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Touchbasierte Eingabesysteme – Kommunikation in der Gebäudeleitstelle

Für die komplizierten Kommunikationsbedürfnisse einer Gebäudeleitstelle werden Kommunikationseinrichtungen benötigt, die eine Vielzahl von Funktionen auf einer Bedienoberfläche zusammenfassen. Dabei sind berührungssensitive Bildschirme, sogenannte Touchscreens bzw. Touch-basierte Computer in Verbindung mit Handapparaten und Mikrofonen besonders geeignet. Diese Eingabegeräte ermöglichen es, auf mehreren Ebenen unterschiedliche Steuerungs- und Kommunikationsfunktionen grafisch abzubilden und einfach zu bedienen.
Die Gebäudeleittechnik ist ein Bestandteil der Gebäudeautomation. Die Gebäudeautomation wird in drei Ebenen unterteilt. Die Feldebene, die Automationsebene und die Managementebene. Die Gebäudeleittechnik befindet sich auf der obersten Ebene, der Managementebene. Dort müssen verschiedene Kommunikations-, Steuerungs- und Verwaltungsfunktionen gesteuert werden. Zur Datenübertragung werden immer mehr IP-basierte Kommunikationswege benutzt, die durchaus ihre Vorteile haben:
– Mehrfachnutzung der IP-Verbindung für Zustandsüberwachung, Sprache, Video,
– Integration von Daten- und Telefonienetz zu einer konvergenten Kommunikationsplattform,
– Verringerung der Betriebskosten durch Konsolidierung der
Kommunikationsnetze zu einem konvergenten Netz für Sprache, Video und Daten,
– Die IP-Kommunikation ist ein vollständig offener, zu allen Seiten kompatibler, und herstellerneutraler Telefonstandard.

Kommunikation/Videoüberwachung

Mit der Gebäudeleitzentrale lassen sich verschiedene Sprachnotrufe z.B. bei Polizei, Feuerwehr und Wachdienst, aber auch Aufzugsnotrufe realisieren. Im Normalfall würde das Szenario folgendermaßen ablaufen: Der Aufzug steckt fest wegen Stromausfall und der Fahrgast löst die Notruf-Auslöse-Einrichtung mit Anzeige aus. Der Alarm erzeugt einen Meldungsdatensatz, es wird eine Meldung über TCP/IP an die Service-Leitstelle gesendet. Die Sprechstelle im Aufzug bekommt die automatische Sprachansage eingespielt, bis die Verbindung zur Notrufzentrale steht. Der Alarm löst parallel einen Verbindungsaufbau über VoIP aus. Es erfolgt ein Anruf über VoIP (SIP) direkt bei der Notrufzentrale. Die Kontrolle der Notruf-Bearbeitung ist unabhängig von einer Sprechverbindung gehalten. Auch können Technische Alarme gegenüber echten Notrufen von Leitstelle ausgefiltert werden. Die Möglichkeit der Videoüberwachung besteht ebenfalls im Aufzug, aber auch im Gebäude, an Pforten oder Eingängen. Bei oben beschriebenem Beispiel kann sich der Disponent über die Überwachungskamera innerhalb der Kabine ein besseres Bild verschaffen und herausfinden, wie es den Insassen im Aufzug geht. Die Kabine verfügt über eine prioritisierte Alarmübertragung mit Sprachverkehr, die batteriegestützt ist, oder eine Notstromversorgung hat und mit der die eingeschlossenen Fahrgäste direkt mit der Notrufzentrale kommunizieren können. Die Kommunikation zwischen Notrufzentrale und Fahrgast kann also initiiert werden, selbst wenn das Gebäude durch einen Stromausfall lahmgelegt ist. Geeignete Hilfsmaßnahmen können sofort eingeleitet werden. Das A und O ist die funktionierende Kommunikation.

Die Mensch-Maschine-Schnittstelle

Auf dem sogenannten GUI (graphical user interface) in der Gebäudeleitzentrale werden die unterschiedlichen Funktionen wie Videokameraansteuerung, Alarmfunktion, Telefonie und Sprachnotruf grafisch abgebildet und über die berührungssensitive Oberfläche bedient. In der Kommunikation mit der Gebäudeleitstelle werden folgende Funktionen verarbeitet. Die Telefoniefunktionen stellt eine Sprechverbindung zu einer hilfeleistenden Stelle her, wenn jemand auf den Notrufknopf drückt. Die Verbindung zu einem öffentlichen ISDN-Netz wird aufgebaut und die Vermittlung von ein- und ausgehenden Anrufen realisiert. Der Gebäudelautsprecher – oder auch Elektrische Lautsprecheranlage (ELA) genannt – leitet die Durchsagen oder Rundsprüche ‚over IP‘ weiter. Bei der Alarmübertragung über DSL-Router werden Brandmelde-, Einbruch- oder Überfallalarme an die Feuerwehr oder eine andere hilfeleistende Stelle weitergeleitet – dabei wird ein DSL-Zugang ins NGN genutzt. Falls dieser nicht zur Verfügung steht, ist auch als Alternativweg eine GPRS-Verbindung über ein eingebautes Funkmodem möglich. Die Steuerung der Gebäudekameras erfolgt mittels einer Remote-Control-Konsole, die per Joystickeingabe die Grundfunktionen Schwenken, Neigen und Zoomen sowie den schnellen Wechsel zwischen den Kameras realisiert. Die Zutrittskontrolle dient zur Absicherung von Gebäuden, Arealen und besonders zu schützenden Bereichen. Der Disponent in der Leitstelle ist hauptsächlich mit der grafischen Oberfläche, die die einzelnen Funktionen abbildet, konfrontiert. Für ihn ist es wichtig, eine funktionierende Technologie und eine einfache und übersichtliche Bedienoberfläche zu haben, sodass er seine Arbeit ohne Fehler machen kann. Auch sind ergonomische und platzrelevante Fragen der Konfiguration zu berücksichtigen. Es gilt hierbei die Hardware so zu optimieren, dass Sie sowohl den technischen Herausforderungen, als auch den ergonomischen Anforderungen entspricht.

