Mit einem herkömmlichen PIR-Sensor ist so etwas nicht umsetzbar, da die Auflösung zu grob und die Differenzierung unterschiedlicher Situation schlicht unmöglich ist. Erst Infrarotkameras, Lidar-, ToF-, Radar- und visuelle Sensoren ermöglichen diese Funktionen mit unterschiedlichen Vor- und Nachteilen.
Infrarot Kamera
Eine Infrarot- oder auch Wärmebildkamera liefert wie eine herkömmliche Kamera ein Bild, im Infrarotbereich. Dieses zeigt die Abgabe der Wärmestrahlung von Körpern mit einer Temperatur von 28 – 40°C (7 – 14 µm Wellenlänge). In Kombination mit neuer AI-Bilderkennung können auch Personen erkannt werden. Eine einfache Wärmeerkennung würde jedoch nicht ausreichen, da dies zum selben Fehlerbild wie bei PIR-Sensoren führen würde. Ein weiterer Vorteil ist, dass Wärmebildkameras auch bei Nacht ohne zusätzliche Beleuchtung oder einer anderen Strahlungsquelle auskommen. Dem gegenüber stehen die hohen Anschaffungskosten des Sensors und dessen Linsentechnik, da die Technologie noch sehr neu und entsprechend teuer ist.
Beispielsbild Wärmebildkamera: https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmestrahlung#/media/Datei:Human-Infrared.jpg
Lidar und Time of Flight
Time of Flight und Lidar Systeme messen die Entfernung über die Lichtlaufzeit. Dazu sendet der Sensor einen Lichtimpuls aus und misst die Zeit bis die Reflektion zurückkommt. Die Lichtlaufzeit bis das Signal wieder zurück auf den Sensor trifft ist proportional zu dem Abstand zwischen Sensor und der Umgebung. Daraus wird anschließend ein 3D Bild des Raumes erstellt. Mithilfe von KI können hierbei Personen deutlich zuverlässiger erkannt werden als mit PIR-Sensoren. Aufgrund der genauen Entfernungsmessung bis in den Millimeterbereich, wird die Technologie auch von Automobilherstellern eingesetzt. Das Problem dabei ist der hohe technische Aufwand im Sensorsystem selbst, um eine Abtastung des ganzen Raumes zu ermöglichen. Bei Autos werden daher nur Lidar-Sensoren verwendet, welche einen schmalen Erfassungswinkel von meist weniger als 30° aufweisen. Dabei spielt ein Lidar mit der exakten Entfernungsmessung seine maximalen Stärken aus. In einem Gebäude würde dies für eine Lückenlose Erfassung nicht ausreichen. Sowohl bei einer Wandmontage als auch der Deckenmontage sind mindestens 180° Erfassungsbereich notwendig. Um solch einen Erfassungsbereich zu ermöglichen würden die Anschaffungskosten des ohnehin teuren Sensors nochmals ansteigen, weshalb die Technik auch noch keinen Einzug in die Gebäudeautomatisierung gefunden hat.
Radar:
Radar ist im Prinzip ähnlich wie ein Lidar nur in einem niedrigeren Frequenzbereich des elektromagnetischen Spektrums, darum wird der Sensor technologisch anders aufgebaut.
Das Radar erfährt in den letzten Jahren eine große Renaissance. Neue Radar-Systeme, welche nichtmehr nur im niedrigen Gigahertz-Bereich (unter 10 GHz) sondern im hohen GHz-Bereich (ab 60 GHz aufwärts) arbeiten, werden bereits entwickelt. Dadurch ist es möglich, kleine Radarsysteme auf eine Platine zu integrieren, welche ohne bewegliche Bauteile auskommen und ein 3D Bild des Raumes erstellen können. Diese Technologie steht jedoch erst am Anfang. Einzelne Hersteller haben bereits in anderen Branchen solche Sensoren auf den Markt gebracht, es wird aber voraussichtlich noch einige Zeit benötigt bis diese Systeme in der Gebäudeautomatisierung angekommen sind.
Kamera:
In der handelsüblichen Kamera steckt das meiste Potenzial. Mithilfe von modernen KI-Algorithmen ist es möglich die verschiedensten Dinge zu erkennen — und das bei einer moderaten Anschaffungsinvestition. Kamerasysteme aller Art erstellen im Grunde ein 2D-Bild des Raumes anhand der elektromagnetischen Reflektion der Gegenstände. Diese können, wie oben schon genannt, im Infrarotbereich der Wärmestrahlung sein oder in dem für das menschliche Auge sichtbaren Lichtspektrums. Im Gegensatz zu Radar, Lidar und TOF-Systemen senden sie keine eigene Strahlung aus. Der Vorteil von Kamerasystemen, welche im Frequenzbereich des menschlichen Auges Arbeiten, besteht darin, dass sie alle Situationen welche wir als Menschen wahrnehmen können, ebenfalls detektieren können.
Copyright: CC BY-SA 3.0
Elektromagnetisches Spektrum: https://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetisches_Spektrum#/media/Datei:Electromagnetic_spectrum_-de_c.svg
So ist es nicht verwunderlich, dass neben bereits bekannten Videoüberwachungssystemen, Kameras in vielen weiteren Bereichen Einzug nehmen.
So haben inzwischen alle Mobiltelefone Kameras für Videotelefonate, um etwas einzuscannen und für vieles mehr.
Eingebauter intelligenter Unterputz Raumsensor von Inventife
Datenschutz
Ein Bildverarbeitendes System wirft immer die Frage nach dem Datenschutz auf. Jedoch wird dabei vergessen, dass inzwischen jeder schon etliche Kameras im Haus hat. Sei es das Mobiltelefon welches auf dem Tisch liegt, die Webcam, der Smart TV oder ein Kameraüberwachungs-System in öffentlichen Gebäuden. Darum ist es wichtig den Datenschutz im Auge zu behalten.
Durch lokale Bildverarbeitung mit neuen Prozessoren, die speziell für KI-Algorithmen entwickelt wurden, bleibt die Privatsphäre bei der Auswertung geschützt. So ist auch für die skeptischsten Nutzer eine cloudfreie Lösung geboten, ohne an Funktionalität einbüßen zu müssen.
Oft wird dabei vergessen, dass nicht die Rohdaten bzw. Bilddaten für Dritte interessant sind, sondern die daraus gewonnen Metadaten. Diese Metadaten gilt es immer zu schützen, auch in einem Smart Home ohne Bewegungsmelder. Denn diese verraten die eigentlichen Gewohnheiten, der Bewohner. Wie beispielsweise, wann und wie lange sie in den Urlaub gehen, ob sie regelmäßig Besuch haben und noch vieles mehr. Darum sollten sich alle mit einer smarten Gebäudesteuerung immer genau überlegen in wie weit sie welche Daten an wen preisgeben. Bestenfalls wird auf ein lokales Systeme gesetzt, wie sie auch von einigen Herstellern wie Inventife explizit angeboten werden.