SMART Building an der Fachhochschule Campus Wien | Karteikarten & Zusammenfassungen

Lernmaterialien für SMART Building an der Fachhochschule Campus Wien

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2. Definition Smart Home 

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- intelligente Verknüpfung von elektrischen Verbrauchern in privaten Haushalten 

- wird durch gezielte Vernetzung der Haustechnik (automatische Kommunikation der einzelnen Teile) erreicht

- Anlagen regeln sich bei Bedarf automatisch oder zentral 

- Wesentliche Aufgabe: Komfort zu steigen, Sicherheit, Energie sparen 

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3. Anwendungsfunktionen Smart Home

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- Komfort 

  • durch automatische Beleuchtungssteuerung und Lichtszenarien leicht steuern
  • Verschattung abhängig von Sonne automatisch
  • Haustechnik-Heizung-Lüftung kommunizieren miteinander
  • erleichterte Bedienung 


- Sicherheit 

  • Sensoren erkennen Feuer, Rauch, Ortung von Gaslecks + sofort Alarm auslösen
  •  Einbruchschutz durch Bewegungsmelder + Alarmanlage


- Gesundheit 

  • Alltag für ältere Menschen erleichtern
  • Steuerung der Beleuchtung an Tagesrhythmus der Menschen registrieren und daran anpassen


- Energieeffizienz 

  • Reduzierung von CO²Emissionen
  • Optimierung der Anlagentechnik
  • einzelne Geräte ganze Stromkreise kontrollieren und abschalten
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5. Smart Home und Sicherheit

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  • Sensoren erkennen Feuer Rauch Ortung von Gaslecks und lösen sofort Alarm aus
  • Einbruchschutz durch Bewegungsmelder, Alarmanlage bei Schließen der Tür automatisch
  • Türkontakt, unerlaubtes öffnen registrieren
  • automatisches abschalten von Licht bei längerer Abwesenheit
  • Kamera zur visuellen Kontrolle
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14. Zugriffsverfahren (Master-Slave, CSMA)

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  • über Zugriffsverfahren im Netzwerk Reihenfolge und Regeln der Kommunikation festgelegt
  • wann welche Teilnehmer Daten auf Übertragungsmedium
  • die 2 verbreiteten sind Master-Slave und CSMA


  • Master-Slave:
    • hierarchisches Verfahren / ein gemeinsames Medium
    • 1 Master beherrscht alle Teilnehmer (Slaves) –wann wer senden darf
    • Slaves sind passive antworten nur auf Anfragen (Kommunikation nur mit/über Master nicht direkt untereinander)
    • hohe Rechenleistung von Master wichtig
    • bei Stern Typologie verwendet


  • CSMA (Carrier Sense Multiple Access):
    • dezentrales asynchrones Verfahren
    • alle Teilnehmer gleichberechtigt Daten zu senden davor überprüfen ob Medium derzeit belegt ist oder frei
    • 3 Methoden:
      • CSMA/CA –Collision Avoidance (bevor senden Zeit warten)
      • CSMA/CD –Collision Detection (Erkennt Kollusion und versucht durch Abbruch des Übertragens zu lösen)
      • CSMY/CR –Collision Resolution (erkannt vor Übertragung)
    • das am weitesten Verbreitest Zugriffsverfahren in Netzwerktechnik
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17. Feldbussysteme (DALI, SMI, M-Bus)

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  • M-Bus „Meter-Bus“:
    • Feldbus für Verbrauchsdatenerfassung
    • Übertragung mit Zweidrahtleitung von Slave zu Master
    • Temperatur und Volumenströme zu Regelzwecken übertragen


  • DALI (Digital Addressable Lighting Interface):
    • Standard für Beleuchtungssteuerungen
    • beliebt für Realisierung von Szenen oder Licht-Stimmungen, bei denen einzelne Beleuchtungskörper vordefinierte Leuchtstärke einnimmt.
    • an DALI-Insellösung können bis zu 64 Geräte angeschlossen werden


  • SMI (Standard Motor Interface):
    • Protokoll zur Steuerung von Rollläden und Jalousien in Gebäuden
    • Rollladen/Jalousie werden an SMI-Busankoppler angeschlossen, können über zentralen Controller mit Gatewayfunktion gesteuert werden
    • besteht aus: Gateways, SMI-System sowie Rollladenantriebe, welche mit Busleitung verbunden werden
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23. KNX-Bustopologie, Adressierungsstruktur, Buszuteilung (CSMA/CA)

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  • Linien, Stern, Ring oder Baumtopologie


