomationssystem eine zentrale Bedieneinheit umfasst, welche die Kommunikation mit einem, mehreren oder allen Endgeräten übernimmt. Die zentrale Bedieneinheit ist eine zwischengeschaltete Datenverarbeitungseinheit, die an die zentrale Steuerungseinheit angebunden ist. Die Anbindung kann über eine Datenleitung, wie ein Ethernetkabel oder ein LAN, oder über eine geeignete Funktechnik, beispielsweise WLAN, erfolgen. Es ist dabei auch denkbar, dass die zentrale Bedieneinheit selbst die Eingabe unterstützt.
-
Es ist weiterhin bevorzugt, dass das Gebäudeautomationssystem ein Verschlüsselungs-Programm umfasst, welches die Kommunikation zweier, mehrerer oder aller Teilnehmer des Gebäudeautomationssystems verschlüsselt. Bevorzugt wird die Kommunikation der zentralen Steuerungseinheit, eines, mehrerer oder aller Sensoren, einer, mehrerer oder aller Untersteuereinheiten und/oder eines, mehrerer oder aller mobilen Endgeräte verschlüsselt.
-
Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Verfahren zum Einrichten und/oder Verwalten eines erfindungsgemäßen Gebäudeautomationssystems mit einem erfindungsgemäßen Busknoten vorgeschlagen, welches folgende Schritte umfasst:
- a) Auswählen eines ersten Elementes, wobei das erste Element ein erster Sensor, ein erster Aktor, eine erste herkömmliche Last oder eine erste Gruppierung ist; und
- b) Auswählen mindestens eines weiteren Elementes, wobei das mindestens eine weitere Element ein weiterer Sensor, ein weiterer Aktor, eine weitere herkömmliche Last oder eine weitere Gruppierung ist, und
- c) Verknüpfung des in Schritt a) ausgewählten ersten Elementes mit dem in Schritt b) ausgewählten mindestens einen weiteren Element zu einer neuen Gruppierung.
-
Der Grundgedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass es in jedem Haushalt Lasten gibt, welche eine identische Reaktion auf eine Information zeigen sollen. Beispielsweise ist es wünschenswert, dass sich beide Deckenlampen eines Raumes stets zeitgleich ein- und ausschalten. Für den Benutzer ist es daher komfortabel, wenn er diese Lasten mit einer Aktion und nicht mit zwei oder mehr getrennten Aktionen steuern kann. Gruppiert man nun diese Lasten, gegebenenfalls zusammen mit den die Reaktion auslösenden Sensoren, systemintern in einer Gruppierung, so ist eine gemeinsame Ansteuerung über eine Aktion möglich. Welche angeschlossenen Lasten jedoch in einer Gruppierung gruppiert werden sollten, ist stark abhängig vom Benutzer und/oder den anforderungsgemäßen Bedingungen des Gebäudes und/oder Geländes. Darüber hinaus kann sich die Meinung eines Benutzers zur Sinnhaftigkeit einer Gruppierung auch im Laufe der Zeit ändern. Dies wird besonders offensichtlich, wenn es dem Benutzer erlaubt ist, ein an einer Steckdose angeschlossenes Gerät in die Gruppierung mit aufzunehmen. Ändert sich nun das an die Steckdose angeschlossene Gerät, kann die bisherige Eingruppierung schnell sinnfrei erscheinen. In herkömmlichen Verfahren zur Einrichtung von Gebäudeautomationssystemen werden diese Gruppierungen von Fachleuten vorgenommen. Nun ist es aber sehr aufwendig und kostenintensiv, einen solchen Fachmann kommen zu lassen, nur weil man ein neues Gerät in eine Steckdose eingesteckt hat. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht es dem Benutzer, diese Gruppierung selbst vorzunehmen.
