Die Wohnung AMINA zur Präsentation und Evaluation von ... · Die Technik der Wohnung AMINA umfasst...

Prof. Iwainsky, GFaI, BASSY Folie 1

6. Workshop „Ambient Energy for Ambient Intelligence“, 03.06.2015

3. Juni 2015

Die Wohnung AMINA zur Präsentation und

Evaluation von Technik für Alltagsassistenz

mit energieautarken Komponenten

Prof. Dr. Alfred Iwainsky

Vorstandsvorsitzender der GFaI

Netzwerkmanager von BASSY



3. Juni 2015

Vorgeschichte



3. Juni 2015

Micro Energy Harvesting (MEH) und Ambient Assisted Living (AAL)

Hier Konzentration auf AAL für Hilfsbedürftige.

Bedeutung von MEH in diesem Bereich besonders klar geworden durch eine

Projekt-Genese im Arbeitskreis Hedwigshöhe.

Ständige Mitglieder des Arbeitskreises „Hedwigshöhe“:

• Prof. Dr. med. Hans Gutzmann, Arzt, Krankenhaus

Hedwigshöhe

• Herr Uwe Klein, Dipl.-Sozialpädagoge, Dipl.-

Sozialgerontologe, St. Hedwig Kliniken Berlin

• Herr Bernt Renzenbrink, seinerzeit Europäisches

Forum für interdisziplinäre Gerontologie e.V., heute

Albert-Schweitzer-Wohnstätten e.V.

• Prof. Dr. A. Iwainsky, Physiker, Gesellschaft zur

Förderung angewandter Informatik e. V. (GFaI)

Ein plakatives Ergebnis des Arbeitskreises waren fünf Fragen der Praxis und technische

Herausforderungen zu deren Beantwortung.



3. Juni 2015

Fünf W Wer?

Wo?

Wann?

Was (ist geschehen)?

Wie (kann geholfen werden)?



3. Juni 2015

Technischer roter Faden zu den

Fragen / Anforderungen im

Arbeitskreis Hedwigshöhe gefunden:

Micro Energy Harvesting

mit Bezug zu AAL

Zur Beantwortung dieser Fragen mittels Technik

werden benötigt:

• Stationäre und mobile Sensoren

• Funkkommunikationsverbindungen

• Local Area Networks (LAN)

• Computer (Server, PC), insbesondere zur

Beherrschung der Datenflut

• Mobile Endgeräte zur Informations-

weitergabe, insbesondere zur Alarmierung

• Energie / Stromversorgung



3. Juni 2015

AMENAMIN

Ambient Energy und Ambient Intelligence

für hilfsbedürftige Senioren

Psychiatrische Universitätsklinik der Charité im St. Hedwig-Krankenhaus (www.charite.de)

GFaI Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e. V. (www.gfai.de)

alpha board GmbH (www.alpha-board.de)

EnOcean GmbH (www.enocean.com)

SHK Spree Hybrid & Kommunikationstechnik GmbH (www.spree-hybrid.de)

SMI GmbH (www.smi-online.de)

AMENAMIN wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) im

Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) in der Variante ZIM-VP

vom 01.10.2010 bis 31.05.2013 gefördert.

Beispiel für Kompetenzbündelung: Das ZIM-VP-Projekt AMENAMIN

Die Projektpartner:

http://www.charite.de/

http://www.alpha-board.de/



http://www.enocean.com/

http://www.spree-hybrid.de/



http://www.smi-online.de/





3. Juni 2015

Kabellose Kommunikation mit niedrigem Energieverbrauch –

die Schnittstelle von EnOcean

Ein Pionier-Unternehmen in den

Bereichen

• MEH und

• Funktechnik mit niedrigem

Energieverbrauch

EnOcean ist Mitglied des von der GFaI geführten Unternehmensnetzwerkes MESEDA

(Ambient Energy for Ambient Intelligence).



3. Juni 2015

Charakteristika der EnOcean-Funktechnologie

• Digitale Schnittstelle

Bestandteile: Präambel, Sync-Wort, Längenangabe (kann entfallen), Adresse,

Datenblock, CRC-Prüfsumme

• Frequenz: 868,0 – 868,6 MHz

• Datenrate: 125 kBit/s

• Telegrammlänge: 1 ms

• Reichweite: max. 300 m im freien Feld, typischerweise 30 m im Gebäude

Die großen Vorteile energieautarker Komponenten mit EnOcean-Schnittstelle:

• Flexible Platzierung

• Reduktion von Kabelinstallationen

• Digitale Kommunikation: Vielfältige Möglichkeiten der Weiterverarbeitung von

Daten



3. Juni 2015

Ein „Paukenschlag“ für Micro Energy Harvesting (MEH) und

Funktechnik

Oberhaching, bei München, 16. April 2012 /En14/

• Die Funkschnittstelle von EnOcean wird internationaler Standard.

