In den vorherigen Kapiteln wurden die Sensortypen und einige Beispiele für die Anwendung in der Heimautomation beschrieben.
Der Markt für das Intelligente Heim umfasst vier Hauptbereiche:
Alle genannten Projekte können miteinander kombiniert werden. Man könnte sagen, dass den Anwendungen im Intelligenten Heim nur durch die Fantasie Grenzen gesetzt sind. Ausgewählte Möglichkeiten sind unten aufgelistet.
RFID und der Ortungsservice
Radiofrequenzidentifizierung (RFID) ist die drahtlose Nutzung der elektromagnetischer Felder für die Datenübertragung zum Zweck der automatisierten Identifikation und Überwachung von Objekten über Chips (oder Etiketten). Die Chips beinhalten elektronisch gespeicherte Informationen.
Der Anwender kann mehrere Profile auf der Basis von RFID besitzen: ein Heimprofil, ein Büroprofil, ein Profil im Auto usw. Mit Hilfe der Applikation im Smartphone detektiert man RFID und ordnet dem Anwender das richtige Profil zu. RFID Chips können überall als Aufkleber angebracht werden. Die Funktion des Auslesens der RFID Chips befindet sich auch in modernen Smartphones.
Weitere bekannte Wege zur Ortung sind GPS Koordinaten und das Orten auf der Basis des Mobilfunknetzes bzw. mittels Bluetooth.
In dem Moment, wo das System ein Ankommen feststellt, kann es vordefinierte Aktionen durchführen.
Der Regulator
Der automatische Regulator (oder Steuerelement) ist das Zentrum des Automatisierungskonzepts. Wenn der Regulator ein intelligenter Bestandteil des „Intelligenten Heimes“ wird, kann das ganze Haus vollautomatisch funktionieren. Die Regulatoren regeln die Beleuchtung, die Steuerung der Klimaanlage, die Spielelemente, die Bewässerung und alle anderen Sensoren/Systeme.
Wenn das System richtig programmiert ist, trifft es eigene Entscheidungen, was im Wohnbereich unter bestimmten Bedingungen passieren soll. Der Anwender kann mit angepassten Tastaturen und Touchscreens an den einzelnen Geräten das System manuell kontrollieren. Weitere Möglichkeiten der Steuerung bieten Tablets, Smartphones und das Internet. Der Regulator kann eine heuristische oder eine fuzzy Logik für die Bewertung der Eingangsdaten verwenden. Es kann sogar die Gewohnheiten der einzelnen Anwender lernen, um dann richtige Aktionen anhand der verfügbaren Daten auszuführen.
Das Drahtlosnetzwerk für das Intelligente Heim (Wireless home automation networks – WHAN) verwendet drahtlos arbeitende Sensoren und Aktuatoren, welche die Überwachung und die Kontrolle der Applikationen für den Heimkomfort der Anwender und das effektives Ansteuern der Geräte im Haus ermöglicht. WHAN beinhaltet einige Typen von Einbaugeräten, welche batteriebetrieben sein können und mit Niedrig-Leistung radio-frequenz Sendern ausgestattet sind. Die Verwendung der RF Kommunikation ermöglicht den flexiblen Ein- oder Ausbau der Netzkomponenten und senkt die Kosten der Installation, weil keine Kanäle und Kabel benötigt werden.
Moderne Regulatoren erlauben auch eine Verbindung zu einer Cloud, um z. B. eine Sprachsteuerung zu nutzen. Ähnliche Funktionen bieten Systeme wie Siri (Apple) oder Cortana ( Microsoft), die mittels API Schnittstelle (application program interface) schon heute zur Verfügung stehen.
Die Sicherheit
Die Sicherheitssysteme beinhalten Steuerungspanele, Tastaturen, Sensoren, Sirenen, Schlösser, Leuchten, Zugangssteuerung usw. Die Fernsteuerung der Schlösser erfolgt mittels einer Applikation auf dem Smartphone, entweder mit Bluetooth, RFID oder über das Internet. Das Sicherheitssystem kann um ausgewählte multimediale Funktionen wie Gesichtserkennung und Stimmerkennung erweitert werden. Ist der Anwender authentifiziert, bekommt er nach der Autorisierung die Zugangsrechte (z. B. können die Familienmitglieder überall Zugang bekommen, der Gärtner jedoch nur zum äußeren Eingangstor, in das Werkzeuglager usw.).
Der Rauchmelder kann ebenfalls als Bestandteil des Sicherheitssystems installiert werden, für die Absicherung des Hauses im Falle eines Brandes. Die Außensensoren melden dem Anwender, wenn ein Mensch die Grenzen des Grundstücks überschreitet. Die Bewegungsdetektoren können an Wänden, Decken, in Lichtschaltern oder im Freien installiert werden und informieren über jede Bewegung. Die Sensoren für die Glasbruchdetektion weisen das Sicherheitssystem des Anwenders auf einen Glasbruch hin. Der Wassersensor weiß, ob die Waschmaschine oder der Heizkessel defekt ist und schaltet die Wasserzufuhr automatisch ab und verhindert damit die potenzielle Katastrophe. Der Sensor in der Einfahrt informiert uns über die ankommenden Besucher.
