Smart Home und das Internet der Dinge - was ist es und benötige ich sowas?

Geposted von Manuel Pratsch am

Hallo liebe Leser_innen,

heute wenden wir uns der zentralen Frage zu, auf die unser Shop basiert: Was ist eigentlich ein Smarthome, benötige ich das und was ist das Internet der Dinge (Internet of Things, kurz IoT)? Wir beginnen mit der Begriffsdefinition des Internets der Dinge, da Smarthome eines der vielen Anwendungsbereiche des IoT ist.

Das Internet der Dinge „bezeichnet die Vernetzung von Gegenständen mit dem Internet, damit diese Gegenstände selbstständig über das Internet kommunizieren und so verschiedene Aufgaben für den Besitzer erledigen können.“  (Gabler Wirtschaftslexikon) Dinge sollen automatisch Zustandsinformationen erheben, verarbeiten und im Netzwerk verfügbar machen. Ein Ding ist demnach ein Gerät, dass über kabelgebundene oder kabellose Netzwerke adressiert werden kann. Im Gegensatz zu klassischen PCs verfügen sie jedoch über eine geringe Leistungsfähigkeit, die für die Ausführung einer bestimmten Aufgabe ausreicht. Einen Bildschirm und Bedienungselemente weisen Dinge üblicherweise ebenfalls nicht auf, da diese von Endgeräten wie Smartphones, Tablets, PCs, Sprachassistenten oder auch Anwesenheitssensoren gesteuert werden. Der Verzicht auf die oben genannten Funktionen soll der Maximierung der Energieeffizienz dienen.

Das Internet der Dinge ist ein hochdynamischer Markt, der seit Jahren beständig wächst. Neben dem gleich genauer vorgestellten Smarthome finden vernetzte Dinge Anwendung in jedem Bereich des Lebens: In Smart Citys kann der Verkehr über Sensoren besser geregelt werden, Wetter- und Bodensensoren verbessern Erträge im Smart Farming und in der Industrie 4.0 werden Herstellungsabläufe noch effizienter aufeinander abgestimmt.

Smarthome

Im Smarthome sind einzelne Dinge elektronisch miteinander vernetzt und können Aktionen ausführen, die lokal oder aus der Ferne ausgelöst werden. Smarthome ist eine Weiterentwicklung der „Hausautomation“, die schon vor Jahrzehnten aufkam, aufgrund von aufwendigen Kabelinstallationen und fehlendem Bedienkomfort nur eine geringe Verbreitung erfuhr. Neue IoT-Geräte konnektieren üblicherweise per Funk (eine Auswahl der IoT-Funkstandards im Smarthome Umfeld finden Sie hier), was die Nachrüstbarkeit in Bestandsbauten und Mietwohnungen erheblich verbessert.

Ziel des Smarthome ist es, den Komfort für die Bewohner zu erhöhen. Dies lässt sich auf unterschiedlichen Niveaus umsetzen: 

Ein einfaches Beispiel ist das Einschalten eines smarten Leuchtmittels per Smartphone vom Sofa im Wohnzimmer aus, ohne aufstehen zu müssen, um den Lichtschalter zu bedienen. Noch komfortabler geht dies per Sprachbefehl an einen Sprachassistenten (Alexa, Siri, Google Assistant, Cortana oder Bixby), der wiederum das Leuchtmittel einschaltet. Auf einer weiteren Automatisierungsstufe erfolgt kein unmittelbarer Befehl der Person, sondern das Licht wird durch verschiedene Sensoren (etwa Lichtsensoren,  Anwesenheitssensoren und Kameras) individuell auf die im Vorfeld konfigurierte, präferierte Lichtstimmung der Person abgestimmt.

 

Im Bereich Smarthome gehen die Anwendungsbereiche allerdings deutlich über die Beleuchtung hinaus, die aber oft den Einstieg in das Smarthome darstellen. Weitere Anwendungsbereiche (ohne Garantie auf Vollständigkeit) sind:

  • Heizungsthermostate
  • Anwesenheitssensoren
  • Tür- und Fenstersensoren
  • intelligente Schlosssysteme
  • Überwachungskameras und Alarmanlagen
  • Funksteckdosen
  • Home Entertainment (Multiroom-Audio)
  • Rollladen- und Markisensteuerung
  • Luftreinigung
  • smarte Gartengeräte (Rasenmähoboter und Bewässerung)

Wie funktioniert die Automatisierung im Smarthome (IFTTT)?

In einem gut ausgebauten Smarthome liefern Sensoren ständig Informationen über unterschiedlichste Dinge: Wie warm ist es in Raum X, wie hell ist es draußen, wie viel Öl befindet sich noch im Heizöltank, wie feucht ist der Boden meiner Orchideen? Diese Informationen ermöglichen es dem Anwender Entscheidungen auf Basis konkreter, objektiver Daten zu treffen. Nun kann der Nutzer die Handlung aufgrund des Wertes selbst aufnehmen oder unterlassen, alternativ kann er die Handlung des Systems anhand von selbstdefinierten Schwellwerten aber auch automatisieren. Ein System, das Handlungen anhand dieser Schwellwerte automatisiert nennt, sich IFTTT ("If this, then that“, direkt übersetzt: „wenn dies, dann das") und bedeutet, dass eine Aktion bei Erreichen eines Wertes automatisch ausgelöst wird. Auf dem Markt sind neben IFTTT weitere Alternativen (vordergründig wäre hier Node-RED zu nennen, mit dem komplexe Ablaufsequenzen definiert werden können) vorhanden, diese sind aber erheblich komplexer und sollen hier nur erwähnt werden.