• Ratifizierung seitens der International Electrotechnical Commission (IEC) im Jahr 2012

• Genaue Bezeichnung:

Information Technology -- Home Electronic Systems (HES) --

Part 3-10: Wireless Short-Packet (WSP) Protocol optimized for Energy Harvesting --

Architecture and Lower Layer Protocols

ISO/IEC 14543-3-10

• Bei Letzteren handelt es sich um:

- Physikalische Schicht

- Data Link Schicht

- Networking-Schicht

• Es handelt sich um den ersten ISO/IEC-Funkstandard, der für Lösungen mit

besonders niedrigem Energieverbrauch und für Energy Harvesting optimiert ist.



3. Juni 2015

Engagement des Evangelischen Johannesstifts im Bereich AAL

„Wir gestalten unsere Organisationsstrukturen so,

dass diakonisches Handeln ermöglicht wird. Wir

reagieren flexibel und aktiv auf sich wandelnde

Anforderungen. … Unser Handeln ist von

Nachhaltigkeit geprägt. … Wir denken vernetzt und

suchen Partner, um gemeinsam eine menschliche

Zukunft zu gestalten.“

Aus dem Jahresbericht 2012/213

des Evangelischen Johannesstifts

Vorgeschichte der Wohnung AMINA:

Das Evangelische Johannesstift

• hat Arbeitskreise zu AAL unter

Einbeziehung externer Fachleute

etabliert und in diesem Rahmen an

der Konzipierung der Wohnung AMINA

mitgewirkt,

• ist Mitglied des NEMO-Netzwerkes

MESEDA zur Nutzung von Umge-

bungsenergie zur Stromversorgung

von Technik der Alltagsassistenz

geworden

• widmet sich Forschung und Ent-

wicklung, insbesondere im Rahmen

des inzwischen abgeschlossenen

BMBF-Verbundprojektes WikiNavi.

Einrichtung von AMINA Ausdruck für

Reaktion des EJS auf aktuelle

Herausforderungen im Rahmen vernetzter

Partnerschaft :

• demografischer Wandel

• Mangel an qualifizierten Pflegekräften



3. Juni 2015

Der Durchbruch

Ideen von Frau Voßberg (EJS):

Einrichtung einer Musterwohnung im Bestand des Sunparks in Berlin-Neukölln



3. Juni 2015

Der Sunpark im Überblick:

• Seniorenwohnen

• Kurzzeitpflege

• Ambulante Pflege

• Pflegewohnen

• Demenzpflege

• Geistliche und kulturelle

Angebote

• Restaurant

• Externe Angebote (Lädchen,

Friseur, Physiotherapie und

medizinische Fußpflege im

Sunpark sowie Gästewoh-

nungen)

AMINA



3. Juni 2015

Das Kooperationsnetzwerk für die Musterwohnung

Die Musterwohnung wurde im Auftrag des Evangelischen Johannesstifts in der Zeit von August bis November 2013 unter

Leitung von

Prof. Dr. sc. Alfred Iwainsky,

Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik,

von folgenden Mitgliedern der Unternehmens-Netzwerke MoniSzen (Monitoring von Szenarien mit Hilfe verteilter Sensoren)

und MESEDA (Ambient Energy for Ambient Intelligence) mit AAL-Technik ausgestattet:

Akktor GmbH (www.akktor.de)

EnOcean GmbH (www.enocean.com)

Gesellschaft zur Förderung angewandter

Informatik (www.gfai.de)

Psychiatrische Universitätsklinik der

Charité im St. Hedwig-Krankenhaus (www.alexianer.de)

SHK Spree Hybrid & Kommunikations-

technik GmbH (www.spree-hybrid.de)

Weitere Leistungen für die Musterwohnung erbrachten:

Horatio GmbH (www.horatio.eu)

IIEF Integrierte Informationssysteme für

Engineering und Facility Management GmbH (www.iief.de)

Mühle Müller Pflegebetten

(www.muehle-müeller.de)

Rapid Technology Center (RTC) Duisburg

(www.uni-due.de/fertigungstechnik/rtc.php)

Die NEMO-Netzwerke MESEDA und MoniSzen wurden

durch das NEMO-Programm des BMWi gefördert.

