Grundlagen der Anwesenheitserkennung

In diesem Artikel zeige ich Dir verschiedene theoretische Ansätze zur Umsetzung einer Anwesenheitserkennung.

Die Anwesenheitserkennung ist eines der wichtigsten und zugleich auch schwierigsten Themen der Smart-Home Steuerung.  Viele automatische Steuerungen im Smart-Home sind nur dann wirklich sinnvoll, wenn die Steuerung über Informationen zur Anwesenheit verfügt. Über diese Informationen kann so z.B. die Heizungssteuerung angepasst werden um die Temperatur abzusenken. Zudem lässt sich auch die Beleuchtung steuern, sodass nicht benötigte Lichter bei Abwesenheit automatisch ausgeschaltet werden. Ein weiterer Bereich ist das Thema Sicherheit. Durch die Anwesenheitserkennung lässt sich automatisch die Alarmanlage aktivieren oder deaktivieren oder eine Anwesenheits-Simulation z.B. über die Lichtsteuerung realisieren.

Für die Anwesenheitserkennung können verschiedene Techniken oder Systeme eingesetzt werden. Zudem kann die Anwesenheitserkennung auch auf einzelne Räume vertieft werden. Dadurch verfügt die Steuerung über Informationen in welchen Räumen sich gerade welche Person aufhält. Im nächsten Schritt werden wir uns uns verschiedene Techniken/Systeme zur Anwesenheitserkennung ansehen.

 

iBeacon

iBeacon ist ein von Apple im Jahre 2013 veröffentlichter Standard, mit dem Geräte in geschlossenen Räumen via Bluetooth (BLE) lokalisiert werden können. Der Name „Beacon“ stammt aus der Luft- und Seefahrt und bedeutet so viel wie „Leuchtfeuer“. Ein oder mehrere kleine Sender senden dazu in festen kleine Datenpakete. Diese beinhalten im Wesentlichen drei Informationen: eine UUID (Universally Unique Identifier), die der eindeutigen Identifizierung des Senders dient und zwei Angaben zur Position, Major und Minor. Sieht das Smartphone die UUID des iBeacon, so kann z.B. eine zuvor definierte Aktion – wie etwa ein Webhook – ausgelöst werden.

Bei der oben genannten Vorgehensweise wird die Aktion (z.B. verlassen oder betreten eines Raums) durch eine auf dem Smartphone konfigurierte Komponente ausgelöst. Eine alternative Vorgehensweise dazu wäre die Lösung über einen ESP32 Mikrocontroller, welcher via BLE die verfügbaren Bluetooth-Geräte scannt und diese z.B. an eine Middleware-Lösung (ioBroker) weiterleitet.

 

Mit der iBeacon / BLE Vorgehensweise können wir somit die Anwesenheit einer oder mehrerer Personen in einem Raum feststellen. Alternativ lässt sich die Technik auch an einem Schlüsselanhänger am Hausschlüssel integrieren. Somit könnte der Schlüssel z.B. über das Schlüsselbrett geortet werden. Wenn der Schlüssel nicht am Schlüsselbrett hängt, ist die Person abwesend (so die Theorie) ;-).

 

 

Präsenzmelder / Bewegungsmelder

Eine weitere Möglichkeit zur Anwesenheitserkennung sind Präsenzmelder oder Bewegungsmelder. Der Unterschied der beiden Melder ergibt sich aus dem klassischen Installationsort sowie dem Schaltverhalten. Bewegungsmelder reagieren abhängig von der eingestellten Helligkeit sowie der Empfindlichkeit um bei Bewegungen eine entsprechende Aktion auszulösen. In der Regel wird damit die Beleuchtung aktiviert und nach einer eingeschalteten Zeit ohne Bewegung wieder deaktiviert.

