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Die Erfindung betrifft ein Gebäudetechnikelement, ein Gebäudesteuerungssystem mit diesem und ein Verfahren zur Steuerung eines Geräts, sowie eine drahtlose Kommunikation des Gebäudetechnikelements mit dem Gerät.
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In einem Gebäudesteuerungssystem eines Wohn und/oder Geschäftsgebäudes werden Gebäudetechnikelemente mittels Kommunikationsleitungen mit dem Gebäudesteuerungssystem zur Überwachung, Steuerung, Regelung und/oder Optimierung vernetzt. Bei den Gebäudetechnikelementen kann es sich um Sensoren (wie Bewegungs- und/oder Präsenzmelder, Helligkeits- und/oder Luftdrucksensoren, Luftgütesensoren wie Temperatur, Luftfeuchte, VOC, CO2, oder deren Kombinatorik), Aktoren (wie Lichtsteuerung, Alarmanlagen, Heizungs- und Rolladen-Steuerungen) und weitere technische Anlagen (zum Beispiel Multimediageräte wie Fernseher, DVD-Player, oder eine Stereoanlage) handeln. Das Gebäudesteuerungssystem kann mit einem externen Kommunikationsnetz, wie beispielsweise dem Internet oder einem Mobilfunknetz verbunden sein, was es ermöglicht, die Gebäudetechnikelemente von extern (beispielsweise über ein Mobilgerät eines Hausbesitzers) anzusteuern und einzustellen. Hierbei kann das Gebäudesteuerungssystem eine Zentrale zur Anbindung an externe Netzwerke aufweisen, zum Beispiel einen KNX IP Gateway. Das Gebäudesteuerungssystem kann jedoch auch autonom technische Abläufe in einem Gebäudesystem oder innerhalb eines Betriebes regeln oder steuern, entsprechend der von Sensorelementen erfassten Daten. Häufig verwendete Gebäudesteuerungssysteme basieren dabei auf Bussystemen wie dem dezentralen KNX-Bussystem, das in einem Gebäudesteuerungssystem die Sensoren und Aktoren durch die Kommunikationsleitungen verbindet (d.h. mittels der Kommunikationsleitungen vernetzt, die eine drahtgebundene Kommunikation ermöglichen). Jedoch ist eine Einbindung von drahtlos kommunizierenden Geräten in ein solches KNX-Bussystem außerhalb eines KNX-RF Funksystems nicht ohne weiteres möglich.
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Sind beispielsweise in einem Gebäude sowohl Geräte mit dem KNX-Bussystem installiert als auch Geräte, die drahtlos miteinander kommunizieren (zum Beispiel über Bluetooth), so ist ein Informationsaustausch zwischen diesen beiden Gruppen von Geräten nur sehr umständlich über zusätzliche kostspielige Hardware realisierbar. Dabei kommen spezielle Gateways (Hardware Schnittstellen-Geräte) zum Einsatz, die als Protokollwandler eine Kommunikation ermöglichen. Jedoch sind solche Gateways meist als Hutschienengeräte in einem Schaltschrank untergebracht, was sich im Fall von metallischen Schaltschränken negativ auf die Funkstärke auswirkt und somit einen Informationsaustauch beeinträchtigt. Ferner beeinflusst eine Entfernung der drahtlos kommunizierenden Geräte zu einem solchen Schaltschrank die Funkverbindung, denn sind die Geräte zu weit entfernt (beispielsweise Solarleuchten in einem Garten eines Wohnhauses), so nimmt die Funkstärke ebenfalls ab.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es folglich, eine verbesserte Einbindung von drahtlos miteinander kommunizierenden Geräten in ein drahtgebundenes Gebäudesteuerungssystem bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch das Gebäudetechnikelement gemäß Patentanspruch 1 sowie durch den Gegenstand der nebengeordneten Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
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Insbesondere wird diese Aufgabe gelöst durch ein Gebäudetechnikelement in einem drahtgebundenen Gebäudesteuerungssystem, wobei das Gebäudetechnikelement folgendes aufweist: einen Funknetzwerk-Sender-Empfänger mit begrenzter Sender-Reichweite, eine Funknetzwerk-Schnittstelle, die das Gebäudetechnikelement zum drahtlosen Austausch von Daten mit einem in Sender-Reichweite befindlichen System aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte verbindet, eine Kommunikationsschnittstelle, die das Gebäudetechnikelement zum drahtgebundenen Austausch von Daten mit dem drahtgebundenen Gebäudesteuerungssystem verbindet, und eine Verarbeitungseinheit. Dabei ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinheit dazu angepasst ist, einen Austausch von Daten zwischen dem System aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte und dem Gebäudesteuerungssystem zu steuern und die den jeweiligen Geräten zugeordneten Daten zu verwalten.