ESYS GmbH (www.esys.de)

Kieback&Peter GmbH & Co. KG (www.kieback-peter.de)

http://www.akktor.de/

http://www.enocean.com/

http://www.gfai.de/

http://www.alexianer.de/




http://www.horatio.eu/

http://www.iief.de/

http://www.muehle-müeller.de/



http://www.uni-due.de/fertigungstechnik/rtc.php



http://www.esys.de/

http://www.kieback-peter.de/





3. Juni 2015

Aufbau von AMINA

im Bestand



3. Juni 2015

„Rote Fäden“ in der ersten Ausbaustufe der Wohnung AMINA“

• Nutzung von Umgebungsenergie (Ambient Energy) durch Micro Energy

Harvesting

• Digitalisierung bisher analog gesteuerter Vorgänge

• Kooperation verteilter Sensoren und Aktoren, Einbeziehung von Smart Phones

und spezieller Apps

• Weitgehend kabellose Datenübertragung, vorrangig über die EnOcean-

Funkschnittstelle

• Beherrschung von Rohdaten-Fluten durch Dateninterpretation und anschauliche

Visualisierung zur rechten Zeit, am rechten Ort für die richtigen Zielpersonen

• Ergonomische Gestaltung von Human-Machine-Interfaces (HMI)



3. Juni 2015

Die Technik der Wohnung AMINA umfasst zwei Bestandteile:

Innovative, vielfach getestete und in der

Haustechnik bzw. Gebäudeautomatisierung

bewährte Komponenten und Systeme

Prototypische, funktionsfähige Ergebnisse aus

Forschung und Entwicklung

Bestandteil B resultiert aus einem umfangreichen

Kooperationsprojekt, an dem zwei Forschungseinrichtungen

und vier mittelständische Unter-nehmen (KMU) beteiligt

waren.

Der Kurztitel lautete AMENAMIN und war von „Ambient

Energy und Ambient Intelligence für hilfsbedürftige Senioren“

abgeleitet.

Die Bezeichnung AMINA für die Wohnung lehnt sich hier an.

A

B

Aminus Maximus



3. Juni 2015



3. Juni 2015

Eröffnung der Wohnung AMINA am 22.11.2013 mit etwa 55 Teilnehmern. Heute Weiterbildung an einem besonderen Ort.



3. Juni 2015

Impressionen von Besichtigungen der Wohnung AMINA



3. Juni 2015

Energieautarke Technik –

ein roter Faden in AMINA



3. Juni 2015

Referenzen zur EnOcean-Technologie im Gebäude-Bereich

(sehr kleine Auswahl)

Zeit Objekt Daten und Bemerkungen

2004 Siemens

Bürogebäude

München

Aufgabe: Möglichst kurze Ausfallzeiten bei Umbau von 11 Gebäuden; Erreichen

flexibler Raumstrukturen mit Automatisierungsfunktionen

Lösung: 5.500 EnOcean-Schalter für Licht/Beschattung

Nutzen: Renovierte Bereiche nur kurzzeitig nicht nutzbar; Kostenvorteile bei

Erstinstallation und Umbau; flexible Raumnutzung möglich

2005 Semperoper Dresden Ziel: Nachrüstung von Temperatur- und Feuchtefühlern im denkmalgeschützten

Gebäude (Aufputz- und Unterputzverkabelung in großen Raumbereichen

verboten!)

Lösung: Funk-Temperatur-/Feuchtefühler und Funkempfänger als Knoten flexibel

platziert. Keine Verkabelung, kein Batteriewechsel

Nutzen: Technische Lösung unter Einhaltung des Denkmalschutzes

2007 Torre Espacio Madrid Neubau., 55 Stockwerke, 223 m Höhe

Ziel: Flexible Raumstruktur in einer gläsernen Konstruktion

Lösung: 4.200 energieautarke Licht- und Jalousieschalter

Effekt: Einsparung von 42.000 Batterien in 25 Jahren. Vermeidung von giftigem

Abfall



3. Juni 2015

Zeit Objekt Daten und Bemerkungen

2010 GFaI, Berlin Ziel: In einem gerade fertiggestellten Neubau Nachrüstung in zwei Büroräumen zur

Präsentation und Evaluierung von energieautarker Funktechnik sowie zur Redu-

zierung des Heizenergieverbrauches

Lösung: Funkschalter (Licht) + Fensteröffnungssensoren, automatisches Her-

unterfahren der Heizkörper im Raum bei Öffnung von Fenstern. Fernsteuerung der

Heizkörper-Funkstellantriebe (letztere nicht energieautark, sondern über Kabel und

Strom versorgt)

2011 „The Squaire“,

Flughafen

Frankfurt/M.