-
Die Art der in der Gruppierung zusammengefassten Elemente kann identisch sein, aber auch voneinander abweichen. So ist es denkbar, dass ein Sensor in Form eines Tasters und zwei Aktoren in Form von zwei Deckenlampen in einer Gruppe verknüpft werden, so dass es dem Benutzer durch Betätigung des Tasters ermöglicht wird, die zwei Deckenlampen anzusteuern. Auch ist es denkbar, dass zwei oder mehr Sensoren, welche äußere Gegebenheiten erfassen, zu einer Gruppierung verknüpft werden und die Gruppierung so eine virtuelle Wetterstation darstellt. Es ist außerdem denkbar, dass ein Element Bestandteil mehrerer Gruppierungen ist. Beispielsweise kann die zuvor angeführte virtuelle Wetterstation in unabhängigen Gruppierungen mit anderen Elementen verknüpft sein. Es ist dabei für die Funktionalität des Verfahrens unerheblich, ob das Einrichten erstmalig oder erneut geschieht. Ist ein Gerät ein Sensor, ein Aktor und/oder eine herkömmliche Last, so ist es vorteilhaft, wenn die einzelnen Aspekte, d.h. Sensor, Aktor und/oder Last, als unabhängige Elemente oder als Elemente einer unteilbaren Gruppierung dargestellt werden.
-
Der Begriff „Einrichten“ betrifft die erstmalige oder wiederholte Aufsetzung des Gebäudeautomationssystems, während der Begriff „Verwalten“ die Änderung, Anpassung und/oder Verbesserung eines bereits bestehenden Gebäudeautomationssystems betrifft. Insbesondere betreffen beide Begriffe das Gruppieren, Integrieren, Verschieben und/oder Entfernen von Elementen in dem, in das und/oder aus dem Gebäudeautomationssystem.
-
Der Begriff „herkömmliche Last“ betrifft eine Last, welche kein Sensor und kein Aktor ist.
-
Der Begriff „Gruppierung“ betrifft eine logische Verknüpfung von zwei oder mehr Elementen zu einer funktionellen und/oder logischen Einheit. Für diese Einheit stellt die zentrale Steuerungseinheit logische Zusammenhänge her. Ein Beispiel für einen solchen logischen Zusammenhang ist das Vorhandensein eines Sensors in einer Gruppe von einem oder mehreren Aktoren. So ist es logisch, dass die Aktoren auf Information von dem vorhandenen Sensor reagieren sollen.
-
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es denkbar, dass das erfindungsgemäße Verfahren einen weiteren Schritt umfasst, welcher das Darstellen des ersten Elementes, des mindestens einen weiteren Elementes, der neuen Gruppierung und/oder der Verknüpfung auf einem Endgerät ist. Dabei ist jede Darstellung denkbar, bevorzugt eine benutzerfreundliche, intuitiv und/oder leicht verständliche Darstellung, wie eine Darstellung mittels Kacheln, Symbolen und/oder Piktogrammen. Grundsätzlich ist die Darstellung auf jedem Endgerät denkbar, insbesondere auf fest installierten Endgeräten, wie beispielsweise einem PC oder Ähnlichem, oder mobilen Endgeräten, wie Handys, Tablets oder Ähnlichem. Außerdem ist es denkbar, dass die Darstellung nicht auf ein einzelnes Endgerät beschränkt ist, sondern auf mehreren gleichzeitig oder unabhängig voneinander erfolgt. Vorteilhaft an der Darstellung auf einem Endgerät ist die einfache und komfortable Bedienbarkeit für den Benutzer. Um die Darstellung auf dem Endgerät zu ermöglichen, ist es denkbar, dass auf dem Endgerät ein geeignetes Programm, eine geeignete Applikation oder Ähnliches installiert ist.
-
In noch einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es denkbar, dass das erste Element und/oder das mindestens eine weitere Element mit einer menschen- und/oder maschinenlesbaren Codierung gekennzeichnet ist. Vorteilhafterweise ist diese Codierung am Element selber oder in solcher Nähe zu dem Element angebracht, dass eine Zuordnung von Codierung zu Element offensichtlich ist. Bei einer menschenlesbaren Codierung wird es dem Endbenutzer somit erleichtert, das einzelne Element mit seiner elektronischen Repräsentation in Einklang zu bringen. Bei einer maschinenlesbaren Funktion ist es möglich, die Codierung und das darstellende Endgerät in einer solchen Weise zusammenzubringen, dass die automatische Erfassung der Codierung ermöglicht wird, damit wird der Schritt a) und/oder der Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens durch das darstellende Endgerät übernommen. Eine geeignete Codierung ist beispielsweise eine Bezeichnung nach der Funktion, eine Nummer, ein Barcode, ein QR-Code oder eine Funkcodierung. Dem Fachmann sind weitere Codierungen bekannt.
