Endzeit-Szenario: Drohn-a-geddon
Reis warnt, dass durchaus eine Gefahr bestehe, dass eine mit explosiven Stoffen oder biochemischen Kampfmitteln versehene Drohne Zivilisten angreifen könnte. Im April 2015 landete beispielsweise eine Drohne, die radioaktives Material geladen hatte, auf dem Dach des Amtssitzes des japanischen Premierministers. Und wenn Drohnen Drogen in Gefängnisse liefern können, können sie auch Bomben, Chemikalien oder tödliche Viren über Städten oder Wasserversorgungsanlagen abwerfen.
Ganz zu schweigen von Smart Homes: Drohnen könnten die Stromversorgung manipulieren, das Gas einschalten, die Heizung abschalten oder Wasserhähne aufdrehen, bis Haus oder Wohnung überflutet sind. Ein Drohnenangriff auf eine ganze Smart City? Nicht auszudenken...
- Anwesenheitssimulation
Viele Smart-Home-Systeme wollen mit einer Anwesenheitssimulation potenzielle Einbrecher abschrecken und so die Sicherheit im Eigenheim erhöhen. Ist der Hausherr auf Reisen oder unterwegs werden automatisiert zu üblichen Tageszeiten die Rollläden hoch- und heruntergefahren sowie die Beleuchtung eingeschaltet. - Airplay
Airplay ist ein proprietäres Protokoll von Apple, das 2010 gestartet wurde. Es ermöglicht Streaming von Audio- und Video-Daten zwischen zwei kompatiblen Geräten wie zum Beispiel iPhone/iPad und einem Soundsystem. Airplay arbeitet in der Regel stabiler als der Konkurrent DLNA, funktioniert aber nur mit AirPlay-kompatiblen Geräten aus dem Apple- und iOS-Umfeld. - Android / iOS
Wie Computer brauchen auch Smartphones und Tablets ein Betriebssystem, auf dem die Programme (hier Apps genannt) laufen. Die wichtigsten mobilen Plattformen sind Googles Android und Apples iOS. Smart-Home-Hersteller bieten zu den meisten Geräten Steuer-Apps für beide Plattformen an, um eine möglichst große Zielgruppe ansprechen zu können. - Apps
Apps spielen im Smart-Home-Bereich im wahrsten Sinne eine zentrale Rolle: Sie übernehmen wichtige Funktionen als Zentrale zur Fernsteuerung und Programmierung von Haushaltsgeräten von der Beleuchtung bis hin zur Heizung. Viele Hersteller bieten zu ihren Produkten kostenlose Apps, die dann begleitend aus dem App Store heruntergeladen werden können. Die Apps laufen oft auf verschiedenen Geräten wie Smartphone, Tablet und manchmal sogar Smartwatch. - Automation
Bei Smart Home ist oft von Heimautomation die Rede. Die Grundidee dabei ist, dass verschiedene typische Aufgaben im Haushalt mit minimaler Interaktion durch den Menschen von Elektronik ausgeführt werden. So kann zum Beispiel eine App vom Smartphone aus nach einem einmal programmierten Muster das morgendliche Kaffee- oder Teekochen starten, wie mit der smarten Kaffeemaschine und einem Wasserkocher von Smarter. - Bluetooth / Bluetooth LE
Neben Wireless LAN ist Bluetooth im Smart-Home-Bereich ein wichtiges Allround-Drahtlosprotokoll mit dem Geräte miteinander kommunizieren können. Bei Bluetooth ist das "pairen", also verbinden, der Geräte besonders einfach - dafür ist die Reichweite auf rund zehn Meter begrenzt. Die vierte Generation Bluetooth LE (LE steht für "Low Energy"), ist auch als "BLE" oder "Bluetooth Smart" bekannt, arbeitet sehr Strom sparend und schont die Akkus. - Cloud Computing / Cloud Speicher
Was Cloud-Speicher und Cloud Computing sind weiß heute jeder, doch im Zusammenhang mit Smart Home spielen beide eine besonders wichtige und zentrale Rolle. Die Sensoren im Haus oder den Haushaltsgeräten liefern ihre Daten oft an eine App oder Plattform im Internet. Wer zum Beispiel eine 24-Stunden-Überwachung mit Aufzeichnung und Speicherung per Smart Kamera wünscht, kann bei der Überwachungskamera Myfox einen kostenpflichtigen Datenplan dazu buchen. - DLNA