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Ein solches Gebäudetechnikelement dient als Vermittler oder als Gateway, das einen Austausch von Daten zwischen dem drahtgebunden Gebäudesteuerungssystem und dem System aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte ermöglicht. Es realisiert eine Einbindung der drahtlos miteinander kommunizierenden Geräte in das Gebäudesteuerungssystem. Oder anders gesagt, das Gebäudetechnikelement ermöglicht es, dem drahtgebundenen Gebäudesteuerungssystem auf die Geräte zuzugreifen und Informationen auszutauschen. Weiterhin verwaltet das Gebäudetechnikelement die den Geräten zugeordneten Daten, um entsprechende Informationen von der zentralen Steuerungseinheit effizient an entsprechende Geräte zu übertragen.
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Dabei kann das Gebäudetechnikelement in vorteilhafter Weise als Master-Gerät fungieren, welches die Geräte des Systems als Slave-Geräte steuert. Mit anderen Worten, das Gebäudetechnikelement steht stellvertretend für das Gebäudesteuerungssystem (oder einem Schnittstellen Gateway) und kann den Datenaustausch zwischen den Geräten und der zentralen Steuerungseinheit regeln, überwachen, verwalten, vermitteln, managen, oder bei dem Datenaustausch intermediär tätig sein.
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In diesem Zusammenhang kann die Verarbeitungseinheit die von einem Gerät des Systems empfangenen Daten verarbeiten. Dabei kann die Verarbeitungseinheit dazu angepasst sein, das den empfangenen Daten zugeordnete drahtlose Protokoll des Systems in ein drahtgebundenes Protokoll des Gebäudesteuerungssystems zu übersetzen und die verarbeiteten Daten über die Kommunikationsschnittstelle an das drahtgebundene Gebäudesteuerungssystem zu übertragen. Die von dem Gerät empfangenen Daten können beispielsweise aktuelle Betriebsparameter des Geräts aufweisen. Die Verarbeitungseinheit kann folglich die Funktion eines softwarebasierten Protokollwandlers aufweisen, die es ermöglicht Daten wie Betriebsparameter eines Geräts aus einem drahtlosen System in dem drahtgebundenen Gebäudesteuerungssystem bereitzustellen.
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Ebenso kann die Verarbeitungseinheit die Daten aus dem drahtgebundenen Gebäudesteuerungssystem verarbeiten. Sie kann dazu angepasst sein, das den empfangenen Daten zugeordnete drahtgebundene Protokoll des Gebäudesteuerungssystems in ein drahtloses Protokoll des Systems zu übersetzen und die verarbeiteten Daten über die Funkschnittstelle an ein Gerät des Systems zu übertragen. Die empfangenen Daten können Steuersignale für das Gerät umfassen. Die als Protokollwandler dienende Verarbeitungseinheit kann somit auch Steuersignale von dem drahtgebundenen Gebäudesteuerungssystem in das System aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte überbringen oder vermitteln. Für die Geräte kann das Gebäudetechnikelement dabei als Master auftreten, welcher die Geräte (Slaves) mittels der Steuersignale ansteuert.
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Die Integration der softwarebasierten Gateway-Funktionalität in dem Gebäudetechnikelement kann es ermöglichen, Informationen zwischen dem drahtgebundenen Protokoll und dem drahtlosen Protokoll des Gebäudetechnikelements ohne zusätzliche Hardware umzusetzen. Mit anderen Worten, es sind keine hardwarebasierten Gateways nötig, die nachträglich in die Gebäudetechnikelemente eingebaut oder in dem Gebäudesteuerungssystem als Hutschienengeräte eingebracht werden müssen.
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Die Verarbeitungseinheit kann weiterhin dazu angepasst sein, in einem Registrierungsprozess, den Funktionen eines Gerätes des Systems eine dem Gebäudesteuerungssystem eindeutig zugeordnete Identifikation (zum Beispiel eine Adresse) zuzuweisen und diese über die Kommunikationsschnittstelle an das Gebäudesteuerungssystem zur Registration oder zur Registrierung oder zur Anmeldung in einem Register zu übertragen. Ferner kann die Verarbeitungseinheit die den Geräten des Systems zugewiesenen Identifikationen in einer Assoziationstabelle zusammen mit den jeweiligen System-Adressen der Geräte speichern. Hierdurch können beliebig viele neue Geräte in das System integriert werden, wobei die Verarbeitungseinheit mittels der Assoziationstabelle die entsprechenden Daten der Geräte verwaltet.
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In einer Ausführungsform kann das Gebäudesteuerungssystem eine Registrationseinheit zur Einbindung weiterer Gebäudetechnikelemente aufweisen. Beispielsweise kann die Registrationseinheit über eine System-Kommunikationsschnittstelle die einem Gerät des Systems eindeutig zugeordnete Identifikation oder Gruppen-Identifikation empfangen und dieses registrieren. Die Registrationseinheit kann als eine weitere Rechnereinheit ausgebildet sein, die temporär in das Gebäudesteuerungssystem eingebunden werden kann und entsprechende Geräte registriert. Ebenso kann sie als eine Steuerungseinheit ausgebildet sein, die stationär im Gebäudesteuerungssystem eingebunden ist.
