Die Brotdose war der erste Prototyp eines Mikrocontroller gesteuerten webfähigen Systems welches die semantische Datenübertragung unterstützt und über einen internen Webserver verfügt.

Basis war ein zugekauftes Entwicklungsboard. Die „semantische Brotdose“, wie dieser Prototyp genannt wurde, verfügte über zwei externe Temperatursensoren. Der „Tischtennisball“ war für die Messung der Innenraumtemperatur ausgelegt und sollte durch seine Bauform auch die für das Behaglichkeitsgefühl wichtige Globalstrahlung messen. Der „Satellit“ war für die Außentemperaturmessung gedacht und verfügte neben einem erweiterten Messbereich auch über einen Strahlungsschutz um nicht die Sonneneinstrahlung mit zu messen. Mittels eines unter dem Entwicklungsboards befindlichen WLAN-Routers wurde die semantische Brotdose mit einem lokalen WLAN verbunden.

Die semantische Brotdose wurde für einen ersten Feldversuch eingesetzt. Es wurden mehrere dieser webfähigen Messeinrichtungen über Deutschland verteilt. Das Ergebnis ist unter www.semanticweather.com zu sehen.  

Der semanticController ist der zweite Prototyp welcher in zwei verschiedenen Ausführungen zum Monitoring und zur Regelung sowie Optimierung von Gasetagenheizungen eingesetzt wurde. Es galt eine neuartige Regelung, die vorlauftemperaturgeführte Einzelraumregelung, zu erproben.

Die Version Raumthermostat ist ausgelegt für die Automatisierung eines Raums. Sie verfügt über einen internen Temperatursensor sowie einen Ausgang für bis zu drei thermische Stellantriebe. Über einen externen WLAN Router konnte, wo keine LAN Verkabelung möglich war, der Anschluss an das Internet hergestellt werden.

In der Version Thermensteuerung verfügt der semanticController über zwei externe Temperatursensoren für Vor- und Rücklauf, sowie über einen analogen Ausgang für die Vorgabe der Vorlauftemperatur.

Der semanticController ist ein webfähiger Mikrocontroller mit eingebautem Webserver. Er unterstützt eine REST-Architektur für die Interaktion. So können über das Internet sowohl aktuelle Messdaten abgefragt werden als auch auf Aktoren zugegriffen werden.

Die Kommunikation erfolgt semantisch. Das heißt, es werden sämtliche Informationen entsprechend der entwickelten Ontologien in Form von JSON-LD lite Paketen übertragen. Diese beinhalten neben Informationen wie beispielsweise die Einheit des Messwertes, die Genauigkeit oder den Messwert selbst auch maschinenlesbare Beschreibungen der Information. So kann sich das Gerät nahtlos und ohne Konfigurationsaufwand in komplexe Systeme mit unterschiedlichsten Datenquellen integrieren lassen.

Systemstruktur

klassische Gebäudeautomation ist von einem Schichtenmodell geprägt. Sie besteht aus:

  • Feldebene: Schnittstelle zum technischen Produktionsprozess über Ein- und Ausgangssignale
  • Steuerungsebne: Steuerung, Regelung
  • Management Ebene (Leitebene): Bedienen und Beobachten, Rezeptverwaltung und Ausführung, Messwertarchivierung

Diese Konzept entstammt der allgemeinen Prozessleittechnik. Es wurde im Wesentlichen in den 1980er Jahren zu seiner derzeitigen Perfektion entwickelt. In der Zwischenzeit haben aber bedeutende technologische Fortschritte stattgefunden. Zum Beispiel das Web 2.0 oder Web 3.0 (semantisches Web). Zudem besteht heute die Möglichkeit leistungsfähige Technologien wie beispielsweise das Ethernet als Bussystem auch schon auf kleinsten Geräten einzusetzen.

Bussysteme

Feldbussysteme dienen der seriellen Informationsübertragung zwischen Geräten der Automatisierungstechnik. Zu den typischen Automationsbussen gehören: CAN (Controller Area Network), Profibus, Interbus-S, Ethernet, M-Bus.

Bei diesen Bussystemen handelt es sich um (hoch) spezialisierte Technologien. Eine durchgängige Anwendung in vertikaler wie auch horizontaler Richtung ist meist nicht möglich. Häufig verwendete Protokolle sind: BACnet, LonWorks, KNX.

Jedes dieser Protokolle erfordert implizites Wissen für die Dateninterpretation. Bisher nicht verwendet wird das http-Protokoll als eines der am weitesten verbreiteten Protokolle zur Datenübertragung. Aus diesen Umständen ergibt sich der Zwang, dass zur Koppelung verschiedener Netze immer eine Übersetzung erfolgen muss. Diese scheitert oft an Besonderheiten der einzelnen Protokolle.