Projektgruppe: Modulare Software für intelligente Häuser


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Veranstaltungsdaten

Voraussetzungen: Stoff aus dem Grundstudium, Kenntnisse aus der Vorlesung Softwaretechnik I
                               von Vorteil: Softwaretechnik II, Webtechnologien, wissensbasierte Systeme

Besprechungstermine: wöchentlich nach Absprache

Scheinerwerb: öffentlicher Vortrag.

Intelligente Häuser

Die Erfindung der Waschmaschine von Carl Miele im Jahre 1900 gilt als eine der größten Erfindungen der Industriezeit. Durch sie wurden die täglichen Arbeiten im Haushalt wesentlich vereinfacht und die Zeit für die damals tägliche oder wöchentliche Wäsche wurde drastisch verringert. Die erste Waschmaschine musste per Handkurbel betrieben werden und das Wasser musste separat erwärmt werden. Im Laufe der nächsten Jahrzehnte wurden aus Waschmaschine die heutigen Vollwaschautomaten mit Elektromotor, Heizspirale und elektronischer Steuerung. Aber nicht nur die Erfindung der Waschmaschine hat den Tagesablauf in modernen Haushalten effizienter gestaltet, sondern auch Spülmaschinen, Rührgeräte, Staubsauger, etc. Zusätzlich finden wir heute diverse Komforteinrichtungen in Häusern wie eine zentrale Heizanlage, Fernsehen, HiFi-Anlagen, Rechnern sowie elektrische Rollläden, elektronisch gesteuertem Licht und Alarmanlagen. Der Haushalt bzw. das Haus wird damit zu einem vernetzen Lebensraum.

Der Preis für den Komfortgewinn ist ein erhöhter Energieverbrauch. Ein erhöhter Energieverbrauch bedeutet in der Regel aber auch eine erhöhte Umweltbelastung aufgrund der Energieerzeugung aus Atomkraft, Kohle oder Gas. Um dieser Entwicklung entgegenzuwirken werden Energiesenkende Maßnahmen an Häusern wie zum Beispiel eine bessere Isolierung, Niedrigenergiehäuser oder sogar Passivhäuser, die keine Heizung mehr benötigen, vom Staat gefördert.

Neuste Bestrebungen bei der Planung und beim Bau von Häusern gehen in die Richtung, dass Häuser eine ausgeglichene Energiebilanz im Jahresmittel haben, ja sogar, dass Häuser autonom bezüglich Energie und Wasser. Dies wird durch entsprechende Solar- oder Regenwassernutzungsanlagen sowie einer elektronischen Steuerung der einzelnen Komponenten erreicht. Solche Häuser werden auch als "intelligente Häuser" bezeichnet. Folgende Abbildung zeigt ausschnittsweise ein solches Haus:

Das Problem ist, dass sich die Komponenten für die einzelnen Steuerungen gar nicht bzw. mit großem technischen Aufwand verbinden lassen. Dies liegt zum Einen an der fehlenden Netzstruktur bzw. an inkompatiblen Protokollen. Standardprotokoll wie TCP/IP, das wir aus dem WWW kennen, ist nur ab und zu in die Controllerwelt zu finden. Zum Anderen ist die Software heutzutage noch "handmade" was zu weiteren Problemen führt.

Ziel der Projektgruppe

Ziel dieser Projektgruppe ist es, auf Basis eines Komponentenmodells, eine Energiemanagementsoftware für den tatsächlichen Energiebedarf eines Hauses bzw. Haushaltes zu entwickeln. Die Software soll es ermöglichen, dass die Energie, die ein Haus zu einem beliebigen Zeitpunkt benötigt, eine bestimmte Grenze nicht überschreitet. Dazu sollen die Energieverbraucher wie zum Beispiel die Waschmaschine oder Spülmaschine die Möglichkeit besitzen ihre Energie, die sie gerade benötigen zu senken. Zum Beispiel könnte die Waschmaschine ihren aktuellen Waschvorgang kurzfristig unterbrechen um Energie zu sparen. Das führt allerdings zu einem längeren Waschzyklus. Sollte für diesen ebenfalls vom Hausbewohner eine bestimmte Zeitgrenze gesetzt worden sein, so ist die Grenze natürlich zu berücksichtigen. Das Energiemanagementsystem handelt also mögliche "Verträge" aus, die eine möglichst optimale Ausnutzung der Resourcen Energie, Wasser, Zeit, etc. ermöglicht. Sollte es keine Lösung geben, so wird sich das System an den Hausbewohner wenden müssen, um von ihm neue Instruktionen zu erhalten.

Je nach Anzahl der Teilnehmer soll die Energiemanagementsoftware als Simulation oder bei genügend vielen Teilnehmern auf realen Hardwarecontrollern installiert werden. Hier kämen Systeme der Firma Intec, Victoria, Canada zum Einsatz, die bereits über ein Microbetriebssystem verfügen und daher von der Hardware abstrahieren.