-
In noch einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es denkbar, dass der neuen Gruppierung ein durch den Benutzer festgelegter Name zugewiesen wird. Durch diese Namenszuweisung ist es für den Benutzer auch nach geraumer Zeit leicht nachvollziehbar, welche Funktion die Gruppe erfüllen soll. Dies erhöht den Komfort und die Unterscheidbarkeit der einzelnen Gruppierungen.
-
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Erfindung ist auch nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktion einander entsprechende Elemente.
-
Im Einzelnen zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Gebäudeautomationssystems;
- 2 eine schematische Darstellung einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Busknotens;
- 3 eine schematische Darstellung einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
In der 1 ist eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Gebäudeautomationssystems schematisch dargestellt. Gedanklich kann das Gebäudeautomationssystem in drei Ebenen unterteilt werden. Die erste Ebene ist eine Bedienebene 100. Auf dieser Bedienebene 100 werden vom Benutzer gegebene Anweisungen sowie aus externen Quellen bezogene Informationen in das Gebäudeautomationssystem eingebracht. Hierfür verfügt das Gebäudeautomationssystem über eine Bedieneinheit 110. Die Bedieneinheit 110 verfügt über eine Bedienungsschnittstelle 113, über die der Benutzer Anweisungen direkt in die Bedieneinheit 110 eingeben kann. Weitere Möglichkeiten zur Eingabe von Anweisungen bieten sich über ein erstes und ein zweites mobiles Endgerät 121 und 122. Das erste mobile Endgerät 121 ist über das Internet 101 an die Bedieneinheit 110 angeschlossen. Zu diesem Zweck umfasst die Bedieneinheit 110 ein Fernzugriffsmodul 111. Das Fernzugriffsmodul 111 ist ebenfalls an das Internet 101 angebunden. Neben den Anweisungen des ersten mobilen Endgeräts 121 ist es denkbar, dass die Bedieneinheit 110 Informationen aus externen Quellen über das Internet 101 mithilfe des Fernzugriffsmoduls 111 erhält. Da der Anschluss an das Internet 101 die Gefahr birgt, dass sich unberechtigte Dritte Zugriff auf das Gebäudeautomationssystem beschaffen, umfasst die Bedieneinheit 110 ein IT-Security-Modul 112. Das IT-Security-Modul 112 sichert den Zugriff für berechtigte Benutzer ab und verwehrt ihn für Unberechtigte. Neben dem ersten mobilen Endgerät 121 ist das zweite mobile Endgerät 122 über ein WLAN 102 an die Bedieneinheit 110 angeschlossen. Der Benutzer kann in diesem Fall Anweisungen nur dann an die Bedieneinheit 110 mittels des zweiten mobilen Endgeräts 122 übersenden, wenn sich das zweite mobile Endgerät 122 im Empfangsbereich des WLANs 102 befindet. Die zentrale Bedieneinheit 110 umfasst weiterhin einen Micro-PC 114, welcher die Informationen und Anweisungen des Benutzers empfängt und verarbeitet.
-
Mithilfe einer ersten Datenschnittstelle 115 sendet der Micro-PC 114, wie weiter in 1 zu erkennen ist, über eine Datenleitung 201 die Anweisungen und Informationen an einen Computer 210, welcher eine zweite Datenschnittstelle 211 umfasst, mit welcher die Datenleitung 201 verbunden ist. Der Computer 210 befindet sich auf einer Steuerungsebene 200. In dieser Ausbildung ist die Datenleitung 201 ein Ethernetkabel. Der Computer 210 umfasst die zentrale Steuerungseinheit 213. Die zentrale Steuerungseinheit 213 berechnet aus den Informationen, welche sie von der Bedieneinheit 110 und von Sensoren erhalten hat, die Steuer- und/oder Regelbefehle für mögliche angeschlossene Aktoren. Daneben sendet die zentrale Steuerungseinheit 213 Rückmeldungen über die zentrale Bedieneinheit 110 an das erste und/oder das zweite mobile Endgerät 121, 122. Außerdem umfasst der Computer 210 einen Feldbusanschluss 212. Am Feldbusanschluss 212 ist ein Feldbus angeschlossen, welcher sich in einer Feldebene 300 erstreckt.
