Vernetzte Gebäude

Heute sind bereits ca. zwei Milliarden IoT-Geräte in Gebäuden installiert – und ihre Zahl wird in Zukunft jährlich um 13.7% steigen ⁽⁶⁹⁾. IoT-Geräte in Gebäuden sind Netzwerke aus miteinander verbundenen Sensoren, Systemen und Geräten, die Daten sammeln und austauschen, um den Betrieb zu optimieren, die Energieeffizienz zu verbessern und den Komfort sowie die Sicherheit der Nutzer zu erhöhen. Beispiele hierfür sind vernetzte Sicherheits- und Zugangskontrollsysteme, HLK- und Gebäude-Energiemanagementsysteme, Arbeitsplatzmanagementsysteme, intelligente Beleuchtungssysteme, Rolltreppen und Aufzüge, Parksysteme, Brandschutz- und Sicherheitssysteme sowie Geräte zur Überwachung der Qualität der Umgebungsbedingungen im Innenraum. In einem einzigen Gebäude können zehntausende IoT-Geräte installiert sein, was Gebäude zu einigen der am komplexesten gesteuerten Systemen der Welt macht – noch vor autonomen Fahrzeugen oder Industrierobotern.

Die Integration von IoT-Geräten in Gebäuden eröffnet zwar enorme Chancen, doch verschiedene Herausforderungen verhindern derzeit noch, dass ihr Potenzial voll genutzt werden kann. Ein grosses Hindernis ist die noch unzureichende Interoperabilität, da viele IoT-Geräte mit proprietären Protokollen arbeiten. Dies erschwert die Integration in verschiedene Systeme zur Gebäudeautomation und behindert den nahtlosen Betrieb. Eine weitere grosse Hürde ist die Skalierbarkeit, da die Verwaltung wachsender IoT-Netzwerke ohne IoT-Geräte, die automatisch andere IoT-Geräte erkennen und mit ihnen kommunizieren können, immer komplexer wird. Darüber hinaus ist die Aufrüstbarkeit ein wichtiger Faktor, da die Firmware von IoT-Geräten aufgrund des technologischen Fortschritts oft viel schneller veraltet als die Hardware und entsprechend häufig aktualisiert werden muss, um einen effizienten und sicheren Betrieb zu gewährleisten.

Die nahtlose Integration in die gesamte Gebäudeautomation wird nicht nur neue Chancen für ein effizienteres Energiemanagement und weitere Kostensenkungen eröffnen, sondern auch zu neuen Anwendungsszenarien führen, die das Nutzererlebnis deutlich verbessern. So können HLK-Systeme beispielsweise Temperatur und Lüftung in Büros und Konferenzräumen je nach erwarteter Belegung, Wettervorhersage und individuellen Präferenzen dynamisch anpassen. Intelligente Beleuchtungssysteme können die Helligkeit entsprechend der Sonneneinstrahlung anpassen und ahmen so das natürliche Licht im Laufe des Tages nach, was den zirkadianen Rhythmus unterstützt. Darüber hinaus kann intelligente Infrastruktur standortbezogene Interaktionen, eine personalisierte Beschilderung für Veranstaltungen und Besucher, die Echtzeitverfügbarkeit von Arbeits- und Besprechungsräumen und die automatische Freigabe nicht belegter reservierter Räume ermöglichen ⁽⁷⁰⁾. Um dies zu ermöglichen, müssen allerdings die derzeitigen Hindernisse im Zusammenhang mit der Interoperabilität, Skalierbarkeit, Aufrüstbarkeit und Datenlast überwunden werden.

Interoperabilitätsprobleme können mithilfe IP-basierter Kommunikationsprotokolle gelöst werden, die eine nahtlose Interaktion zwischen IoT-Geräten verschiedener Hersteller ermöglichen. Eine einheitliche IP-basierte Infrastruktur vereinfacht das Netzwerkmanagement, reduziert die mit proprietären Lösungen verbundenen Kosten und ermöglicht die gemeinsame Nutzung von Daten durch verschiedene Gebäudesysteme über einen einzigen IP-Backbone ⁽⁷¹⁾. Um diese Veränderungen erfolgreich umzusetzen, müssen jedoch IT-Managementteams stärker in die Planung und Inbetriebnahme sowie in die Entscheidungsprozesse für Gebäudeautomationssysteme eingebunden werden.

Um die Skalierbarkeitsprobleme zu beheben, müssen semantische Domain-Modelle eingeführt werden, die die Beziehungen zwischen Komponenten, Systemen und Datenflüssen im Bereich der Gebäudeautomatisierung definieren. Diese Modelle liefern Datenkontext, damit sich komplexe Systeme selbst konfigurieren können.

Schliesslich wird auch die automatische Aktualisierbarkeit von IoT-Geräten eine entscheidende Rolle spielen, um Sicherheitsbedenken auszuräumen, denn das manuelle Patchen von tausenden Geräten in einem Gebäude ist keine Option. Bevor sichere Netzwerk-Updates durchgeführt werden können, müssen jedoch alle Interoperabilitätsprobleme behoben werden.