Alarmanlage in’s Smarthome integrieren

Wer ein Smarthome sein Eigen nennt und über die Anschaffung einer Einbruchmeldezentrale nachdenkt wird sich irgendwann fragen: “Moment Mal… Ich habe doch schon in jedem Raum einen Bewegungsmelder und and jedem Fenster einen Reedkontakt ! Warum kann ich die nicht einfach nutzen und darauf basierend eine Smarthome Alarmanlage realisieren? Das ist ohne Weiteres möglich und lässt sich mit sehr wenig finanziellen Aufwand realisieren. Es gibt allerdings ein paar Punkte die dabei zu beachten sind.

Die VDS Norm

Wie das in Deutschland so ist, gibt es für alles Mögliche Normen und Zertifizierungen. Einbruchmeldeanlagen sind da keine Ausnahme. Ich – ganz persönlich – halte das in dem Moment für überflüssig wenn:

  • die Konsequenzen eines Fehlalarms bekannt sind
  • die Anlage nur für den persönlichen Nutzen bestimmt ist
  • man selbst Zugriff darauf hat
  • Sabotageschutz nicht hochkritisch ist
  • ein Versicherer keine VDS konforme Einbruchmeldeanlage (EMA) fordert
  • die Anlage bei Stromausfall ggfs. ausfallen darf

Das hört sich jetzt erstmal nach viel Argumenten gegen eine Smarthome Anlage an. Im Endeffekt ist es aber nicht so. Wenn man weiss was man tut kann man mit ein paar Tricks, die ich unten weiter erläutere, ein System aufbauen was zuverlässig alarmiert und sogar mehr Features bietet als eine herkömmliche EMA.

Sabotage

Viele VDS-Prediger werden jetzt aufschreien und argumentieren dass ein einziger bewusst herbeigeführter Kurzschluss an einer Aussensteckdose ausreicht um eine einfache Smarthome Alarmanlage außer Gefecht zu setzen. Ist das wirklich so ? Hier ist der entscheidende Faktor wie so oft eine gute Planung der Elektroinstallation des Hauses. Wenn der gesamte Stromkreis des Außenbereichs über eine separate Sicherung und -vor allem- über einen eigenen Fehlerstrom-Schutzschalter(FI) läuft kann ein Kurzschluss im Außenbereich der Stromversorgung der Alarmanlage im Innenbereich nichts anhaben. Darüberhinaus sollte man in der Planungsphase der Elektroinstallation bereits berücksichtigen dass Aussensteckdosen standardmäßig immer stromlos geschaltet sind und nur bei Bedarf(Rasenmähen etc.) für eine gewisse Zeitspanne eingeschaltet bleiben(heißt: jede Steckdose an einen zentralen Schaltaktor hängen).
Bei einem verkabelten Bussystem(z.B. KNX) sollte desweiteren darauf geachtet werden dass alle Geräte im Aussenbereich auf einer separaten Linie hinter einem Linienkoppler mit einer eigenen kurschlussfesten Stromversorgung hängen. Dadurch wird eine sogenannte galvanische Trennung erreicht. Sollte jetzt also jemand den Bewegungsmelder im Aussenbereich von der Wand reißen und alle Adern kurzschließen hätte dies keinen Effekt auf die innenliegende Bus Infrastruktur. Bei einem Eindringen in das Gebäude würde dann zunächst Mal der Reed-Kontakt oder Erschütterungssensor einen Alarm auslösen. Der Signalgeber(Sirene) und sonstige Bestandteile Eurer Alarmierung sollten immer so installiert sein, dass ein direkter Zugriff erschwert ist.

Ausfallsicherheit

Neben dem bewusst herbeigeführten Versuch die Stromversorgung zu unterbrechen gibt es natürlich auch den Fall dass das Versorgungsnetz plötzlich zusammenbricht. Bei einer mittleren Nichtverfügbarkeit von ca. 20 Minuten/Jahr in Deutschland ist dieser Fall für mich irrelevant und wird nicht berücksichtigt. Vielleicht seid Ihr sogar stolzer Besitzer eine Photovoltaikanlage mit Stromspeicher. Dann habt Ihr Eure eigene USV für das gesamte Haus.

Fehlalarm

Eine hohe Priorität – wenn nicht sogar die höchste – ist die wirksame Absicherung gegen falsche Alarmierung. Ein einziger falscher Alarm mit Aussensirene kann zu grossen Problemen führen(Polizeieinsatz, verärgerte Nachbarn, etc.) Dies darf nicht passieren! Erreicht wird dies durch viele Einzelmaßnahmen die in Summe das Risiko falscher Alarmierung auf nahezu 0% senken. Eine Empfehlung ist das Alarmsystem in der Anfangsphase als “stillen Alarm” zu realisieren. Das bedeutet dass im Falle eines Einbruchs am Haus keine Alarmierung erfolgt, sondern lediglich eine Nachricht(SMS, EMail, Push-Service) auf das Smartphone der Bewohner. Funktioniert das übere mehrere Wochen zuverlässig ohne Fehlalarm kann man in Phase 2 über eine Innenraum-Signalisierung nachdenken. Dazu nimmt man am besten einen sehr lauten Piezo-Alarmgeber. Dieser hat den Vorteil dass er im Innenraum kaum zu ertragen ist(sehr schrill), aber bedingt durch die hohe Frequenz wenig durch die Gebäudehülle nach außen dringt.