-
Der Feldbus besteht aus einem Feldbuskabel 301 und mehreren Busknoten 310. Über die Busknoten 310 sind mehrere Elemente 320 angeschlossen. Im Feldbus gibt es eine erste Position 311 für den ersten Busknoten 310. Der Busknoten 310 an der ersten Position 311 ist direkt mit dem Feldbusanschluss 212 verbunden. Über dem Busknoten 310 an der ersten Position 311 ist ein erstes Element 320, 321 angeschlossen. In diesem Ausführungsbeispiel ist das erste Element 320, 321 ein Taster. Direkt mit dem Busknoten 310 an der ersten Position 311 ist der Busknoten 310 an einer ersten mittleren Position 312 angebunden. Der Busknoten 310 an der ersten Position 311 ist dem Busknoten 310 an der ersten mittleren Position 312 und allen weiteren Busknoten übergeordnet. An den Busknoten 310 an der ersten mittleren Position 312 ist das zweite Element 320, 322 angeschlossen. In diesem Ausführungsbeispiel ist das zweite Element 320, 322 ein Rollladen. Nach dem Busknoten 310 an der ersten mittleren Position 312 folgt der Busknoten 310 an einer zweiten mittleren Position 313. An diesen sind die dritten Elemente 320, 323 angeschlossen. In diesem Ausführungsbeispiel sind die dritten Elemente 320, 321 eine Steckdose und ein Taster. Anschließend folgen nicht abgebildete Busknoten 310 in beliebiger Zahl, was durch die gestrichelte Verbindung in 1 angedeutet ist. An diesen nicht abgebildeten weiteren Busknoten 310 sind weitere Elemente 320 in das System angebunden, wie in diesem Ausführungsbeispiel ein Temperaturfühler, eine über Funk angeschlossene Waschmaschine, ein Taster und eine über Funk angeschlossene Sound-Anlage. Schließlich folgt an einer letzten Position 314 der Busknoten 310. An diesen ist kein weiterer Busknoten 310 angebunden. Der Busknoten 310 an der letzten Position 314 ist allen anderen Busknoten 310 untergeordnet. Die Kommunikation zwischen den Sensoren, Aktoren, Busknoten 320, der zentralen Steuereinheit 213, der zentralen Bedieneinheit, dem ersten mobilen Endgerät 121 und dem zweiten mobile Endgerät 122 wird durch ein nicht dargestelltes Verschlüsselungsprogramm verschlüsselt.
-
2 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Busknotens 310. Der Busknoten 310 umfasst einen Feldbus-Eingang 3111 und einen Feldbus-Ausgang 3112. An den Feldbus-Eingang 3111 ist direkt oder über einen oder mehrere übergeordnete Busknoten 310 die zentrale Steuerungseinheit 213 angeschlossen. Über den Feldbus-Ausgang 3112 sind ein oder mehrere weitere Busknoten 310 angeschlossen, außer es handelt sich, wie in 1 dargestellt, bei dem abgebildeten Busknoten 310 um den Busknoten 310 an der letzten Position 314. Weiter umfasst der Busknoten 310 einige Daten-Eingänge und/oder Daten-Ausgänge 3121, 3122, 3123, 3124, 3125, 3126, an welchen mehrere Elemente 320 angeschlossen sind. Am ersten Daten-Eingang 3121 ist ein Temperaturfühler angeschlossen. Am ersten Daten-Eingang und Daten-Ausgang 3122 ist an den Busknoten 310 eine Überwachungskamera angeschlossen.
-
Am zweiten Daten-Eingang 3123 ist ein Bewegungsmelder angeschlossen. Am dritten, vierten und fünften Daten-Eingang 3124, 3125, 3126 ist jeweils ein Taster angeschlossen. In der abgebildeten Ausführungsform umfasst der Busknoten 310 eine Funksende- und/oder Empfangseinheit 3130, mit welcher smarte Geräte auf Funkbasis an das Gebäudeautomationssystem angeschlossen werden können. Außerdem umfasst der Busknoten 310 einen Netzspannungs-Anschluss 3141, an welchem das haushaltsübliche Energieversorgungsnetz 400 angeschlossen ist. Um die Anbindung weiterer Busknoten 310 an das haushaltsübliche Energieversorgungsnetz 400 im gleichen Kabelzug zu erleichtern, verfügt der Busknoten 310 über einen Parallelverschaltungs-Anschluss 3142. An diesem wird ein Stromkabel angeschlossen, welches zum Netzspannungs-Anschluss 3142 eines anderen anzuschließenden Busknoten 320 geführt wird. Der Parallelverschaltungs-Anschluss 3142 ist intern im Busknoten 310 mit dem Netzspannungs-Anschluss 3141 leitend verbunden, so dass der Netzspannungs-Anschluss 3142 des anderen anzuschließenden Busknotens 320 ebenfalls mit dem haushaltsüblichen Energieversorgungsnetz 400 verbunden ist.