  • Physikalische Adressierung: Bereich, Linie, Teilnehmer
  • Gruppenadressierung: Haupt- /Mittel- /Untergruppe
  • Akteure können auf mehrere Gruppenadressen reagieren/hören
  • Sensoren können nur auf eine Gruppenadresse pro Telegramm senden
  • Der gleichzeitige Sendewunsch mehrerer Teilnehmer durch CSMA/CA-Verfahren geregelt. Das CSMA/CA-Verfahren sorgt dafür, dass bei gleichzeitigem Sendewunsch mehrerer Teilnehmer immer ein Teilnehmer seinen Sendevorgang ungestört beenden kann. Es entsteht somit keine Verringerung des Datendurchsatzes
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24. EnOcean – Überblick, Möglichkeiten, Vor- und Nachteile

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  • System zur Datenübertragung per Funk
  • Wenn nicht möglich (Sanierungsgebäuden, optischen Gründen,..) -> Funk, Bluetooth oder Infrarot zurückgreifen
  • Sensor und Taster werden mit energieautarkem Funk ausgestattet -> Problemlösung des Batteriebetriebs von Funkinstallationen
  • mechanische Energie (Bewegungsenergiewandler), Solarzellen, Thermoenergiewandler
  • + kommt mit möglichst wenig Energie aus
  • + hohe Übertragungssicherheit
  • wenn in nur einem Bürokomplex: sehr aufwendig und teuer
  • - brauchen alle eine Energiequelle
  • - hoher Wartungsintervall
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18. Funkbasierte Systeme (Z-Wave, WLAN, ZigBee, EnOcean, Bluetooth)

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  • Z-Wave:
    • funkbetriebene Gebäudeautomation
    • batteriebetrieben
    • Frequenzen: 868MHz, 2,4GHZ
    • verschlüsselt


  • Bluetooth:
    • kabellose Übertragung von Daten und Sprache
    • weltweit standardisiert
    • Batteriebetrieben
    • Frequenzen: 2,4 GHz
    • Verschlüsselt


  • IEEE 802.11 (WLAN):
    • drahtlose Übertragung von Daten
    • weltweit verbreitet
    • Frequenzen: 2,4 GHz, 5 GHz
    • verschlüsselt


  • EnOcean:
    • funkbetriebene Gebäudeautomation
    • Batteriebetrieben → Wartungsaufwand hoch + Entsorgung schwer ökologisch
    • Frequenzen: 868 MHz
    • Verschlüsselt


  • ZigBee:
    • funkbetriebene Gebäudeautomation
    • sparsame Datenübertragung dadurch erhöhte Akkulebensdauer
    • Batteriebetrieben
    • Frequenzen: 868 MHz, 2,4 GHz
    • verschlüsselt
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21. KNX - Überblick

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  • Dezentrales System - bis zu 58.000 anschließbare Geräte
  • Im Wohnbereich und im komplexen Zweckbau einsetzbar
  • Weiterentwicklung des EIB und mit diesem kompatibel
  • intelligente Steuerung, Regelung und energieeffiziente Vernetzung v. Beleuchtung, Heizung, Kühlung, Lüftung, Storen
  • KNX-TP-Anlage besteht aus:
    • Drossel
    • Sensoren
    • Aktoren
    • Busleitung
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7. Smart Grid, Smart Meter

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- Smart Meter eingebaut: Intelligente Zähler 

  • Energiemengenzähler (Elektrizität, Gas, Wärmezähler) messen 
  • Stellen neben den aufsummierten auch den aktuellen Verbrauch dar 
  • Können erfassten Daten per Datenkommunikation weiterleiten 
  • E-Einsparung durch gesteigertes Bewusstsein 
  • Übertragung auch an Energieversorger


- Smart Grid

  • kommunikative Vernetzung und Steuerung von Stromerzeugung
  • Speichern v. elektrischen Verbrauchern und Netzbetriebsmitteln 
  • Verteilungsnetz der Elektrizitätsversorgung 
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22. KNX-Übertragungsmedien, Übertragungsrate

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  • Verdrillte Kupferleitung (BUS-Kabel)
  • Powerline 230V 
  • Funk
  • Ethernet
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16. Bussysteme im Vergleich (KNX, LON, digitalStrom)

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  • KNX:
    • dezentrales System
    • offener Standard-Typologie: Linie, Stern, Ring, Baum
    • Anschließbare Gerät: bis zu 58.000 Geräte
    • Übertragungsmedium: Buskabel, 230 V Netz, Funk
    • Standardisiert


  • LON:
    • dezentrales System
    • offener Standard-Typologie: Linie, Stern, Ring, Baum
    • Anschließbare Geräte: bis zu 32.000 Geräte
    • Übertragungsmedium: Buskabel, 230 V Netz, Funk, Infrarot, Glasfaser
    • Standardisiert


  • digitalStrom:
    • dezentrales System
    • offener Standard
    • Anschließbare Geräte: 128 pro Stromkreis
    • Übertragungsmedium: 230 V Netz
    • nicht Standardisiert
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  • 29416 Karteikarten
  • 532 Studierende
  • 30 Lernmaterialien