Die "Digital Living Network Alliance" wurde von Sony und Intel gegründet. Der Standard soll das Verbinden und den Datenaustausch von kompatiblen Geräten per WLAN vereinfachen. DLNA kommt meist zum Streaming von Multimedia-Inhalten auf Notebooks oder TV-Geräte zum Einsatz. - E-Health
Smart-Home-Produkte aus der E-Health-Kategorie erhöhen den Komfort, indem sie den ein oder anderen Arztbesuch sparen oder das Leben in den eigenen vier Wänden im Alter sicherer und gesünder machen. Ein Beispiel ist der Blood Pressure Monitor von Withings, der per Smartphone Blutdruck misst und die Werte per E-Mail an den Hausarzt schicken kann. Andere Geräte wie die Kamera Withings Home messen die Luftqualität und melden Keime im Innenraum. - Connected Devices
Eine Grundidee im Smart Home sind Geräte, die sich untereinander unterhalten. So könnte zum Beispiel der Bewegungsmelder eine Kamera aktivieren, wenn jemand einen Raum betritt. Ein Wandschalter kann in Smart-Home-Systemen gleich mehrere Geräte gleichzeitig steuern, zum Beispiel Beleuchtung, Multimedia-Geräte und die Heizung. - Digitalstrom
Das System vom Schweizer Hersteller Digitalstrom ist im Smart-Home-Bereich sehr bekannt. Es will fast alle Geräte im Haushalt per App fernsteuerbar machen. Dazu nutzt es ausschließlich bestehende Stromleitungen, die mit einer speziellen Klemme mit CPU nachgerüstet werden. - Heizungssteuerung
Energiesparen gehört zu den Hauptvorteilen, mit denen Smart-Home-Hersteller Kunden gewinnen wollen. Das einfache Sparprinzip: Energie wird nur verbraucht, wenn sie auch gebraucht wird. Besonders viel Potenzial hat die Heizung, die in vielen Wohnungen permanent läuft. Eine intelligente Heizlösung wie das smarte Thermostat Tado kann über das Smartphone erkennen, ob man das Haus verlässt. Das System fährt daraufhin die Heizung herunter, um Energie zu sparen. Nähert man sich wieder, heizt das System die Räume vor. - If This Then That / IFTTT
Smarte Geräte können ganz leicht automatisiert gesteuert werden. Oft sind im Zusammenspiel programmierte Abläufe mit Logik gefragt - zum Beispiel wenn beim Verlassen des Hauses die Beleuchtung aus- und die Überwachungskamera eingeschaltet werden soll. Mit dem Dienst If This Then That können solche Logiken mit "Rezepten" sehr einfach programmiert werden. Produkte wie Philips Hue oder Google Nest sind mit dem Dienst kompatibel. - Internet der Dinge / IoT (Internet of Things)
Das Internet der Dinge (IoT / Internet of Things) ist der Oberbegriff für die immer größere Anzahl von smarten Geräten mit Verbindung zum Internet. Smarte Kameras können sich zum Beispiel direkt mit dem WLAN-Netzwerk verbinden und Live-Bilder an eine App schicken, während man gerade im Urlaub ist. - HomeKit
HomeKit ist die hauseigene Smart Home-Plattform von Apple, die Heimelektronik-Geräte für iOS unter einen Standard bringen möchte. HomeKit-kompatible Produkte sind mit dem "Works with HomeKit"-Siegel ausgezeichnet. Dabei können Nutzer die Geräte mit einem Einrichtungscode sehr einfach in Betrieb nehmen und auch mit dem Sprach-Assistenten Siri steuern. - LED
LED-Lampen spielen im Smart-Home eine wichtige Rolle: Sie sparen nicht nur Strom, sondern können auch gedimmt werden oder die Farben wechseln. Elgato hat beispielsweise die kabellos aufladbaren Lampen Avea im Programm. Die LED-Lampen sind per App fernsteuerbar und können auch dynamische Profile aufrufen, etwa im Polarlicht- oder Sonnenuntergangs-Stil. - Multiroom