-
Erfindungsgemäß umfasst der Busknoten 310 mehrere steuerbare und/oder regelbare Last-Anschlüsse 3151, 3152, 3153, 3154. Am ersten steuerbaren und/oder regelbaren Last-Anschluss 3151 ist der Motor einer Jalousie angeschlossen, am zweiten steuerbaren und/oder regelbaren Last-Anschluss 3152 ist eine Steckdose angeschlossen, am dritten steuerbaren und/oder regelbaren Last-Anschluss 3153 ist eine Lampe angeschlossen und am letzten steuerbaren und/oder regelbaren Last-Anschluss 3154 ist ein Ventil einer Heizung angeschlossen. Des Weiteren umfasst der Busknoten 310 mehrere Hilfsspannungs-Anschlüsse 3161, 3162. Am ersten Hilfsspannungs-Anschluss 3161 ist ein Fingerabdrucksensor angeschlossen, welcher die Türverriegelung entriegelt. Am zweiten Hilfsspannungs-Anschluss 3162 ist der Bewegungsmelder angeschlossen, dessen Datenanschluss am zweiten Daten-Eingang 3123 angeschlossen ist.
-
Ein Beispiel für einen vom Gebäudeautomationssystem gemäß 1 selbst geregelten Funktionsablauf ist, wie in 2 zu erkennen ist, die Bestimmung der Umgebungstemperatur eines Raumes mithilfe des Temperaturfühlers am ersten Daten-Eingang 3121. Die die Temperaturangabe enthaltenden Daten übermittelt der Temperaturfühler an den ersten Daten-Eingang 3121. Die nicht dargestellte Untersteuereinheit leitet diese Daten über den Feldbus-Eingang 3111 unter Angabe seiner Adresse und der Adresse des ersten Daten-Eingangs 3121 an die zentrale Steuerungseinheit 213 weiter. Diese vergleicht die in den Daten enthaltene Temperatur mit einer vom Benutzer angegebenen Soll-Temperatur. Der Vergleich ergibt in diesem Beispiel, dass die Temperatur unter der Soll-Temperatur liegt. Daraufhin sendet die zentrale Steuerungseinheit 213 an den Busknoten 310 einen Steuer- und/oder Regelbefehl unter Angabe der Adresse des Busknotens 310 sowie der Adresse des vierten regel- und/oder steuerbaren Last-Anschlusses 3154. Die nicht dargestellte Untersteuereinheit des Busknotens 310 erkennt ihre Adresse sowie die Adresse des vierten regel- und/oder steuerbaren Last-Anschlusses 3154 und den Steuer- und/oder Regelbefehl. Der Busknoten 310 regelt oder steuert die Stromzufuhr für den vierten regel- und/oder steuerbaren Last-Anschluss 3154 in solcher Weise, dass sich das am vierten regel- und/oder steuerbaren Last-Anschluss 3154 angeschlossene Heizungsventil durch die höhere Stromzufuhr weiter öffnet. Dadurch steigt die Temperatur an, ohne dass der Benutzer die direkte Anweisung dazu geben musste. Es ist aber grundsätzlich auch denkbar, dass der Sensor 320 und der durch den Sensor 320 gesteuerte Aktor 320 an unterschiedliche Busknoten 310 angeschlossen sind.
