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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Daten zum Betreiben eines Gebäudes sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
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Hintergrund der Erfindung
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In der
DE 10 2018 205 872 A1 wird ein Verfahren zur Erzeugung eines digitalen Zwillings (engl. „Digital Twin“, DT) eines physikalischen Objekts beschrieben.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Bereitstellen von Daten zum Betreiben eines Gebäudes sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Erfindung beschäftigt sich mit der Anwendung digitaler Zwillinge in der Gebäudetechnik bzw. im Zusammenhang mit Gebäuden, z.B. bei deren Überwachung oder zum Erkennen von Anomalien oder Fehlern. Vorzugsweise stellt der digitale Zwilling eine digitale Repräsentanz eines Objekts der realen Welt des Gebäudes dar. Der digitale Zwilling ermöglicht dabei einen Datenaustausch zwischen dem Objekt der realen Welt und digitalen Systemen. Digitale Zwillinge können insbesondere verwendet werden, um einen vergangenen und gegenwärtigen Zustand von physikalischen Objekten von Gebäuden darzustellen, den zukünftigen Zustand von physikalischen Objekten der Gebäude vorherzusagen und zukünftige Prozesse und Veränderungen zu simulieren oder zu testen. Ein Gebäude und die darin vorhandenen oder eingebauten Geräte und/oder Anlagen (wie z.B. Lüftung, Beleuchtung, Klimaanlage, Brandmeldeanlage) können mittels Rechenmodellen (sog. „Building Information Modeling“, BIM) oder auch der erwähnten digitalen Zwillinge dargestellt oder abgebildet werden. Solche Modelle oder digitalen Zwillinge des Gebäudes können z.B. für die Konstruktionsphase verwendet werden, um die Planung zu optimieren oder Kollisionen zu erkennen. Bei diesen Modellen kann es z.B. um die geometrische Modellierung der Anlagen und deren Verortung innerhalb des Gebäudes gehen.
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Digitale Zwillinge können ebenfalls für die Anlagen selbst erstellt und verwendet werden, um deren Verhalten im Betrieb zu modellieren. Das Anlagen-Verhalten im Betrieb kann dabei auf Basis aktueller Sensorwerte aus der Anlage oder in der Umgebung der Anlage modelliert werden.
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Das Zusammenspiel der technischen Anlage mit der Gebäudeinfrastruktur kann ebenfalls zur Verbesserung und Veranschaulichung der Planung simuliert werden. So kann z.B. ein Aufzugsbetrieb im Gebäude simuliert werden, um in Notsituationen Personenströme intelligent zu lenken. Für die Steuerung des Betriebs können z.B. das erwähnte BIM-Modell und digitale Zwillinge zusammengeführt werden. Dabei können Echtzeit-Daten von Sensoren aus unterschiedlichen Systemen, wie Gebäudeautomation oder Zutritt-Systeme, zur Regelung eingesetzt werden.
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Durch den Einsatz von digitalen Zwillingen in Kombination mit der (konkreten) Gebäudeinfrastruktur können z.B. Vorhersagen zum Anlagen-Verhalten gemacht, Kosten und Kohlenstoffdioxid eingespart oder Sicherheitsrisiken oder Gefahren erkannt werden. In Summe kann durch den Einsatz digitaler Zwillinge also ein besseres Verständnis der Wechselwirkungen der konkreten Anlage mit der aktuellen Gebäudestruktur ermöglicht werden.
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Solche Vorhersagen können z.B. durch intelligente Algorithmen (künstliche neuronale Netze, Entscheidungsbäume, etc.) erzeugt werden, die das Verhalten der Systeme (Anlagen, Gebäudeinfrastruktur) innerhalb einer Domäne (z.B. Brand bzw. Brandmeldeanlage, Gebäudeautomation, Zutritt bzw. Gebäudezutrittssteuerung, Licht bzw. Lichtsteuerung, etc.) lernen und auf Basis des Gelernten (sog. „Insights“) ein (vom regulären oder normalen Verhalten) abweichendes (anomales) Verhalten erkennen.
