WO2024033088A1 - Gebäudetechnikelement, gebäudesteuerungssystem mit diesem und verfahren zur steuerung eines geräts - Google Patents

Gebäudetechnikelement, gebäudesteuerungssystem mit diesem und verfahren zur steuerung eines geräts Download PDF

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WO2024033088A1
WO2024033088A1 PCT/EP2023/070751 EP2023070751W WO2024033088A1 WO 2024033088 A1 WO2024033088 A1 WO 2024033088A1 EP 2023070751 W EP2023070751 W EP 2023070751W WO 2024033088 A1 WO2024033088 A1 WO 2024033088A1
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building
data
control system
technology element
building technology
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PCT/EP2023/070751
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Stefan Muth
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Steinel Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a building technology element, a building control system with this and a method for controlling a device, as well as wireless communication of the building technology element with the device.
  • building technology elements are networked using communication lines with the building control system for monitoring, control, regulation and/or optimization.
  • the building technology elements can be sensors (such as motion and/or presence detectors, brightness and/or air pressure sensors, air quality sensors such as temperature, humidity, VOC, CO2, or their combinatorics), actuators (such as lighting control, alarm systems, heating and roller shutters). -controls) and other technical systems (e.g. multimedia devices such as televisions, DVD players, or a stereo system).
  • the building control system can be connected to an external communication network, such as the Internet or a cellular network, which makes it possible to control and adjust the building technology elements externally (for example via a homeowner's mobile device).
  • the building control system can have a control center for connection to external networks, for example a KNX IP gateway.
  • the building control system can also autonomously regulate or control technical processes in a building system or within a company, according to the data recorded by sensor elements.
  • Frequently used building control systems are based on bus systems such as the decentralized KNX bus system, which connects the sensors and actuators in a building control system through the communication lines (i.e. networked using the communication lines that enable wired communication).
  • the communication lines i.e. networked using the communication lines that enable wired communication.
  • integrating wirelessly communicating devices into such a KNX bus system outside of a KNX-RF radio system is not easily possible.
  • the object of the present invention is therefore to provide an improved integration of wirelessly communicating devices into a wired building control system.
  • a building technology element in a wired building control system having the following: a radio network transmitter-receiver with a limited transmitter range, a radio network interface, which allows the building technology element to wirelessly exchange data with an in A system of wirelessly connected devices within transmitter range connects, a communication interface that connects the building technology element for the wired exchange of data with the wired building control system, and a processing unit. It is provided that the processing unit is adapted to control an exchange of data between the system of wirelessly connected devices and the building control system and to manage the data assigned to the respective devices.
  • Such a building technology element serves as an intermediary or as a gateway that enables data to be exchanged between the wired building control system and the system of wirelessly connected devices. It integrates the devices that communicate wirelessly with each other into the building control system. Or to put it another way, the building technology element makes it possible Wired building control system to access the devices and exchange information. Furthermore, the building technology element manages the data assigned to the devices in order to efficiently transmit corresponding information from the central control unit to corresponding devices.
  • the building technology element can advantageously function as a master device, which controls the devices of the system as slave devices.
  • the building technology element represents the building control system (or an interface gateway) and can regulate, monitor, manage, mediate, manage the data exchange between the devices and the central control unit, or act as an intermediary in the data exchange.
  • the processing unit can process the data received from a device in the system.
  • the processing unit can be adapted to translate the wireless protocol of the system assigned to the received data into a wired protocol of the building control system and to transmit the processed data to the wired building control system via the communication interface.
  • the data received by the device can include, for example, current operating parameters of the device.
  • the processing unit can therefore have the function of a software-based protocol converter, which makes it possible to provide data such as operating parameters of a device from a wireless system in the wired building control system.
  • the processing unit can also process the data from the wired building control system. It can be adapted to translate the wired protocol of the building control system assigned to the received data into a wireless protocol of the system and to transmit the processed data to a device in the system via the radio interface.
  • the received data may include control signals for the device.
  • the processing unit serving as a protocol converter can therefore also transmit or transmit control signals from the wired building control system into the system of wirelessly connected devices.
  • the building technology element can act as a master, which controls the devices (slaves) using the control signals.
  • the integration of the software-based gateway functionality in the building technology element can make it possible to implement information between the wired protocol and the wireless protocol of the building technology element without additional hardware. In other words, there is no need for hardware-based gateways that have to be subsequently installed in the building technology elements or introduced into the building control system as top-hat rail devices.