Musik spielt im Smart Home nicht nur in einem Raum, sondern überall wo man sich gerade aufhält. Wenn mehrere Abspielgeräte zu einer zentral steuerbaren Anlage zusammengefasst werden, spricht man von Multiroom. Einer der bekanntesten Hersteller in diesem Bereich ist Sonos. Sonos-Anlagen sind nicht nur per App steuerbar, sie vereinen auch Musik aus unterschiedlichen Quellen (zum Beispiel Streaming-Dienste und Internet-Radios) in einem System. - Remote
Richtig spannend wird das Thema Smart Home eigentlich erst, wenn es um Remote-Zugriff geht. Das Haus kann nicht nur zentral gesteuert werden wenn man sich gerade darin aufhält, sondern auch von unterwegs per Fernzugriff über eine Smartphone-App. So kann nicht nur die Heizung eingeschaltet, sondern beispielsweise auch per Überwachungskamera nach dem Rechten gesehen werden. - Sensor
Sensoren sind Geräte die Veränderungen aufspüren - zum Beispiel in Bezug auf Temperatur, Licht, Bewegung, oder Geräusche. Im Smart Home spielen Sensoren eine wichtige Rolle weil sie oft andere, vernetzte Geräte ansteuern. Zum Beispiel können Sensoren in Fensterrahmen beim Lüften die Heizung ausschalten. - Smart Home
Smart Home steht für das intelligente Zuhause und gleichzeitig als Oberbegriff für Systeme in Wohnräumen, die verschiedene Verbesserungen bringen sollen. Zum Beispiel mehr Lebensqualität, weil sich der Gerätepark zuhause fernsteuern lässt und miteinander kommuniziert oder niedrigere Stromrechnungen weil nur noch beleuchtet und geheizt wird, wenn man es braucht. - Standards
Ein Problem mit dem der Smart-Home-Markt derzeit noch zu kämpfen hat, ist die Vielzahl der meist proprietären Systeme und Geräte. Die einzig mögliche Antwort darauf sind Hersteller-übergreifende Standards. - Wearables
Wearables sind tragbare smarte Geräte wie zum Beispiel Fitness-Tracker oder Smartwatches. Diese können per App Hausgeräte fernsteuern (Apple Watch), oder die tägliche Schrittanzahl und Schlafdauer (Withings Activité) an eine smarte Waage liefern, die daraus den Kalorienverbrauch ableiten kann. - Zigbee
ZigBee ist ein von einer firmenübergreifenden Allianz entwickeltes Drahtlos-Protokoll mit einer größeren Reichweite als Bluetooth (bis zu 100 Meter). Dabei verbraucht Zigbee weniger Strom als Wi-Fi und ist simpler einzurichten. Direkter Konkurrent ist Z-Wave: Ein Drahtlos-Protokoll, das Interferenzen mit Wi-Fi und Bluetooth auf dem überfüllten 2,4 GigaHertz Frequenzband vermeiden will.
"Noch wichtiger ist, dass Hacker Drohnen nutzen könnten, um ferngesteuerte Devices zu kontrollieren, wie sie in Atomkraftwerken, Pipelines oder anderen infrastrukturkritischen Einrichtungen vorkommen und die noch immer nicht ausreichend abgesichert sind", so Reis. Und damit nicht genug: "Ein offenes Einfallstor kann auch dazu führen, dass sich der unbefugte Zugriff ausweitet - wer einen Teil einer Versorgungs-Pipeline unter Kontrolle hat, bekommt schnell auch die nächste Übergabestation oder verfahrenstechnische Anlage in seine Gewalt."
"Verstehen Sie mich nicht falsch", ergänzt Analyst Van Hoy, "im Moment haben wir Angst vor den Drohnen, ähnliche Gefahren gehen aber auch von selbstfahrenden Autos, Fensterputzrobotern oder allen anderen Arten von IoT-Devices aus." Das heiße zwar nicht, dass die Risiken den Nutzen neuer Technologien überwiegen, aber dass Security bei allem Neuen immer eine wichtige Rolle spielen müsse.