Aufgabe: Gebäudeautomatisierung für ein über 600 m langes Bauwerk

Lösung: Installation von 12.000 batterielosen, kabellosen Schaltern und Sensoren

für die Licht- und HKL-Steuerung

Nutzen: Erhöhung der Energieeffizienz und der Nutzungsflexibilität

2013 Wohnung AMINA im

Sunpark des EJS

(Berlin)

Ziel: Präsentation und Evaluation energieautarker Komponenten, Erhöhung des

Bekanntheitsgrades der Technologie, insbesondere im Kontext von AAL für

Hilfsbedürftige

Bisheriges Resultat: Gute Nachfrage nach diesem Präsentationsangebot. Etwa

wöchentlich eine Führung. Sogar schon internationale Ausstrahlung

2014 Buddistischer Tempel

in der japanischen

Präfektur Nara

Ziel: Neue Beleuchtung (LED) in historisch wertvollem Gebäude, Vermeidung von

Kabelverlegungen

Lösung: Beleuchtung mit EnOcean-Funkschaltern in drei Hallen

Nutzen: Es gab für eine zeitlich befristete Ausstellung zunächst nur eine temporäre

Installation. Nachdem klar wurde, dass auf Kabel zu den Schaltern verzichtet

werden kann, gab das Kulturministerium seine Zustimmung zu einer dauerhaften

Installation.



3. Juni 2015

Energieautarke Komponenten in AMINA

Eingangsbereich

• Zugangssystem von Horatio

• „Hotelschalter“

Großes Wohnzimmer (36 m2)

• Licht:

Wechselschaltungen für zwei

Deckenbeleuchtungen; Taster auf Glas

der Eingangstür und auf Rahmen der

Tür zum Wintergarten

• Heizung, Klima:

Fensteröffnungssensor, Thermostat,

Heizkörperventil (letzteres Batterie-

betrieben)



3. Juni 2015

Großes Wohnzimmer (Fortsetzung)

• Inkontinenzsensor

• Mobiles Gerät für die Analyse des

aktuellen mentalen Zustand Dementer

• Mobiles Schaltgerät (z. B. für Beleuchtung,

aber auch zur Steuerung von Wasserzulauf

Kleines Wohnzimmer

• Heizung; Klima:

Bewegungsmelder in Kombination mit

energieautarker Heizkörperventilsteuerung:

- Manuell voreingestellter

- Frostschutz

Innovation von Kieback&Peter in

Kooperation mit Fachhochschule Wildau

(Frau Prof. Wilkes)



3. Juni 2015

Schlafzimmer

• Beleuchtung:

Dimmen der Deckenbeleuchtung vom

Pflegebett mit Aufstehunterstützung aus

• Sicherheit / Beleuchtung:

Dimmen einer Zielführungsbeleuchtung

zum Bad (LED-Band)

Bad:

• Sicherheit: Notzugschalter am WC

• Beleuchtung:

Dimmbare Zielführungsbeleuchtung

zum WC

• Fernsteuerbare Steuerung von

Wasserzulauf in zwei alternativen Modi:

- Ein/Aus

- Dauer der Wasserzufuhr mit

automatischem Stopp



3. Juni 2015

Küche:

• Monitoring von Aktivitäten:

Türöffnungssensor am Kühlschrank

• Monitoring u. U. gefährlicher Aktivitäten:

Intelligente Steckdose in Stecker von

ELTAKO mit Funkkommunikation

- Verbrauchsmessung

- Fernabschaltung

Flur

• Beleuchtung:

Einfache und Wechselschaltung von Deckenbeleuchtung

Bei der Beleuchtung werden in der Wohnung verschiedene Varianten der Nachrüstung

präsentiert



3. Juni 2015

Die großen Vorteile der

energieautarken Technik:

• Komponenten beliebig

platzierbar (keine Restriktionen,

leichtes Umplatzieren möglich)

