Schnittstellen und Datenpunktminimierung für eine funktionierende Gebäudeautomation

Funktionierende Gebäudeautomation mit durchgängiger Datenkommunikation

Ralf Joneleit

Stefan Lange

Ist von der GA, also der Gebäudeautomation die Rede, wird man unweigerlich an das Lied „MfG – Mit freundlichen Grüßen“ der Fantastischen Vier, kurz FANTA 4, erinnert. Neben unzähligen gebräuchlichen Kürzeln im Zusammenhang mit der GA ist aber noch der Umstand zu berücksichtigen, dass Komponenten, Gewerke und Kommunikationspartner innerhalb der GA oftmals eine unterschiedliche Sprache sprechen. Mit der Problematik unterschiedlicher Sprachen in der GA haben wir uns abzufinden. Es gilt, daraus resultierende Schnittstellenproblematiken für Anwender und Nutzer überzeugend zu lösen. Dass oftmals auch divergierende Ziele dabei eine Rolle spielen, liegt in der Natur des Menschen, der seine ureigensten Interessen zu schützen sucht. Hersteller müssen Sorge dafür tragen, dass gebäude­technische Anlagen optimal zu handhaben sind, Verdrahtungs- und Adressierungsaufwand für die Gebäudekommunikation so minimal wie möglich gehalten werden (Plug & Play) und ein Höchstmaß an Sicherheit, Zuverlässigkeit und Funktionalität gewährleistet ist.

Die Gebäudeautomation funktioniert wie ein menschlicher Organismus

An dieser Stelle greifen wir gerne auf die Analogie mit dem menschlichen Organismus zurück, weil sie so einprägsam und nachvollziehbar die komplexen Zusammenhänge der Gebäudeautomation erklärt und begreifbar macht. Der menschliche Organismus ist ähnlich der Gebäudeautomation auch in „Gewerke“ gegliedert:

• Nervensystem,
• Herz-Kreislauf-System,
• Atmungssystem,
• Stütz- und Bewegungssystem,
• Haut, um nur einige zu nennen.

Und wie in der Gebäudeautomation gibt es im menschlichen Organismus zahlreiche Überschneidungen und Wechselwirkungen zwischen den Subsystemen. Kein Organ oder Subsystem agiert unabhängig von den anderen. So wird das Verdauungssystem durch Gefäße mit Blut versorgt (Herz-Kreislauf, das Ventilations- und Leitungssystem), durch Reizimpulse gesteuert (Nerven, das Regelungssys-tem) und durch die Muskulatur unterstützt (Bewegungsapparat, das Transportsystem). Und wie die Rezeptoren im menschlichen Körper sind Sensoren im Gebäude dafür verantwortlich, Zustände zu erkennen und zu melden. In der Raumlufttechnik sind das Parameter wie Lufttemperatur, Luftfeuchte, Volumenströme, Luftqualität oder Druck. Diese Informationen wiederum werden im Regelsystem analysiert und lösen bei den Aktoren Reaktionen aus, z. B. die bedarfsgerechte Anpassung von Volumenströmen, wenn CO₂-Sensoren auf eine geringere Personenbelegung in den Räumen schließen lassen. Dank der Einbettung künstlicher Intelligenz bereits auf der Feldebene – schon einfache Komponenten sind mit Mikroprozessoren bestückt – verschwimmen die Grenzen der Gebäudeautomations-Ebenen immer mehr. Was dazu führt, dass bereits schon Komponenten der jeweiligen Gewerke Steuer- und Regelfunktionen übernehmen. Wichtig ist dabei, dass der Fluss der zentral relevanten Informationen an die Gebäudeleitstelle durchgängig sicher­gestellt ist.

Organismus Gebäudeautomation

In der Gebäudeleittechnik laufen wie beim menschlichen Gehirn alle Informationsstränge zusammen. Über ein Monitoring werden alle Zustände und Veränderungen erfasst und analysiert. In der GLT wird also die zentrale Informationsarbeit geleistet. Daraus resultierend, werden von hier aus zentrale Vorgaben an die Organe (Subsysteme, Komponenten) übermittelt, wie beispielsweise der Betriebsmodus etc. Das zentrale Nervensystem im Gebäude nennt man Backbone. Es ist sozusagen das Rückenmark der Gebäudeautoma­tion – ein uns allen bekannter Backbone ist das heimische Computer-Netzwerk, das per Router mit dem Internet und per LAN und/oder WLAN untereinander vernetzt ist. Damit das Hirn der Gebäudeautomation nun die Signale innerhalb des Gebäudekörpers versteht, werden Komponenten und Systeme der Gewerke per Bus, bei einer Vielzahl der Anwendungsfälle zum Beispiel per BACnet, an die Gebäudeleittechnik angebunden. Sprechen die Organe der technischen Gebäudeausrüstung eine andere Sprache, sorgen Gateways an den Schnittstellen dafür, dass sie in eine allgemein verständliche Sprache für die GLT übersetzt werden. Im menschlichen Organismus geschieht dies in ganz ähnlicher Weise. Das zentrale Nervensystem trägt infolge seiner übergeordneten Stellung automatisch zum Aufrechterhalten der Funktionalität des Gesamtorganismus bei – in Relation zu relevanten Bedingungen in seiner Umgebung oder in der Umwelt. Die vegetativen Nervensysteme­ – in der GA mit der Regelung innerhalb eines der Gewerke zu vergleichen – sorgen für eine Selbstregulation der Organe. Sie sind eng mit dem zentralen Nervensystem verflochten, sozusagen im ständigen interdisziplinären Austausch.