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Intelligente Gebäude verbessern unsere Lebensqualität Andrew Paice, Leiter iHomeLab, Hochschule Luzern

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iHomeLab «Living in the future. Today.»

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«Living in the future. Today.»

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Smart Buildings / Intelligente Gebäuden

- Eine Intelligente Gebäude: - Kennt unsere Bedürfnisse - Reagiert auf unsere Wünsche - Kümmert sich um alles, damit wir eine gute

Lebensqualität – bis ins hohe Alter – geniessen

- Dies braucht - Aufnahmefähigkeit - Wissen – über das Gebäude, Umgebung,

Jahreszeit…uns… - Reaktions- und Lernfähigkeit - Interaktionsmöglichkeiten

- Mit dem Gebäude - Mit uns - Mit anderen Gebäuden…

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iHomeLab: Forschungsthemen und -Aktivititäten

Smart Energy Management • Lastmanagement und Smartmetering • Dezentrale Energiemessung & Lasterkennung Ambient Assisted Living • Möglichst lange selbstbstimmt und sicher wohnen • Unterstützungssysteme für (ältere) Leute & ihre Pfleger Safe Building Intelligence • Einheitliche, intuitive und benutzerzentrierte Bedienung • Lerndende Assistenz-Systeme • Daten-Sicherheit und Privacy

Visitor Center • 250 Events / Jahr, 2500 – 3500 Besucher / Jahr • Dissemination, Marketing, Living Lab

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Bildquelle: hrmobileservices.com

Kostenersparnis Komfort / Sicherheit

Nachhaltigkeit

Zeitgewinn

Spass (Gamification)

Interaktion

Nutzen von Intelligenten Gebäuden

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• CHF • Award • Label

EVU EVG/ZEG

EDL

Beispiel: Smart Energy Management

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Smart Energy Management

Wir erforschen Technologien, welche die verfügbare Energie optimal nutzen und dabei dem Menschen den gewünschten Komfort und die Sicherheit in seinem Lebensraum gewährleisten.

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Somit ermöglichen wir die Integration von nachhaltige, erneuerbare Energiequellen

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Ziel: Integration erneuerbarer Energiequellen

Smart Energy Management Lösungen

Bilanzierung

Sub-Metering

NIALM

Energy Awareness - Verbrauch - Vorhersage - Steuerung

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Energy Aware Devices / Energie-Bewusstsein

Ein “energy aware” Gerät: - Kennt den aktuellen Energieverbrauch - Kennt den zukünftigen Energieverbrauch - Ist extern ansteuerbar

Anwendungen: - Energy sparen - MicroGrids - Bilanzierung

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IoT – Das Internet der Dinge

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In der Zukunft

werden alle

Geräte, Sensoren

und Objekte

miteinander

vernetzt.

So entstehen

Smarte Systeme

Source: iStock

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Vernetzung

12, 23.09.2019 Source: E.on UK - EDRP Report

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Sensoren

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«Wearables» - Tragbare Sensoren

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«Wearables» - Neue Möglichkeiten

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Umgebungssensoren

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Kameras zur Sturzdetektion

Kameras, ja oder nein?

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Umgebungssensoren

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• Unauffällig • Nicht am Körper • z.B. direkt im Boden

Quelle: www.future-shape.de

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Beispiel: AAL Projekt «HOME4DEM»

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Aktivitätserkennung – Sensorplatzierung

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• 13 Multi-Sensors installiert • Ziel: ADL-Erkennung

• Kochen/Essen 6 Sensoren

• Toilette/Hygiene 3 Sensoren

• Schlafen 2 Sensoren

• Anwesenheit 2 Sensoren

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Aktivitätserkennung – Sensordaten

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Luftfeuchtigkeit bei der Spüler / Toilette

Going to the toilet

Taking a shower

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Trends – Gesunde ältere Person

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Stucki RA, Urwyler P, Rampa L, Müri R, Mosimann UP, Nef T, A Web-Based Non-Intrusive Ambient System to Measure and Classify Activities of Daily Living, J Med Internet Res 2014;16(7):e175

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Trends – Ältere Person mit Alzheimer

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Stucki RA, Urwyler P, Rampa L, Müri R, Mosimann UP, Nef T, A Web-Based Non-Intrusive Ambient System to Measure and Classify Activities of Daily Living, J Med Internet Res 2014;16(7):e175

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IoT System / Gebäudeautomation

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Adaptive User Interfaces

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Sprachsteuerung und -interaktion

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Brain Computer Interfaces (BCI)

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BCI: Brain-Computer-Interface Gehirn-Computer Schnittstelle

Geräte mit Gedanken steuern

Die Vision ist, dass bewusst kontrollierte Gehirnaktivität für die Steuerung eines Gerätes ausreicht (z.B. Licht einschalten).

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Quelle: Standford Video

BCI Umsetzungsmöglichkeiten

Invasiv, viele Elektroden Nicht-invasiv, wenig Elektroden

+ Beste Gehirnsignalqualität + Beste örtliche Auflösung + Kürzeste Eingabezeiten, viele Steuerbefehle - Chirurgischer Eingriff notwendig - Infektionsrisiko / Abstossungsrisiko

+ Kein Chirurgischer Eingriff + Kein Infektionsrisiko + Technik kann jederzeit entfernt werden - Wenige Steuerbefehle möglich - Langsamere Eingabe - An behaarten Stellen schwierig guten

Haut-Elektroden-Kontakt herzustellen

Quelle: Mindwave

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Sehr verbreitet: EEG basierte BCIs

Detektion der Gehirnaktivität durch Messung von elektrischen Potentialen am Kopf durch Elektroenzephalographie (EEG)

- Nicht invasiv - Nicht gesundheitsschädlich - Sehr gute zeitliche Auflösung - Portabilität gegeben - Vergleichsweise günstig - «Gedankenlesen» mit Stand der

Technik unrealistisch

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Projekt Pontis – BCI Fernseher-Steuerung

Systementwicklung zur TV-Steuerung via BCI - Kanalwechsel - Lautstärke

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Fazit: BCI

Quelle: Neuralink Launch Event

Aktuelle Technologie-Trends: - Elektrodenoptimierungen

Smarthome Steuerung via BCI prinzipiell möglich, aber noch nicht Massenmarkttauglich.

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Ausblick: Technologie-Trends

Quelle: Neuralink Launch Event 2019

Elektrodenoptimierungen (Bedienerfreundlichkeit)

Elektrodenimplantate

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Zusammenfassung

- Intelligente Gebäude können unsere Lebensqualität verbessern

- Erhöhung der Nachhaltigkeit

- Selbst-bestimmtes Leben im hohen Alter

- Interaktive Technologien, die in meinem Interesse agieren

- Kern Technologien

- IoT

- Data Science

- Mensch-Maschinen Schnittstellen

- Zukunft:

- Intelligente Assistenten & Integrierte Lösungen

- … Brain – Computer Interfaces … vielleicht …

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Möglichkeiten für Zusammenarbeit

• Industrie Projekte • Direktfinanzierung • Innosuisse Projekte • EU Consortia • Andere Förderquellen

• Dienstleistungen

• BACNet Zertifizierungstests • Direktaufträge

• Industrieprojekte für Studenten

• Semesterarbeit (120 hrs) • Diplomarbeit (180 Hrs) • Elektrotechnik • Informatik

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Kontakt Dr. Andrew Paice, Leiter iHomeLab

andrew.paice@hslu.ch