Touch-basiertes grafisches User Interface (GUI)

Inzwischen gibt es verschiedene Touch-Technologien, die in den unterschiedlichsten Umgebungen eingesetzt werden. In der Leitstelle sind mehrere Technologien verbreitet: Mit der Fünf-Draht-Widerstandstechno­logie reagieren Resistive Touchscreens auf Druck, der zwei elektrisch leitfähige Schichten stellenweise verbindet. Accu Touch-Technologien zeichnen sich durch Zuverlässigkeit und Lebensdauer aus. Bei der Ultraschall-Technologie sind am Bildschirmrand Signalgeber, Sensoren und Reflektoren eingebaut. Eine Ultraschallwelle wird durch den Finger ausgeführt. Die Ultraschallwellen werden gegenüberliegend empfangen und ausgewertet. Bei der Infrarot-Technologie sind dagegen LEDs und Fotosensoren (Empfänger) am Bildschirmrand eingebaut. Das Infrarotlicht wird ausgesandt und gegenüberliegend empfangen. Berührt der Finger die Oberfläche, so wird der Infrarotlichtstrahl horizontal und vertikal unterbrochen. Nachteil dieser Technologie ist, dass Sie relativ teuer ist, und die Dioden eine relativ geringe Lebensdauer haben.

Die Eingabetatstatur

Das Cameleon als Tasten basierte, dynamische Eingabetastatur bietet Redundanz zum Touchscreen. Es besteht aus 16 LCD-Tasten mit 15 Standarttasten und kann dynamisch Anzeigenhintergrundbeleuchtung und Beschriftung ändern. Alle Merkmale können unabhängig voneinander auf den 16 LCD-Tasten mit bis zu 24 Ebenen definiert werden – das erlaubt 24×16 Zustände. Alle Tasten sind als PS/2 oder RS232 bzw. als USB Tasten programmierbar und haben eine Auflösung von 32×16 Pixel. Die unterschiedlichen Betriebsmodi können mit verschiedenen Farben hinterlegt werden. Das Produkt ist als Stand-alone-Modul mit integriertem Tipro-Bus erhältlich.

Die Audiogeräte Telefon und Mikrofon

Durch Abheben des Audio-Handapparates wird im Telefon der Gabelumschalter betätigt und dadurch in der Regel eine Verbindung hergestellt. Der Gabelumschalter dient zur Signalisierung auf der Anschlussleitung zur Vermittlungsstelle oder Telefonanlage. Es werden analoge wie auch USB-Handapparate verwendet. Geräte mit USB-Schnittstelle werden über Plug&Play direkt an den Touchcomputer angeschlossen. Es werden unterschiedliche Funktionen benötigt. Eine davon ist die Push-to-Mute / Push-to-Talk-Funktion (PTT/PTM). Sie steuert z.B. den Aufbau von Kommunikationskanälen und Konferenzen zwischen beliebigen Funk- und Telefonteilnehmern. Per Knopfdruck können einer Konferenz neue Teilnehmer zugeschaltet werden. Das Schwanenhalsmikrofon ist ein Schallwandler, der Luftschall in entsprechende elektrische Spannungsänderungen, das Mikrofonsignal, umwandelt. Das Elektromikrofon, eine Variante des Kondensatormikrofons, stellt heute mit 90% Marktanteil den häufigsten Mikrofontyp dar. Für den Leitstand werden verschiedene Anforderunegn an die Geräte gestellt:
– bidirektionale freihändige Kommunikation
– Anschlussmöglichkeit für analoges Handset und Headset
– Digitale Kontrolle über verschiedene Audiogeräte (Freihand, Headset und Handset über denselben Audiokanal)
– Zwei Lautsprecher (rechter Lautsprecher für Alarmsignale, linker für Sprachfunktion)
– Volumenkontrolle, Mikrofontaste und HF-Taste, Volumenkontrolle für externes Handset und Headset

Eine gesamte Kommunikationsplattform

Die Kommunikation in der Gebäudeleitstelle benötigt ein intelligentes Zusammenspiel von Hardware- und Softwarekomponenten. So entsteht aus den verschieden oben beschriebenen Komponenten eine Gebäudeleitstelle aus Touchscreen mit Bedienoberfläche, Eingbetastertur, Handapparat und Mikrofon und Lautsprecher (siehe Aufmacher-Bild). Da es sich bei ihren Einsatzgebieten fast immer um ‚Mission Critical‘-Applikationen handelt, ist die Stabilität und Ausfallsicherheit von höchster Bedeutung. Sogenannte Consumer-Produkte sind hier deshalb nicht geeignet. Die Entwicklung wird also weiterhin zu Touch-basierenden Eingabesystemen und IP-basierender Übertragung fortschreiten.

Schlussfolgerung

Die Kommunikation in der Gebäudeleitstelle benötigt ein intelligentes Zusammenspiel von Hardware- und Softwarekomponenten. Da es sich fast immer um ‚Mission Critical‘-Applikationen handelt, ist die Stabilität und Ausfallsicherheit von höchster Bedeutung. Sogenannte Consumer-Produkte sind hier nicht geeignet. Die Entwicklung wird weiterhin zu Touch-basierenden Eingabesystemen und IP-basierender Übertragung fortschreiten.

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