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Es ist möglich, Daten zwischen den digitalen Zwillingen verschiedener oder mehrerer Domänen (also je Domäne ein digitaler Zwilling) auszutauschen, um damit mehr oder weitergehende Informationen zu erhalten. Wie sich gezeigt hat, ist dies für einen effizienten und sicheren Betrieb eines Gebäudes aber oftmals nicht ausreichend.
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Das über das Verhalten des Gebäudes bzw. von Anlagen Gelernte kann z.B. auf vergleichbare Anlagen und weitere, andere Gebäude mit z.B. veränderten Einbaubedingungen übertragen werden; hierzu ist dann in der Regel eine Standardisierung der Einflussgrößen in den Modellen notwendig. Diese Standardisierung betrifft die Kenngrößen (z.B. Geometrie, strömungsmechanische Parameter, elektrische Kennwerte etc.) der Anlage selbst und Kenngrößen der Gebäudeinfrastruktur (Topologien, Relation im Gebäude-Kontext).
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Auch hier hat sich gezeigt, dass die Verwendung von Gelerntem („Insights“) aus Sensor-Daten einer Domäne für einen effizienten und sicheren Betrieb (z.B. mit Regelung) eines Gebäudes mit insgesamt verschiedenen Domänen oftmals nicht ausreichend ist.
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Vor diesem Hintergrund wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Betrieb eines Gebäudes mit darin installierten, als Datenquelle agierenden Systemen, die jeweils einer von mehreren Domänen des Gebäudes zugeordnet sind, vorgeschlagen, und zwar insbesondere das Bereitstellen von Daten für einen solchen Betrieb bzw. zur Verwendung beim Betrieb. Jeder Domäne sind dabei insbesondere ein oder mehrere solche Systeme zugeordnet. Unter als Datenquelle agierende Systeme sind dabei insbesondere Sensoren und/oder Steuerungssysteme zu verstehen, also z.B. Kartenlesegeräte, die eine Information (Daten) darüber ausgeben, ob bzw. welche Zutrittskarte gelesen worden ist, oder Bewegungssensoren, die eine Bewegung durch Personen erkennen und basierend darauf ein Licht einschalten. Sensoren oder andere Systeme können sowohl drahtgebunden als auch drahtlos sein. Denkbar sind auch drahtlose Netzwerke, die die Anwesenheit von mobilen Kommunikationsgeräten erkennen und basierend darauf eine Information (Daten) darüber ausgeben.
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Unter einer Domäne ist dabei eine bestimmte zusammengehörige Gruppe oder Infrastruktur zu versehen, zu der eine Anzahl von solchen, als Datenquelle agierenden Systemen gehört, ggf. auch noch weiteren Komponenten oder Steuerungen oder sonstigen Geräte, die für sich eine Art Einheit bilden oder zusammenwirken. Beispiele für Domänen sind ein Brandmeldesystem, eine Klima- und/oder Lüftungsanlage, eine Gebäude- und/oder Raum-Zutrittssteuerung, eine Lichtsteuerung, ein Videoüberwachungssystem, ein System zur Analyse von Luftgüte, ein Raum-Nutzungs- und Arbeitsplatzbuchungs-System, ein Brandvermeidungs- und/oder Löschsystem, sowie ein Sprachalarmierungs- und/oder Audiosystem. Die Systeme und ggf. weitere Komponenten einer Domäne weisen dabei typischerweise eine gewisse Topologie oder Anordnung auf, die sich an der Topologie des Gebäudes oder eines Teils davon orientiert. So sind z.B. Bewegungsmelder einer Lichtsteuerung entsprechend der Räume oder Flure im Gebäude angeordnet.