Alarmierung

Wie bereits geschildert sollte das Alarmierungskonzept nach und nach 3-stufig ausgebaut werden:

  1. “stille Meldung” auf Smartphone
  2. Innenalarmierung
  3. Aussenalarmierung

Ob Ihr wirklich die Aussensirene haben müsst bleibt Euch überlassen. Wenn Eurer Testbetrieb über Wochen/Monate zuverlässig funktioniert spricht grundsätzlich nichts dagegen. Bei technisch unversierten Endanwendern kommt es immer Mal aufgrund von Fehlbedienung zu falschen Alarmen(übrigens auch bei VDS zertifizierten Anlagen). Den Ärger kann man sich sparen indem man auf die Sirene an der Fassade verzichtet bzw. diese nicht anschließt. Ein gut geplanter Alarm im Innenraum ist meines Erachtens ausreichend. Ich kombiniere den Innen Piezo gerne mit einem oder mehreren optischen Signalgebern(z.B. blauen Stroboskop Blitzmodulen). Ich hab es selbst Mal getestet und muss sagen der Effekt – gerade im Dunkeln – ist heftig. Ich wäre als Einbrecher ziemlich geflashed 🙂 Den Alarmgeber(Sirene/Blitzlicht) hängt man im Idealfall an eine kleine USV. Sollte jemand in das Gebäude eindringen könnte man dadurch,auch nach Trennen der Stromzufuhr(Kurzschluss), die Alarmierung nicht abbrechen.

Sensoren
Bewegungsmelder

Die Bewegungsmelder die im Innenbereich genutzt werden eignen sich nicht immer “out-of-the-box” als zuverlässiger Einbruchsmelder. Warum ist das so ? Ein Präsenzmelder hat primär die Aufgabe Licht einzuschalten wenn Personen anwesend sind. Er soll in der Lage sein kleinste Bewegungen zu detektieren um den grösstmöglichen Komfort zu bieten. Man möchte ungern alle 10 Minuten winken oder einmal um den Tisch laufen damit dass Licht nicht ausgeht. Aus diesem Grund ist er hochsensibel und detektiert unter Umständen auch Mal ein vorbeifliegendes Insekt. Hinzu kommt dass Melder mit passiver Infrarot Technologie(PIR) auch gerne Mal melden wenn sich eine Wolke vor die Sonne schiebt und sich dadurch die Einstrahlung in den Raum plötzlich verändert(Wärme).
Ergo: Auf eine einzelne Detektion eines Standardmelders können wir uns nicht verlassen. Hier muss ein bisschen Logik hinzugefügt werden. Die könnte so aussehen dass immer mindestens 2 Melder eine Bewegung feststellen müssen bevor ein Alarm ausgelöst wird. Dies wäre z.B. der Fall beim Wechsel von einem Raum in den anderen. Darüberhinaus kann man durchaus die Meldung eines einzelnen Sensors auswerten wenn diese über einen längeren Zeitraum erfolgt(Stichwort “Retrigger”).

Fensterkontakte

Reed-Kontakte in Fenstern und Türen eignen sich ganz hervorragend für das Erkennen von Einbruchsversuchen. Fehlalarme sind bauartbedingt ausgeschlossen. Immer wenn eine Tür/Fenster die Position von geschlossen auf geöffnet oder gekippt wechselt sollte eine Alarmierung erfolgen.

Fenster/Türgriffe

Spezielle Griffe zum Nachrüsten erlauben das Senden eines Funksignals wenn sich die Griffstellung ändert. Ein Standard der sich hier etabliert hat nennt sich “Enocean”. Funkgriffe basierend auf diesem Standard haben den Charme dass sie völlig ohne Stromversorgung/Batterien auskommen. Die für das Funksignal benötigte Sendeenergie wird allein aus der Drehbewegung des Griffes erzeugt. Auf der Gegenseite benötigt man dann natürlich ein entsprechendes Gateway welches die Singale empfängt und entsprechend weiterleitet. Im Fall von KNX wäre das z.B. das Weinzierl KNX ENO 634 Gateway.

Erschütterungssensoren

Um rohe Gewalt auf Türen und Fenster zu detektieren bevor diese geöffnet werden können gibt es Glasbruchmelder die auf die Scheibe aufgeklebt werden. In Verbindung mit einem binären Eingang/Tasterschnittstelle kann man dieses Signal auswerten.