-
3 zeigt eine mögliche Darstellung auf dem ersten und/oder dem zweiten Endgerät 121, 122, wie in 1 dargestellt. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Tablet mit integrierter Kamera handeln. In einem ersten Informationsfeld 411 kann eine erste Information angegeben werden. Beispielsweise ist dies die Art des Raumes, wie z.B. Schlafzimmer. In einem zweiten Informationsfeld 412 kann eine zweite Information dargestellt werden. Dabei kann es sich beispielsweise um eine vom Benutzer vergebene Bezeichnung des Raumes handeln. In einem dritten Informationsfeld 413 kann eine dritte Information dargestellt werden, beispielsweise eine Abbildung des Raumes. Es kann aber auch eine schematische Darstellung der Position der einzelnen Elemente 320 sein oder aber das von der Kamera des in 1 dargestellten ersten und/oder zweiten Endgeräts 121, 122 aufgenommene Bild. Über dieses Bild kann der Benutzer eine maschinenlesbare Codierung einfangen, welche an einem Element 320 angebracht ist. Auf der linken Seite ist ein viertes Informationsfeld 420 angebracht, welches in diesem Ausführungsbeispiel mit „Sensor“ beschriftet ist. Unter diesem vierten Informationsfeld 420 befinden sich fünf weitere Informationsfelder, welche programmtechnische Sensor-Repräsentationen 421, 422, 423, 424, 425, beispielsweise durch Piktogramm und Bezeichnung, von an das Gebäudeautomationssystem angeschlossenen oder auf andere geeignete Weise zugänglich gemachten Sensor-Elementen 320 sind. An der linken Seite der Darstellung befindet sich eine erste Bildlaufleiste 429, mit deren Hilfe auf bekannte Weise Sensor-Repräsentationen 421, 422, 423, 424, 425 ein- und ausgeblendet werden können. Auf der rechten Seite befindet sich ein fünftes Informationsfeld 430, welches in diesem Beispiel mit „Aktor“ beschriftet ist. Darunter befinden sich programmtechnische Aktor-Repräsentationen 431, 432, 433, 434, 435 von an das Gebäudeautomationssystem angeschlossenen Aktor-Elementen 320. Auf der rechten Seite befindet sich eine zweite Bildlaufleiste 439, mit welcher auf bekannte Weise Aktor-Repräsentationen 431, 432, 433, 434, 435 eingeblendet und/oder ausgeblendet werden können.
-
Allgemein ist es denkbar, dass alle Elemente 320, welche in das Gebäudeautomationssystem gemäß 1 eingebunden sind, mit einer Sensor-Repräsentation 421, 422, 423, 424, 425 und/oder Aktor-Repräsentation 431, 432, 433, 434, 435 dargestellt werden. Es kann aber vorteilhaft, da übersichtlicher, sein, nur die Sensor-Repräsentationen 421, 422, 423, 424, 425 und Aktor-Repräsentationen 431, 432, 433, 434, 435 darzustellen, welche in dem in der zweiten Informationsdarstellung 412 benannten Raum vorhanden sind. Nun ist es denkbar, dass die in 3 abgebildete Darstellung zu einem Vorraum gehört. Mit der zweiten Sensor-Repräsentation 422 ist ein erstes Vorraum-Element 320, ein an der Außenwand des Gebäudes angebrachter Taster, repräsentiert. Mit der vierten Sensor-Repräsentation 424 ist ein zweites Vorraum-Element, ein ebenfalls außen angebrachter Bewegungsmelder, repräsentiert. Mit der dritten Aktor-Repräsentation 433 ist ein drittes Vorraum-Element 320, eine Beleuchtung des Vorraumes, repräsentiert. Mit der vierten Aktor-Repräsentation 434 ist ein viertes Vorraum-Element 320, der Aktor-Aspekt einer außen angebrachten Überwachungskamera, repräsentiert. Die Überwachungskamera agiert hier mit ihrem Aktor-Aspekt repräsentiert, da sie auf Befehl der zentralen Steuerungseinheit 213 hin aufzeichnen soll. Jetzt ist es denkbar, dass der Benutzer wünscht, dass bei Betätigung des außen angebrachten Tasters oder bei Auslösung des Bewegungsmelders die