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Bei einer Gebäude- und/oder Raum-Zutrittssteuerung gibt es z.B. die erwähnten Kartenlesegeräte z.B. an Gebäudeeingängen und/oder an einzelnen, ggf. speziellen Räumen, die den Zutritt von Personen zum Gebäude bzw. Raum erlauben oder versperren. Ebenso kann darunter z.B. eine Zeiterfassungsanlange fallen, bei welcher Personen bei Ankunft einchecken und bei Verlassen auschecken. Neben den Lesegeräten, die eine Information darüber haben, welche oder wie viele Personen anwesend sind, gehören zu einer solchen Domäne dann z.B. auch Schranken, die den Zutritt physisch ermöglichen oder versperren.
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Bei einer Lichtsteuerungsanlage kommen z.B. Bewegungssensoren oder Bewegungsmelder als Sensoren in Betracht, die bei erkannter Bewegung ein zugehöriges Licht bzw. eine zugehörige Lampe einschalten. Damit kann damit aber ebenfalls eine Information darüber ausgegeben werden, ob sich eine Person in der Nähe befindet.
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Es wird nun ein digitaler Zwilling bereitgestellt, also z.B. durch Betrieb einer entsprechenden Software mit einem Rechenmodell des Gebäudes auf einer Recheneinheit bzw. einem Rechensystem, mit dem zumindest ein Teil des Gebäudes als Modell abgebildet wird. Dabei sind in dem digitalen Zwilling die mehreren Domänen kombiniert, d.h. der digitale Zwilling bildet nicht nur eine Domäne ab und es gibt nicht mehrere digitale Zwillinge, die jeweils für sich eine einzelne Domäne abbilden, sondern die mehreren Domänen, also zumindest zwei Domänen, sind in einem digitalen Zwilling kombiniert. Die von den (als Datenquelle agierenden) Systemen erfassten Daten werden dabei erhalten, dem digitalen Zwilling bzw. dem entsprechenden Modell zugeführt und (darin) verarbeitet. Von dem digitalen Zwilling verarbeite Daten werden dann für das Betreiben des Gebäudes bereitgestellt.
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Dies erlaubt das besonders effektive und effiziente Betreiben des Gebäudes. Das Betreiben des Gebäudes, bei dem die gewonnenen Daten verwendet werden können, kann insbesondere wenigstens eine der folgenden Aktionen umfassen: ein Überwachen des Gebäudes, wobei vorzugsweise bei einer erkannten Gefahrenlage ein optischer und/oder akustischer Alarm ausgegeben wird; ein Steuern und/oder Regeln von Funktionen im Gebäude, auch in einzelnen Domänen, beispielsweise das Einstellen der Klimaanlage; ein Erkennen von Fehlfunktionen, insbesondere in einer der Domänen, wobei vorzugsweise bei einer erkannten Fehlfunktion ein optischer und/oder akustischer Alarm ausgegeben wird; ein Erkennen von Anomalien in Bezug auf einen regulären bzw. normalen Betrieb (z.B. einer Domäne), wobei vorzugsweise bei einer erkannten Anomalie ein optischer und/oder akustischer Alarm ausgegeben wird; ein Bestimmen von Ursachen von Fehlfunktionen; ein Hinweisen auf eine (ggf. anstehende oder außerordentlich nötige) Wartung und vorzugsweise Ausgabe einer optischen und/oder akustischen Anzeige.
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Dabei kommt insbesondere zum Tragen, dass die Daten bzw. Information verschiedener Domänen durch die Verwendung in dem einen digitalen Zwilling (also einem Modell des Gebäudes) kombiniert bzw. miteinander verknüpft werden können. Dies erlaubt z.B. das Überprüfen und/oder Plausibilisieren von Daten von Systemen verschiedener Domänen. Ebenso können die Daten zwischen den Domänen verwendet werden, d.h. dass die von einem System einer Domäne erzeugten Daten in der anderen Domäne verwendet werden, sodass z.B. einzelne Systeme (Sensoren) eingespart werden können.