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Die Verarbeitungseinheit kann auch dazu angepasst sein, von dem Gebäudesteuersystem gesendete und an ein Gerät des Systems adressierte Steuerbefehle zu empfangen und an das entsprechende Gerät weiterzuleiten. Hierbei kann die Assoziationstabelle zur Übermittlung der Daten an entsprechende Geräte verwendet werden oder assistieren. Dabei kann die Gruppenadresse, die der entsprechenden Funktion zugeordnet ist, leicht über die Assoziationstabelle verknüpft werden.
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Das Gebäudetechnikelement kann als Aktuator und/oder als Sensor ausgebildet sein.
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Der Aktuator kann dabei dazu eingerichtet sein, auf eine Lichtanlage, eine Heizungsanlage oder eine Lüftungsanlage in einem dem Aktuator zugeordneten Raum eines Gebäudes und/oder einer dem Aktuator zugeordneten Umgebung des Gebäudes einzuwirken.
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Der Sensor kann weiterhin ein Helligkeitssensor, ein Temperaturfühler, ein Luftfeuchtesensor, ein Luftdrucksensor, ein CO2-Sensor, ein VOC Sensor, ein Bewegungs- und/oder Präsenzmelder, oder eine Kombinatorik der verschiedener Sensoren sein.
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Das System aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte kann als ein Maschen-Funk-Netzwerk ausgebildet sein und eine Lichtanlage, eine Heizungsanlage, oder eine Lüftungsanlage umfassen.
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Zum Beispiel kann ein solches Maschen-Funk-Netzwerk ein „Bluetooth Mesh“-Netzwerk sein, welches ein Standard für Computer-Mesh-Netzwerke ist und auf Bluetooth Low Energy (BLE) basiert. Bluetooth Mesh ermöglicht eine Kommunikation von vielen zu vielen Geräten über das Bluetooth-Funkprotokoll.
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In diesem Kontext kann die Funkschnittstelle des Gebäudetechnikelements eine Bluetooth-Mesh-Schnittstelle sein, über die von den Geräten des Systems Daten empfangen und an diese verschickt werden können.
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Ferner kann die Kommunikationsschnittstelle eine KNX-Busschnittstelle oder ein IP-Schnittstelle sein.
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Ebenso kann ein Protokoll des Gebäudesteuerungssystems ein KNX-Protokoll sein und ein Protokoll des Systems aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte ein Bluetooth-Mesh-Protokoll sein.
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Mittels der oben beschriebenen Konfiguration werden die von den Geräten des Systems empfangenen Daten durch ein als Vermittler fungierendes Gebäudetechnikelement an das Gebäudesteuerungssystem übertragen. Hierdurch lässt sich eine effiziente Einbindung der Daten und Geräte des drahtlosen Systems über das Gebäudetechnikelement in das Gebäudesteuerungssystem realisieren. Es ist keine weitere kostspielige Hardware nötig, was zusätzliche Kosten verringert.
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Die obige Aufgabe wird auch gelöst durch ein computerimplementiertes Verfahren zur Steuerung eines Geräts in einem System aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte, umfassend die Schritte: Verbinden einer Funkschnittstelle des Geräts mit einer Funkschnittstelle eines Gebäudetechnikelements in einem Gebäudesteuerungssystem zum Austausch von Daten, Empfangen der Daten von dem Gebäudetechnikelement des Gebäudesteuerungssystems über die Funkschnittstelle des Geräts, wobei die Daten Steuersignale zur Steuerung des Geräts aufweisen.
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Dieses Verfahren ermöglicht es, Geräte des Systems, die nicht in dem Gebäudesteuerungssystem integriert sind zu steuern. Beispielsweise wird hierdurch, wie oben beschrieben, weitere Hardware in Form von Verkabelung eingespart, die ansonsten nötig wäre, um eine Kommunikation zwischen dem System und dem Gebäudesteuerungssystem zu gewährleisten. Das Gebäudetechnikelement agiert dabei als Master, der den Geräten oder Slaves die Steuersignale übermittelt bzw. die Daten aus dem Funknetzwerk dem drahtgebundenen Gebäudesteuerungssystem zur Verfügung stellt.
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Die obige Aufgabe wird auch gelöst durch ein Computerprogramm umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch ein Gerät eines Systems aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte dieses veranlassen, das oben beschriebene Verfahren auszuführen.
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Die obige Aufgabe wird auch gelöst durch ein Computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch ein Gerät eines Systems aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte dieses veranlassen, das oben beschriebene Verfahren auszuführen.
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Die obige Aufgabe wird auch gelöst durch eine Vorrichtung zur Datenverarbeitung, umfassend Mittel zur Ausführung des obigen Verfahrens.
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielsweise anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:
- 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Gebäudetechnikelements in einem Gebäudesteuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Gebäudesteuerungssystems gemäß der vorliebenden Erfindung;
- 3 ein Ablaufplan einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Steuerung eines Geräts in einem System aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte gemäß der vorliegenden Erfindung; und
- 4 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Assoziationstabelle.
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1 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Gebäudetechnikelements 10 in einem drahtgebundenem Gebäudesteuerungssystem 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Gebäudetechnikelement 10 weist einen Funknetzwerk-Sender-Empfänger 12, eine Funkschnittstelle 14, eine Kommunikationsschnittstelle 16 und eine Verarbeitungseinheit 18 auf.
