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Sprachsteuerung im Smart Building – Mehrwerte und Komfort für den Nutzer schaffen!

von | 20.10.2022

Sprachsteuerungen und diverse Sprachassistenten haben seit einigen Jahren ihren Platz in der Heimautomatisierung gefunden. Doch beschränkt sich in diesem Einsatzfeld die Funktionalität oftmals auf einfache Steuerungsbefehle. Im Gegensatz dazu haben Sprachsteuerungen im Bürogebäude und in größeren Immobilien bisher nahezu keine Anwendung gefunden. Warum eigentlich? Obwohl in einem solchen Einsatzfeld deutlich differenzierte Anforderungen bestehen, können im Zusammenspiel mit einem modernen Gebäudemanagementsystem neue Mehrwerte für den Nutzer geschaffen werden. Der oftmals angeführte Datenschutz stellt dabei nicht unbedingt ein Problem dar, wie der entwickelte Prototyp bei Phoenix Contact zeigt.

Abbildung 1: Prototyp einer offline-basierten Sprachsteuerung im Testeinsatz bei Phoenix Contact Electronics

Die grundsätzliche Funktionsweise einer Sprachsteuerung besteht darin, die Frequenz einer menschlichen Stimme mittels eines Mikrofons aufzunehmen und in einen Text zu übersetzen. Der mit dem Text beabsichtigte Befehl wird mit Hilfe einer Logik weiterverarbeitet und führt zu einer Aktion. Ebenso kann es eine für den Befehl hinterlegte Antwort geben, welche aus einem Text zu einer Audiodatei verarbeitet und über Lautsprecher ausgegeben wird. In der simplen Funktionsweise bietet eine Sprachsteuerung keinen wesentlichen Vorteil für einen Nutzer im Gebäude.

Während meines Dualen Studiums bei Phoenix Contact durfte ich, Niklas Kleinjohann, an einem Prototyp einer offline-basierten Sprachsteuerung arbeiten. Als ich begonnen habe, an diesem Projekt mitzuwirken, konnte auf eine Grundlage eines angefangenen Projekts zurückgreifen. Diese Grundlage bestand aus einem Raspberry Pi, welcher mit den Komponenten der Sprachsteuerung versehen war. Im Projektverlauf konnte auf dem Rassberry Pi eine Offline-Kommunikation zum Gebäudemanagementsystem Emalytics mittels eines MQTT-Clients eingerichtet werden. Der Aufbau der Sprachsteuerung und die Funktionsweise lässt sich wie folgt beschreiben:

Zunächst wurde ein Betriebssystem auf dem Raspberry Pi installiert, welches als Ausgangsbasis für weitere Softwaremodule dient. Nach der Installation wurden verschiedene Open-source Softwarekomponenten heruntergeladen. Darunter unter anderem die Sprachsteuerungssoftware „Rhasspy“. Diese Software ermöglicht es, mittels verschiedener „Text-to-speech“ und „Speech-to-text“ Dienste die Basisfunktion einer Sprachsteuerung darzustellen. Alle Befehle, Logiken und Verständnisse der Software müssen per Hand programmiert werden. Dies bedeutet einen erhöhten Aufwand, aber lässt sich mit wenigen Tricks sehr variabel gestalten. Auf diese Art und Weise funktioniert die Sprachsteuerung „offline“ und kann somit den Datenschutz gewährleisten. Die Kommunikation mit dem Gebäudemanagementsystem erfolgt über MQTT. Die erkannten Befehle werden an die Gebäudesteuerung gesendet, dort verarbeitet und ein Antwort-String zurück an die Sprachsteuerung gesendet. Diese spielt eine Audiodatei mittel des „Text-to-speech“ Dienstes ab. Einige umgesetzt Befehle, Funktionen und Mehrwerte dieses Prototyps werden im Folgenden beschrieben.

Mehrwert schaffen durch Vernetzung im Smart Building

Der Mehrwert eines Smart Buildings stellt die Vernetzung jeglicher Gewerke, Anlagen und Geräte dar, welche durch ein zentrales Gebäudemanagementsystem ihr Zusammenspiel finden. Analog dazu lässt sich der eigentliche „clevere“ Mehrwert einer Sprachsteuerung nur durch das intelligente Zusammenspiel von vernetzten Gewerken, Anlagen und Geräten darstellen. Auf Grundlage dieser Vernetzung ist der Zugang zu einer Datenanbindung im Smart Building gewährleistet. Jedoch bietet die vollständige Vernetzung alleine keinen Mehrwert. Der Mehrwert für einen Nutzer entsteht dadurch, dass die Technik unterstützend oder erleichternd bei der Lösung eines Problems oder Bedürfnisses tätig wird.

Buchen, Abfragen, Steuern

Mehrwerte, die durch den Einsatz einer Sprachsteuerung im Smart Building entstehen, sind folgende: Durch Abfrage von Raumbuchungsdaten lassen sich für kurzfristig oder auch für bestimmte Uhrzeiten Räume buchen. Bei dieser Interaktion werden die Belegungsdaten aller Besprechungsräume für die angefragte Uhrzeit, Dauer und Personenzahl überprüft. Bei Erfüllung der zu prüfenden Kriterien wird eine Raumbuchung vorgenommen.

Ein weiterer Use Case stellt die Abfrage von Daten dar. Diese Daten lassen sich durch den Einsatz einer Sprachsteuerung einfach und unkompliziert abfragen, ohne sich an einem Computer oder Handy durch eine Webanwendung, Visualisierung oder sonstiges zu klicken. Dies erleichtert dem Nutzer die Überprüfung beliebiger Werte. Hilfreich kann dies zum Beispiel bei der Suche nach einem mobilen Arbeitsplatz sein, um die Auslastung einzelner Bereiche abfragen zu können.

Neben simplen Steuerungsbefehlen, wie zum Beispiel den Aufzug zu steuern, lassen sich auch Defekte oder Störungen melden. So können Verschmutzungen per Sprachbefehl gemeldet und ein Reinigungsprozess ausgelöst werden. Die Alternative in einem Smart Building wäre, durch einen Befehl des Gebäudemanagementsystems den Reinigungsroboter die Verschmutzung beseitigen zu lassen.

Es lassen sich diverse Mehrwerte mit Hilfe einer Sprachsteuerung schaffen. Es bleibt abzuwarten, wann der große Durchbruch im Smart Building Sektor gelingen wird!

<p>AUTOR:IN</p>Niklas Kleinjohann

AUTOR:IN

Niklas Kleinjohann
Niklas Kleinjohann hat sein Duales Studium zum Wirtschaftsingenieur bei Phoenix Contact im August 2022 erfolgreich abgeschlossen. Aktuell arbeitet er als Praktikant zwischen Bachelor- und Masterstudium bei der Unternehmensberatung Porsche Consulting.

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