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Q:

2. Definition Smart Home 

A:

- intelligente Verknüpfung von elektrischen Verbrauchern in privaten Haushalten 

- wird durch gezielte Vernetzung der Haustechnik (automatische Kommunikation der einzelnen Teile) erreicht

- Anlagen regeln sich bei Bedarf automatisch oder zentral 

- Wesentliche Aufgabe: Komfort zu steigen, Sicherheit, Energie sparen 

Q:

3. Anwendungsfunktionen Smart Home

A:

- Komfort 

  • durch automatische Beleuchtungssteuerung und Lichtszenarien leicht steuern
  • Verschattung abhängig von Sonne automatisch
  • Haustechnik-Heizung-Lüftung kommunizieren miteinander
  • erleichterte Bedienung 


- Sicherheit 

  • Sensoren erkennen Feuer, Rauch, Ortung von Gaslecks + sofort Alarm auslösen
  •  Einbruchschutz durch Bewegungsmelder + Alarmanlage


- Gesundheit 

  • Alltag für ältere Menschen erleichtern
  • Steuerung der Beleuchtung an Tagesrhythmus der Menschen registrieren und daran anpassen


- Energieeffizienz 

  • Reduzierung von CO²Emissionen
  • Optimierung der Anlagentechnik
  • einzelne Geräte ganze Stromkreise kontrollieren und abschalten
Q:

5. Smart Home und Sicherheit

A:
  • Sensoren erkennen Feuer Rauch Ortung von Gaslecks und lösen sofort Alarm aus
  • Einbruchschutz durch Bewegungsmelder, Alarmanlage bei Schließen der Tür automatisch
  • Türkontakt, unerlaubtes öffnen registrieren
  • automatisches abschalten von Licht bei längerer Abwesenheit
  • Kamera zur visuellen Kontrolle
Q:

14. Zugriffsverfahren (Master-Slave, CSMA)

A:
  • über Zugriffsverfahren im Netzwerk Reihenfolge und Regeln der Kommunikation festgelegt
  • wann welche Teilnehmer Daten auf Übertragungsmedium
  • die 2 verbreiteten sind Master-Slave und CSMA


  • Master-Slave:
    • hierarchisches Verfahren / ein gemeinsames Medium
    • 1 Master beherrscht alle Teilnehmer (Slaves) –wann wer senden darf
    • Slaves sind passive antworten nur auf Anfragen (Kommunikation nur mit/über Master nicht direkt untereinander)
    • hohe Rechenleistung von Master wichtig
    • bei Stern Typologie verwendet


  • CSMA (Carrier Sense Multiple Access):
    • dezentrales asynchrones Verfahren
    • alle Teilnehmer gleichberechtigt Daten zu senden davor überprüfen ob Medium derzeit belegt ist oder frei
    • 3 Methoden:
      • CSMA/CA –Collision Avoidance (bevor senden Zeit warten)
      • CSMA/CD –Collision Detection (Erkennt Kollusion und versucht durch Abbruch des Übertragens zu lösen)
      • CSMY/CR –Collision Resolution (erkannt vor Übertragung)
    • das am weitesten Verbreitest Zugriffsverfahren in Netzwerktechnik
Q:

17. Feldbussysteme (DALI, SMI, M-Bus)

A:
  • M-Bus „Meter-Bus“:
    • Feldbus für Verbrauchsdatenerfassung
    • Übertragung mit Zweidrahtleitung von Slave zu Master
    • Temperatur und Volumenströme zu Regelzwecken übertragen


  • DALI (Digital Addressable Lighting Interface):
    • Standard für Beleuchtungssteuerungen
    • beliebt für Realisierung von Szenen oder Licht-Stimmungen, bei denen einzelne Beleuchtungskörper vordefinierte Leuchtstärke einnimmt.
    • an DALI-Insellösung können bis zu 64 Geräte angeschlossen werden


  • SMI (Standard Motor Interface):
    • Protokoll zur Steuerung von Rollläden und Jalousien in Gebäuden
    • Rollladen/Jalousie werden an SMI-Busankoppler angeschlossen, können über zentralen Controller mit Gatewayfunktion gesteuert werden
    • besteht aus: Gateways, SMI-System sowie Rollladenantriebe, welche mit Busleitung verbunden werden
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Q:

23. KNX-Bustopologie, Adressierungsstruktur, Buszuteilung (CSMA/CA)

A:
  • Linien, Stern, Ring oder Baumtopologie


  • Physikalische Adressierung: Bereich, Linie, Teilnehmer
  • Gruppenadressierung: Haupt- /Mittel- /Untergruppe
  • Akteure können auf mehrere Gruppenadressen reagieren/hören
  • Sensoren können nur auf eine Gruppenadresse pro Telegramm senden
  • Der gleichzeitige Sendewunsch mehrerer Teilnehmer durch CSMA/CA-Verfahren geregelt. Das CSMA/CA-Verfahren sorgt dafür, dass bei gleichzeitigem Sendewunsch mehrerer Teilnehmer immer ein Teilnehmer seinen Sendevorgang ungestört beenden kann. Es entsteht somit keine Verringerung des Datendurchsatzes
Q:

