Dezentrale Gebäudeautomation – Netzwerkverteiler mit Köpfchen

Gebäudeautomation neu gedacht: Anstelle der Installation separater Infrastrukturen integriert Microsens mithilfe intelligenter Netzwerkswitches und spezieller Schnittstellen alle Aktoren und Sensoren sicher verschlüsselt ins IP-Netzwerk. Die Vorteile sind eine hohe Ausfall- und Zugriffssicherheit, eine aufwandsarme sukzessive Installation und die Möglichkeit, das System flexibel um weitere Geräte und softwarebasierte Funktionen zu erweitern.

Die Digitalisierung macht auch vor der Gebäudeautomation nicht halt. Zunehmend überschneiden sich IT und Gebäudeautomation: Interfaces, Apps, Schnittstellen – die Branche befindet sich im Umbruch. Mit Smart Building Solutions integriert Microsens nun erstmals die komplette Gebäudeautomation mithilfe von Netzwerktechnik in die IT-Infrastruktur.

Intelligente Raumsteuerung
Das Unternehmen setzt dabei auf einen dezentralen Ansatz der Gebäudeautomation. Den Grundstein für dieses Konzept bildet der Micro-Switch, ein intelligenter Netzwerkverteiler, der sämtliche Prozesse der Gebäudeautomation in die IP-Infrastruktur integriert und dank der darauf installierten Smart Director Applikation auch verwaltet. Neben der Informationsübertragung zwischen IP-Bürogeräten wie Computern, Telefonen oder Druckern werden sämtliche Prozesse der Gebäudeautomation über die smarten Netzwerk­switches gesteuert.
In jedem Raum übernimmt der Micro-Switch die Kontrolle. Sensoren und Aktoren werden per Funk oder drahtgebunden an das System angeschlossen. Dank IP ist das System durch diverse Endgeräte wie Computer oder Tablets, aber auch klassische Schalter bedienbar. Die Einbindung aller Gewerke über IP erspart die Einrichtung zusätzlicher hardwarebasierter Infrastrukturen. Mit der Verwendung kapazitätsstarker Netzwerktechnologie leitet Microsens als einer der Pioniere die digitale Revolution in der Gebäudeautomation an.
Um die Steuerung der Automationsprozesse zu bewerkstelligen, läuft auf den Switches eine spezielle Automationssoftware, der sogenannte Smart Director. Mit seiner Hilfe können Zustände erfasst, ausgewertet, gesteuert und geregelt werden. Prinzipiell kann alles, was eine IP-Adresse hat, über den Smart Director angesteuert werden. Bedienen lässt sich die Software durch Smartphone, Tablet oder PC.
Der Smart Director deckt die Steuerung aller Automationsprozesse ab und nimmt automatisch alle notwendigen Einstellungen am Switch vor. Die Werk­einstellungen von Geräten sind meist im individuellen Anwendungsfall suboptimal. Ohne eine Software wie den Smart Director laufen bei hardwarebasierten Lösungen Geräte oft lange Zeit unbemerkt ohne fachmännische Justierung. Der Smart Director bietet Anwendern die Möglichkeit, die Automation jedes verbundenen Gerätes bis ins kleinste Detail zu konfigurieren. Durch die übergeordenete Software-Steuerung mittels des Smart Building Managers lassen sich die verschiedensten Geräte der Gebäudeautomation im Zusammenhang zueinander betrachten, tracken und steuern.
Die Einbindung von Gebäudeautomation in die IP ermöglicht z. B. auch eine Interaktion mit Office-Anwendungen. So wird die Gebäudeautomation um praktische Funktionen erweitert: Beispielsweise ist über Microsoft Outlook eine Konferenzraumbuchung mit festgelegten Automationsszenarien bereits im Vorhinein möglich.

Effizienz durch Digitalisierung
Anstelle von mehreren parallellaufenden Kabelstrukturen übernimmt bei Microsens ein Automation-Gateway die Einbindung sämtlicher Haustechnik, Büro- und Steuerungsgeräte drahtgebunden oder per Funk. Somit kann die Steuerung bislang getrennter Systeme wie IT, Beleuchtung oder Sicherheitstechnik gekoppelt verlaufen. Zum Beispiel sind an der Anpassung des Raumklimas verschiedene Aktoren beteiligt: Fenstersteuerung, Jalousiesteuerung, Heizung, Klimaanlage, Lüftung und Sensoren. Werden diese Gewerke separat gesteuert, kann nicht garantiert werden, dass die Geräte mit optimaler Einstellung arbeiten. Heizung und Klimaanlage könnten gleichzeitig laufen und sich so gegenseitig vom Erreichen der einprogrammierten Wunschtemperatur behindern. Und stellen somit eine reine Energieverschwendung dar.
Mit einer vereinheitlichten Steuerung aller Gewerke kann das effektiv verhindert werden. Der Smart Director kann die Performancedaten der verschiedenen Gewerke und die Sensordaten gegenüberstellen. Eine unnötig starke Auslastung der Geräte wird so vermieden. Anhand der Sensordaten wie Temperatur, Anwesenheit von Personen oder Lichteinfall können so die jeweiligen Gewerke gezielt angesteuert werden. So wird garantiert, dass jedes verbundene Gerät effizient läuft.

