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Smart Lighting - innovatives IP-Beleuchtungskonzept

Bei der innovativen Smart-Lighting-Lösung von Microsens erfassen Sensoren in Leuchtennähe Helligkeit, Temperatur und die Anwesenheit von Personen im Raum und senden die Daten über den Smart Lighting Controller an den Micro Switch. Auf ihm läuft die Smart Director App, die die Daten auswertet und die Beleuchtung ganz nach den individuellen Wünschen des Anwenders regelt. Die LED-Leuchten werden durch POE+ mit Strom versorgt

Modernes LED-Panel mit IP-basierendem Controller samt Sensor

Lichtsteuerung per Tablet oder Smartphone – komfortabel und anwenderfreundlich

Das Smart Office ist bereits Realität – mit Micro Switches und Micro Access Points von Microsens

LED-Beleuchtungssysteme sind längst zum Stand der Technik in der Gebäudeausrüstung geworden. Mit intelligenten Steuerungen bieten sie ein Maß an Wirtschaftlichkeit, Ergonomie und Komfort, das klassische Beleuchtungsanlagen mit Leuchtstoffröhren nicht erreichen können. Um die Vorteile der neuen Technologie aber voll nutzen zu können, ist ein innovatives Gesamtkonzept nötig, bestehend aus LED-Leuchten, IP-basierenden Sensoren und intelligenten Netzwerk-Switchen mit Power-over-Ethernet.
Die Anlagen der Gebäudetechnik entwickeln sich zunehmend zu IP-basierten Systemen. Was mit der Telefonie begann, ist mittlerweile auch bei der Videoüberwachung selbstverständlich. Mit der Beleuchtung allerdings drängt nun ein Bereich in die Informationstechnik, der bislang der klassischen Elektrotechnik vorbehalten war. Den normativen Hintergrund hierfür bildet die DIN EN 50173-6 (VDE 0800-173-6) „Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen – Verteilte Gebäudedienste“ [1], die seit Mai 2014 die Infrastruktur für verteilte Systeme und Gebäudedienste beschreibt. Damit schafft sie die Voraussetzungen für die normkonforme Integration einer intelligenten, energieeffizienten LED-Beleuchtung in das IT-Netz. IP-basierende LED-Beleuchtungslösungen sind unbestritten wirtschaftlicher als herkömmliche Beleuchtungsanlagen mit Leuchtstoffröhren, deren Einsatz bereits vor über achtzig Jahren begann. Darüber hinaus sind moderne IPLED- Lösungen flexibler und einfacher zu handhaben. Statt Bussysteme aufwendig programmieren zu müssen, werden die Leuchten per Mausklick konfiguriert. Werden sie mit Power-over-Ethernet-Plus (POE+) nach IEEE 802.3at mit Strom versorgt, wird für Installation und Wartung nicht zwingend ein Elektriker benötigt. LED-Leuchten durch sogenannte Smart Engines über Power- over-Ethernet-Plus zu versorgen, ist nicht nur energieeffizient, sondern bietet auch zusätzliche Sicherheit. Sind die Engines an eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) angeschlossen, dann funktionieren die Leuchten auch bei einem Stromausfall. Hierfür wird keine zusätzliche Elektro-Verkabelung benötigt, handelsübliche Datenleitungen, die für PoE+ geeignet sind, reichen vollauf. Neben der Sicherheit bieten IP-gesteuerte Beleuchtungsanlagen ein hohes Maß an Skalierbarkeit. Neue Leuchten aufzunehmen, vorhandene umzugruppieren oder zu entfernen erfolgt einfach per Mausklick. So können Beleuchtungskonzepte flexibel an die Bedürfnisse des Anwenders angepasst und erweitert werden – zonenweise, raumweise oder nach Gebäudeabschnitten.
Vorteile IP-basierender LED-Beleuchtungskonzepte
LED-Leuchtmittel arbeiten energieeffizient. In Kombination mit leistungsfähigen Sensoren allerdings bieten sie technische und wirtschaftliche Vorteile, die keine andere Beleuchtungstechnik erreicht. So kann mit einem Präsenzmelder einfach überprüft werden, ob sich Personen im Raum aufhalten. Ist niemand anwesend, wird das Licht automatisch ausgeschaltet. Damit wird auf einfache Weise vermieden, dass das Licht über das Wochenende eingeschaltet ist oder dass jemand vergisst, die Beleuchtung in Keller- oder Archivräumen auszuschalten, was sonst unnötige Kosten verursachen würde. Kombiniert man die Leuchten mit einem Helligkeitssensor, kann die Beleuchtung gezielt dem Tageslicht nachgeführt werden. Die Leuchten werden stufenlos gedimmt und ergänzen das einfallende Tageslicht, sodass jederzeit die individuell gewünschte Beleuchtungsstärke herrscht. Dabei werden wetterabhängige Lichtschwankungen schnell und stufenlos kompensiert. Die gezielte Lichtnachführung ist dabei nicht auf Bereiche mit Tageslicht begrenzt. Flure, Treppenhäuser, Parkhäuser oder Tiefgaragen können