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Durch die Kombination von Daten aus mehreren Domänen kann das Verhalten von Anlagen in Gebäuden deutlich präziser abgebildet werden und daher eine genauere Aussage zum Verhalten z.B. einer Anlage getroffen werden. Auffälligkeiten und Fehlverhalten von Anlagen oder Systemen können z.B. frühzeitig erfasst und Fehler und insbesondere Fehlerursachen können aufgezeigt werden. Somit ist eine präzise Steuerung einer Anlage oder ein vorzeitiger Austausch von Bauteilen zur Schadensvermeidung möglich (Reduktion des Wartungsaufwands). Eine Anlage kann performanter betrieben werden, da z.B. Algorithmen für die Analyse des Anlagenverhaltens präziser werden können, was zu einer Reduktion von Betriebskosten führt.
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Eine Regelung einer Anlage in einem solchen Gebäude ist robust(er) gegen Störungen. Sonderfälle des Betriebs können z.B. durch die Anlage selbst ausgeregelt werden und benötigen keinen erfahrenen Techniker zur Optimierung der Anlage auf entsprechende Sonderfälle (Reduktion des manuellen Arbeitsaufwands). Durch den Einsatz von Cross-Domain-Sensorik (also die Verwendung oder den Austausch von Daten von Sensoren zwischen Domänen) kann Hardware im Gebäude eingespart werden. Der Anlagenbetrieb wird für Fachpersonal transparenter und die Einarbeitung und Optimierung der Abläufe ist einfacher (jedenfalls, wenn nötig).
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Das Erlernte lässt sich auch einfach auf andere Anlagen und/oder andere Gebäude übertragen, da die Ontologien des digitalen Zwillings standardisiert sind oder zumindest standardisiert werden können (Übertragbarkeit und damit Kostenvorteile und erhöhte Flexibilität für die Anwendung). Bei Ontologien handelt es sich um meist sprachlich gefasste und formal geordnete Darstellungen einer Menge von Begriffen und der zwischen ihnen bestehenden Beziehungen in einem bestimmten Gegenstandsbereich; sie werden dazu genutzt, um Wissen bzw. Informationen in digitalisierter und formaler Form zwischen Anwendungsprogrammen und Diensten auszutauschen.
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Je mehr Daten bzw. Sensorwerte vorhanden sind, desto genauer kann die tatsächliche Einsatzbedingung im digitalen Zwilling abgebildet werden. Dabei ist es in der Regel zweckmäßig, wenn die Daten in richtiger Beziehung zueinander stehen. Im digitalen Zwilling ist es möglich, die Topologien (Struktur) einzelner Domänen mittels der Beziehungen (Ontologien) innerhalb der Domäne und innerhalb des Gebäudes miteinander zu kombinieren. Durch die Verarbeitung der Daten aus mehreren Domänen in einem (einzigen) digitalen Zwilling wird ein realistisches Abbild der Wirklichkeit (des realen Gehäuses) erzeugt. So kann mit dem digitalen Zwilling aufgrund der Abdeckung mehrerer Domänen z.B. eine Besonderheit („Insight“) beim Betrieb erkannt werden, die innerhalb einer einzelnen Domäne nicht erfasst werden kann.
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Beispielsweise liefert der Bewegungssensor der Lichtsteuerung im Gebäude eine Bewegung und damit die Anwesenheit einer Person. Gleichzeitig zeigt der Zähler an der Zutrittskontrolle aber z.B. an, dass keine Personen mehr im Haus sind. Ein Techniker, der die Alarmanlage anhand der Daten in der Zutrittskontrolle scharf schaltet, würde somit höchstwahrscheinlich einen Fehlalarm auslösen. Würde die Zutrittskontrolle aber gleichzeitig die Daten aus der Lichtsteuerung erhalten, könnte in diesem System die Anzahl der Personen innerhalb des Hauses plausibilisiert werden, d.h. es könnte z.B. erkannt werden, dass es bei der Zutrittskontrolle möglicherweise einen Fehler in der Zählung gegeben hat, weil z.B. eine Person ausgecheckt aber das Gebäude nicht verlassen hat. Dies wird mit dem vorgeschlagenen Vorgehen ermöglicht.
