Internet der Dinge

Aus Living Lab AAL
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Entstammt dem Englischen Begriff "Interent of Things" (IoT). Die Definition von IoT im Gabler Wirtschaftslexikon lautet: "die Vernetzung von Gegenständen mit dem "Internet", damit diese Gegenstände selbstständig über das Internet kommunizieren und so verschiedene Aufgaben für den Besitzer erledigen können. Der Anwendungsbereich erstreckt sich dabei von einer allgemeinen Informationsversorgung über automatische Bestellungen bis hin zu Warn- und Notfallfunktionen." Die Begriffe Digitalisierung, Industrie 4.0, Smart Home und Soziale Medien werden dabei in Beziehung zum Internet of Things gesetzt. Ein Internet der Dinge, braucht keine Verbindung zum Internet die Hauptfunktion ist es das die Dinge miteinander Vernetzt sind dies kann auch in einer Vernetzung von verschienden Netzwerken geschehen.

Das Internet of Things definiert die Kommunikation zwischen Aktoren / Sensoren miteinander und über ein Gateway.

Smarthome

Das Smart Home wird in den nachfolgenden Punkten als Szenario für das Internet der Dinge verwendet, andere Anwendungsbereiche wäre z.B. die Industrie 4.0 im Konzept ist der Aufbau aber der selbe. Im Smarthome werden die Aufgaben zur Steuerung von Hauskomponenten übernommen. Von AAL im Zusammenhang mit Smarthome spricht man über die proaktive Unterstützung des Nutzers durch das Smarthome.

Beispiel

Kommuikation im IoT

Die Aufgabe eines Sensors ist es einen physischen Wert zu messen und diesen digital zu repräsentieren. Dies ist im Beispiel die Temperatur. Dieser Wert wird nun in den meisten Fällen über ein Protokoll an Gateway gesendet, im Gateway werden die Nachrichten von Sensoren und Aktoren vermittelt und im Gateway kann auch eine Verarbeitung der Daten stattfinden.

Verschiedene Gateways bieten auch die Möglichkeit sich über eine Cloud auch per Smartphone anzumelden um Steuerungen zu erledigen. Im Beispiel bekommt das Gateway nun den Wert von 10°C und bereitet ein Steuersignal, das dem Aktor (Heizungsthermostat) dann mitteilt, die Zieltemperatur soll auf 20°C eingestellt werden. Die Heizung empfängt über das Protokoll den Wert und stellt die Heizung auf die gewünschte Temperatur.

Sensoren

Sensoren nehmen physische Werte der Umgebung auf, dazu werden verschiedene Messverfahren verwendet, die Werte werden dann im ersten Schritt digitalisiert und für die weitere Verarbeitung vorbereitet. Ein Sensor wird dann vorzugsweise mit einem Mikrocontroller verbunden, der die Werte aus dem Sensor ausliest, diese eventuell weiter verarbeitet und dann weitere Systeme kommuniziert.

Aktoren

Aktoren sind der Gegensatz zu Sensoren ein Steuersignal eines Mikrocontrollers wird an den Aktor gesendet und dieser wandelt die Information in eine Reaktion auf die Umwelt um. Ein Aktor kann eine LED sein die in einem Dashboard anzeigt, das ein bestimmtes Fenster nicht geschlossen ist. Eine andere Art von Aktoren ist ein Stellmotor für einen Heizungskörper, der das aufdrehen von Hand automatisch ausführt. Auch eine Ausgabe von Musik kann als Aktor beschrieben werden. Die Eigenschaft eines Aktors ist, das ein Signal in eine physische Größe umgewandelt wird.

Bussystem

Die Informationen in einem Internet der Dinge System wird über ein Bussystem ausgetauscht, dabei spielt es keine Rolle ob das Bussystem kabelgebunden oder kabelungebunden ist. Kabelgebundene Bussysteme werde über ein Leitung miteinander verbunden, dies ist z.B. klassisches Netzwerk oder auch eine Bussystem wie KNX. Kabelungebundene Systeme verwenden Funktechnologien wie Wlan, Bluetooth oder Zigbee. Bei beiden Bussystemen gibt es eine Auswahl an verschiedenen Systemen, die sich z.B. in Sicherheit oder dem Preis unterscheiden. Kabelgebunde Systeme empfehlen sich bei einem Neubau oder Renovierungsarbeiten, wohingegen sich kabellose Systeme für den nachträglichen Einbau eigenen. Man spricht bei Bussystemen auch von Smarthome-Systemen, da ein Hersteller meistens nur eine Art von Bussystemen verwendet.

Gateway

Das Gateway ist die Vermittlungsstelle zwischen den Aktoren, Sensoren und meistens dem Internet/Cloud. Für jedes Bussystem das verwendet wird, wird ein unterstützendes Gateway benötigt und somit auch jeweils eine App für die Kommunikation außerhalb des zuhause oder zur Konfiguration. Um die Aktoren und Sensoren aus verschiedenen Bussystemen besser miteinander verbinden zu können wird ein Smarthome-Gateway eingesetzt das auch Hausautomationssysteme genannt wird, dies wird lokal installiert und eine Verbindung mit den weiteren Gateways aufgebaut. Das Ziel ist es eine Plattform zu haben, die es ermöglicht die anderen Systeme zu steuern. Ein Beispiel hierfür ist, das ein Smarthome-System das die Heizung und eine anderes das die Rollladen steuert. Möchte man jetzt im Winter die Rollladen unten haben während man abends heizt um die Kälte von außen abzuhalten benötigt man dazu 2 Schalter/Apps die die verschiedenen Bussysteme steuern zu können. Ein Smarthome-Gateway hat eine Verbindung zu beiden Systemen kann anhand einer Regel erkennen, das der Rollladen während der Heizzeit nach unten fahren soll.

Cloud

Die Cloud dient meistens dazu, das man mit dem Smarthome oder dem Smarthome-Gateway von ausserhalb kommunizieren kann, dies mag bei manchen Anwendungen einen hohen Mehrwert mitbringen, man kann z.B. die Heizung vor Ankunft daheim aufdrehen und kommt so nach der Arbeit in der warmen Wohnung an. Jedoch ist die Verwendung einer Cloud immer mit der Frage der Sicherheit abzuwägen, wenn man selber die Heizung steuern kann, kann dies bei einem unseriösen Anbieter vielleicht auch jemand anders. Dies ist aber auch kein Abraten von solchen Systemen, bei einigen Smarthome-Systemherstellern muss eine physische Kopplung des Smartphones mit dem Smarthome stattfinden, indem man z.B. einen QR-Code scannt und dies dann auch mit einer Interakation mit dem Smarthome-Gateway kombinieren muss. Es gibt auch Hersteller die auf die Eingabe von Nutzerdaten verzichten.

Einzelnachweise