- Schaltkreisdesign
Geht es um Connected Devices, müssen Unternehmen sicherstellen, dass Chip-Design und -Entwicklung sich an den neuen Systemanforderungen orientieren. Applikationen, die beispielsweise von Batterien abhängig sind, brauchen unter Umständen spezielle Schaltkreise um den Energieverbrauch zu minimieren oder gleich mehrere Chips und Sensoren auf einer Platine. - Mikrocontroller-Programmierung
Das IoT besteht aus Milliarden kleiner, miteinander vernetzter Devices. Die meisten dieser Devices brauchen zumindest einen Mikrocontroller, um Daten verarbeiten zu können. Mikrocontroller sind günstige, energiesparende Chips, deren Programm- und Datenspeicher Teil des Systems sind. - AutoCAD
AutoCAD ist die derzeit am meisten verbreitete Design Software für Applikationen und erfährt aufgrund der Komplexität von IoT-Devices einen enormen Boom. Das liegt daran, dass gerade diese vernetzten Geräte nach völlig neuen Design-Grundsätzen entwickelt werden müssen – zum Beispiel wenn es um Hardware-Standardisierung oder Personalisierung geht. - Machine Learning
Smarte Appliances und Applikationen entstehen durch Machine-Learning-Algorithmen, die Sensordaten verarbeiten. Diese Algorithmen können zu Zwecken der Predictive Data Analysis verwendet werden. Das erfordert allerdings Experten für Big Data Management und Machine Learning. - Security-Infrastruktur
Laut einer Studie von TEKsystems hindert die steigende Angst vor Datenlecks Unternehmen maßgeblich daran, im IoT durchzustarten. „Firmen die bereits Erfahrung in Sachen Cloud Security haben, verfügen bereits über eine gute Basis. Allerdings machen die weitergehende Skalierung und Komplexität des Internet of Things die Dinge kompliziert. - Big Data
Das Internet der Dinge hat die Menge der Daten, die Unternehmen sammeln und auswerten, vervielfacht. Die Kunst besteht nun darin, redundante Datensätze direkt bei der Erhebung auszusortieren und relevante Daten zu schützen. - Elektrotechnik
Die nächste Generation der Connected Devices braucht nicht nur Software, sondern auch technische Expertise. - Security Engineering
IT-Sicherheit gehört zu den größten Sorgenkindern für den IoT-Markt. Prominente Datenlecks und Hacks haben nicht nur bei Unternehmen, sondern auch bei den Konsumenten ein neues Bewusstsein für IT-Security geschaffen. - GPS-Entwicklung
Der GPS-Markt steht dank des Internet of Things vor einer Renaissance. Insbesondere bei Unternehmen, die im Bereich Wearables, Connected Cars oder Logistik tätig sind.
Drohnen: Mal etwas Positives
"Trotz der vielen Sicherheitsbedenken glauben wir, dass der Drohnenmarkt enorme Chancen bietet", macht Reis deutlich. "Sobald die Kundenbedürfnisse klar werden, werden es auch die Drohnenhersteller leichter haben, ihren Wertbeitrag in innovativen Anwendungsfällen darzustellen. Schon jetzt profitieren Branchen wie die Luftraumüberwachung, die Bergbau-, Öl- und Gasindustrie sowie die Agrarbranche stark vom Einsatz von Drohnen."
In den USA beispielsweise werden Drohnen in der Landwirtschaft bereits zur Schädlingsbekämpfung eingesetzt. Ebenfalls finden Spray-Testläufe statt, um in besonders gefährdeten US-Bundesstaaten wie Louisiana und Florida das Problem mit dem Zika-Virus in den Griff zu bekommen. Dank Drohnen-Luftaufnahmen können Landwirte zudem besser auf Bewässerungsprobleme, Veränderungen des Erdreichs, Schädlings- und Pilzbefall reagieren. Drohnen können engere Stellen erreichen und dank entsprechender Software die Schädlingsbekämpfungsmittel präziser und effizienter einsetzen - gerade in Kombination mit der Auswertung von gesammelten Sensordaten zur Umgebung und zur Beschaffenheit des Bodens. Live-Video-Feeds von schwer erreichbaren Orten stellen auch in anderen Einsatzbereichen einen der großen Vorteile von Drohnen dar, weil sie beispielsweise feine Risse in Brückenstrukturen erkennen und melden könnten - ein Vorgang, der sich mit einem handelsüblichen Helikopter schwerlich umsetzen lässt.
Die Stadt Somerville im US-Bundesstaat Massachusetts setzte Drohnen beispielsweise dazu ein, die Dächer von Regierungsgebäuden zu überwachen, um schnell größere Schneemengen finden und an die Räumungsdienste melden zu können, bevor eine Einsturzgefahr gegeben war. Drohnen können darüber hinaus auch eingesetzt werden, um Verkehrsstaus und Autounfälle zu überwachen, Eis- und Schneebefall von Straßen und Brücken im Blick zu behalten oder die Zahl von Autos auf öffentlichen Parkplätzen zu kontrollieren.
