Smart Cluster im intelligenten Gebäude und Smart Home

Gebäudesteuerungen zukunftsoffen und investitionssicher gestalten

Die Zukunft der smarten Steuerung von Gebäuden

• 1. gelöstes Problem: Vielzahl von Schnittstellen & Standards

  Schnittstellen gibt es im Smart Home Umfeld mehr als genug. Einige wenige Schnittstellen basieren auf allgemein verfügbaren und normierten Standards wie z. B. KNX, Zigbee oder CEC. Doch scheinen viele Hersteller ihren eigenen und damit hausinternen Standard etablieren zu wollen. Man denke nur an die Vielzahl von Smart TV Anwendungsschnittstellen (API), einzig um die Funktion einer Fernbedienung zu simulieren.
   
  Durch eine aufwändige manuelle Konfiguration innerhalb der jeweiligen Steuerung lässt sich schon einiges an Logik umsetzen. Doch das ist weder effizient noch nachhaltig, sondern in allen Belangen höchst proprietär und damit nicht auf andere Systeme übertragbar.
   
  In einem stark begrenzten Rahmen mag das noch funktionieren. Wenn jedoch die Ansprüche steigen und stetig neue semi-smarte Geräte hinzukommen, wird es schwierig und zunehmend teurer. Erst recht, wenn ein bestimmtes Gerät mit dessen Schnittstelle nicht direkt unterstützt werden. Denn dann muss speziell entwickelte Hard- und Software der Steuerzentrale vorgeschaltet werden.
   

  Die Lösung: lose Kopplung

  Kein System der Welt kann alle Schnittstellen in maximaler Qualität zur Verfügung stellen. Deshalb ist es besser, wenn man alles frei kombinieren kann: einfach das beste Modul von beliebigen Herstellern bzw. Entwicklern nehmen.
   
  Das erreicht man am besten durch einen gemeinsamen Event-Bus. Hier hat sich MQTT als Standard etabliert. Mit diesem lassen sich beliebige Adapter und Konverter flexibel zu einem großen Ganzen verknüpfen.
   
  Doch MQTT leistet noch mehr. Module für Künstliche Intelligenz und Machine Learning einbinden, damit das intelligente Gebäude noch intelligenter wird? Kein Problem mit MQTT. Auch der Benutzerkomfort lässt sich optimieren: mit unterschiedlichen User-Interfaces und Dashboards, die problemlos parallel genutzt werden können.
   
  Technisch spricht man dann von "lose Kopplung": neue bzw. veränderte Module können jederzeit in die Kommunikation eingeklinkt werden.
   
  Der große Vorteil und besondere Charme des Smart Cluster Ansatzes liegt darin, dass diese Module in jeder beliebigen Programmiersprache und somit unabhängig von plattformspezifischen Besonderheiten genutzt werden können.
   
  Ermöglich wird dies durch den Einsatz von virtuellen Umgebungen, den sogenannten Containern.
   
  Mit dem Smart Cluster Ansatz und „losen Kopplungen“ erzielt man völlige Freiheit bezüglich der Modulauswahl und gewinnt einiges an Sicherheit hinzu.

• 2. gelöstes Problem: Ausfallsicherheit & Verfügbarkeit

  Klassische Ansätze basieren auf einer zentralen Steuerzentrale: ein komplexes Gerät, eine Hardware, ein Betriebssystem, eine Software-Plattform. Aber es gibt kein Fallback bzw. keine Ausfallsicherheit, falls etwas vorübergehed hängt oder ganz ausfällt.
  Insbesondere nach Software-Aktualisierungen und Firmware-Updates kommt es öfter zu Problemen, die sich nicht durch einen Reboot beheben lassen.
   
  Niemand würde in einen Flieger steigen, der nur einfach abgesichert ist und dann auf einen sicheren und entspannten "Fly by Wire" Flug vertrauen.
   

  Die Lösung: Redundanz

  In der Industrie setzt man deshalb auf massiv [redundant] Systeme, sogenannte Cluster, die im Fehlerfall automatisch einspringen.
   