Lichtschranken

Wer die Möglichkeit hat es beim Neubau mit einzuplanen könnte theoretisch im Innenraum auch auf Lichtschranken setzen. Mit einer Dual-Lichtschranke lassen sich so z.B. Eintrittsbereiche und Flure gut absichern.

akkustische Glasbruchmelder

Zu guter Letzt gibt es noch Geräte die auf akkustischer Basis einen Glasbruch detektieren. Diese werden auf der gegenüberliegenden Wand montiert. Über die Zuverlässigkeit dieser Geräte kann ich nichts sagen da ich damit bisher keine Erfahrungen gesammelt habe.

Konzept und Logik

Für die Realisierung von komplexeren Vorgängen wie einer Einbruchmeldeanlage benötigt man irgendeine Logik-Engine. OpenHAB oder andere Opensource Smarthome Systeme wie smarthomeNG eignen sich natürlich ganz hervorragend für diesen Zweck. Ich möchte an dieser Stelle nicht den kompletten Code für eine Alarmanlage posten, da es den Rahmen für diesen Artikel sprengen würde. Vielmehr möchte ich einige grundlegende Ideen erläutern die bei der Realisierung einfließen sollten:

Scharfschaltung und Alarmierung

Hier sollte ein 2-stufiges Konzept verwendet werden. Das bedeutet: Stufe1 ist die Scharfschaltung der Alarmanlage. Nur wenn diese aktiv ist ist es möglich Stufe2 zu triggern. Stufe2 ist das Signal von einem Sensor der dann eine Alarmierung auslöst. Ganz konkret verwende ich dafür einen KNX Schaltaktor mit 2 Kanälen. Die Zuleitung für den Alarmgeber wird durch beide Kanäle geschleift. Dadurch wird gewährleistet dass nur alarmiert wird wenn auch beide Kanäle eingeschaltet sind. Kanal A wird von der Logik eingeschaltet sobald die Scharfschaltung erfolgt ist. Kanal B wird von der Logikengine eingeschaltet wenn der Zustand Scharfschaltung aktiv ist und eine Sensorkomponente ausgelöst hat. Für die Auslösung gilt Folgendes zu berücksichtigen:

  • Reed-Kontakte sollten nur alamieren wenn sich der Zustand von “CLOSED” auf etwas anderes ändert. Ein Fenster was geschlossen wird sollte nicht alarmieren.

  • Für Bewegungsmelder gilt das was ich bereits oben beschrieben habe. Hier ist etwas Programmieraufwand erforderlich. Ein einzelner Sensor sollte durch eine einmalige Detektion nicht auslösen.

  • Die Einstellung im Schaltaktor “Zustand nach Buspannungswiederkehr” sollte in jedem Fall auf “keine Änderung” oder “AUS” gesetzt werden. Dies legt den Zustand der beiden Schaltkanäle fest, welcher bei einem Neustart des Aktors anliegen soll(Busspannungsausfall).

  • Der Alarm sollte so programmiert werden dass er sich nach einer bestimmten Zeit selbständig beendet(z.B. 2 Minuten). Entweder man realisiert dass über das Logikskript(openHAB) oder man hat einen Schaltaktor der die Funktion “Treppenlicht” unterstützt. Zweiteres wäre die bessere Variante, da diese fest im Aktor hinterlegt werden kann. Der Ausgang B(Sensormeldung) sollte dann auf diese Treppenlicht-Zeit eingestellt werden. Eine Sensormeldung bei aktivierter Scharfschaltung würde dann Alarm auslösen und automatisch nach 2 Minuten wieder beendet.
Aktivierung

Nun muss man sich noch überlegen wie man die Scharfschaltung aktivieren möchte. Am einfachsten umzusetzen ist das natürlich über einen Button in der Visu. Scharf/Unscharf – Fertig. Wenn man an der Haustür einen Fingerprint Sensor, Kartenleser, etc. hat sollte man das elektronische Entriegeln der Tür gleich Koppeln mit der Deaktivierung der Alarmanlage. Sonst müssen immer 2 Schritte durchgeführt werden was schnell nervt. Desweiteren kann man sich über eine automatische Scharfschaltung Gedanken machen wenn im Haus z.B. 2 Stunden keine Anwesenheit festgestellt wurde(Bitte bedenken dass man sich nachts i.d.R. lange nicht bewegt 🙂

Fazit

Wie immer ist es etwas mehr Aufwand selber eine Alarmfunktion in sein Smarthome zu integrieren. Dies beinhaltet das Erstellen eigener Logiken und erfordert Programmierkenntnisse im verwendeten Framework. Wenn man diesen Aufwand nicht scheut und die Umsetzung in Eigenregie durchführt, lassen sich durchaus sehr gute Ergebnisse erzielen die sich bei Bedarf sehr stark auf die eigenen Bedürfnisse anpassen lassen.

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