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Ein weiteres Beispiel ist die Kombination der Temperatursensoren aus Gebäudeautomation (z.B. bei der Klima- und/oder Lüftungsanlage) und dem Brandmeldesystem bzw. der Brandmelde-Anlage. Anhand der Gebäudetopologie und der Topologie des Brandmeldesystems und Klima- und/oder Lüftungsanlage, hat der digitale Zwilling die Information, dass sich beispielsweise drei Sensoren in einem bestimmten Raum befinden. Das können der Temperatursensor des Brandmelders, der Temperatursensor im Bedienpanel der Gebäudeautomation und der Luftgütesensor (mit z.B. integrierter Temperaturmessung) an der Decke des Raums sein. Sollte einer der Sensoren zu stark (von den anderen Sensoren) abweichende Temperaturwerte aufweisen, so kann das System ein Fehlverhalten dieses Sensors detektieren und den Techniker informieren. Würde das System nur die Sensoren der Gebäudeautomation einbeziehen, so wäre eine gezielte zwei-aus-drei-Auswertung nicht möglich.
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Außerdem können kodifiziertes Expertenwissen und physikalische Modelle als Grundlage für lernende Algorithmen verwendet werden. Mit anderen Worten kann also insbesondere ein Verhalten zumindest einer der Domänen im digitalen Zwilling anhand von Daten eines früheren Verhaltens der Domäne und/oder eines Verhaltens einer vergleichbaren Domäne trainiert werden, vorzugsweise unter Verwendung von auf künstlicher Intelligenz basierenden Verfahren, d.h. es kann ein Training z.B. eines künstlichen neuronalen Netzes stattfinden.
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Beispielsweise kann Expertenwissen die Durchfluss-Charakteristik eines Kühlsystems umfassen. Experten erkennen, z.B. aus Erfahrung, wenn bestimmte Werte sich ungünstig verändern und damit auf einen Schaden im System hinweisen (Durchfluss und Verbrauchswerte). Das Expertenwissen umfasst dabei das Verständnis im Zusammenspiel multipler Werte und geht dabei über eine reine Grenzwertbetrachtung einzelner Werte hinaus.
Selbstlernende Algorithmen benötigen in der Regel eine Trainingsphase, in der das System (mit dem digitalen Zwilling) das Verhalten der Anlage anhand von historischen Daten erlernt. Die historischen Daten müssen klassifiziert werden, damit der Algorithmus z.B. ein Fehlverhalten von Normverhalten unterscheiden kann („sog. supervised learning“ für neuronale Netze). Diese Trainingsphase ist jedoch zeitaufwendig und benötigt das Knowhow (Wissen) von Experten vor Ort für die Klassifizierung der Daten. Die lernenden Algorithmen können bereits mit Beziehungen (also z.B. Verknüpfung zwischen verschiedenen Domänen bzw. deren Daten) ausgestattet werden, die von Experten aufgesetzt wurden. Auf Basis dieser Beziehungen kann ein selbständiges Klassifizieren und Bewerten der Daten erfolgen. Zusätzlich ist eine Plausibilitätsprüfung anhand physikalischer Wirkmodelle (die in dem digitalen Zwilling enthalten sein können) möglich. Der aufwändige Lernprozess mit Unterstützung von Experten entfällt damit (Zeit-und Aufwands-Ersparnis)
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Das Anlagenverhalten und besonders das Fehlverhalten der Anlage kann mittels semantischer Modelle bzw. Datenmodelle beschrieben werden. Im Rahmen der Datenmodellierung ist unter einem semantischen Datenmodell eine abstrakte, formale Beschreibung und Darstellung eines Ausschnittes der in einem bestimmten Zusammenhang (z.B. eines Projekts) „wahrgenommenen Welt“, hier also des Gebäudes mit den Anlagen, zu verstehen.