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Der Funknetzwerk-Sender-Empfänger 12 hat eine begrenzte Sender-Reichweite (oder eine definiert beschränkte Sendeleistung) und empfängt/überträgt Daten D nur innerhalb einem bestimmten, dem Gebäudetechnikelement 10 umgebenden Bereich.
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Hierzu verbindet die Funkschnittstelle 14 den Funknetzwerk-Sender-Empfänger 12 mit einem in Sender-Reichweite befindlichen System 200 aus drahtlos oder kabellos miteinander in Verbindung stehender Geräte 20 zum drahtlosen oder kabellosen Austausch von Daten D. Dies ist in 1 vereinfacht durch einen entsprechenden Pfeil illustriert. Dabei kann das Gebäudetechnikelement 10 mit einem beliebigen Gerät 20 des Systems 200 kommunizieren. In 1 sind zwei mit dem Gebäudetechnikelement 10 verbundene Geräte 20 dargestellt. Beispielsweise können Steuerbefehle über das Gebäudetechnikelement 10 an die Geräte 20 übermittelt werden, was später noch im Detail beschrieben wird.
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Über die Kommunikationsschnittstelle 16 ist das Gebäudetechnikelement 10 ferner mit dem drahtgebundenen Gebäudesteuerungssystem 100 zum drahtgebundenen oder kabelgebundenen Austausch von Daten D verbunden. Hierbei kann das Gebäudesteuerungssystem 100 als dezentrales System mit weiteren Gebäudetechnikelementen 10 ausgebildet sein, die mit dem Gebäudetechnikelement (10) Daten D austauscht. Dies ist in 1 durch entsprechende Pfeile veranschaulicht. Ebenso möglich ist ein zentrales Gebäudesteuerungssystem 100 mit einer stationären Steuerungseinheit 120, die später noch beschrieben wird.
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Die Verarbeitungseinheit steuert dabei einen Austausch von Daten D zwischen dem System 200 aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte 20 und dem Gebäudesteuerungssystem 100. Zusätzlich verwaltet sie die den jeweiligen Geräten 20 zugeordneten Daten.
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Mit anderen Worten, durch die Verarbeitungseinheit 18 wird eine Datenaustausch zwischen dem auf drahtloser oder kabelloser Kommunikation basierenden System 200 und dem auf drahtgebundener oder kabelgebundener Kommunikation basierenden Gebäudesteuerungssystem 100 hergestellt und reguliert. Das Gebäudetechnikelement 10 dient folglich als Vermittler (oder Gateway bzw. Bridge) zwischen diesen beiden Systemen 100, 200. Hierdurch können Daten D von dem System 200 in das Gebäudesteuerungssystem 100 und umgekehrt überführt bzw. die Geräte 20 des Systems 200 in das Gebäudesteuerungssystem 100 eingebunden werden. Dabei ist keine zusätzliche Hardware nötig. Der Funknetzwerk-Sender-Empfänger 12, die Funknetzwerk-Schnittstelle 14 und die Kommunikationsschnittstelle 16 zusammen mit der Verarbeitungseinheit 18 ermöglichen einen effizienten Datenaustausch.
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Das Gebäudetechnikelement 10 kann hierbei als Master-Gerät fungieren, welches die Geräte 20 des Systems 200 als Slave-Geräte steuert. Dies ist ebenfalls vereinfacht durch die entsprechenden Pfeile in 1 veranschaulicht.
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Im Einzelnen kann die Verarbeitungseinheit 18 die von einem Gerät 20 des Systems 200 empfangen Daten D verarbeiten, wobei sie das den empfangenen Daten D zugeordnete drahtlose Protokoll des Systems 200 in ein drahtgebundenes Protokoll des Gebäudesteuerungssystems 100 übersetzt. Sie kann dann die verarbeiteten Daten D über die Kommunikationsschnittstelle 16 an das Gebäudesteuerungssystem 100 übertragen. Zum Beispiel können die in dem als zentralen System ausgebildeten Gebäudesteuerungssystem 100 verarbeiteten Daten D an die Steuerungseinheit 120 übermittelt werden. Weiterhin können die in dem als dezentralen System ausgebildeten Gebäudesteuerungssystem 100 verarbeiteten Daten D an weitere Gebäudetechnikelemente 10 übertragen werden. In einem weiteren Beispiel können die von dem Gerät 20 empfangenen Daten D aktuelle Betriebsparameter des Geräts 20 aufweisen.
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Beispielsweise können Betriebsparameter eines als Leuchte ausgebildeten Geräts 20 wie der aktuelle Zustand der Leuchte (An/Aus), oder ein Dimmlevel der Leuchte 20 an ein Gebäudetechnikelement 10, das zum Beispiel als Bewegungs- und/oder Präsenzmelder ausgebildet ist, übertragen und nach Protokollübersetzung an das Gebäudesteuerungssystem 100 weitergeleitet werden. Hierbei zeigt 2 eine vereinfachte Darstellung des Gebäudesteuerungssystems 100 mit der Leuchte 20 und dem Bewegungs- und/oder Präsenzmelder 10 in einem Raum R1 eines Gebäudes G. Der drahtlose Datenaustausch zwischen der Leuchte 20 und dem Bewegungs- und/oder Präsenzmelder 10 ist dabei durch die gewellten Linien angedeutet. Dieses Beispiel wird später noch im Detail erläutert.
