4 Säulen für digitale, transparente Gebäude

Um die Daten der Gebäudesysteme digital auswerten zu können, braucht es eine sichere Verbindung zwischen den Geräten der domänenspezifischen Systeme und der Cloud. Die im Gerät selbst generierten Daten werden dazu zunächst über eine gesicherte Verbindung an Edge/IoT-Gateways geschickt. Dort werden die Daten vorgefiltert und/oder aggregiert, so dass nur relevante Daten von dort aus an die Cloud weitergeleitet werden, um das Gesamtvolumen zu reduzieren. Das Gateway konsolidiert dabei alle Protokolle, so dass verschiedene Gerätehersteller gebündelt analysiert werden können. Die vorverarbeiteten Daten werden vom Gateway an die Cloud geschickt, wo die kontinuierliche und ganzheitliche Auswertung erfolgt und IoT-Services entsprechende Handlungsempfehlungen für die Nutzer erzeugen. In der entgegengesetzten Richtung sorgen die Gateways für eine höhere Sicherheit, um Geräte und die gesamte IT zu schützen.

Um ein ganzheitliches Bild des Gebäudes zu erhalten, wird die physikalische Betriebs- und Wartungssicht in Echtzeit in digitale Abbilder überführt, den Digitalen Zwilling. Dieser Digitale Gebäudezwilling erhält kontinuierlich die Daten aus den Gebäudesystemen und überwacht und analysiert sie im jeweiligen Gebäudekontext in einem bestimmten Systemprozessablauf. Die digitale Auswertung macht Zusammenhänge der einzelnen Systeme deutlich und ermöglicht ein frühzeitiges Erkennen von Ineffizienzen oder möglichen Fehlfunktionen. Die Betrachtung im Kontext des jeweiligen Gebäudes oder Raumes erleichtert die Interpretation der Daten: So sind 23 Grad Raumtemperatur eine andere Aussage für einen Server-Raum als für einen Büro-Raum. Der digitale Gebäudezwilling basiert auf semantischen Modellen, die ein Gebäude und die darin befindlichen Systemzusammenhänge wie ein Lexikon beschreiben.

Die kontinuierliche Erhebung der Daten und deren Auswertung im jeweiligen Kontext ermöglicht eine historische Betrachtung der Systemleistungen. Semantisch qualifizierte Zeitserien machen durch analytische Verfahren Anomalien deutlich, so dass Verschleiß und mögliche Fehlfunktionen schnell und schon im Vorfeld erkannt werden können. Ein schnelles Eingreifen bei Bedarf reduziert die Wartungsaufwände erheblich – unnötige Wartungen entfallen, während konkreter Bedarf erkannt wird, bevor es zu Störungen in den Abläufen kommt. Durch die semantische Vorqualifikation und die Bewertung im Kontext des Gebäudes oder Raumes ist sofort erkennbar, wo und an welcher Stelle Handlungsbedarf besteht. Unter dem Stichwort „Predictive Maintenance“ werden Wartungsaufwände besser planbar.

Auf Basis der vorhandenen Zeitserien in Kombination mit dem Gebäudezwilling können Szenarien simuliert werden, um Empfehlungen für einen effizienten und komfortablen Gebäudebetrieb auszusprechen. So wird deutlich, wie viel Energie unter bestimmten Bedingungen eingespart werden kann (z.B. wenn Heizung und Beleuchtung in nicht-genutzten Räumen oder Etagen ausgestellt bleiben), oder wie die optimale Raumtemperatur eingestellt werden kann (z.B. wenn Buchungssysteme und Heizungssysteme miteinander verknüpft sind). Die Entscheidung, ob diese Empfehlungen teil- oder voll-automatisiert umgesetzt werden, liegt bei den Nutzern und Betreibern. Sogar eine Fernwartung über Augmented Reality wird möglich, wenn Servicetechniker Zugriff auf alle erforderlichen Daten erhalten. Auch externe Daten wie Wettervorhersagen oder Daten externer Systeme werden immer wichtiger, um Transparenz über einen optimalen Gebäudebetrieb zu schaffen.