asut-Bulletin
Connected Living
Ausgabe
04/2018
asut-Praxisleitfaden Smart Home

Über 80 Prozent der Schweizer Bevölkerung nutzen das Internet mehrmals pro Woche und mehr als 40 Prozent nutzen täglich ein Smartphone. Immer mehr Menschen haben eine digitale Erwartungshaltung, das Smartphone ist allgegenwärtig und ein Internet-Zugang zählt nebst Wasser-, Energie- und Verkehrsinfrastruktur zunehmend zur Grundversorgung. Dadurch steigt zunehmend auch die Nachfrage nach Smart Homes.

Smart Home – Vernetzt leben im digitalisierten intelligenten Zuhause

Steigende Bedürfnisse an Komfort, Energieeffizienz, Sicherheit, Erweiterbarkeit und Steuerung per Smartphone können mit den herkömmlichen Installationstechniken nicht mehr gelöst werden. Alles, was im Haus mit Entertainment, Kommunikation oder Haussteuerung zu tun hat, wächst zusammen. Smartphones und Tablets werden neben den Schaltern zunehmend zum umfassenden Bedien-, Entertainment- und Kommunikationsmittel im Hause.

Die Lösung heisst Smart Home! Die Bedeutung von Smart Home mit umfassender Vernetzung aller elektrischer Systeme im Haus und Zugang zu Internet-Diensten von jedem Ort und zu jeder Zeit nimmt stetig zu. In den letzten fünf Jahren hat sich das umgesetzte Smart Home-Volumen in der Schweiz in etwa verdoppelt.

Die Frage stellt sich, wo Interessierte sich einen Überblick über die sich stetig vergrössernde Anzahl an Produkten und Technologien beschaffen können. Der asut-Praxisleitfaden «Smart Home», der im Herbst 2018 veröffentlicht wird, stellt dafür eine allgemeine unverbindliche Empfehlung dar. Den besonderen Umständen des Einzelfalls kann der Leitfaden, obwohl mit grösster Sorgfalt erstellt, verständlicherweise nicht Rechnung tragen.


Management Summary und Zielsetzung des Praxisleitfadens

Der Praxisleitfaden ist ein Grundlagendokument und Hilfsmittel für alle am Thema Smart Home Interessierten. Im Praxisleitfaden wird der Fokus auf Kommunikationsinfrastrukturen gelegt unter Berücksichtigung der wichtigen Aspekte von Funktionalität, Komfort, Energieeffizienz und Sicherheit. Das Dokument wurde von der Arbeitsgruppe Smart Home / Smart Living der asut erstellt. Die Arbeitsgruppe besteht aus Experten aus der Kommunikations- und Installationsbranche sowie Vertretern aus Industrie-, Forschung und Hochschulen.

Im vorliegenden Dokument werden die wichtigen Fragen und Aspekte beantwortet, die sich bezüglich Anforderungen an die Kommunikationsinfrastrukturen für ein Smart Home stellen. Das Dokument soll Bauherren, Eigentümern, Architekten und dem Elektrofachpersonal bereits während der Planungsphase als Entscheidungshilfe bei der Wahl der passenden ICT-Infrastruktur für ein zukunftsgerichtetes intelligentes und vernetzes Eigenheim dienen.

Die nachfolgenden Ausführungen geben einige inhaltliche Schwerpunkte des Praxisleitfadens wieder.

Ebenen des Smart Homes

Man unterscheidet im Smart Home zwischen drei Ebenen:

  • Die Kommunikation erfolgt über Kabel (Sternförmiges Home Cabling, Cat. 6), (Mobil-)Funk (z.B. 5G, LoRaWAN, WiFi/WLAN) oder Powerline (über 230V Netz).
     
  • IP-Netzwerk für World Wide Web, Telefonie, Gesundheits-Services, Entertainment, Sicherheits-Services, Smart Metering.
     
  • Bussystem zur Kommunikation zwischen Aktoren und Sensoren. Die Sensoren (z. B. Taster, Bewegungsmelder, Thermostate, Windmesser etc.) erzeugen Befehle in Form von Telegrammen. Die Aktoren (z. B. Schaltrelais oder Dimmer für Licht, Schaltrelais für Jalousien etc.) setzen die empfangenen Telegramme in Aktionen um. Die Busleitung verbindet alle Sensoren und Aktoren für den Telegrammverkehr miteinander.
     