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Weiterhin kann die Verarbeitungseinheit 18 die von dem Gebäudesteuerungssystem 100 empfangenen Daten D verarbeiten, wobei sie das den empfangenen Daten D zugeordnete drahtgebundene Protokoll des Gebäudesteuerungssystems 100 in ein drahtloses Protokoll des Systems 200 übersetzt. Die verarbeiteten Daten D kann sie dann über die Funkschnittstelle 14 an ein Gerät 20 des Systems 200 übertragen. In einem weiteren Beispiel können die empfangenen Daten D Steuersignale für das Gerät 20 aufweisen.
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Dem obigen Szenario folgend ist es zum Beispiel möglich, ein Steuersignal für den Dimmlevel der Leuchte 20 über den Bewegungs- und/oder Präsenzmelder 10 an die Leuchte 20 weiterzuleiten. Die Verarbeitungseinheit 18 (nicht in 2 gezeigt) des Bewegungs- und/oder Präsenzmelders 10 kann das in dem drahtgebundenen Protokoll abgefasste Steuersignal für die Leuchte 20 in das drahtlose Protokoll des Systems 200 übersetzen und dieses zur Weiterleitung an die Funkschnittstelle 14 (nicht in 2 gezeigt) des Bewegungs- und/oder Präsenzmelder 10 geben.
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Die Verarbeitungseinheit 18 kann folglich als Protokollwandler dienen (d.h., eine softwarebasierte Gateway-Funktionalität aufweisen), die das drahtlose Protokoll der Daten D aus dem System 200 in das drahtgebundene Protokoll des Gebäudesteuerungssystems 100 überführt und umgekehrt. Hierdurch können auf drahtloser Kommunikation basierende Geräte 20 in das Gebäudesteuerungssystem 100 eingebunden werden. Dies erspart zusätzliche Hardware und Verkabelung. Auch ist die Funk-Verbindung zwischen den Geräten 20 und dem Gebäudetechnikelement 10 besser als in herkömmlichen Lösungen mit einem als Hutschiene ausgebildeten Gateway in einem Schaltschrank. Ferner kann durch die Einbindung der Geräte 20 in das Gebäudesteuerungssystem 100 auf weitere Gebäudetechnikelemente 10 verzichtet werden, was zusätzlich Steuerleitungen einspart.
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In einer Ausführungsform kann die Verarbeitungseinheit 18, in einem Registrierungsprozess, einem Gerät 20 des Systems 200 eine dem Gebäudesteuerungssystem 100 eindeutig zugeordnete Identifikation zuweisen und diese über die Kommunikationsschnittstelle 16 an das Gebäudesteuerungssystem 100 zur Registration übertragen. Zum Beispiel kann einem Universally Unique Identifier (UUID)-, oder einer Gruppen-Adresse ADD_200_1, ..., ADD_200_4 des Systems 200 eine Adresse des Gebäudesteuerungssystems ADD_100_1, ..., ADD_100_4 zugewiesen werden. So kann beispielsweise in einer Ausführungsform eine einer Gruppe von Geräten 20 wie einer Flurgruppe oder Erdgeschossgruppe zugeordneten UUID- oder Gruppen-Adresse ADD_200_1, ..., ADD_200_4 eines Bluetooth-Mesh Systems 200 eine dem Gebäudesteuerungssystem entsprechende UUID- oder KNX-Adresse ADD_100_1, ..., ADD_100_4 zugewiesen werden. Die Verarbeitungseinheit 18 kann hierbei die den Geräten 20 des Systems 200 zugewiesene Identifikationen ADD_100_1, ..., ADD_100_4 in einer Assoziationstabelle Tab zusammen mit den jeweiligen UUID-oder Gruppen-Adressen der Geräte 20 speichern. Eine solche Assoziationstabelle Tab ist dabei schematisch in 4 dargestellt. Die Zuweisung der den Geräten 20 des Systems 200 zugeordneten UUID-oder Gruppen-Adressen ADD_200_1, ..., ADD_200_4 zu den Adressen ADD_100_1, ..., ADD_100_4 des Gebäudesteuerungssystem 100 ist dabei vereinfacht illustriert.
