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SmartHome setzt auf LCN-Bustechnik

Im SmartHome im Paderborner Technologiepark gibt es keine Zukunftsvisionen, sondern ausschließlich Produkte, die Bauwillige hier und jetzt vom Handwerker ihres Vertrauens einbauen lassen können. Die Planer des SmartHome haben sich bei der Auswahl des Hausbusses für LCN entschieden.
Das Ziel der Initiative SmartHome war, ein Gebäude zu errichten, das nicht abgehoben ist, keine technisch sinnlosen Features enthält, dafür aber den beteiligten Firmen als Schaufenster dient, ihre Produkte im Gesamtkontext eines intelligent vernetzten Gebäudes zu zeigen. “In einem konventionell gebauten Haus ist nur sehr wenig miteinander vernetzt. Neben dem Haus-Installationsbus, dem Bus für intelligente Haushaltsgeräte, einem Netzwerk für PCs, einer separaten Telefonverkabelung gibt es auch noch die Koaxial-Verkabelung für den TV- und Radioempfang. Das wollten wir durch Integration preiswerter machen und die Funktionalität verbessern“, erklärt Julian Paß, Elektroplaner des Produkts. Jeder Raum ist mit mindestens zwei Ethernet-Anschlussdosen ausgestattet. Insgesamt sind 48 Ports mit Kategorie 7-Kabel sternförmig im Haus verteilt. Sie münden in einem kleinen 19Zoll Schrank. Dort sind auch zwei Gigabit-Switches untergebracht: ein ’normaler‘ 24-Port Switch und ein 8-Port Power-over-Ethernet (PoE)-Switch. Über letzteren sind die Voice-over-IP (VoIP) Telefone und zwei Kameras angeschlossen, die aufgrund PoE kein eigenes Netzteil benötigen. Das Ethernet bildet das Rückgrat des gesamten intelligenten Hauses. Es verknüpft PCs, den Home-Server, die IP-Telefone, sogar die schnurlosen Telefone dank DECT over IP, das Miele@home-Gateway, die Zählerauslesung und den Hausbus.

Die Entscheidung

Der Vorstand des SmartHome Paderborn musste als Bauherr zwischen den vier großen Systemen LON, KNX, Beckhoff und LCN wählen. Mehrere Überlegungen haben dann zur Entscheidung pro LCN geführt. Ein wichtiger Faktor waren die geringen Kosten, die bei diesem System für die Vorbereitung eines Gebäudes zur Automatisierung notwendig sind. Nur wenige Bauherren können aus dem Vollen schöpfen – die Extras sollen nicht auf der Strecke bleiben. Der Local Control Bus (LCN) erfordert aber bei der Grundinvestition nur wenige hundert Euro, weil anstatt des 3-adrigen im ganzen Haus 5-adriges Kabel verwendet, und anstelle der normalen, tiefe Einbaudosen verbaut werden. Dann muss in allen Dosen noch die fünfte Ader jeweils miteinander verklemmt werden, um die Basisinstallation fertigzustellen. Hierfür entsteht keine zusätzliche Arbeitszeit, da keine zusätzlichen Kabel verlegt werden. Da­mit betragen die Mehrkosten für ein Einfamilienhaus nur ca. 450E. Durch die verlegte Kabelinfrastruktur ist zwar noch gar nichts automatisiert, doch das Haus ist für die Zukunft vorbereitet. Nun kann Schritt für Schritt und Raum für Raum je nach wirtschaftlicher Lage, Wunsch und Notwendigkeit automatisiert werden. Vielleicht sind zuerst die Rollläden dran und später das Heimkino? Das bleibt den Bewohnern überlassen. Ein weiterer Faktor war die dezentrale Verteilung der Steuerung. Die Wettbewerber sind zentral organisiert und verlangen deshalb einen entsprechend großen Schaltschrank. In Einfamilienhäusern kommt das nicht wirklich gut an. Die viele sichtbare Technik verunsichert zumindest Nicht-Technik affine Menschen. Aufgrund LCN gibt es im Technikraum neben dem Haus einen Zählerschrank und im Haus einen normalen Sicherungskasten. Im Technikraum ist neben der Wärmepumpe und dem Wechselrichter der Photovoltaik auch ein Zentralstaubsauger untergebracht. Im Gebäude selbst befindet sich unter der Treppe der Sicherungskasten. Dort sind einige wenige Hutschienenmodule montiert, z.B. der PC-Koppler, der das Produkt mit dem Home-Server verbindet. Zur Programmierung und Wartung wählt sich der Spezialist mit seinem Laptop über den Internetzugang in den Home-Server ein. Von dort aus hat er Zugriff auf alle Ressourcen, Sensoren und Aktoren.