Es gibt eine grosse, wachsende Anzahl von Bussystemen. Man unterscheidet dabei zwischen:

  • Offenen Systeme: Diese basieren auf einem internationalen Standard und erlauben verschiedensten Produkten unterschiedlicher Hersteller miteinander zu kommunizieren. Jeder Hersteller hält sich an den definierten Standard, z. B. KNX, LON, enOcean, ZigBee etc.
     
  • Proprietäre Systeme: Damit sind herstellerspezifische Bussysteme typischerweise eines einzigen Herstellers gemeint, z.B. freehome/ABB, NOXnet/Innoxel, Loxone, TWILINE/Wahli, My home/BTicino, digitalSTROM, eSMART etc.
     

Heute wird Im Neubaubereich die Kommunikation und Vernetzung meist über Kabel sichergestellt. Im Umbaubereich kommen meistens Funk- und Powerline-Technologien zur Anwendung. Durch die rasante Zunahme von Dingen, Systemen, Geräten und Sensoren, die alle miteinander vernetzt werden, ist damit zu rechnen, dass künftig in beiden Bereichen vermehrt drahtlose Lösungen (5G, LoRaWAN etc.) für die Kommunikation zum Einsatz kommen.  

 

Projektorganisation


Während der Projekt- und der Betriebsphase sind verschieden Fachverantwortliche für die unterschiedlichen Arbeiten zuständig. Nach erfolgter Abnahme wird das Werk dem Betreiber übergeben. In der Nutzungsphase übernimmt der Bewohner des Smarthomes die Rolle des Betreibers. Im Falle einer Systemerweiterung oder beim Auftreten von Problemen, welche der Betreiber nicht selbst erledigen kann, wendet er sich an den zuständigen Supporter.

Systemschnittstellen

Mit einem Bussystem werden die einzelnen Anlagenteile, die so genannten Gewerke wie Heizung, Lüftung, Klima, Beleuchtung, Beschattung, Multimedia, Alarmanlage usw. gemeinsam («integral») miteinander verbunden. In der Planung ist abzuklären, ob das vorgesehene Bussystem von allen Gewerken unterstützt wird. Sollte dies nicht möglich sein, kann mittels einem Gateway oder einer passiven Schnittstelle über Relaisausgänge eine Verbindung erstellt werden.

 

Wichtige Fragen für die Realisierung

Bedienung

Damit ein Smart-Home-System von Benutzern oder den Bewohnern eines Hauses akzeptiert wird, muss es einfach und intuitiv bedient werden können. Benutzerfreundlichkeit ist der wichtigste Aspekt, wenn man über die Bedienung eines Smart Homes diskutiert. Es darf keine Bedienungsanleitung notwendig sein. Alle Funktionen müssen einfach gefunden und intuitiv bedient werden können.

Wann ist eine Bedienung benutzerfreundlich?

Die Bedienung eines Smart Homes ist dann benutzerfreundlich, wenn sich ein Benutzer ohne grosse Erklärungen oder Anleitungen mit der Steuerung und Abfrage seines Smart-Home-Systems zurechtfindet. Auf dem «Front-End» – der grafischen Benutzeroberfläche einer App – darf es nicht viele verschachtelte Ebenen geben. «Buttons» zur Steuerung müssen einfach gefunden werden.

Zudem soll es möglich sein, ein Smart Home ohne Homepanel oder Smartdevice zu bedienen, d. h. wenn das Smartphone nicht griffbereit, nicht aufgeladen oder abgestürzt ist, muss trotzdem das Licht in einem Raum (z. B. mit Tasten an den Wänden) ein- und ausgeschaltet werden können.

Welche Bedienungsmöglichkeiten gibt es?

  • Taster: Für die Bedienung aller wichtigen Funktionen im Smart Home sollten nach wie vor Taster installiert sein. Beim Betreten eines Zimmers will der Benutzer nicht immer das Smartphone zur Hand nehmen, eine App starten, die richtige Maske suchen und einen Button drücken. Die drahtlose Verbindung zum Mobile Device könnte auch unterbrochen sein. Das Licht sollte aber trotzdem ein- oder ausgeschaltet werden können.
     