Sicher von Ausfall bis Zugriff
Sicherheit wird bei IP-basierten Gebäudeautomationslösungen auf mehreren Ebenen gewährleistet. Durch den dezentralen Ansatz wird auf der Hardwareebene sichergestellt, dass im Falle einer Störung immer nur kleine Einheiten ausfallen können und das Unternehmen als Ganzes arbeitsfähig bleibt. Defekte oder Fehler können demnach auch während des Betriebs gewartet werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass Rechte wie Zutrittsberechtigung oder bestimmte Administrationsrechte für bestimmte Gebäudebereiche, Räume oder Geräte erteilt werden können.
Auf der Infrastrukturebene überzeugt das System durch Sicherheit vor ungewolltem Zugriff. Im IP-Standard sind bereits erprobte und zuverlässige Sicherheitsstandards fest etabliert. Dazu gehört die Authentifizierung von Anwendern und Endgeräten. Arbeitsplatz und Netzwerkzugang werden nur freigeschaltet, wenn der Nutzer über die entsprechende Berechtigung verfügt. Eine Alarmfunktion schlägt an, sobald ein registriertes Endgerät entfernt oder ein unberechtigtes angeschlossen wird.
Auf Softwareebene sind zusätzliche Vorkehrungen wie beispielsweise End-to-End-Verschlüsselung möglich. Die Funktionalität der Micro-Switches kann per Software beliebig erweitert werden. Zum Beispiel können im Alarmfall Türen entriegelt sowie Flucht- oder Rettungswege automatisch beleuchtet werden. Gleichzeitig können Systeme wie die Lüftungsanlage bei Feueralarm abgeschaltet werden, um den Brand nicht weiter anzufachen.

Raum für Raum zum Smart Building
Dieses System funktioniert bei einer beliebigen Anzahl von Räumen auf einer beliebigen Anzahl von Etagen. Miteinander vernetzt sind alle Raumeinheiten über das IP-Netzwerk. Die Installation und Wartung einzelner Raumeinheiten erfolgt einfach und kann sukzessive vorgenommen werden. Das vorhandene IP-Netzwerk dient als einheitliche Dateninfrastruktur für die gesamte Gebäudeautomation. Ganz im Gegensatz zu konventionellen Ansätzen, bei denen jedes Gebäudeleitsys­tem, ob für Licht, Lüftung oder Jalousie­steuerung seine eigene gebäudeweite Verkabelung benötigt.

Zentrale Analysesoftware
Trotz des dezentralen Ansatzes besteht die Möglichkeit eines zentralen Managements über den Smart Building Manager. Ein Softwaretool, das sämtliche Raum­einheiten erfasst und erhobene Sensor- und Performancedaten zentral auswerten kann. Dieses Tool ist dazu gedacht, die Haustechniker zu entlasten. Unregelmäßigkeiten können gebäudeübergreifend erfasst werden. Sie sind ein erster Indikator für eine Fehlfunktion. So kann ein Gerätefehler schon behoben werden, bevor es zum tatsächlichen Defekt kommt. Damit ist die Grundlage für vorausschauende Wartung gegeben.
Die Software versorgt den Techniker mit allen relevanten Informationen über jedes verbundene Gerät. Die manuelle Fehlersuche entfällt und die Wartungszeiten werden auf ein Minimum verkürzt. Eine programmierbare Funktion des Smart Building Managers ist die selbstständige Datenauswertung. Wird an verschiedenen Gebäudestellen ein Erreichen festgelegter Schwellenwerte in Performance oder von Sensoren registriert, nimmt die Software eine selbstständige Priorisierung vor und verständigt die Techniker entsprechend. So wird garantiert, dass schwerwiegende Probleme immer zuerst behoben werden.

Autor: Hannes Bauer, Mitgründer und techni­scher Leiter der Microsens GmbH & Co. KG
Bilder: Microsens GmbH & Co. KG
www.microsens.com/de

Wieso IP in der Gebäudeautomation?Das Internet-Protokoll hat das Potenzial, nahezu beliebig viele Netzwerkadressen miteinander zu verknüpfen. Bei einer stetig wachsenden Anzahl an IP-kompatiblen Geräten kann das Internet-Protokoll den Ansprüchen eines einheitlichen Netzwerks gerecht werden. Hinzu kommt, dass die Infrastruktur des IP-Netzwerks anders als bei hardwarebasierten Gebäudeautomationslösungen nicht zweckgebunden ist – sämtliche Geräte können über dasselbe System miteinander kommunizieren. Eine abdeckende kapazitätsstarke Ethernet-Vernetzung findet man in nahezu allen Büro-, Wohn- und Industriegebäuden. Das IP-Netz hat dabei genug Kapazitäten, um neben Daten, Medien und Bürokommunikation auch noch die Vernetzung der Gebäudeautomation und -leittechnik zu übernehmen. Das hat den gro­ßen Vorteil, dass man anstelle von mehreren parallel laufenden Automationsinfrastrukturen lediglich eine einzige installieren, warten und instand halten muss.