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Zum Beispiel kann das als Master fungierenden Gebäudetechnikelements 10 in zeitlich festgelegten Abständen Anfragen an das System 200 senden, um zu überprüfen ob neue Geräte 20 hinzugekommen sind und registriert werden müssen. Ebenso können neue Geräte 20 nach Installation eine entsprechende Registrierungsanfrage an das Gebäudetechnikelement 10 senden. Die Verarbeitungseinheit 18 kann dann die Daten D der neuen Geräte wie die UUID-oder Gruppen-Adressen ADD_200_1, ..., ADD_200_4 in der Assoziationstabelle Tab speichern.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das Gebäudesteuerungssystem 100 eine Registrationseinheit 120 zur Einbindung weiterer Gebäudetechnikelemente 10 aufweisen. Dabei kann die Registrationseinheit 120 über eine System-Kommunikationsschnittstelle 110 die einem Gerät 20 des Systems 200 eindeutig zugeordnete Identifikation oder Gruppen-Identifikation empfangen und dieses registrieren. Die Registrationseinheit 120 kann als Rechnereinheit ausgebildet sein, die temporär in das dezentrale Gebäudesteuerungssystem 100 angeschlossen ist. Wie oben bereits beschrieben kann sie in einer anderen Ausführungsform als Steuerungseinheit 120 ausgebildet sein, wobei das Gebäudesteuerungssystem dann als zentrales System fungiert.
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In diesem Zusammenhang kann die Verarbeitungseinheit 18 die von dem Gebäudesteuersystem 100 gesendeten und an ein Gerät 20 des Systems 200 adressierten Steuerbefehle empfangen und an das entsprechende Gerät 20 weiterleiten.
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Durch die Assoziationstabelle Tab kann die Verarbeitungseinheit 18 die von der dem Gebäudesteuerungssystem 100, wie beispielsweise der Steuerungseinheit 120 erhaltenen Daten D den entsprechenden Geräten 20 zuordnen und diese nach der Protokoll-Übersetzung an die Geräte 20 weitergeben.
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Das Gebäudetechnikelement 10 kann als Aktuator und/oder als Sensor ausgebildet sein.
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Das als Aktuator ausgebildete Gebäudetechnikelement 10 kann beispielsweise auf eine Lichtanlage, eine Heizungsanlage oder eine Lüftungsanlage in einem dem Aktuator zugeordneten Raum R1, R2 eines Gebäudes G und/oder einer dem Aktuator zugeordneten Umgebung des Gebäudes G einwirken.
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Ebenso kann der Sensor ein Helligkeitssensor, ein Temperaturfühler, ein Luftfeuchtesensor, ein Luftdrucksensor, ein CO2-Sensor, ein VOC Sensor, ein Bewegungs- und/oder Präsenzmelder, oder eine Kombinatorik der verschiedener Sensoren, wie oben beschrieben, sein.
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Das System 200 aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte 20 kann als ein Maschen-Funk-Netzwerk ausgebildet sein, was in 1 vereinfacht dargestellt ist. Es kann eine Lichtanlage, eine Heizungsanlage, oder eine Lüftungsanlage umfassen. Dies ist jedoch nur beispielhaft und weitere drahtlos miteinander in Verbindung stehende Geräte 20 können das System 200 bilden.
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Die Funkschnittstelle 14 kann ferner eine Bluetooth-Mesh-Schnittstelle sein.
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Bluetooth-Mesh basiert auf Bluetooth Low Energy (BLE), ehemals Bluetooth Smart, eine Funktechnik, mit der sich die Geräte 20 in einer Umgebung, also mit einer Reichweite, von etwa 10 Metern vernetzen lassen.
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Die Kommunikationsschnittstelle 16 kann eine KNX-Busschnittstelle oder ein IP-Schnittstelle sein.
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In diesem Kontext kann ein Protokoll des Gebäudesteuerungssystems 100 ein KNX-Protokoll sein und ein Protokoll des Systems 200 aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte 20 ein Bluetooth-Mesh-Protokoll sein.
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Folglich kann die Verarbeitungseinheit 18 mit der softwarebasierten Gateway-Funktionalität zwischen dem KNX-Protokoll und dem Bluetooth-Mesh Protokoll vermitteln, um so eine Kommunikation zwischen dem System 200 und den Gebäudesteuerungssystem 100 effizient zu steuern.
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2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gebäudesteuerungssystems 100 mit mehreren Gebäudetechnikelementen 10. Hierbei kann das Gebäudesteuerungssystem 100 wie oben beschrieben als zentrales oder dezentrales System ausgebildet sein.
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In dem als zentralen System ausgebildeten Gebäudesteuerungssystem 100 kann die System-Kommunikationsschnittstelle 110 das Gebäudesteuerungssystem 100 mit Gebäudetechnikelementen 10 verbinden. Dies ist auch in 1 veranschaulicht, wobei die weiteren Gebäudetechnikelemente 10 gestrichelt dargestellt sind. Auch diese Elemente 10 können mit Geräten 20 über ihre jeweiligen Funkschnittstellen 14 (nicht in 1 gezeigt) Daten D austauschen und an die Steuerungseinheit 120 überbringen, also als Daten-Hub oder Daten-Übertragungsschnittstelle arbeiten. Dabei ist das mit den Geräten 20 in Verbindung stehend gezeigte Gebäudetechnikelement 10 in der 1 stellvertretend für die weiteren Gebäudetechnikelemente 10. Auch das System 200 kann zusätzliche Geräte 20 umfassen bzw. es können mehrere Systeme 200 vorhanden sein mit welchem ein erfindungsgemäßes Gebäudetechnikelement 10 kommunizieren kann. Das Gebäudetechnikelement arbeitet also als zentrale Datenverteilungsschnittstelle oder als zentrale Datenverteilstelle oder als zentrale Poststelle zwischen dem System 200 und der Steuerungseinheit 120. Hierbei sammelt sie die über das Funkprotokoll übermittelten Daten der Geräte 20 ein und übermittelt sie an die Steuerungseinheit 120, wobei das Gebäudetechnikelement 10 hier die Steuerungseinheit 120 repräsentiert. Ferner fängt das Gebäudetechnikelement 10 Steuer- oder Befehls-Datenpakete über das drahtgebundene Protokoll, das vorzugsweise über ein Daten-Bussystem übertragen wird, von der zentralen Steuerungseinheit 120 ab, welche an bestimmte Geräte 20 adressiert (im drahtgebundenen Protokoll) sind, um diese dann an diese Geräte 20 über Funk weiterzuleiten.