Visualisierung

Die Bauherren wollten keine ‚SmartHome-Leitstelle‘ mit einer Vielzahl von Monitoren, z.B. einen für den Hausbus, einen für die Photovoltaik, einen für die Heizung, einen für Security und dazu noch Türsprechstelle und Internet. Stattdessen sollte ein Bildschirm alles nutzenorientiert, aber nicht technikorientiert abdecken. Diese Aufgabe, Gewerke übergreifend relevante Daten zu akquirieren, zu visualisieren und zu verknüpfen wurde der Firma Steiner und dem Produkt IP-Symcon übertragen. Die Software ‚IP-Symcon‘ läuft auf dem Home-Server und liest Daten aller Quellen im SmartHome aus. Das sind neben den LCN-Daten auch die in einer XML-Datei bereitgestellten Statusinformationen der Miele.

Funktionen im SmartHome

Die Zugangskontrolle zum Haus wurde über RFID-Transponder realisiert. Die Antenne neben der Eingangstür ist hinter Holz verborgen und dadurch vor Wetter und fremden Zugriff geschützt. Alle Schalter im Haus, auch günstige (Baumarkt) Taster, z.B. im Abstellraum, sind Sensoren im Netzwerk. Alle Leuchten werden darüber geschaltet, zum Teil auch gedimmt. In jedem Raum befinden sich ein Temperatur- und ein Präsenzsensor in der Decke. In einigen Räumen befinden sich Lichtsensoren. Alle Fenster und Außentüren sind durch Schalter überwacht. Eine Wetterstation meldet Sonne, Wind und Regen. Durch logische Verknüpfung der Sensoren werden z.B. die Fußbodenheizung, die automatische Lüftungsanlage und die Beleuchtung gesteuert. Aus den Meldungen lassen sich auch abnormale Zustände ermitteln, z.B. wenn ‚eigentlich‘ niemand im Haus ist, aber das zuvor verschlossene Fenster sich öffnet, oder im Haus Bewegung gemeldet wird, ohne dass ‚offiziell‘ jemand im Haus ist. Die Sensorik wird überwacht, die Benachrichtigung per E-Mail, SMS oder Telefonanruf mit mehrsprachiger Sprachmeldung von IP-Symcom übernommen. Lichtsensoren sorgen u.a. dafür, dass nachts das Flurlicht und das Licht des Bades im ersten Schritt nur auf 10% geschaltet werden, um einen Blendeffekt zu vermeiden. Im HomeOffice wurde eine Lichtergänzung realisiert. Die Raumbeleuchtung ändert sich in Abhängigkeit von der Lichtmen­ge am Fenster. So ist das Büro automatisch situationsangepasst beleuchtet, wenn der Präsenzmelder erkennt, dass tatsächlich jemand im Raum ist.

Programmierung

Die Programmierung erfolgt mittels eines PCs und einer Software. Der PC wird mit der seriellen Schnittstelle an den PC-Koppler angeschlossen. Steht z.B. am Laptop keine serielle Schnittstelle zur Verfügung, funktionieren auch RS232 auf USB-Wandler. Die LCN-Software liest die Elektroinstallation des Gebäudes aus und listet sie auf. Jedes Modul hat eine eindeutige Adresse. Diesen Modulen kann der Programmierer verständliche Namen zuordnen, z.B. ‚Badezimmer‘, ‚Heizung‘ oder ‚Garten‘. Eingänge, also Schalter, Taster, Lichtschranken, Fensterkontakt oder Sensoren werden nun über logischen Bedingungen bestimmten Ausgängen zugeordnet. Ein Ausgang kann eine Leuchte sein, ein Motor, eine Alarmsirene oder eine Steckdose. Ändert sich der Zustand eines Sensors, meldet er dies über den Bus an alle Module (z.B. ‚Fensterschalter-3 an Modul Küche ist geöffnet‘). Ist ein anderes Modul so programmiert, dass ‚Fensterschalter 3 vom Modul Küche‘ etwas bewirken soll, nimmt es die Statusänderung auf und arbeitet seinen damit verknüpften Auftrag ab. Alle anderen Module interessieren sich nicht für die Meldung des Küchenmoduls. Durch logische Verknüpfung lassen sich leicht sogenannte Szenarien programmieren. Zeigt der Bewegungsmelder im ganzen Haus keine Aktivität an, könnte z.B. die Heizung überall um einige Grad Celsius abgesenkt werden. Auch könnte etwa noch brennendes Licht ausgeschaltet werden. Die Programmierung lässt sich in kurzer Zeit erlernen. Die Software dokumentiert das Projekt automatisch. Falls ein anderer Programmierer Änderungen an einer bestehenden Installation vornehmen soll, lädt er per Laptop das dokumentierte Projekt von der Kundeninstallation.

Fazit

Das Bussystem LCN hat die gesetzten Erwartung erfüllt. Es kann nicht nur im gewerblichen, sondern auch im privaten Wohnungsbau wirtschaftlich und sinnvoll eingesetzt werden. Die dezentrale Steuerungsintelligenz und die Flexibilität machen es mit geringem Aufwand möglich, die Elektroinstallation an die sich im Laufe des Lebenszyklus eines Gebäudes ändernden Gegebenheiten und Anwenderwünsche anzupassen. Zusammen mit IP-Symcon lässt sich quasi jede Geräte- und Gewerkekombination herstellen. Das oft als Killerkriterium genannte Problem des fehlenden universellen Standards hat sich als nicht mehr relevant herausgestellt.

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