So funktionieren Monitoring-Tools fürs Smart Home

Kuschelrock auf Zuruf

Smart Home gilt als Wohnen der Zukunft. Doch je mehr digitale Komponenten in einem Gebäude zum Einsatz kommen, desto wichtiger wird eine Überwachung des Ganzen. Welche Monitoring-Tools passen dafür am besten?

Monitoring-Tools für das Smart Home

Der „Coolness-Faktor“ von Smart Homes: Wenn die Surround-Anlage auf Stichwort dezenten Kuschelrock spielt.

Dass das Smart Home als eines der zentralen Internet-of-Things-Themen (IoT) nach wie vor im Fokus der Öffentlichkeit steht, hat seinen Grund: Richtig eingesetzt kann ein intelligentes Heim für mehr Komfort und Sicherheit sorgen, Energie sparen und die Wohnqualität verbessern. Und natürlich ist auch der „Coolness-Faktor“ nicht zu verachten, wenn etwa beim Einsetzen der Dämmerung wie von Zauberhand das Licht angeht oder die Surround-Anlage auf Stichwort dezenten Kuschelrock spielt.

Mittlerweile gibt es etablierte Hersteller, die Rundumpakete für das Smart Home anbieten, meist bestehend aus Sensoren und Aktoren bzw. Steuergeräten, und dazu noch eine zentrale Konsole – schon hat das Eigenheim seine ersten „IQ-Punkte“ erhalten. Leider haben solche Out-of-the-Box-Angebote mitunter auch Nachteile:

  1. Kaum ein Anbieter bietet das volle Programm. Irgendeine Komponente fehlt meistens und der Nutzer muss an der einen oder anderen Stelle schmerzhafte Kompromisse eingehen.
  2. Ein solches Komplettangebot hat in der Regel seinen Preis – und der ist nicht günstig.
  3. Die Daten des eigenen intelligenten Zuhauses (und das sind viele) werden oft beim Hersteller in der Cloud gelagert. Nicht nur für Datenparanoiker eine beunruhigende Vorstellung.
  4. Die Daten werden bei den meisten kommerziellen Produkten nur für einen bestimmten Zeitraum gespeichert, langfristige Auswertungen sind nicht möglich.

Die Alternative zum (teuren) Starterpaket heißt „Do it yourself“. Viele Smart-Home-Komponenten lassen sich mit etwas handwerklichem Geschick und rudimentären Elektronikkenntnissen kostengünstig selbst bauen. Eine weltweite Community, bekannt als Maker, veröffentlicht stetig neue Ideen und liefert Anregungen. Diese Ideen reichen von gestengesteuerten Licht-Dimmern bis hin zu farbig animierten Wattewolken, die aufziehende Gewitter mit Blitz und Donner ankünden. Und mit einem gar nicht mehr so teuren 3D-Drucker lassen sich professionelle Gehäuse für Sensoren, Schalter und Steuergeräte passgerecht selbst bauen.

Treibstoff für die Maker-Szene

Neben 3D-Druckern arbeitet die Maker-Community mit Basiskomponenten, die sich durch äußerst sparsamen Stromverbrauch, geringe Abmessungen, günstige Preise und weltweite Verfügbarkeit auszeichnen:

ESP8266, die IoT-Revolution aus China
Im Mai 2016 hat Gartner den chinesischen Hardware-Hersteller Espressif als „Cool Vendor“ im IoT-Bereich ausgezeichnet. Das Unternehmen hat mit dem ESP8266 einen WLAN-fähigen Micro-Controller mit integriertem TCP/IP-Stack entwickelt, der mit einer Größe von 5mm x 5mm und einem relativ günstigen Preis den Markt revolutioniert.

Das Arduino-Projekt
Das Open-Source-Projekt Arduino liefert eine Platine zusammen mit einer integrierten Programmierumgebung – beides als Open Source – und nimmt dem Bastler damit eine Menge Basisarbeit ab. Auch auf Hardwareseite lässt sich der Arduino über sogenannte Shields erweitern. Shields sind Platinen, die einfach auf den Arduino aufgesteckt werden und dadurch WLAN-Funktion oder es z.B. ermöglichen, Motoren zu steuern.

Raspberry Pi, der Westentaschen-Computer
Wenn’s ein bisschen mehr als Micro-Controller oder Platine sein darf, führt kein Weg am Raspberry Pi vorbei. Der Mini-Computer von der britischen Raspberry Pi Foundation ist mittlerweile in etlichen Ausstattungsvarianten erhältlich und sicherlich das weltweit etablierteste Gerät seiner Art.