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Die Steuerungseinheit 120 kann über die System-Kommunikationsschnittstelle 110 mit dem Gebäudetechnikelement 10 Daten D austauschen. Dabei werden Daten D von dem System 200 aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte 20 über die System-Kommunikationsschnittstelle 110 von dem Gebäudetechnikelement 10 empfangen. Weiterhin ist es möglich Daten D zwischen den Gebäudetechnikelementen 10 auszutauschen, wobei das Gebäudetechnikelement 10 die Daten D von dem System 200 an weitere Gebäudetechnikelemente 10 übermitteln kann, wie in 1 und 2 vereinfacht dargestellt.
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Ebenso können Daten D über die System-Kommunikationsschnittstelle 110 oder über die Kommunikationsschnittstelle 16 der weiteren Gebäudetechnikelemente 10 an das Gebäudetechnikelement 10 zum Steuern eines Geräts 20 des Systems 200 übertragen werden.
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Zum Beispiel können von einem Gerät 20 wie einer Leuchte 20 Betriebsparameter mittels des erfindungsgemäßen Gebäudetechnikelements 10, beispielsweise dem obig beschriebenen Bewegungs- und/oder Präsenzmelder 10, an die Steuerungseinheit 120 oder einem weiteren Bewegungs- und/oder Präsenzmelder 10 weitergeleitet werden. Dabei wird, wie bereits beschrieben, das drahtlose Protokoll (zum Beispiel Bluetooth-Mesh) in ein drahtgebundenes Protokoll (zum Beispiel KNX) übertragen. Dies ist vereinfacht in 2 dargestellt, wobei sich die Leuchte 20 und der Bewegungs- und/oder Präsenzmelder 10 in dem Raum R1 befinden. Ebenso kann der Bewegungs- und/oder Präsenzmelder 10 Betriebsparameter eines weiteren Geräts 20 wie einer Heizung 20, die sich in einem anderen Raum R2 befindet, empfangen und weitergeben. Das Gebäudesteuerungssystem 100 kann hierbei ein KNX-Bussystem sein.
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Dieses Konzept eignet sich auch für Geschäfts- oder Bürogebäude. Es müssten zum Beispiel nicht alle Räume mit einer KNX-Bussteuerung ausgelegt werden. Die Treppenhäuser, Flure, Nebenräume und WC Anlagen können mit Bluetooth-Produkten ausgestattet werden, so dass auf die teurere KNX Installation mit drahtgebundenen Kommunikationsleitungen verzichtet werden kann. Dies hat weniger Kabellast zur Folge und es werden weniger Gebäudetechnikelemente 10 benötigt. Bluetooth-Leuchten 20 können per Funk Daten D wie Helligkeit und Leuchtenstatus (An/Aus, Dimmlevel) an die in den Büros installierten Bewegungs- und/oder Präsenzmelder 10, die in dem KNX-Bus integriert sind, übertragen. Diese können dann mittels ihrer Verarbeitungseinheiten 18 mit der oben beschriebenen softwarebasierten Gateway Funktionalität die Daten D in ein entsprechendes KNX-Protokoll übersetzen. Ferner können die Bewegungs- und/oder Präsenzmelder auch eigene Daten, zum Beispiel eine Präsenz von Personen, zusammen mit den verarbeiteten Daten D der Bluetooth-Leuchten 20 an die Steuerungseinheit 120 weiterleiten. Es können auch Steuerbefehle von der Steuerungseinheit 120 (zum Beispiel, ein zentrales AUS am Abend in dem Bürogebäude) an diese Bluetooth-Produkte mittels der Bewegungs- und/oder Präsenzmelder 10 übertragen werden, da diese beide Kommunikationsmedien unterstützen.