  • the processing unit can further be adapted to assign an identification (for example an address) that is uniquely assigned to the building control system to the functions of a device in the system in a registration process and to send this via the communication interface to the building control system for registration or for registration or for login to be transferred in a register. Furthermore, the processing unit can store the identifications assigned to the devices of the system in an association table together with the respective system addresses of the devices. This allows any number of new devices to be integrated into the system, with the processing unit managing the corresponding device data using the association table.
  • an identification for example an address
  • the building control system can have a registration unit for integrating additional building technology elements.
  • the registration unit can receive the identification or group identification uniquely assigned to a device in the system via a system communication interface and register it.
  • the registration unit can be designed as a further computer unit that can be temporarily integrated into the building control system and registers corresponding devices. It can also be designed as a control unit that is stationarily integrated into the building control system.
  • the processing unit can also be adapted to receive control commands sent by the building control system and addressed to a device in the system and to forward them to the corresponding device.
  • the association table can be used or assisted in transmitting the data to appropriate devices.
  • the group address that is assigned to the corresponding function can easily be linked via the association table.
  • the building technology element can be designed as an actuator and/or as a sensor.
  • the actuator can be set up to act on a lighting system, a heating system or a ventilation system in a room of a building assigned to the actuator and/or an environment of the building assigned to the actuator.
  • the sensor can also be a brightness sensor, a temperature sensor, an air humidity sensor, an air pressure sensor, a CO2 sensor, a VOC sensor, a motion and/or presence detector, or a combination of various sensors.
  • the system of wirelessly connected devices can be designed as a mesh radio network and include a lighting system, a heating system, or a ventilation system.
  • such a mesh radio network can be a “Bluetooth Mesh” network, which is a standard for computer mesh networks and is based on Bluetooth Low Energy (BLE).
  • Bluetooth Mesh enables many-to-many device communication via the Bluetooth wireless protocol.
  • the radio interface of the building technology element can be a Bluetooth mesh interface, via which data can be received from and sent to the devices in the system.
  • the communication interface can be a KNX bus interface or an IP interface.
  • a protocol of the building control system can be a KNX protocol and a protocol of the system of wirelessly connected devices can be a Bluetooth mesh protocol.
  • the data received from the devices of the system are transmitted to the building control system by a building technology element acting as an intermediary.
  • This allows the data and devices of the wireless system to be efficiently integrated into the building technology element Implement building control system. No additional expensive hardware is required, reducing additional costs.
  • a computer-implemented method for controlling a device in a system of wirelessly connected devices comprising the steps: connecting a radio interface of the device to a radio interface of a building technology element in a building control system for exchanging data, Receiving the data from the building technology element of the building control system via the radio interface of the device, the data having control signals for controlling the device.
  • the building technology element acts as a master, which transmits the control signals to the devices or slaves or makes the data from the radio network available to the wired building control system.
  • the above object is also achieved by a data processing device comprising means for carrying out the above method.
  • Figure 1 is a schematic view of an embodiment of a building technology element in a building control system according to the present invention
  • Figure 2 is a schematic view of an embodiment of a building control system according to the present invention.
  • Figure 3 is a flowchart of an embodiment of a method for controlling a device in a system of wirelessly interconnected devices in accordance with the present invention.
  • FIG. 4 shows a schematic view of an embodiment of an association table.
  • FIG. 1 shows a simplified schematic view of an embodiment of a building technology element 10 in a wired building control system 100 according to the present invention.
  • the building technology element 10 has a radio network transceiver 12, a radio interface 14, a communication interface 16 and a processing unit 18.
  • the radio network transceiver 12 has a limited transmitter range (or a defined limited transmission power) and receives/transmits data D only within a specific area surrounding the building technology element 10.
  • the radio interface 14 connects the radio network transceiver 12 with a system 200, which is within transmitter range, of devices 20 that are wirelessly or wirelessly connected to one another for the wireless or wireless exchange of data D.
  • a system 200 which is within transmitter range, of devices 20 that are wirelessly or wirelessly connected to one another for the wireless or wireless exchange of data D.
  • the building technology element 10 can communicate with any device 20 of the system 200. In Fig. 1 two devices 20 connected to the building technology element 10 are shown. For example, control commands can be transmitted to the devices 20 via the building technology element 10, which will be described in detail later.