Präsenzmelder arbeiten ähnlich wie Bewegungsmelder, die Erkennung von Bewegungen ist im Unterschied deutlich empfindlicher. Präsenzmelder reagieren neben der Bewegung auch auf Körperwärme. Zudem unterstützen einige Präsenzmelder die Unterteilung eines Raums in verschiedene Bereiche mit nur einem Melder. Der Einsatz dieser Art von Meldern eignet sich daher insbesondere für Räumlichkeiten, in denen man sich länger aufhält, aber wenig bewegt, wie z.B. Büros, Meetingräume oder WC.

Präsenzmelder sowie Bewegungsmelder sind von einigen Smart-Home Systemen wie z.B. Homematic oder Loxone verfügbar.

 

 

Geofencing

Geofencing ist ein Kunstwort aus dem englischen Wort „Geographic“ und „fence“ in engl. Zaun. Gemeint ist damit das Verwenden der geographischen Position (GPS) um beim Verlassen eines bestimmt Bereichs eine Aktion auszulösen.  Geofencing kann über verschiedene Dienste realisiert werden. Geofencing ist eine sehr günstige und meist einfach eingerichtete Anwesenheitserkennung, da keine extra Hardware benötigt wird. Die Genauigkeit dieser Anwesenheitserkennung ist allerdings sehr ungenau, da das System in der Regel auf GPS basiert, und hier häufig ein minimaler Radius der Erkennung bei 150-500 Metern liegt. Ein Besuch beim Nachbar wird somit nicht als Abwesenheit gewertet. Für die Nutzung des Diensts könnte z.B. IFTTT verwendet werden. Auf dem jeweiligen Smart-Phone wird die IFTTT-App installiert, in der ein GPS-Fence definiert ist. Beim Verlassen oder Betreten des GPS-Fence wird eine entsprechende Aktion ausgeführt.

 

Ping mittels WIFI

Die Anwesenheitserkennung mittels WIFI basiert auf einer ähnlichen Vorgehensweise wie die BLE-Erkennung. Die zentrale Rolle stellt hierbei die WIFI-Schnittstelle des Smartphones dar. In regelmäßigen Abständen werden die entsprechenden IP-Adressen der definierten Smartphones „gepingt“ und somit auf die Verfügbarkeit im Netzwerk hin überprüft. Voraussetzung ist jedoch, dass die Smartphones eine feste IP-Adresse eingestellt haben, und somit immer eindeutig zugeordnet werden können. Desweiteren ist bei dieser Vorgehensweise Vorsicht geboten, da moderne Smartphones das WIFI-Modul bei längerer Inaktivität deaktivieren und somit im Netzwerk nicht mehr erreichbar sind.

 

 

Wir haben nun die gängigen technischen Lösungsansätze für die Implementierung einer Anwesenheitserkennung kennen gelernt. Bei der Auswahl der passenden Technik für den Bestandsbau (Nachrüstung) ist grundsätzlich immer die Frage an die Anforderungen zu stellen. Mir persönlich reicht eine Erkennung ob ich oder anderen Personen Zuhause sind oder nicht. Ich benötige keine genaue Positionsangabe, in welchem Zimmer sich gerade welche Personen aufhalten. Im Neubau würde ich das Thema dann schon eher mit einem Präsenzmelder lösen um später wirklich alle Möglichkeiten einsetzen zu können.

Aktuell habe ich eine Lösung mit Geofencing im Einsatz, mit der ich gewissen Steuerungen umsetze (vorrangig Lichtsteuerungen). In einem weiteren Artikel werde ich diese Vorgehensweise genauer erklären und die Umsetzung beschreiben.

Mich würde an dieser Stelle auch interessieren, wie Du dieses Thema selber realisierst hast. Schreibe mir dazu gerne per Kommentar oder E-Mail 🙂

 

Ich hoffe Dir gefällt der Artikel 🙂
Ich freue mich über Deinen Kommentar!

Matthias Korte

Hauptberuflich Software-Entwickler und seit einigen Jahren Smart-Home Fan. Angefangen hat alles mit einem RaspberryMatic und einer schaltbaren Steckdose. Mittlerweile habe ich einige Steckdosen, Sensoren, und Thermostate sowie ioBroker zur Visualisierung im Einsatz.

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