Kann mehr als ein Bewegungsmelder

Exklusiv in KEM Die Autoren: Christl Lauterbach ist Gründerin; Dr. Axel Steinhage zuständig für den Bereich R&D der Future- Shape GmbH, Höhenkirchen- Siegertsbrunn

Sensorgesteuerte Systeme sind aus dem modernen Leben nicht mehr weg zu denken: Automatische Türen öffnen sich bei Annäherung, Alarmanlagen detektieren unbefugtes Eindringen, Licht schaltet sich beim Betreten der Tiefgarage ein und die Heizungssteuerung eines Gebäudes wird effizienter durch den Abgleich vieler Sensordaten. Der Forschungszweig Ambient Assisted Living geht aber noch viel weiter: Die Technik soll so weit in den Hintergrund verschwinden, dass sie unsichtbar wird und nur noch die Servicefunktion selbst für den Menschen erkennbar ist. Der Mensch soll nicht mehr gezwungen sein, sich mit technischen Geräten und Bedienoberflächen auseinander zu setzen, sondern die Technik erkennt die Situation und reagiert von selbst.

Da der Fußboden das Objekt ist, mit dem wir in Innenräumen tagsüber am meisten in direktem Kontakt stehen, bietet er sich als reichhaltige Informationsquelle an, die durch geeignete Sensorsysteme erschlossen werden kann. Allerdings ist ein großflächiges Sensorsystem hier auch besonderen Belastungen ausgesetzt, denn es muss nicht nur Personen, Möbel und andere feste und bewegliche Objekte tragen, sondern soll außerdem noch Schmutz und Reinigungsmitteln widerstehen. Da der Bodenbelag ein wichtiges Designelement ist, soll sich das Sensorsystem zudem nahtlos integrieren lassen und die individuelle Auswahl des Belags nicht einschränken.

Der Sensfloor basiert auf einem dünnen textilen Underlay, das mit einer Breite von 100 cm und einer Länge von 50 m auf der Rolle hergestellt wird. Mit seinen vier integrierten Elektronikmodulen und 32 kapazitiven Näherungssensoren pro Quadratmeter kann das Underlay, wie eine Trittschalldämmung, praktisch unter jeder Art von Fußboden (PVC, Teppich, Laminat) verlegt werden. Das von Future-Shape entwickelte Funkmodul (868 MHz), das speziell für die Integration in eine textile Fläche angepasst wurde, ist mit je acht Sensorflächen verbunden. Die Stromversorgung der Funkmodule erfolgt über leitfähige Bahnen im Textil. Der Empfänger kann an beliebiger Stelle im Raum installiert werden und hat eine Reichweite von rund 20 m im Gebäude.

Die Orts- und Zeitauflösung der Sensorsignale ermöglicht völlig neue Anwendungen im Gebäudemanagement, die mit herkömmlichen Methoden gar nicht oder nur sehr viel aufwändiger erreicht werden können. Dazu ist allerdings eine ausgeklügelte Datenanalyse notwendig. Die gewünschten Applikationen sind verhältnismäßig einfach in Software zu realisieren, ohne dass in das verlegte System eingegriffen werden muss. Aus den an einen Empfänger gefunkten Sensorsignalen werden in einer Vorverarbeitung die Anzahl der Personen und deren Bewegungsrichtung ermittelt. Der Funkempfänger stellt den Übergang zu heute üblichen Gebäudeautomationssystemen und anderen Aktuatoren dar und kann viele der gängigen Schnittstellen bedienen.