• Nachrüstungen extrem leicht

• Einsparung der Stichleitungen

zu den Komponenten (z. B. zu

Schaltern)

• Kein Batterie-Management nötig

• Digitale Schnittstelle eröffnet

breites Spektrum von

Auswertungsmöglichkeiten



3. Juni 2015

In AMINA genutzte Formen von Ambient Energy

• Mechanische (kinetische) Energie von Hand und Finger bei Interaktion des

Menschen mit Technik in gewohnter Weise

- Drücken auf Wippe eines „Schalters“

- Betätigen der Klinke der Eingangstür

• Innenraum-Strahlung z. B. für Stromversorgung von Fenster- und

Türöffnungssensoren

• Temperaturgradienten für Heizventilsteuerung im kleinen Wohnzimmer



3. Juni 2015

Erfahrungen und

weitere Ideen



3. Juni 2015

Raum Subsystem

Wohnzimmer • Funkschaltung von Deckenbeleuchtung und Stehlampe

• Funk-Schaltung der gleichen Leuchten von Doppelwippe am „Fernsehsessel“(Wechselschaltung)

• Heizungssteuerung (1 Heizkörper, 2 Fenster)

Schlafraum • Funk-Schaltung der Deckenbeleuchtung von zwei Orten aus

• Dimmbare Funk-Schaltung einer Zielführungsbeleuchtung vom Bett aus

Küche • Funk-Schaltung der Deckenbeleuchtung

• Funkfähiger Ventilstellantrieb für einen Heizkörper

Bad/WC • Funk-Schaltung der Deckenbeleuchtung

• Dimmbare Zielführungsbeleuchtung zum WC

• Funk-Zugschalter zur Alarmierung beim WC

Diele • Hotelschalter als Hauptschalter an Wohnungstür

• Funk-Schaltung der Deckenbeleuchtung

• Dimmbare Zielführungsbeleuchtung vom Schlafraum durch Diele zum WC

Netto-Kosten mit Installation und Inbetriebnahme ohne Mengenrabatt:

ca. 1.550 € (Kabeleinsparung berücksichtigt, sonst etwa 2.050 €)

Kostenabschätzung für kleine (fiktive) Wohnung



3. Juni 2015

Ein neues Geschäftsmodell für die Nachrüstung

u. a. von Heim-Wohnungen

Besonderheiten der Zielgruppe:

• Wenig Technik-affine Menschen betroffen

• Diese neigen nicht gerade zu Veränderungen

• Ihre Lage kann sich aber - objektiv gesehen - relativ schnell ändern

• Haben Schwierigkeiten, ihre Wünsche selbst zu artikulieren

• Werden oft von anderen Personen vertreten oder auch bevormundet

Besonderheiten des Technik-Angebotes:

• Höchste Flexibilität

• Nachrüstung/Umbau ohne Schmutz und Lärm

• Extrem geringe Ausfallzeiten von Technik beim Umbau

• Wartungsfreiheit

• Schneller, einfacher und sauberer „Rückbau“

• Miet-Modelle leicht realisierbar



3. Juni 2015

Vernetzung

Bei größeren Projekten

z. B. mit Remote

Commissioning

• Keine Kabelverlegung!

• Kein Schmutz!

• Kein Lärm!

• Keine Wartung!

(kein Batteriewechsel)

Wohnung

Dialog

Bewohner

Pfleger/

Betreuer

Facility-

Manager

Technische

Möglichkeiten

Wunsch-

Vorstellungen

Realisierungs-

andeutung

• Wunschdokument

• Angebote

• Auftrag

Sichtbare

Komponenten-

Kennzeichnung

Komponenten-

Einkauf

Dokumentation der Komponenten,

ihrer Platzierung und Vernetzung



3. Juni 2015

Empfehlung als Informationsquelle zu technischen

Assistenzsystemen mit Konzentration auf Berliner (Muster-)

Wohnungen:

Smart Home Berlin

Von der Komfortzone zum Gesundheitsstandort

Anne-Caroline Erbstößer

Technologie Stiftung Berlin

Report 2015



3. Juni 2015

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Immer genügend Energie in der

Umgebung!

Herzliche Einladung in die Wohnung AMINA

Die Wohnung AMINA zur Präsentation und Evaluation von ... · Die Technik der Wohnung AMINA umfasst...

Documents

Transcript of Die Wohnung AMINA zur Präsentation und Evaluation von ... · Die Technik der Wohnung AMINA umfasst...