Überwachungskameras können das Haus überwachen und bzw. als Nachtsichtkameras eingesetzt werden, Sie stehen in verschiedenen Bauformen groß, klein, kugelförmig, kuppelformig bzw. versteckt eingesetzt zur Verfügung. Der Anwender kann sein Heim von einem beliebigen Rechner über das Internet, mit dem Smartphone oder aus seinem Digitalarchiv überwachen. Das Archiv kann für ein voreingestelltes Zeitintervall Daten bereithalten. Digitale Videorecorder erfassen, was rund um das Haus passiert. Mehrere Monitore ermöglichen dem Anwender verschiedene Bereiche, wie z. B. ein Schwimmbecken oder das Kinderzimmer zu überwachen.
Die Klimatechnik
Die Klimatechnik (oder Steuerelemente für die Umwelt) regelt Wärme, Feuchtigkeit, Wasser und Licht. Die Fensterjalousien, die Heizung, die Belüftung und die Klimaanlage (HVAC - heating, ventilation, and air conditioning), die Zentralheizung, sogar intelligente Kühlschränke können angesteuert werden. Damit ist es möglich der Verschwendung von Energie entgegenzuwirken. Außerdem können die intelligenten Messeinheiten den Maximalverbrauch feststellen und auf die entsprechenden Geräte aufmerksam machen.
Bewässerungssysteme können als Untermenge der Klimatechnik verstanden werden. sie können auf den Betrieb nach voreingestellten Plan (z. B. eingestellte Zeit vor der Morgendämmerung) programmiert werden. Es ist möglich, die Systeme auch mit einem Feuchtigkeitssensor unter der Erde zu steuern, so dass bei ausreichend feuchter Erde kein zusätzliches Wasser eingesetzt werden muss. Im Falle des Internetzugangs könnte eine spezielle Applikation die Wetterdaten auswerten und dann einen Bewässerungsplan erstellen.
Die Nutzung der Solarpanele kann erkennbar zur Einsparung von Energie beitragen. Die Solarkollektoren sammeln die Wärme durch die Absorption oder wandeln diese direkt in elektrische Energie um. Meistens wird diese Technologie in Wohngebäuden zur Warmwasserbereitung benutzt. Sie ist vor allem für Mehrpersonenhaushalte geeignet oder in Situationen, in denen es eine große Nachfrage nach warmem Wasser gibt, z. B. das Wäsche waschen. Die kommerzielle Nutzung erfolgt in Waschsalons, Autowaschanlagen oder auch großen Kantinen. Diese Technologie kann auch zum Heizen verwendet werden. bzw. kann überschüssige Energie gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt nach Bedarf effektiv genutzt werden. Die Nutzung kann auch in eine Zeit verlagert werden, wo die Kosten für die Abnahme höher sind (unterschiedliche Preise am Tag und in der Nacht). Alle Elektrogeräte können so konfiguriert werden, dass sie die Energie entweder aus dem Akku oder aus dem Stromversorgungsnetz beziehen können. Die gesamte Konfiguration und die Kontrolle wird vom Anwender über die entsprechende Applikation auf dem Rechner oder Smartphone durchgeführt.
Die im Akku gespeicherte Energie kann in „smart grid“ Netzen verwendet werden, wo man den Überschuss der generierten Energie und die Energie aus den Akkus für die Einspeisung der Elektrizität in das öffentliche Stromversorgungsnetz benutzt. Verteilergesellschaften sind dafür bestens geeignet, weil sie Angebot und Nachfrage regulieren können.
Beispiel einer einfachen Anwendung
Eine Lampe in Verbindung mit einer Steuerung – schaltet das Licht ein und aus, verringert oder erhöht die Lichtintensität je nach Bedarf. Kontrolle und Steuerung sind möglich durch Leitungen im Innen- und Außenbereich oder mit Hilfe eines drahtlosen Steuergerätes. So kann man die Beleuchtung in den Abendstunden einschalten und einige Stunden später wieder ausschalten. Mit RFID kann der Anwender identifiziert werden sobald er sich in gewisser Distanz zum Haus befindet, wird die Beleuchtung eingeschaltet, damit entfällt eine manuelle Bedienung der Schalter. Zeitgesteuert können Haushaltsgeräte automatisch in Betrieb genommen werden, wie z.B. die Kaffeemaschine oder das Glätteisen für das Haar. Das Einschalten des Fernsehapparates kann mehrere vorprogrammierte Abläufe aktivieren: die Lichtstärke von Lampen wird reduziert, die Vorhänge oder Jalousien ziehen sich zu und alle Teile der Heimkinoanlage werden eingeschaltet. Ein Windsensor kann aufgrund der Wettervorhersage automatisch die Außenjalousien oder die Markise schließen wie im Falle eines starken Windes oder bei Regen. Dies ist für Dachfenster und Dachräume ideal, die schwer zugänglich sind. Staubsauger-Roboter können sich selbst einschalten, wenn sich niemand im Haus befindet.