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In einem weiteren Beispiel können auch im Außenbereich des Gebäudes G entsprechende Bluetooth-Leuchten 20 angeordnet sein, die mit einem an einer Außenwand des Gebäudes G angebrachten Bewegungs- und/oder Präsenzmelder 10 Daten D austauschen können, was in 2 vereinfacht illustriert ist. Ähnlich dem obigen Beispiel kann hier ohne aufwändige KNX Installation eine Integration der Bluetooth-Leuchten 20 in das Gebäudesteuerungssystem 100 erfolgen. Eine individuelle Schaltung von Leuchten 20 über den KNX-Bus würde zu einem sehr hohen Verkabelungsaufwand führen. Hier hat die Ausführungsform der Erfindung, ein Maschen-Funk-Netzwerk von Geräten 20 als System 200 vorzusehen, den gro-ßen Vorteil, dass durch entsprechende Hops oder Weiterleitungsvorgänge in dem Maschen-Funk-Netzwerk die Reichweite entsprechend beliebig erweitert werden kann, vorausgesetzt, dass das Maschen-Funk-Netzwerk engmaschig genug ist, sodass ein Gerät 20 stets mit zumindest einem anderen Gerät 20 in Funkverbindung steht. So kann also mittels KNX eine Solarleuchte in einem vom Haus entfernten Bereich eines großen Gartens gesteuert werden, wobei die KNX-Befehle von der zentralen Steuerungseinheit 120 zu dem Gebäudetechnikelement 10 und dann mittels mehrfacher Sprünge oder Hops über mehrere Geräte 20 des Systems 200 schließlich zu dem angesprochenen Gerät 20 gelangen. Dies ist auch daher möglich, da die zu übertragene Datenmenge / die erforderliche Bandbreite für diesen Anwendungszweck nicht einschränkend ist.
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Diese Einbindung der Geräte 20 mittels des Gebäudetechnikelements 10 kann durch den geringen Verkabelungsaufwand Kosten sparen. Ebenso ergibt sich ein geringere Installationsaufwand, da bei den Bluetooth-Produkten die reine Versorgungsspannung ohne weitere Buskabel ausreicht.
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3 zeigt einen Ablaufplan einer Ausführungsform eines Verfahrens 300 zur Steuerung eines Geräts 20 in einem System 200 aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte 20 gemäß der vorliegenden Erfindung.
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In Schritt S310 wird eine Funkschnittstelle 24 des Geräts 20 mit der Funkschnittstelle 14 des oben beschriebenen Gebäudetechnikelements 10 in dem Gebäudesteuerungssystem 100 zum Austausch von Daten D verbunden.
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In Schritt S320 werden Daten D von dem Gebäudetechnikelement 10 des Gebäudesteuerungssystems 100 über die Funkschnittstelle 24 des Geräts 20 empfangen. Die Daten D können Steuersignale zur Steuerung des Geräts 20 aufweisen.
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Das Gerät 20, zum Beispiel die oben beschriebene Leuchte 20 kann anhand der Steuersignale eine entsprechende Steuerung wie An/Aus vornehmen. Dazu ist kein zusätzlicher Aktuator zur Ansteuerung nötig.
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Weiterhin ist ein Computerprogramm bereitgestellt, das Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch ein Gerät 20 eines Systems 200 aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte 20 dieses veranlassen, das oben beschriebene Verfahren 300 auszuführen.
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Ebenso bereitgestellt ist computerlesbares Medium, das Befehle umfasst, die bei der Ausführung durch ein Gerät 20 eines Systems 200 aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte 20 dieses veranlassen, das oben beschriebene Verfahren auszuführen.
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Ferner ist eine Vorrichtung zur Datenverarbeitung bereitgestellt, die Mittel zur Ausführung des oben beschriebenen Verfahrens 300 umfasst.
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Mittels des erfindungsgemäßen Gebäudetechnikelements 12, des Gebäudesteuerungssystems 100 sowie des Verfahren 300 müssen nicht an allen Positionen im oder um das Gebäude G KNX-Produkte installiert werden. Das Gebäudetechnikelement 10 ermöglicht es Informationen aus „Nicht-KNX-Produkten“ (zum Beispiel, Anwesenheit, Helligkeitswerte, Status von Leuchten 20, Dimmlevel, oder weitere Sensorwerte wie Temperatur oder Luft) im KNX-Bussystem bereitzustellen, bzw. Steuersignale (zum Beispiel, Ausschalten, Einschalten, Dimmen) aus dem KNX-Bussystem zu den „Nicht-KNX-Produkten“ zu senden.
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Die eingeschränkte Nutzung der Bluetooth-Schnittstelle im Bereich der KNX-Produkte wird durch die vorliegende Erfindung erweitert. Heutzutage wird diese lediglich genutzt, um Werte der KNX-Produkte anzuzeigen und den KNX Programmiermodus zu starten. Die KNX-Produkte werden um ein softwarebasiertes Gateway erweitert, dass es ermöglicht, die Kommunikation aus der Bluetooth- oder Bluetooth-Mesh-Umgebung in die KNX-Umgebung und andersherum zu realisieren. Dabei können Befehle und Einstellungen aus dem KNX-Bussystem in die Bluetooth-Produkte und Gruppen gebracht werden.
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Die Integration der Gateway Funktionalität zwischen dem KNX-Protokoll und dem Bluetooth-Protokoll in Bewegungs- und/oder Präsenzmelder erlaubt es Informationen zwischen den Protokollen ohne zusätzliche Hardware (klassische Gateways) umzusetzen.