  • the building technology element 10 Via the communication interface 16, the building technology element 10 is further connected to the wired building control system 100 for the wired or wired exchange of data D.
  • the building control system 100 can be designed as a decentralized system with further building technology elements 10, which exchanges data D with the building technology element (10). This is illustrated in FIG. 1 by corresponding arrows. Also possible is a central building control system 100 with a stationary control unit 120, which will be described later.
  • the processing unit controls an exchange of data D between the system 200 of wirelessly connected devices 20 and the building control system 100. In addition, it manages the data assigned to the respective devices 20.
  • the processing unit 18 establishes and regulates data exchange between the system 200 based on wireless or wireless communication and the building control system 100 based on wired or wired communication.
  • the building technology element 10 therefore serves as an intermediary (or gateway or bridge) between these two systems 100, 200. This allows data D to be transferred from the system 200 to the building control system 100 and vice versa, or the devices 20 of the system 200 to be integrated into the building control system 100 become. No additional hardware is required.
  • the radio network transceiver 12, the radio network interface 14 and the communication interface 16 together with the processing unit 18 enable efficient data exchange.
  • the building technology element 10 can function as a master device, which controls the devices 20 of the system 200 as slave devices. This is also simplified by the corresponding arrows in Fig. 1.
  • the processing unit 18 can process the data D received from a device 20 of the system 200, translating the wireless protocol of the system 200 associated with the received data D into a wired protocol of the building control system 100. It can then transmit the processed data D to the building control system 100 via the communication interface 16.
  • the building control system 100 which is designed as a central system, can be processed Data D is transmitted to the control unit 120.
  • the data D processed in the building control system 100 which is designed as a decentralized system, can be transmitted to other building technology elements 10.
  • the data D received by the device 20 may include current operating parameters of the device 20.
  • operating parameters of a device 20 designed as a lamp can be transmitted to a building technology element 10, which is designed, for example, as a motion and/or presence detector be forwarded to the building control system 100 after protocol translation.
  • a building technology element 10 which is designed, for example, as a motion and/or presence detector be forwarded to the building control system 100 after protocol translation.
  • 2 shows a simplified representation of the building control system 100 with the lamp 20 and the motion and/or presence detector 10 in a room R1 of a building G.
  • the wireless data exchange between the lamp 20 and the motion and/or presence detector 10 is included indicated by the wavy lines. This example will be explained in detail later.
  • the processing unit 18 can process the data D received from the building control system 100, translating the wired protocol of the building control system 100 assigned to the received data D into a wireless protocol of the system 200.
  • the processed data D can then be transmitted to a device 20 of the system 200 via the radio interface 14.
  • the received data D may include control signals for the device 20.
  • a control signal for the dimming level of the lamp 20 to the lamp 20 via the motion and/or presence detector 10.
  • the processing unit 18 (not shown in FIG. 2) of the motion and/or presence detector 10 can translate the control signal for the lamp 20 contained in the wired protocol into the wireless protocol of the system 200 and forward this to the radio interface 14 (not in 2) of the motion and/or presence detector 10.
  • the processing unit 18 can thus serve as a protocol converter (ie, have software-based gateway functionality) that converts the wireless protocol of the data D from the system 200 into the wired protocol of the building control system 100 transferred and vice versa.
  • a protocol converter ie, have software-based gateway functionality
  • the radio connection between the devices 20 and the building technology element 10 is also better than in conventional solutions with a gateway designed as a top-hat rail in a control cabinet.
  • additional building technology elements 10 can be dispensed with, which additionally saves control lines.
  • the processing unit 18 can, in a registration process, assign a device 20 of the system 200 an identification that is uniquely assigned to the building control system 100 and transmit this via the communication interface 16 to the building control system 100 for registration.
  • a universally unique identifier UUID
  • a group address ADD_200_1, ..., ADD_200_4 of the system 200 can be assigned an address of the building control system ADD_100_1, ..., ADD_100_4.
  • a UUID or group address ADD_200_1, ..., ADD_200_4 of a Bluetooth mesh system 200 assigned to a group of devices 20 such as a hallway group or ground floor group can have a UUID or KNX address ADD_100_1, . .. , ADD_100_4 can be assigned.
  • the processing unit 18 can store the identifications ADD_100_1, ..., ADD_100_4 assigned to the devices 20 of the system 200 in an association table Tab together with the respective UUlD or group addresses of the devices 20.
  • Such an association table Tab is shown schematically in FIG. 4.