  • App Mobile Devices: Um von überall im Haus oder auch remote auf das Smart-Home-System zugreifen zu können, bieten sich Apps auf Mobile Devices an (Smartphone oder Tablet). Mit entsprechenden grafischen Benutzerschnittstellen können übersichtliche Bedienoberflächen gestaltet werden, z. B. um damit Jalousien zu steuern oder die Temperatur in einzelnen Räumen festzulegen.
     
  • Web Browser: Analog zu Benutzerschnittstellen mit Apps auf Mobile Devices kann ein Smart-Home-System auch vom Web Browser des Notebooks oder vom PC am Arbeitsplatz aus bedient werden. Durch den grösseren Bildschirm auf Notebook oder PC ist eine übersichtlichere Darstellung möglich als auf einem Mobile Device.
     
  • Sprache: Mithilfe von Spracherkennung können nicht mehr nur Briefe oder Notizen erstellt werden, sondern mittlerweile auch Smart-Home- Systeme gesteuert werden. Sprachassistenten wie «Alexa»,«Siri», «Cortana» usw. bieten bereits heute viele Möglichkeiten Smart Homes zu steuern.
     
  • Gestik: Auch Gesten wie Kopf-, Hand- oder Fingerbewegungen können mittels Sensoren ausgewertet und zur Steuerung von Smart-Home-Systemen genutzt werden. Die Sensoren sind in der Regel Kamerasysteme, welche im Raum installiert werden.

Kosten und Unterhalt

Die Zusatzkosten, die bei einem Smart Home für die Steuerung von Licht und Storen, sowie Heizung, einfache Visualisierung, inklusive Material und Arbeit anfallen, betragen, ohne Leuchten, zwischen 1 bis 3 Prozent des Objektpreises ohne Landanteil. Es handelt sich dabei um einen Richtwert –  je nach Ausbaustandard und Objekt können die Kosten stark abweichen. Es ist zu beachten, dass mit einer Smart-Home-Installation die Funktionen einer herkömmlichen Installation nicht eins-zu-eins ersetzt werden, sondern dass immer zusätzliche Funktionen enthalten sind. Im Weiteren stellt eine Smart-Home-Installation einen Investitionsschutz für die Zukunft jüngerer Generationen dar.

Wie steht es um die Zukunftssicherheit der Systeme?
Die Lebensdauer der Immobilie übersteigt die Lebensdauer eines Smart-Home-Systems. Während z.B. ein klassischer Lichtschalter oder eine Steckdose auch nach 40 Jahren noch problemlos funktionieren, ist damit zu rechnen, dass ein Smart-Home-System nach 10-20 Jahren sein Lebensende erreicht hat. Neben dem Ausfall elektronischer Komponenten wird sich auch das technologische Umfeld so stark verändert haben, dass das System veraltet sein wird.

Die Zukunftsicherheit der Smart-Home-Systeme ist eine der grössten Herausforderungen für die Branche. Sie ist heute immer noch stark fragmentiert, weswegen sich bisher auch nur wenige Standards etabliert haben. Professionelle Lösungen bieten generell eine höhere Zukunftssicherheit, da Sie auf eine lange Lebensdauer ausgelegt sind. Do-it-yourself-Lösungen hingegen sind auf den Lebenszyklus von Heimelektronik ausgelegt (5 Jahre). Kurzfristig höhere Kosten und eine aufwändigere Umsetzung dürften sich langfristig aber eher auszahlen.

Sicherheit

Schliesslich darf im Bereich des Eigenheims auch das Thema Sicherheit  nicht zu kurz kommen. Wir sind uns gewohnt, Fenster und Türen schliessen zu können und an der Tür mit einem Schlüssel im Türschloss das berechtigte Öffnen der Türe zu blockieren. Doch ist damit schon alles für die Sicherheit getan? Ganz bestimmt nicht. Zu beachten ist Sicherheit vielmehr unter Berücksichtigung dreier allgemein anerkannter Schutzziele sowie unter dem Aspekt der Nachvollziehbarkeit:

  1. Vertraulichkeit (Confidentiality)
  2. Integrität (Integrity)
  3. Verfügbarkeit (Availability)
  4. Nachvollziebarkeit (Traceability)

Weitere Informationen: Avicor Services AG
 

Hans Schuppli

Hans Schuppli, Geschäftsführer und Inhaber der Avicor AG in Baar, ist Mitglied der asut-Fachgruppe Communication Infrastructures.
 

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