bedarfsabhängig beleuchtet werden. Nur benötigte Bereiche werden in Soll-Lichtstärke ausgeleuchtet, der Rest ist einfach weniger hell oder bleibt dunkel. Mit einer optimalen Beleuchtungsregelung kann der Stromverbrauch für die Beleuchtung um bis zu 80 % gegenüber herkömmlichen Lösungen gesenkt werden. Möglich wird dies alles durch spezielle, in den Leuchten integrierte IP-Controller, welche die Sensordaten auswerten und die Leuchten regeln. Neben der Präsenz und Helligkeitswerten erfassen die Sensoren auch die Raumtemperatur. Das System kann dadurch einfach um weitere Aufgaben der Gebäudeautomatisierung erweitert werden und beispielsweise die Raumheizung bzw. -klimatisierung steuern. Nur belegte Räume werden dann voll beheizt oder gekühlt. Wird das Ganze noch mit einem elektronischen Kalender gekoppelt, kann die Heizung oder die Klimaanlage in Besprechungsräumen rechtzeitig vor Besprechungsbeginn anlaufen. Die Anlage schaltet automatisch in den Stand-by-Betrieb, nachdem der letzte Teilnehmer den Raum verlassen hat. Das System bietet große Flexibilität, da jede Leuchte mit einem Smart Controller ausgestattet ist und dadurch individuell angesprochen werden kann. Nach Umstrukturierungen oder bei einer Neuaufteilung eines Großraumbüros lassen sich die Leuchten mit wenigen Mausklicks logisch gruppieren. Eine Neuprogrammierung von Lichtschaltern entfällt.
Netzwerk-Switche als intelligente Steuerzentralen
Die Steuerung der mit Smart Lighting Controllern verbundenen LED-Leuchten übernehmen dezentrale Netzwerk- Switches. Diese leistungsfähigen Geräte haben mittlerweile genügend Rechenleistung, um zusätzlich zur Verteilung der Daten auch komplexe Steuerungsaufgaben zu übernehmen. So kann die neueste Switch-Generation des Technologieunternehmens Microsens mit selbstständigen Miniprogrammen arbeiten. Mit solchen Apps, wie sie auch auf Smartphones und Tablet-PC millionenfach erfolgreich laufen, sind die Switches in der Lage, auch komplexe und weitreichende Funktionen auszuführen. Ein Beispiel hierfür ist die Smart Director App: Sie nimmt die Anweisungen vom Smartphone oder Tablet eines Anwenders entgegen, vergleicht sie mit hinterlegten Regeln und sendet die entsprechenden Steueranweisungen an den oder die betreffenden Leuchten-Controller. Für den Anwender wird die Beleuchtungssteuerung so einfach und komfortabel wie die Fernbedienung seines Fernsehers. Apps gibt es für viele verschiedene Anwendungen. Sogar physikalische Verbindungen können überprüft werden. So kann ein Switch über eine Impedanzmessung feststellen, ob am anderen Ende einer Kabelverbindung ein Endgerät eingesteckt ist oder nicht. Die Besonderheit daran: Das Endgerät muss dabei nicht eingeschaltet sein. Auch wenn die Leuchte ausgeschaltet ist, kann der Switch erkennen, ob die physikalische Verbindung zum Controller besteht. Ein mühsames Kontrollieren vor Ort in der abgehängten Decke ist nicht nötig. Mit einer übergeordneten Softwareplattform können sämtliche Systemkomponenten konfiguriert und überwacht werden. Einfach zu erstellende Statistiken liefern wertvolle Informationen zu Raumbelegung und Energieverbrauch und können als Grundlage für effizientes Raum- und Ressourcenmanagement dienen.
Fazit
Der Trend, Anlagen der technischen Gebäudeausrüstung ins IP-Netzwerk zu integrieren, hält ungebrochen an. Nach Telefonie und Videoüberwachung werden nun auch LED-Leuchten ins Netzwerk integriert und mit Power-over-Ethernet-Plus versorgt. Das Zusammenspiel von Smart Lighting Controllern und intelligenten Sensoren ermöglicht dabei Energieeinsparungen von bis zu 80 % gegenüber herkömmlichen Beleuchtungslösungen. Netzwerk-Switches übernehmen die Stromversorgung der Leuchten und fungieren gleichzeitig als intelligente Steuerzentralen. Apps auf den Switches ermöglichen eine ganze Vielzahl nützlicher Funktionen, die mit der herkömmlichen Beleuchtung nur schwer oder gar nicht zu realisieren sind. Als Wegbereiter für das Smart Office ermöglichen sie die Koppelung mit bislang getrennten Anlagen, wie Heizung und Klimatisierung, was Komfort und Wirtschaftlichkeit gleichermaßen erhöht.
Literatur
[1] DIN EN 50173-6 (VDE 0800-173-6):2014-05 Informationstechnik – Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen – Teil 6: Verteilte Gebäudedienste. Berlin . Offenbach: VDE VERLAG
www.microsens.de

Autor:
Dipl.-Ing. Thomas Kwaterski ist Prokurist und Mitbegründer der Microsens GmbH & Co. KG in Hamm.

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