  • the building technology element 10 acting as a master can send requests to the system 200 at fixed intervals to check whether new devices 20 have been added and need to be registered. Likewise, new devices 20 can send a corresponding registration request to the building technology element 10 after installation.
  • the processing unit 18 can then store the data D of the new devices such as the UUlD or group addresses ADD_200_1, ..., ADD_200_4 in the association table Tab.
  • the building control system 100 can have a registration unit 120 for integrating additional building technology elements 10.
  • the registration unit 120 can receive the identification or group identification uniquely assigned to a device 20 of the system 200 via a system communication interface 110 and register it.
  • the registration unit 120 can be designed as a computer unit that is temporarily connected to the decentralized building control system 100. As already described above, in another embodiment it can be designed as a control unit 120, with the building control system then functioning as a central system.
  • the processing unit 18 can receive the control commands sent by the building control system 100 and addressed to a device 20 of the system 200 and forward them to the corresponding device 20.
  • the processing unit 18 can assign the data D received from the building control system 100, such as the control unit 120, to the corresponding devices 20 and pass them on to the devices 20 after the protocol translation.
  • the building technology element 10 can be designed as an actuator and/or as a sensor.
  • the building technology element 10 designed as an actuator can, for example, act on a lighting system, a heating system or a ventilation system in a room R1, R2 of a building G assigned to the actuator and/or an environment of the building G assigned to the actuator.
  • the senor can be a brightness sensor, a temperature sensor, an air humidity sensor, an air pressure sensor, a CO2 sensor, a VOC sensor, a motion and/or presence detector, or a combination of various sensors, as described above.
  • the system 200 of devices 20 that are wirelessly connected to one another can be designed as a mesh radio network, which is shown in simplified form in FIG. It can include a lighting system, a heating system, or a ventilation system. However, this is only an example and other wirelessly connected devices 20 can form the system 200.
  • the radio interface 14 can also be a Bluetooth mesh interface.
  • Bluetooth Mesh is based on Bluetooth Low Energy (BLE), formerly Bluetooth Smart, a radio technology with which the devices 20 can be networked in an environment, i.e. with a range, of approximately 10 meters.
  • BLE Bluetooth Low Energy
  • the communication interface 16 can be a KNX bus interface or an IP interface.
  • a protocol of the building control system 100 can be a KNX protocol and a protocol of the system 200 of wirelessly connected devices 20 can be a Bluetooth mesh protocol.
  • the processing unit 18 can mediate between the KNX protocol and the Bluetooth mesh protocol with the software-based gateway functionality in order to efficiently control communication between the system 200 and the building control system 100.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the building control system 100 according to the invention with several building technology elements 10.
  • the building control system 100 can be designed as a central or decentralized system as described above.
  • the system communication interface 110 can connect the building control system 100 with building technology elements 10. This is also illustrated in FIG. 1, with the other building technology elements 10 being shown in dashed lines. These elements 10 can also exchange data D with devices 20 via their respective radio interfaces 14 (not shown in FIG. 1) and transmit it to the control unit 120, i.e. work as a data hub or data transmission interface. This is connected to the devices 20 1 is representative of the other building technology elements 10.
  • the system 200 can also include additional devices 20 or there can be several systems 200 with which a building technology element 10 according to the invention can communicate.
  • the building technology element therefore works as a central data distribution interface or as a central data distribution point or as a central post office between the system 200 and the control unit 120. In doing so, it collects the data from the devices 20 transmitted via the radio protocol and transmits it to the control unit 120, the building technology element 10 here represents the control unit 120. Furthermore, the building technology element 10 intercepts control or command data packets via the wired protocol, which is preferably transmitted via a data bus system, from the central control unit 120, which are addressed to specific devices 20 (in the wired protocol), in order to then send them to them to forward these devices 20 via radio.
  • the wired protocol which is preferably transmitted via a data bus system
  • the control unit 120 can exchange data D with the building technology element 10 via the system communication interface 110.
  • Data D from the system 200 from wirelessly connected devices 20 is received from the building technology element 10 via the system communication interface 110.
  • data D can be transmitted via the system communication interface 110 or via the communication interface 16 of the other building technology elements 10 to the building technology element 10 for controlling a device 20 of the system 200.
  • operating parameters can be forwarded from a device 20 such as a lamp 20 to the control unit 120 or another motion and/or presence detector 10 by means of the building technology element 10 according to the invention, for example the motion and/or presence detector 10 described above.