Die Anwendungen des Systems lassen sich an die spezifischen Wünsche von Bauherren und Gebäudebetreibern anpassen. So können in gewerblich genutzten und öffentlichen Gebäuden Besucherströme analysiert oder zur Energieeinsparung die Beleuchtungen und Klimageräte nach Anwesenheit von Personen gesteuert werden. Auch automatische Türen lassen sich mit dem Bodensensor intelligenter steuern, als dies heute der Fall ist: Nur wenn eine Person direkt auf die Tür zu geht, wird diese geöffnet, läuft sie parallel oder steht nur vor der Tür, bleibt sie geschlossen. Dies erspart unnötigen Temperaturaustausch zwischen innen und außen und reduziert drastisch die Öffnungszyklen und damit den Verschleiß der Tür. Zusätzlich sorgt die Statikerkennung für mehr Sicherheit: Steht eine Person unbewegt im Schließbereich, wird sie trotzdem erkannt und die Tür bleibt geöffnet.

Auch die Einbruchsdetektion ist komfortabel zu gestalten, weil sich der befugte Benutzer im Raum frei bewegen kann, ohne dadurch Alarm auszulösen. Beginnt jedoch in leeren Räumen eine Fußspur am Fenster, wird dies als unberechtigter Zutritt erkannt. Im Brandfall kann angezeigt werden, in welchen Gebäudeteilen sich noch Personen aufhalten, besonders bei starker Rauchentwicklung eine lebensrettende Information für die Feuerwehr. Eine weitere Applikation ist, besonders im Hinblick auf eine überalternde Bevölkerung, die Erhöhung der persönlichen Sicherheit von allein lebenden Personen oder Personen in Pflegeheimen. Der Sensfloor kann hier beispielsweise das Licht einschalten, sobald eine Person den Raum betritt oder nachts aus dem Bett steigt, um Unfälle zu vermeiden. Stürzt eine allein lebende Person und bewegt sich dann nicht mehr, wird ein Notruf abgesetzt. Auch eine längere Inaktivität in der Wohnung kann dazu benutzt werden, eine Pflegeperson automatisch zu benachrichtigen. So können auch gebrechliche Menschen möglichst lange in ihrer eigenen Wohnung leben.

Der Sensfloor ist bereits in vielen Pilotinstallationen und für die Entwicklung von Sicherheitsapplikationen im Einsatz. Für breite Vermarktung dieser Technologie sind noch weitere Entwicklungsschritte notwendig, deren Ziele im Wesentlichen mit der Reduzierung der Produktionskosten und der einfachen Projektierbarkeit durch geschulte Handwerker beschrieben werden können. Das heute übliche Gebäudenetzwerk ist für die Datenübertragung bereits ausreichend. Wesentlicher Vorteil der Technologie ist, dass alleine die Applikationssoftware bestimmt, ob der Boden das Licht steuert, einen Sturz detektiert, Personen zählt, automatische Türen öffnet, mit Robotern kommuniziert oder kontrolliert, wo gereinigt wurde. An dem verlegten Unterboden muss nichts geändert werden. Problemlos können so auch nachträglich weitere Funktionen integriert werden.

Seit mehr als einem Jahr sind Sensfloor-Matten auf dem Markt. Sie basieren auf dem Sensfloor-System und werden in verschiedenen Größen und Oberflächen angeboten. Hauptanwendungsgebiete sind der Pflege- und dem Sicherheitsbereich. Durch die flexible Technik ist es allerdings auch möglich, ganz andere Sensorformen herzustellen. So gibt es jetzt auch Sensormatten zur Spielesteuerung und sogar Bodenklaviere.

Das beschriebene Sensorsystem mit den Funkmodulen kann aber noch viel mehr: Selbst Fensterscheiben, Glasböden und durchsichtige Folien können mit einer leitfähigen transparenten Beschichtung zu großflächigen Sensoren werden. So werden neue Anwendungen für Ausstellungen, Museen, Studiotechnik und Sicherheit möglich.

Future-Shape; Telefon: 08102 89638-65; E-Mail: christl.lauterbach@ future-shape.com

Spezialgebiet von Future-Shape sind großflächige, nahtlos in die Umgebung integrierte Sensorsysteme, die Fußböden, Glasflächen und Wänden durch Interaktionsmöglichkeiten völlig neue Funktionen verleihen. Nutznießer sind die Gebäudeautomation, der Komfort und die persönliche Sicherheit.