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Das Wissen von Domänen-Experten kann durch diese Modelle kodifiziert werden und Grenzen können durch Parameter eingestellt werden. So kann beispielsweise eine Leckage in einem Volumenstromregler durch die Abweichung in der Kombination von Durchfluss und Klappenstellung beschrieben werden. Auch können physikalische Gesetze abgebildet werden. So wird z.B. auf Basis der Masseerhaltung eine Leckage erkannt, wenn in einem Rohr die zugeführte Luftmasse nicht der abgeführten Luftmasse entspricht. Durch die Topologie des Systems erkennt der digitale Zwilling dann, welche Seite die Einlass-Seite und welche die Auslass-Seite des Rohrs ist und vergleicht die Datenpunkte der Volumenströme und kann somit eine Leckage erkennen.
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Die Modelle ermöglichen auch eine Vorhersage des Anlagenverhaltens auf Basis einer Zeitreihe und können anzeigen, wenn das Anlagenverhalten von der Prognose abweicht. Weiterführend können das Expertenwissen und die physikalischen Modelle die Grundlage für „reinforcement learning“ (sog. bestärkendes Lernen) sein. Dabei berechnet ein Algorithmus das optimale Anlagenverhalten innerhalb von durch Expertenwissen und physikalischen Modellen aufgespannten Zuständen. Die Nutzenfunktion kann dabei der Anlagenverbrauch sein. Durch die Eingrenzung der Zustände anhand von Experten-Modellen konvergiert die Nutzenfunktion schneller.
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Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein zentrales Steuerungssystem in einem Gebäude, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
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Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Schließlich ist ein maschinenlesbares Speichermedium vorgesehen mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm wie oben beschrieben. Geeignete Speichermedien bzw. Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich. Ein solcher Download kann dabei drahtgebunden bzw. kabelgebunden oder drahtlos (z.B. über ein WLAN-Netz, eine 3G-, 4G-, 5G- oder 6G-Verbindung, etc.) erfolgen.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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Figurenliste
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- 1 zeigt schematisch ein Gebäude mit Domänen zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform.
- 2 zeigt schematisch ein Verhalten einer Domäne eines Gebäudes zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In 1 ist schematisch ein Gebäude 100 mit Domänen zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Beispielhaft weist das Gebäude 100 drei Räume 102.1, 102.2 und 102.3 auf, wobei für jeden Raum eine Tür 104.1, 104.2 bzw. 104.3 vorgesehen ist. Beispielhaft dient die Tür 104.1 als Gebäudeeingangstür.
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An den Türen 104.1 und 104.3 sind beispielhaft Kartenlesegeräte 112.1 und 112.3 vorgesehen, die einer Domäne ‚Zutrittssteuerung‘ 110 zugeordnet sind. Auf diese Weise kann z.B. registriert werden, ob eine Person das Gebäude oder einen Raum betritt, ggf. auch ob sich eine Person (noch) in einem Raum befindet.
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In jedem Raum sind ein Bewegungsmelder 122.1, 122.2 bzw. 122.3 sowie eine Lampe 124.1, 124.2 bzw. 124.3 vorgesehen, die einer Domäne ‚Lichtsteuerung‘ 120 zugeordnet sind. Auf diese Weise kann mittels eines Bewegungsmelders eine Person in einem Raum erkannt werden und dann die zugehörige Lampe eingeschaltet werden.
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Weiterhin sind in jedem Raum ein Lüftungsrohr 134.1.1, 134.2 bzw. 134.3 sowie ein Temperatursensor 136.1, 136.2 bzw. 136.3 vorgesehen, wobei die Lüftungsrohre an einen Klimakompressor 132 angeschlossen sind; diese Rohre, die Temperatursensoren sowie der Klimakompressor sind einer Domäne ‚Klimaanlage‘ 130 zugeordnet.
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Weiterhin ist eine Recheneinheit 150 vorgesehen, auf der ein digitaler Zwilling 160 bereitgestellt wird. Mit diesem digitalen Zwilling 160 wird zumindest ein Teil des Gebäudes als Modell abgebildet, wobei die mehreren Domänen kombiniert sind. Beispielhaft sind semantische Modelle 162.1, 164.1 und 166.1 dargestellt, die eine ontologische Beschreibung der drei Domänen Zutrittssteuerung 110, Lichtsteuerung 120 und Klimaanlage 140 umfassen. Außerdem sind topologische Modelle 162.2, 164.2 und 166.2 dargestellt, die eine topologische Beschreibung der drei Domänen Zutrittssteuerung 110, Lichtsteuerung 120 und Klimaanlage 140 umfassen, also z.B. die Anordnung (Positionen etc.) der einzelnen Systeme der betreffenden Domänen innerhalb des Gebäudes beschreiben.