  • the wireless protocol e.g. Bluetooth mesh
  • a wired protocol e.g. KNX
  • FIG. 2 whereby the lamp 20 and the motion and/or presence detector 10 are located in the room R1.
  • the motion and/or presence detector can also have 10 operating parameters receive and pass on another device 20 such as a heater 20, which is located in another room R2.
  • the building control system 100 can be a KNX bus system.
  • Bluetooth lights 20 can wirelessly transmit data D such as brightness and light status (on/off, dimming level) to the motion and/or presence detectors 10 installed in the offices, which are integrated in the KNX bus. These can then use their processing units 18 with the software-based gateway functionality described above to translate the data D into a corresponding KNX protocol.
  • the motion and/or presence detectors can also forward their own data, for example the presence of people, together with the processed data D of the Bluetooth lights 20 to the control unit 120.
  • Control commands can also be transmitted from the control unit 120 (for example, a central OFF in the evening in the office building) to these Bluetooth products using the motion and/or presence detectors 10, since these support both communication media.
  • corresponding Bluetooth lights 20 can also be arranged in the outside area of the building G, which can exchange data D with a motion and/or presence detector 10 attached to an outside wall of the building G, which is simplified in FIG is illustrated. Similar to the example above, the Bluetooth lights 20 can be integrated into the building control system 100 without a complex KNX installation. Individual switching of lights 20 via the KNX bus would result in a very high amount of cabling.
  • a mesh radio network of devices 20 as a system 200 has the great advantage that the range can be extended as desired through appropriate hops or forwarding processes in the mesh radio network, provided that this Mesh radio network is close-meshed enough so that a device 20 is always in radio communication with at least one other device 20. So a solar light can be controlled in an area of a large garden away from the house using KNX. whereby the KNX commands from the central control unit 120 to the building technology element 10 and then via multiple jumps or hops via several devices 20 of the system 200 finally reach the addressed device 20. This is also possible because the amount of data to be transmitted / the required bandwidth is not restrictive for this application.
  • FIG. 3 shows a flowchart of an embodiment of a method 300 for controlling a device 20 in a system 200 of wirelessly connected devices 20 according to the present invention.
  • step S310 a radio interface 24 of the device 20 is connected to the radio interface 14 of the building technology element 10 described above in the building control system 100 for the exchange of data D.
  • step S320 data D is received from the building technology element 10 of the building control system 100 via the radio interface 24 of the device 20.
  • the data D can contain control signals for controlling the device 20.
  • the device 20, for example the lamp 20 described above, can carry out a corresponding control such as on/off based on the control signals. No additional actuator is required for control.
  • a computer program which comprises commands which, when the program is executed by a device 20 of a system 200 made up of wirelessly connected devices 20, cause the latter to carry out the method 300 described above.
  • a computer-readable medium comprising instructions which, when executed by a device 20 of a system 200 of wirelessly interconnected devices 20, cause it to carry out the method described above.
  • a device for data processing which includes means for carrying out the method 300 described above.
  • the building technology element 12 By means of the building technology element 12 according to the invention, the building control system 100 and the method 300, KNX products do not have to be installed at all positions in or around the building G.
  • the building technology element 10 makes it possible to provide information from “non-KNX products” (for example, presence, brightness values, status of lights 20, dimming level, or other sensor values such as temperature or air) in the KNX bus system, or control signals (for example, Switching off, switching on, dimming) from the KNX bus system to the “non-KNX products”.
  • non-KNX products for example, presence, brightness values, status of lights 20, dimming level, or other sensor values such as temperature or air
  • control signals for example, Switching off, switching on, dimming
  • the limited use of the Bluetooth interface in the area of KNX products is expanded by the present invention.
  • This is only used to display values of the KNX products and to start the KNX programming mode.
  • the KNX products are expanded to include a software-based gateway that makes it possible to implement communication from the Bluetooth or Bluetooth mesh environment into the KNX environment and vice versa. Commands and settings from the KNX bus system can be brought into the Bluetooth products and groups.