Nach Angaben von Forrester lassen sich alle Typen von Sensoren an Drohnen befestigen, um damit optische, thermische, chemische oder infrarote Informationen zu sammeln. Chemische Sensoren können Methan in Naturgasfeldern erkennen, thermische Sensoren Menschen oder Tiere in gefährlichen Gegenden aufspüren - beispielsweise in der Nähe von Geysiren, Vulkanen, Schlammtöpfen oder Dampfventilen. Drohnen können auch Nahrungsmittel und Medikamente in abgelegene, umkämpfte oder kontagiöse Gegenden liefern.
- Das fliegende Auge
Im Test sollen unter Wasser platzierte Gegenstände mittels der an der Drohne angebrachten Kamera gefunden und identifiziert werden. - Lagebesprechung
Marc Schwarzbach (mi.) und Dennis Häfner (li.) von Autel Europe bei den technischen Vorbereitungen für die ersten Testflüge. Sie besprechen auch den Testablauf mit Markus Schmirler von der Wasserwacht München-Riem. - Einsatzort
Als Ort für den ersten Test wurde ein Ufer gewählt, das stark besucht ist und an dem die Gefahr im See durch einenSteilhang besonders hoch ist. - Warmfliegen
Dennis Häfner lässt den Quadrocopter in die Luft. - Das Equipment
Ein Taucher versenkt eine Kinderpuppe und ein hellgelbes Handtuch in wenigen Metern Tiefe. Die Kamera der Drohne soll die Gegenstände finden. - Fertig zum Tauchgang
Marc Schwarzbach wird die Gegenstände unter Wasser fixieren. - Zu wenig Ballast
Die Kinderattrappe will sich noch nicht unter Wasser bringen lassen. - Der erste Flug
Der Quadrocopter startet zur ersten Runde über den See. - Was ist zu sehen?
Die Drohnenkamera liefert Filme, auf denen die Projektbeteiligten versuchen, die Puppe und das gelbe Handtuch zu erkennen. - Aufmerksame Badegäste
Natürlich erweckt eine Drohne, die über den See fliegt auch die Aufmerksamkeit der Badegäste. Fragen ist erlaubt. - Im seichten Wasser
In geringer Tiefe sind die Puppe und das Handtuch natürlich gut sichtbar. Auch, weil dort das Wasser noch klar ist. - Erster Durchgang ist abgeschlossen
Die Tester der ersten Stunde (v.l.): Bernhard Rück (Wasserwacht), Marc Schwarzbach (Autel), Dennis Häfner (Autel), Markus Schmirler (Wasserwacht) und im Vordergrund der Quadrocopter. - Was zeigen die Filme?
Uwe Wagner (li.), technischer Leiter der Wasserwacht München Riem, sieht sich gemeinsam mit den Autel-Mitarbeitern die Filme auf einem Laptop-Bildschirm an. - Der zweite Testdurchgang
Später am Nachmittag und an einem anderen Ort lässt die Wasserwacht erneut eine Puppe unter Wasser. Im Hintergrund verfolgt die Drohne bereits das Rettungsboot. - Die Puppe weigert sich
Auch im zweiten Durchlauf weigerte sich die Puppe sofort unter Wasser zu gehen. - Es kann losgehen
Nun kann mit der Suche und den Filmaufnahmen begonnen werden. Das Filmmaterial werden die Projektbeteiligten in den kommenden Wochen auswerten. - Münchner Hochschulen unterstützen
Das zweite Projekttreffen findet in der TU München statt. Florian Holzapfel, Ordinarius des dortigen Lehrstuhls für Flugsystemdynamik und Alfred Schöttl, Leiter der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik an der Hochschule für angewandte Wissenschaften in München finden das Projekt interessant und möchten es unterstützen. (v.l. Markus Schmirler, Alfred Schöttl, Marc Schwarzbach und Florian Holzapfel)
Fazit: UAV - Ultimate Aerial Vehicle?
Reis hält Drohnen für das "ultimative" ferngesteuerte Device mit Reichweiten von mehreren Hundert Kilometern und Top-Videokameras an Bord, die von überall einen Livestream bereitstellen können. Diese Vielseitigkeit im Einsatz für verschiedenste Branchen macht sie aber auch gefährlich. "Der beste Schutz gegen feindlich gesinnte Drohnen ist ein umfangreiches, automatisiertes System aus Drohnenerkennung und integrierten Abwehrfunktionen, die je nach Bedrohungssituation und rechtlichen Rahmenbedingungen ausgelöst werden", fasst Dedrone-Gründer Lamprecht zusammen.
Dieser Beitrag erschien im englischen Original bei unserer US-Schwesterpublikation NetworkWorld.