24. EnOcean – Überblick, Möglichkeiten, Vor- und Nachteile

A:
  • System zur Datenübertragung per Funk
  • Wenn nicht möglich (Sanierungsgebäuden, optischen Gründen,..) -> Funk, Bluetooth oder Infrarot zurückgreifen
  • Sensor und Taster werden mit energieautarkem Funk ausgestattet -> Problemlösung des Batteriebetriebs von Funkinstallationen
  • mechanische Energie (Bewegungsenergiewandler), Solarzellen, Thermoenergiewandler
  • + kommt mit möglichst wenig Energie aus
  • + hohe Übertragungssicherheit
  • wenn in nur einem Bürokomplex: sehr aufwendig und teuer
  • - brauchen alle eine Energiequelle
  • - hoher Wartungsintervall
Q:

18. Funkbasierte Systeme (Z-Wave, WLAN, ZigBee, EnOcean, Bluetooth)

A:
  • Z-Wave:
    • funkbetriebene Gebäudeautomation
    • batteriebetrieben
    • Frequenzen: 868MHz, 2,4GHZ
    • verschlüsselt


  • Bluetooth:
    • kabellose Übertragung von Daten und Sprache
    • weltweit standardisiert
    • Batteriebetrieben
    • Frequenzen: 2,4 GHz
    • Verschlüsselt


  • IEEE 802.11 (WLAN):
    • drahtlose Übertragung von Daten
    • weltweit verbreitet
    • Frequenzen: 2,4 GHz, 5 GHz
    • verschlüsselt


  • EnOcean:
    • funkbetriebene Gebäudeautomation
    • Batteriebetrieben → Wartungsaufwand hoch + Entsorgung schwer ökologisch
    • Frequenzen: 868 MHz
    • Verschlüsselt


  • ZigBee:
    • funkbetriebene Gebäudeautomation
    • sparsame Datenübertragung dadurch erhöhte Akkulebensdauer
    • Batteriebetrieben
    • Frequenzen: 868 MHz, 2,4 GHz
    • verschlüsselt
Q:

21. KNX - Überblick

A:
  • Dezentrales System - bis zu 58.000 anschließbare Geräte
  • Im Wohnbereich und im komplexen Zweckbau einsetzbar
  • Weiterentwicklung des EIB und mit diesem kompatibel
  • intelligente Steuerung, Regelung und energieeffiziente Vernetzung v. Beleuchtung, Heizung, Kühlung, Lüftung, Storen
  • KNX-TP-Anlage besteht aus:
    • Drossel
    • Sensoren
    • Aktoren
    • Busleitung
Q:

7. Smart Grid, Smart Meter

A:

- Smart Meter eingebaut: Intelligente Zähler 

  • Energiemengenzähler (Elektrizität, Gas, Wärmezähler) messen 
  • Stellen neben den aufsummierten auch den aktuellen Verbrauch dar 
  • Können erfassten Daten per Datenkommunikation weiterleiten 
  • E-Einsparung durch gesteigertes Bewusstsein 
  • Übertragung auch an Energieversorger


- Smart Grid

  • kommunikative Vernetzung und Steuerung von Stromerzeugung
  • Speichern v. elektrischen Verbrauchern und Netzbetriebsmitteln 
  • Verteilungsnetz der Elektrizitätsversorgung 
Q:

22. KNX-Übertragungsmedien, Übertragungsrate

A:
  • Verdrillte Kupferleitung (BUS-Kabel)
  • Powerline 230V 
  • Funk
  • Ethernet
Q:

16. Bussysteme im Vergleich (KNX, LON, digitalStrom)

A:
  • KNX:
    • dezentrales System
    • offener Standard-Typologie: Linie, Stern, Ring, Baum
    • Anschließbare Gerät: bis zu 58.000 Geräte
    • Übertragungsmedium: Buskabel, 230 V Netz, Funk
    • Standardisiert


  • LON:
    • dezentrales System
    • offener Standard-Typologie: Linie, Stern, Ring, Baum
    • Anschließbare Geräte: bis zu 32.000 Geräte
    • Übertragungsmedium: Buskabel, 230 V Netz, Funk, Infrarot, Glasfaser
    • Standardisiert


  • digitalStrom:
    • dezentrales System
    • offener Standard
    • Anschließbare Geräte: 128 pro Stromkreis
    • Übertragungsmedium: 230 V Netz
    • nicht Standardisiert
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