  • gateway functionality between the KNX protocol and the Bluetooth protocol in motion and/or presence detectors allows information to be implemented between the protocols without additional hardware (classic gateways).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gebäudetechnikelement (10) in einem drahtgebundenen Gebäudesteuerungssystem (100), wobei das Gebäudetechnikelement (10) aufweist: einen Funknetzwerk-Sender-Empfänger (12) mit begrenzter Sender-Reichweite; eine Funknetzwerk-Schnittstelle (14), die das Gebäudetechnikelement (10) zum drahtlosen Austausch von Daten (D) mit einem in Sender-Reichweite befindlichen System (200) aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte (20) verbindet; eine Kommunikationsschnittstelle (16), die das Gebäudetechnikelement (10) zum drahtgebundenen Austausch von Daten (D) mit dem drahtgebundenen Gebäudesteuerungssystem (100) verbindet; und eine Verarbeitungseinheit (18). Dabei ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinheit (18) dazu angepasst ist, einen Austausch von Daten (D) zwischen dem System (200) aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte (20) und dem Gebäudesteuerungssystem (100) zu steuern und die den jeweiligen Geräten (20) zugeordneten Daten zu verwalten.

Description

Gebäudetechnikelement, Gebäudesteuerungssystem mit diesem und Verfahren zur Steuerung eines Geräts
[0001] 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.
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es folglich, eine verbesserte Einbindung von drahtlos miteinander kommunizierenden Geräten in ein drahtgebundenes Gebäudesteuerungssystem bereitzustellen.
[0005] 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.
[0006] 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.
[0007] 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.
[0008] 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.
[009] 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.
[0010] 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. [0011] 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.
[0012] 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.
[0013] 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.
[0014] 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.
[0015] Das Gebäudetechnikelement kann als Aktuator und/oder als Sensor ausgebildet sein. [0016] 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.
[0017] 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.
[0018] 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.
[0019] Zum Beispiel kann ein solches Maschen-Funk-Netzwerk ein „Bluetooth Mesh“-Netz- werk 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.
[0020] In diesem Kontext kann die Funkschnittstelle des Gebäudetechnikelements eine Blue- tooth-Mesh-Schnittstelle sein, über die von den Geräten des Systems Daten empfangen und an diese verschickt werden können.
[0021] Ferner kann die Kommunikationsschnittstelle eine KNX-Busschnittstelle oder ein IP- Schnittstelle sein.
[0022] Ebenso kann ein Protokoll des Gebäudesteuerungssystems ein KNX-Protokoll sein und ein Protokoll des Systems aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte ein Blue- tooth-Mesh-Protokoll sein.
[0023] 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.
[0024] 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.
[0025] 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.
[0026] 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.
[0027] 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.
[0028] Die obige Aufgabe wird auch gelöst durch eine Vorrichtung zur Datenverarbeitung, umfassend Mittel zur Ausführung des obigen Verfahrens.
[0029] Die Erfindung wird im Folgenden beispielsweise anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch: [0030] Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Gebäudetechnikelements in einem Gebäudesteuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung;
[0031] Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Gebäudesteuerungssystems gemäß der vorliebenden Erfindung;
[0032] Fig. 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
[0033] Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Assoziationstabelle.
[0034] Fig. 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-Sen- der-Empfänger 12, eine Funkschnittstelle 14, eine Kommunikationsschnittstelle 16 und eine Verarbeitungseinheit 18 auf.
[0035] 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.
[0036] 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 Fig. 1 vereinfacht durch einen entsprechenden Pfeil illustriert. Dabei kann das Gebäudetechnikelement 10 mit einem beliebigen Gerät 20 des Systems 200 kommunizieren. In Fig. 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. [0037] 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 Fig. 1 durch entsprechende Pfeile veranschaulicht. Ebenso möglich ist ein zentrales Gebäudesteuerungssystem 100 mit einer stationären Steuerungseinheit 120, die später noch beschrieben wird.
[0038] 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.
[0039] 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-Emp- fänger 12, die Funknetzwerk-Schnittstelle 14 und die Kommunikationsschnittstelle 16 zusammen mit der Verarbeitungseinheit 18 ermöglichen einen effizienten Datenaustausch.
[0040] 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 Fig. 1 veranschaulicht.
[0041] 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.
[0042] 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 Fig. 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.
[0043] 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.
[0044] 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 Fig. 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 Fig. 2 gezeigt) des Bewegungs- und/oder Präsenzmelder 10 geben.
[0045] 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.
[0046] 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 UUlD-oder Grup- pen-Adressen der Geräte 20 speichern. Eine solche Assoziationstabelle Tab ist dabei schematisch in Fig. 4 dargestellt. Die Zuweisung der den Geräten 20 des Systems 200 zugeordneten UUlD-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.