Beleuchtung im Vorraum eingeschaltet wird und die Überwachungskamera mit der Aufzeichnung beginnen soll. Dazu zieht er in einem ersten Schritt 441 die zweite Sensor-Repräsentation 422 des Tasters in die Mitte der Darstellung. In einem zweiten Schritt 442 zieht er die vierte Sensor-Repräsentation 424 ebenfalls in die Mitte der Darstellung. In einem dritten Schritt 443 zieht er die dritte Aktor-Repräsentation 443 der Beleuchtung des Vorraumes ebenfalls in die Mitte, und in einem letzten Schritt 444 zieht er die vierte Aktor-Repräsentation 434 der Kamera in die Mitte der Darstellung. Es ist aber auch denkbar, dass einer, mehrere oder alle Schritte 441, 442, 443, 444 nicht durch das Ziehen in die Mitte, sondern durch Erfassung einer Codierung erfolgen, welche an dem ausgewählten Element 320 angebracht ist. Das Einfangen ist beispielsweise möglich, wenn die Codierung ein QR-Code ist und dieser mit dem von der Kamera des ersten und/oder des zweiten Endgeräts 121, 122 aufgenommenen Bild eingefangen und so erfasst wird. Am unteren Rand der Darstellung ist eine dritte Bildlaufleiste 449 vorhanden, welche, falls nötig, auf bekannte Weise die ausgewählten programmtechnischen Aktor- und Sensor-Repräsentationen 422, 433, 424, 434 einblendet und/oder ausblendet. Anschließend werden die in den Schritten 441, 442, 443, 444 ausgewählten Elemente 320 von der zentralen Steuerungseinheit 213 zu einer Gruppierung verknüpft.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- Bedienebene
- 101
- Internet
- 102
- WLAN
- 110
- Bedieneinheit
- 111
- Fernzugriffsmodul
- 112
- IT-Security-Modul
- 113
- Bedienungsschnittstelle
- 114
- Micro-PC
- 115
- erste Schnittstelle
- 121
- Erstes mobiles Endgerät
- 122
- Zweites mobiles Endgerät
- 200
- Steuerungsebene
- 201
- Datenleitung
- 210
- Computer
- 211
- zweite Schnittstelle
- 212
- Feldbusanschluss
- 213
- zentrale Steuerungseinheit
- 300
- Feldebene
- 301
- Feldbuskabel
- 310
- Busknoten
- 3111
- Feldbus-Eingang
- 3112
- Feldbus-Ausgang
- 3121
- erster Daten-Eingang
- 3122
- erster Daten-Eingang und Daten-Ausgang
- 3123
- zweiter Daten-Eingang
- 3124
- dritter Daten-Eingang
- 3125
- vierter Daten-Eingang
- 3126
- fünfter Daten-Eingang
- 3130
- Funksende- und/oder Empfangseinheit
- 3141
- Netzspannungs-Anschluss
- 3142
- Parallelverschaltungs-Anschluss
- 3151
- erster steuerbarer und/oder regelbarer Last-Anschluss
- 3152
- zweiter steuerbarer und/oder regelbarer Last-Anschluss
- 3153
- dritter steuerbarer und/oder regelbarer Last-Anschluss
- 3154
- vierter steuerbarer und/oder regelbarer Last-Anschluss
- 3161
- erster Hilfsspannungs-Anschluss
- 3162
- zweiter Hilfsspannungs-Anschluss
- 311
- erste Position
- 312
- erste mittlere Position
- 313
- zweite mittlere Position
- 314
- letzte Position
- 320
- Element
- 321
- erstes Element
- 322
- zweites Element
- 323
- dritte Elemente
- 400
- haushaltsübliches Energieversorgungsnetz
- 411
- erstes Informationsfeld
- 412
- zweites Informationsfeld
- 413
- drittes Informationsfeld
- 420
- viertes Informationsfeld
- 421
- erste Sensor-Repräsentation
- 422
- zweite Sensor-Repräsentation
- 423
- dritte Sensor-Repräsentation
- 424
- vierte Sensor-Repräsentation
- 425
- fünfte Sensor-Repräsentation
- 429
- erste Bildlaufleiste
- 430
- fünftes Informationsfeld
- 431
- erste Aktor-Repräsentation
- 432
- zweite Aktor-Repräsentation
- 433
- dritte Aktor-Repräsentation
- 434
- vierte Aktor-Repräsentation
- 435
- fünfte Aktor-Repräsentation
- 439
- zweite Bildlaufleiste
- 441
- erster Schritt
- 442
- zweiter Schritt
- 443
- dritter Schritt
- 444
- vierter Schritt
- 449
- dritte Bildlaufleiste