 

Schematische Darstellung eines IFTTT-Ablaufs, der das Schalten einer smarten Steckdose per Sprachbefehl und Zeitplänen zeigt.

 

Die Funktionsweise eines IFTTT-Flows  will ich anhand eines Beispiels einmal zu demonstrieren versuchen:

Der Öltank ist nur noch zu 25 Prozent gefüllt

Der Anwender bekommt diese Information von einem Sensor mitgeteilt, der den Wert an sein Gateway schickt, welche wiederum eine Push-Nachricht per WLAN ans Smartphone des Nutzers sendet. Nun kann dieser selbstständig entscheiden, ob er Heizöl geliefert bekommen möchte oder ob er aufgrund des Ölpreises noch ein wenig warten möchte. Er kann aber auch eine Automation durchführen, die wie folgt aussehen könnte: Bei Erreichen des Schwellwertes von 25 %, ermittelt das System anhand des aktuellen Rohölpreises eine Kostenschätzung und informiert den Nutzer über diesen Umstand. Lehnt der Nutzer ab und tankt nicht, kann das System bei Unterschreitung des 10 % Füllstandes vollautomatisch beim präferierten Ölhändler in den Monaten Oktober bis März bestellen, in den Monaten April bis September erst bei Unterschreiten der 5-Prozent-Marke. Dieses Beispiel ist ziemlich aufwendig und wird wohl nur heute recht selten Anwendung finden, zeigt aber die Möglichkeiten der Automatisierung gut auf.

Quo vadis Smarthome? - Smarthome aktuell und ein vorsichtiger Ausblick in die Zukunft

Dem Smarthome gehört ohne Frage die Zukunft: Laut dem Branchenverband Bitkom wurden 2020 schon in 37 % aller Haushalte Smarthome-Anwendungen verwendet, Tendenz enorm steigend. Besonders oft wurden dabei in smarte Beleuchtung, Heizungssteuerung und Alarmanlagen investiert. Die Motivation für die Nutzer der Anwendung liegt in der Steigerung des Komforts, der Sicherheit und der Energieeffizienz.

Aktuell erinnert das Smarthome noch ein wenig an einen Flickenteppich, da viele Funkstandards parallel von unterschiedlichen Entwicklerkonsortien entwickelt wurden, mit der Folge, dass diese oft nicht oder nur bedingt kompatibel zueinander waren. Es gibt zwar Lösungen am Markt (Stichwort ioBroker, Home Assistant, OpenHAB etc.) die für eine erhöhte Interoperabilität der konkurrierenden Systeme sorgen, diese erfordern aber Einarbeitungswillen, ein gewisses technisches Verständnis und auch eine aufwendigere Wartbarkeit.

Doch nun scheint die Industrie gewillt zu sein, die Systeme mittelfristig miteinander zu vereinen: Der neue Funkstandard Matter wird ab 2022 Systeme miteinander verbinden, die bisher nur innerhalb ihrer Funkstandards wie BLE, WLAN, Zigbee oder Thread miteinander kommunizierten. Matter-kompatible Geräte werden unabhängig des technischen Unterbaus miteinander kommunizieren können, was die Anzahl der miteinander kompatiblen Produkte drastisch erhöhen wird. Bisher haben aber allein die Hersteller eve und Signify angekündigt, dass ihre Geräte per Softwareupdate auf Matter-Kompatibilität aktualisiert werden können, hoffentlich werden noch viele weitere Hersteller nachziehen.

Fazit

Das Smarthome ist schon seit Langem ein stetig wachsender Markt, der in der Vergangenheit allerdings aufgrund fehlender Zusammenarbeit verschiedener Systemstandards ziemlich komplex und unübersichtlich wahr. Daher gab es wohl noch nie einen besseren und günstigeren Startpunkt, in die Thematik Smarthome einzusteigen. Es gibt eine Vielzahl an preiswerten und leistungsstarken Systemen, die zukünftig immer besser zusammenarbeiten werden, ohne dass man sich tief in die Materie einarbeiten oder verschiedene Apps für unterschiedliche Geräte nutzen muss. Für eine detailliertere  Vorstellung der verschiedenen Funkstandards und deren Vor- und Nachteile lesen Sie einfach hier nach.

Quellen:

https://wirtschaftslexikon.gabler.de/definition/internet-der-dinge-53187

https://de.wikipedia.org/wiki/Internet_der_Dinge

https://www.elektronik-kompendium.de/sites/kom/2203011.htm

https://www.atlas-iot.de/smart-farming/

https://www.elektronik-kompendium.de/sites/kom/2403251.htm

https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Artikel/Digitale-Welt/internet-der-dinge.html

https://www.bitkom.org/sites/default/files/2020-09/200922_studienbericht_smart-home.pdf

 

Bildquellen:

Titelbild: Bild von Gerd Altmann auf Pixabay

Bild von Gerd Altmann auf Pixabay

IFTTT-Flow: https://www.reddit.com/r/ifttt/comments/h899nr/ifttt_logic_flow_with_more_detail/


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