[0047] 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 UUlD-oder Gruppen-Adressen ADD_200_1 , ... , ADD_200_4 in der Assoziationstabelle Tab speichern. [0048] 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-Identifika- tion 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.
[0049] 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.
[0050] 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.
[0051] Das Gebäudetechnikelement 10 kann als Aktuator und/oder als Sensor ausgebildet sein.
[0052] 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.
[0053] 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.
[0054] Das System 200 aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte 20 kann als ein Maschen-Funk-Netzwerk ausgebildet sein, was in Fig. 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.
[0055] Die Funkschnittstelle 14 kann ferner eine Bluetooth-Mesh-Schnittstelle sein.
[0056] 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.
[0057] Die Kommunikationsschnittstelle 16 kann eine KNX-Busschnittstelle oder ein IP- Schnittstelle sein.
[0058] 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.
[0059] 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.
[0060] Fig. 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.
[0061] In dem als zentralen System ausgebildeten Gebäudesteuerungssystem 100 kann die System-Kommunikationsschnittstelle 110 das Gebäudesteuerungssystem 100 mit Gebäudetechnikelementen 10 verbinden. Dies ist auch in Fig. 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 Fig. 1 gezeigt) Daten D austauschen und an die Steuerungseinheit 120 überbringen, also als Daten-Hub oder Daten-Über- tragungsschnittstelle arbeiten. Dabei ist das mit den Geräten 20 in Verbindung stehend gezeigte Gebäudetechnikelement 10 in der Fig. 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.
[0062] 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 Fig. 1 und Fig. 2 vereinfacht dargestellt.
[0063] 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.
[0064] 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 Fig. 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-Bussys- tem sein.
[0065] Dieses Konzept eignet sich auch für Geschäfts- oder Bürogebäude. Es müssten zum Beispiel nicht alle Räume mit einer KNX-Bussteuerung ausgelegt werden. Die T reppenhäuser, 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 Bewe- gungs- 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.
[0066] 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 Fig. 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 großen 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.
[0067] 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.
[0068] Fig. 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.
[0069] 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.
[0070] 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.
[0071] 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.
[0072] 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. [0073] 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.
[0074] Ferner ist eine Vorrichtung zur Datenverarbeitung bereitgestellt, die Mittel zur Ausführung des oben beschriebenen Verfahrens 300 umfasst.
[0075] 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.
[0076] 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-Bussys- tem in die Bluetooth-Produkte und Gruppen gebracht werden.
[0077] 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.

Claims

Patentansprüche
1. Gebäudetechnikelement (10) in einem drahtgebundenen Gebäudesteuerungssystem (100), wobei das Gebäudetechnikelement (10) aufweist:
- einen Funknetzwerk-Sender-Empfänger (12) mit begrenzter Sender-Reichweite;
- eine Funknetzwerk-Schnittstelle (14), die das Gebäudetechnikelement (10) zum drahtlosen Austausch von Daten (D) mit einem in Sender-Reichweite befindlichen System (200) aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte (20) verbindet;
- eine Kommunikationsschnittstelle (16), die das Gebäudetechnikelement (10) zum drahtgebundenen Austausch von Daten (D) mit dem drahtgebundenen Gebäudesteuerungssystem (100) verbindet; und
- eine Verarbeitungseinheit (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (18) dazu angepasst ist, einen Austausch von Daten (D) zwischen dem System (200) aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte (20) und dem Gebäudesteuerungssystem (100) zu steuern und die den jeweiligen Geräten (20) zugeordneten Daten zu verwalten.
2. Gebäudetechnikelement (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gebäudetechnikelement (10) als Master-Gerät fungiert, welches die Geräte (20) des Systems (200) als Slave-Geräte steuert.
3. Gebäudetechnikelement (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (18) die von einem Gerät (20) des Systems (200) empfangen Daten (D) verarbeitet, wobei sie dazu angepasst ist, das den empfangenen Daten (D) zugeordnete drahtlose Protokoll des Systems (200) in ein drahtgebundenes Protokoll des Gebäudesteuerungssystems (100) zu übersetzen und die verarbeiteten Daten (D) über die Kommunikationsschnittstelle (16) an das Gebäudesteuerungssystem (100) zu übertragen, wobei die von dem Gerät (20) empfangenen Daten (D) aktuelle Betriebsparameter des Geräts (20) aufweisen.
4. Gebäudetechnikelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (18) die von dem Gebäudesteuerungssystem (100) empfangenen Daten (D) verarbeitet, wobei sie dazu angepasst ist, das den empfangenen Daten (D) zugeordnete drahtgebundene Protokoll des Gebäudesteuerungssystems (100) in ein drahtloses Protokoll des Systems (200) zu übersetzen und die verarbeiteten Daten (D) über die Funkschnittstelle (14) an ein Gerät (20) des Systems (200) zu übertragen, wobei die empfangenen Daten (D) Steuersignale für das Gerät (20) aufweisen.
5. Gebäudetechnikelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (18) dazu angepasst ist, in einem Registrierungsprozess, einem Gerät (20) des Systems (200) eine dem Gebäudesteuerungssystem (100) eindeutig zugeordnete Identifikation zuzuweisen und diese über die Kommunikationsschnittstelle (16) an das Gebäudesteuerungssystem (100) zur Registration zu übertragen, wobei die Verarbeitungseinheit (18) die den Geräten (20) des Systems (200) zugewiesenen Identifikationen in einer Assoziationstabelle (Tab) zusammen mit den jeweiligen System-Adressen der Geräte (20) speichert.
6. Gebäudetechnikelement (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebäudesteuerungssystem (100) eine Registrationseinheit (120) zur Einbindung weiterer Gebäudetechnikelemente (10) aufweist, wobei die Registrationseinheit (120) über eine System-Kommunikationsschnittstelle (110) die einem Gerät (20) des Systems (200) eindeutig zugeordnete Identifikation oder Gruppen-Identifikation empfängt und dieses registriert.
7. Gebäudetechnikelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (18) dazu angepasst ist, von dem Gebäudesteuersystem (100) gesendete und an ein Gerät (20) des Systems (200) adressierte Steuerbefehle zu empfangen und an das entsprechende Gerät (20) weiterzuleiten.
8. Gebäudetechnikelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebäudetechnikelement (10) als Aktuator und/oder als Sensor ausgebildet ist.
9. Gebäudetechnikelement (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator dazu eingerichtet ist, 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) einzuwirken.
10. Gebäudetechnikelement (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Helligkeitssensor, ein Temperaturfühler, ein Luftfeuchtesensor, ein Luftdrucksensor, ein CC>2-Sensor, ein VOC Sensor, ein Bewegungs- und/oder Präsenzmelder oder eine Kombinatorik der verschiedenen Sensoren ist.
11 . Gebäudetechnikelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System (200) aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte (20) als ein Ma- schen-Funk-Netzwerk ausgebildet ist und eine Lichtanlage, eine Heizungsanlage, oder eine Lüftungsanlage umfasst.
12. Gebäudetechnikelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkschnittstelle (14) eine Bluetooth-Mesh-Schnittstelle ist.
13. Gebäudetechnikelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsschnittstelle (16) eine KNX-Busschnittstelle oder ein IP-Schnittstelle ist.
14. Gebäudetechnikelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Protokoll des Gebäudesteuerungssystems (100) ein KNX-Protokoll ist und ein Protokoll des Systems (200) aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte (20) ein Bluetooth- Mesh-Protokoll ist.
15. Computerimplementiertes Verfahren (300) zur Steuerung eines Geräts (20) in einem System (200) aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte (20), umfassend:
- Verbinden (S310) einer Funkschnittstelle (24) des Geräts (20) mit einer Funkschnittstelle (14) eines Gebäudetechnikelements (10) in einem Gebäudesteuerungssystem (100) zum Austausch von Daten (D);
Empfangen (S320) der Daten (D) von dem Gebäudetechnikelement (10) des Gebäudesteuerungssystems (100) über die Funkschnittstelle (24) des Geräts (20), wobei die Daten (D) Steuersignale zur Steuerung des Geräts (20) aufweisen.
16. Computerprogramm umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch ein Gerät (20) eines Systems (200) aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte (20) dieses veranlassen, das Verfahren (300) nach Anspruch 15 auszuführen.
17. Computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch ein
Gerät (20) eines Systems (200) aus drahtlos miteinander in Verbindung stehender Geräte (20) dieses veranlassen, das Verfahren (300) nach Anspruch 15 auszuführen.
18. Vorrichtung zur Datenverarbeitung, umfassend Mittel zur Ausführung des Verfahrens (300) nach Anspruch 15.
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