Das IoT planen mit Fritzing
Die Open-Source-Software Fritzing beinhaltet einen umfangreichen, virtuellen Elektronikbaukasten. Damit können einfach über Drag & Drop Schaltpläne für elektronische Geräte erstellt werden. Hilfreich ist dabei die Auto-Routing-Funktion von Fritzing, auch wenn ein wenig Feintuning im Nachgang das Ergebnis noch deutlich verbessern kann.

Vor diesem Hintergrund können sich Maker mit allem Nötigen versorgen und loslegen und Sensoren, Schalter und Steuergeräte selbst konstruieren. Allerdings fehlt es noch an der zentralen Konsole, die jedoch mehr können muss, als nur alle Geräte anzuzeigen. Im Wesentlichen lassen sich vier Aufgaben für eine solche Zentrale definieren:

•    Daten sammeln: 
Dazu ist es wichtig, dass sich alle selbstgebauten Komponenten möglichst einfach mit der Zentralkonsole verbinden lassen.
•    Daten speichern und auswerten
: Über den aktuellen Stromverbrauch informiert zu sein, ist gut; den Stromverbrauch der letzten Monate zu überblicken, ist besser. Die eingesetzte Konsole sollte entsprechende Möglichkeiten zur Datenspeicherung und zum Reporting bieten.
•    Daten publizieren: 
Vor allem ist hier wichtig, dass die Daten universell erreichbar sind, sprich, dass die Konsole nicht nur ein Web-Interface oder eine Smartphone-App bietet, sondern beides. Und natürlich sollen die Daten übersichtlich und ansprechend dargestellt werden.
•    Reagieren und alarmieren: 
Wird es dunkel im Wohnzimmer, soll das System selbstständig das Licht einschalten; sobald der Fernseher eingeschaltet wird, soll sich das Licht bis zu einem vordefinierten Grad dimmen, die Lampe hinter dem Fernseher schaltet sich hingegen ein. Was einfach klingt, erfordert von der Zentralinstanz relativ komplexe Prozessketten und Eskalationslevel.

IT-Monitoring-Tools als Steuerzentrale


Auch für die zentrale Steuereinheit existieren Open-Source-Optionen zum Eigenbau, aber die sind komplex und erfordern einiges an Programmiererfahrung – vor allem, wenn sie alle Aufgaben erfüllen sollen. Schneller und einfacher geht es mit kommerziellen IT-Monitoring-Lösungen, von denen viele als abgespeckte oder eingeschränkte Version kostenfrei erhältlich sind. Hier sind sämtliche Funktionen zu Datenspeicherung, -auswertung und -publizierung bereits vordefiniert.

Allerdings erfüllt nicht jedes Monitoring-Tool alle Anforderungen an eine zentrale Steuereinheit für selbstgebaute Smart-Home-Umgebungen. Da ist zunächst einmal eine API gefordert, um selbst entwickelte Sensoren und Controller anbinden zu können. Neben einem Web-Interface sind Apps für Mobilgeräte ein „Nice to have“. Schließlich macht die Erreichbarkeit von unterwegs einen großen Teil des Charmes vieler Smart-Home-Ideen aus, wenn man beispielweise während der Heimreise vom Skiurlaub die Wohnzimmertemperatur hochregeln kann.

HTTP-Push

Monitoring-Tools arbeiten in der Regel nach dem Pull-Prinzip: Die Monitoring-Lösung fordert einen Wert vom überwachten Gerät an. Das funktioniert, wenn das überwachte Gerät immer online und erreichbar ist. Viele Sensoren und Controller im Smart-Home-Bereich sind das aber nicht: Da gilt es zunächst Strom zu sparen; d.h. das Gerät verbringt die meiste Zeit im Ruhestatus und wacht nur gelegentlich auf, um einen Wert zu ermitteln und zu versenden. Die Lösung: Man installiert einen einfachen Webserver auf dem Controller und beauftragt den, bei jedem relevanten neuen Wert eine HTTP-Push-Nachricht an die Monitoring-Lösung zu verschicken. Der entscheidende Faktor ist allerdings, dass das Tool HTTP-Push unterstützt.

Mit etwas technischem Geschick, dem Willen zur Einarbeitung und der geeigneten IT-Monitoring-Lösung lässt sich für wenig Geld das eigene Heim in ein Smart Home verwandeln. Neben dem verführerisch günstigen Preis lockt die Do-it-yourself-Methode auch noch mit umfassender Kontrolle aller sensiblen Daten und natürlich dem guten Gefühl, etwas eigenhändig entwickelt und gestaltet zu haben.

* Der Autor Sebastian Krüger ist Partner Account Manager bei der Paessler AG.

Bildquelle: Thinkstock/DigitalVision

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