Scenarios and use Cases for the energy aware smart home

Abstract

Das Thema dieser Arbeit umfasst die Anwendungsmöglichkeiten von Hausautomationstechnik in privaten Haushalten, oftmals auch Smart Home genannt. Durch den stetig steigenden Strombedarf von privaten Haushalten wird dieser Bereich, der bis jetzt eher in Bürogebäuden Anwendung fand, auch für den privaten Gebrauch interessant. Eine sorgfältige Evaluierung der Anwendungsmöglichkeiten und ihrer Zweckdienlichkeit muss untersucht werden. Vor allem die erweiterten Möglichkeiten, die der Einsatz von optimierten Kontrollsystemen basierend auf künstlicher Intelligenz in diesem Sektor bietet, werden eingehender Prüfung unterzogen. Zu allererst wird der Begriff des Smart Home näher definiert und ebenso welche Kriterien solch ein Gebäude erfüllen muss. Neben einem groben Überblick über aktuell verfügbare Kontrollnetzwerke werden auch gegenwärtige Probleme und Herausforderungen beleuchtet, die einen großen Durchbruch dieser Technologie zurzeit noch behindern. Im Hauptteil der Arbeit werden die Möglichkeiten eines intelligenten Hauses anhand von mehreren Geschichten – sogenannte User Stories – präsentiert, die typische Alltagssituationen repräsentieren. In weiterer Folge werden Anwendungen aus diesen User Stories, als auch andere interessante Anwendungen, klassifiziert und in die verschiedenen Bereiche der Haustechnik unterteilt. Neben einer detaillierten textuellen Ablaufbeschreibung erhalten die wichtigeren Anwendungsfälle ebenfalls eine graphische Repräsentation – sowohl als UML Anwendungsfall- als auch Aktivitätsdiagramm. Vor allem die Aktivitätsdiagramme stellen eine solide Basis dar um die Komplexität, die die künstliche Intelligenz eines Smart Homes besitzen muss, abzuschätzen. Die Anwendungsfalldiagramme dienen eher als Übersicht über die auszuführenden Aktionen. Schlussendlich wird noch anhand einiger Beispiele ein kurzer Blick auf die tatsächlich mögliche Reduktion des Energieverbrauchs geworfen.

This work’s research subject covers the possible applications of building automation in private households, also known as Smart Home. This sector is already of common use in office buildings. Now, the continuously increasing energy consumption of the residential area makes this market more and more attractive to private utilization. A careful evaluation of the applicability as well as the serviceability needs to be elaborated. Especially the enhanced possibilities in this sector that can be provided by a potent artificial intelligence will be examined.In the first instance, the term smart home will be specified more clearly and the criteria, which need to be fulfilled by such a building. A rough overview of available control networks is followed by a description of current problems and challenges preventing the technology’s big breakthrough at present. The main part of this thesis presents the possibilities of an intelligent house. For this purpose user stories are presented that show typical situations in everyday life. As consequence these user stories’ use cases and other ones will be classified in the various areas of home automation. Next to a detailed textual description of the operational sequence, selected cases receive a graphical representation – both as UML use case and activity diagram. Especially the activity diagrams provide a solid basis for the evaluation of the complexity of an artificial intelligence inside a smart home. The use case diagrams rather serve as schemes for the actions that need to be executed. A brief look on the actually possible reduction in energy effort concludes the work.