Masterarbeit
Planung und Ausführung von Lösungen für zielorientierte Aufgaben im vernetzten Zuhause (Smart Home)
Completion
2020/12
Research Area
Web Engineering, Web Engineering
Students
Thomas Weber
Advisers
Description (German)
Im Ökosystem des vernetzten Zuhauses (engl. smart home) hat sich eine Vielzahl „intelligenter“ Geräte, Steuereinheiten, Software-Frameworks und relevante Dienstleistungen entwickelt, mit denen bisher „nicht intelligente“ Objekte wie Lampen, Steckdosen oder Thermostate manuell oder automatisiert ferngesteuert werden können. Hierbei erfolgt eine Interaktion mit einem einzelnen Objekt, z.B. durch Ein- oder Ausschalten oder durch Änderung eines Reglers für eine bestimmte Eigenschaft wie Temperatur oder Helligkeit, oder mit mehreren Objekten, indem eine Sequenz von Aktionen (vergleichbar mit Programmanweisungen) ausgeführt wird, die vom Anwender manuell festgelegt wurde. Wünschenswert ist es, durch das Ausdrücken eines Zieles, z.B. „Kühle das Haus auf 20°C“, automatisiert eine Sequenz zu finden und auszuführen, mit der dieses Ziel unter Zuhilfenahme der Objekte im vernetzten Zuhause erreicht werden kann, was die Interaktion mit mehreren Objekten vereinfacht.
Dieses Problem lässt sich in zwei Bereiche einteilen, die Planung und die Orchestration. In der Planung wird unter Einbeziehung aller Eigenschaften und Objekte des vernetzten Zuhauses ein Plan konstruiert, mit der durch Ausführung der einzelnen Schritte ein vorgegebenes Ziel erreicht werden kann. In der Orchestration wird ein solch konstruierter Plan ausgeführt und durch das Auslesen von Sensoren überwacht, ob das festgelegte Ziel auch in der Realität erreicht wird. Festzulegen ist, welche Eigenschaften der Planung, die ein breites Themengebiet in der künstlichen Intelligenz bildet, das vernetzte Zuhause aufweist, um geeignete Planungssysteme untersuchen zu können. Auch können bei der Orchestration unerwartete Ereignisse, z.B. äußere Einflüsse, auftreten, die die Ausführung des Plans beeinträchtigen können, sodass eine geeignete Reaktion auf diese Ereignisse erforderlich ist. Für die Interaktion mit den einzelnen Objekten durch die Orchestration soll auf Webtechnologien gesetzt werden.
Ziel dieser Arbeit ist die Konzipierung eines Systems zur Lösung des skizzierten Problems, welches durch Lösung der beiden Problembereiche und Verknüpfung der Lösungen eine zielorientierte Steuerung von Objekten im vernetzten Zuhause ermöglicht. Dies umfasst insbesondere die Untersuchung des Stands der Technik in den Problembereichen hinsichtlich existierender Ansätze sowie gegenwärtig verfügbare Softwarekomponenten. Die Demonstration der Umsetzbarkeit des Verfahrens durch Anwendung auf einfache Smart-Home-Installationen und Evaluation des Lösungsansatzes durch Validierung gegen einen umfangreichen Anforderungskatalog sind ein wichtiger Bestandteil der Zielsetzung dieser Arbeit.