  Wenn ein Modul nicht wie gewünscht arbeitet, wird automatisch auf ein anderes gleichwertiges Modul (idealerweise mit einem anderen Software-Stand) zurückgegriffen.
  Damit lassen sich Totalausfälle vermeiden und Hardware-Probleme sowie Software-Fehler sicher umschiffen.
   
  So ist Verlass auf stets verfügbare und dezent im Hintergrund arbeitende Heinzelmännchen.

• 3. gelöstes Problem: Vergessene Infrastruktur & IoT-Wildwuchs

  Klassische Ansätze der Gebäudeautomation beziehen nicht die IT bzw. OT Infrastruktur mit ein, auf der sie basieren. Um die maximale Vernetzung zu erreichen, werden alle Geräte über eine allgemein zugängliche interne Infrastruktur miteinander verknüpft.
   
  Gegen Angriffe von außen versucht man, sich mittels Firewall und VPN zu schützen. Das interne Netz wird hierbei als vermeintlich sicher angesehen.
  Wer überwacht denn heute, mit wem der Smart TV kommuniziert? Wohin die Daten des Stromzählers fließen? Oder ob die Gebäude-Kamera überhaupt Bilder ins Internet senden darf?
  Nicht so schlimm? Doch Achtung, alleine auf der Basis von smarten Daten lässt sich das ganze Geschehen nahezu vollständig ausspionieren. Smarte Fernseher senden Kanalwechsel. Aus der Verlaufskurve des Smart Meter lassen sich die Geräte und deren Nutzung ableiten (ja, sogar der aktuell gestreamte Film, da weißer Hintergrund mehr Strom verbraucht). Und sämtliche Mikrofone sind gerne genutzte Informationsquellen.
   
  Das ist fast so, als ob man ein Gebäude ohne Türen bauen würde. Und nur einen Bodyguard vor das Gartentor stellt.
   

  Die Lösung: Alle Geräte in einem Repository verwalten

  Um bestmögliche Sicherheit zu realisieren, ist es unverzichtbar, dass man neben den IoT-Devices auch sämtliche Komponenten der Netzwerk- und Kommunikationsschicht gemeinsam in einem Repository hinterlegt.
  Neben den IoT Geräten und anderen Assets werden dort auch alle Kommunikationspfade und -Typen verwaltet. Die Geräte können hier auch allgemeingültig und somit einheitlich konfiguriert werden. Und während des Betriebs lässt sich ihr Status überwachen.
  Was aufwändig und kompliziert klingt, ist mit dem richtigen Ansatz ganz einfach. Da man das Thema ganzheitlich löst, definiert man jedes Gerät nur einmal. Basierend auf den Daten dieses Infrastruktur Repository werden dann automatisiert die gerätespezifischen Konfigurationen erstellt und die Devices entsprechend befüllt.
   
  Auf diese Weise lässt sich der Gerätezoo sicher einzäunen. Man gewinnt wieder die Oberhand und kann dediziert entscheiden, wer wann und wo welche Daten zu sehen bekommt oder auf welche Geräte-Funktionen zugreifen darf.
   
  So lebt man nicht gut und komfortabel, sondern weiß auch seine Privatsphäre und Persönlichkeitsrechte gewahrt und sämtliche Technik sicher geschützt.

• 4. gelöstes Problem: Externe Abhängigkeiten & fehlende Internet-Verbindung

  Viele vermeintlich smarte Steuerungen benötigen eine aktive Internet-Verbindung, um vollständig arbeiten zu können. Wer für Komfort Funktionen wie die Sprachsteuerung auf Public Cloud Services wie Amazon Alexa oder den Google Assistant setzt, macht sich zwingend von einer stabilen Internet Verbindung abhängig.
   
  Doch wenn diese einmal nicht verfügbar ist, fängt man zu rotieren an, da man sich nach alternativen Möglichkeiten zur Steuerung umsehen muss.
   
  Richtig schlimm, wird es, wenn sogar Basis-Funktionen (wie Heizen, Lüften, Strom und Licht) auf Cloud-Software basieren. Dann ist es schnell zappenduster.
   

  Die Lösung: Unabhängig & Eigenständig

  Um sich gegen solche Probleme zu schützen, hilft nur eins: sich unabhängig machen – auf allen Ebenen. Das bedeutet, Verbindungen nach außen weitgehend zu kappen und möglichst alles dezentral zu organisieren.
   