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Durch diese Modelle kann das (komplexe) Verhalten der Systeme (der Domänen) auf unterschiedliche Gebäudestrukturen übertragen werden, ohne das Verhalten explizit an die Besonderheiten der Gebäudestruktur anzupassen. Eine (sehr) einfache Regel ist beispielsweise, dass Licht und Klimaanlage ausgeschaltet werden, sobald sich keine Person innerhalb des zutrittsbeschränkten Bereichs aufhält. Diese Regel lässt sich dann auf alle Arten von Gebäudestrukturen übertragen.
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Beim Betrieb werden nun Daten 154 der als Datenquelle agierenden Systeme der einzelnen Domänen erhalten und dem digitalen Zwilling 160 zugeführt. Diese Systeme umfassen hier beispielsweise die Kartenlesegeräte 112.1 und 112.3, sowie die Bewegungsmelder 122.1, 122.2 und 122.3. Diese Daten 154 werden im digitalen Zwilling verarbeitet und es werden dann verarbeitete Daten 156, 158 bereitgestellt, die zum Betrieb des Gebäudes 100 verwendet werden können.
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So kann z.B. ein Betrieb der Klimaanlage 130 basierend darauf erfolgen, in welchem Raum sich Personen aufhalten, zudem aber auch basierend auf der aktuellen Temperatur in dem betreffenden Raum. Dies kann anhand der Kartenlesegeräte und der Bewegungsmelder sowie ggf. der Temperatursensoren bzw. der davon bereitgestellten Informationen bestimmt werden. Insbesondere können die von den Kartenlesegeräten und den Bewegungsmeldern erhaltenen Informationen auch gegeneinander plausibilisiert werden.
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Ebenso kann z.B. eine Überwachung des Gebäudes auf einem Monitor oder Display 152 erfolgen; hierzu kann z.B. angezeigt werden, ob sich Personen im Gebäude befinden oder in welchen Räumen und ob die Klimaanlage funktioniert. Auch hier können z.B. die von den Kartenlesegeräten und den Bewegungsmeldern erhaltenen Informationen gegeneinander plausibilisiert werden.
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In 2 ist schematisch ein Verhalten einer Domäne eines Gebäudes zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Das Verhalten ist hierbei in Form eines Verlaufs von Messwerten aus einer Domäne, z.B. der Temperaturen in einem Raum des Gebäudes, gezeigt. Mit V1 ist hierbei ein prognostizierter Verlauf gezeigt, wie er sich z.B. anhand früherer Messwerte und/oder vergleichbarer Domänen (z.B. einem vergleichbaren Raum in einem anderen Gebäude) ergibt. Mit V2 ist ein tatsächlicher Verlauf der gezeigt, wie er also den aktuellen Messwerten entspricht.
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Grundsätzlich kann z.B. der prognostizierte Verlauf dazu verwendet werden, die Klimaanlage zu steuern oder vorzusteuern, der tatsächliche Verlauf kann zur Regelung oder Feinabstimmung herangezogen werden. Zudem kann aber anhand einer Abweichung zwischen den beiden Verläufen z.B. eine Anomalie beim Betrieb des Gebäudes oder eine Fehlfunktion der Klimaanlage erkannt werden. Hier kann aber z.B. eine Information aus der Zutrittssteuerung oder der Lichtsteuerung berücksichtigt werden, um z.B. zu prüfen, ob die Anomalie aufgrund unerwartet anwesender Personen auftritt oder ober tatsächlich eine Fehlfunktion vorliegt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018205872 A1 [0002]