  Das fängt bei einer lokal verfügbaren Sprachsteuerung an und hört bei lokal ermittelten Wetterdaten noch lange nicht auf.
   
  Alles dezentral organisieren: So sorgt man für Unabhängigkeit und gewinnt persönliche Freiheit.

Smart Cluster – Komplexität in den Griff bekommen und Kosten reduzieren

• smart, modular, funktional und individuell anpassbar
• sicher, hochverfügbar, ausbaufähig und transparent

Zukunftsoffen & flexibel: einfach beginnen und groß durchstarten

Smart Cluster: ganzheitliches Denken in der Gebäudeautomatisierung

Auf einen Blick: Smart Cluster Vorteile fürs Smart Home

1. Herstellerunabhängig – statt gefangen mit proprietären Produkten

   Binden Sie sich nicht fest an einen Hersteller und seine proprietären Produkte. Vermeiden Sie geschlossene Systeme,
   … setzen Sie besser auf offene Standard (wie KNX, Zigbee, DALI & Co.).
2. Systemübergreifende Lösungen – statt unwissenden Insellösungen

   Statt vieler Insellösungen, die jeweils mit einer eigenen App daherkommen, jeweils mit ihren eigenen Werkzeugen "programmiert" werden müssen, die nichts von ihren Nachbar-Systemen wissen und ihren Kontext nicht kennen,
   … setzen Sie besser auf systemübergreifende Steuerungen.
3. Redundante Sensor-Netzwerke – statt eines zentralen Steuerungscomputer

   Statt einer zentralen Steuereinheit, die nur bedingt erweiterbar und fehleranfällig für Störungen ist,
   … setzen Sie besser auf dezentral verteilte Sensor-Netzwerke (wie MQTT), auf die alle Smart Home-Systeme Zugriff haben.
4. Konsolidierte Infrastruktur-Informationen – statt diverser, teils widersprüchlicher Konfigurationen

   Statt in jedem System, die mehr oder weniger gleichen Informationen nochmal zu konfigurieren,
   … setzen Sie besser auf eine konsolidierte Datenhaltung, in der alle Ihre Komponenten erfasst sind und diese Daten automatisiert verteilt werden.
5. Security by Design – statt unbedarftem Domänendenken

   Statt jedes System von jeweils seinem "Experten" aufzusetzen zu lassen und so jedes einheitliche Sicherheitskonzept zu gefährden,
   … erzeugen Sie besser gleich mit smarten Agenten einen System-Verbund, in dem alle Schichten des OSI-Modells voneinander wissen.
6. Dezentrale Funktionssteuerung – statt riskanter Cloud-Lösungen

   Es ist erstaunlich, wie viele Smart Home-Komponenten ausschließlich mit aktiver Internet- und Cloud-Anbindung funktionieren. Doch wenn dann mal die Internet-Verbindung mal streikt oder der Hersteller seine Produkte verändert oder gar vom Markt nimmt, kommt es bei solchen Systemen zu einem Blackuut.
   … setzen Sie besser auf dezentrale Funktionssteuerungen. Das ist zuverlässiger und sicherer für Sie und Ihr Zuhause.
7. Professionelle Anwendungen – statt billiger Bastellösungen

   Lassen Sie sich nicht von der Funktionsvielfalt so mancher Lösung täuschen. Denn gerade der Bereich der Smart Home-Steuerungssysteme ist geprägt von "Bastellösungen", die weit entfernt sind von IT-Standards, wie sie in der Industrie verwendet werden.
   … setzen Sie besser auf etablierte Software-Standards, die Ihnen die fehlertolerante und hochverfügbare Bereitschaft Ihrer Komponenten garantieren.
8. Gutes Design sticht – statt "Design folgt Funktion"

   Statt monströser Schalttafeln, die das Design des Gebäudes zerstören und nur kompliziert zu bedienen sind,
   … setzen Sie besser auf intelligente Komponenten, die so gut wie intuitiv zu bedienen sind und bedarfsgerecht mehrere Funktionalitäten anbieten.