Home Automation mit Microsoft

So automatisieren Sie Gebäude mit Azure und dem IoT

| Autor / Redakteur: Thomas Joos / Nico Litzel

Mit Windows 10 IoT Core lassen sich auch kleine Geräte wie Raspberry Pi 2/3 betreiben und zur Home Automation verwenden.
Mit Windows 10 IoT Core lassen sich auch kleine Geräte wie Raspberry Pi 2/3 betreiben und zur Home Automation verwenden. (Bild: Microsoft)

Home Automation und das Internet of Things (IoT) sind wichtige Bereiche für Unternehmen, aber auch für Profis zu Hause. Mit Windows 10 und anderen Produkten lassen sich IoT-Umgebungen aufbauen und analysieren.

Mit Microsoft Azure und Windows 10 bietet Microsoft Lösungen an, mit denen Anwender ihr Zuhause automatisieren können. Die zentrale Verwaltung und Messung der Daten kann dabei über Microsoft Azure erfolgen.

Automatisierung mit Azure, Raspberry, Windows 10 und Cortana

Neben Microsoft Azure spielen in diesem Bereich auch Cortana, der Azure Service Bus, Cortana und Geräte wie der Raspberry Pi 2 oder Pi 3 eine Rolle. Denn auch diese lassen sich in die Home Automation einbinden. Auch das Fitness-Armband „Microsoft Band“ lässt sich in die Struktur einbinden. Da das System Cortana unterstützt, können durch einen Sprachbefehl zum Microsoft Band Lampen eingeschaltet oder Türen geöffnet werden. Das Ganze lässt sich natürlich auch protokollieren und überwachen. Als Zentrale für ein solches System dient Azure.

Ein Administrator gibt über das Microsoft Band einen Sprachbefehl mit Cortana ein. Der Sprachbefehl lässt sich programmieren. Dieser wird über das Smartphone zu Microsoft Azure übertragen, genauer gesagt zum Azure Service Bus. Microsoft Azure schickt ein Signal an ein Gerät, zum Beispiel einen Raspberry Pi 2 oder Pi 3. Dieser löst schlussendlich den Befehl aus.

Gebäudeautomatisation für kleine und große Unternehmen

Davon profitieren nicht nur Anwender zu Hause, sondern auch große und kleine Unternehmen. Denn mit den neuen Technologien lassen sich Geräte steuern, genauso wie die Beleuchtung, Kameras, Server oder andere elektronische Geräte. Die Steuerung der Geräte kann auch mit Sprachsteuerung über Cortana erfolgen. So lassen sich zum Beispiel mit PC, Smartphones und Tablets per Sprachsteuerung analoge Geräte steuern.

Für einige Arbeiten ist natürlich auch etwas elektronisches Wissen notwendig, da Relays und elektrische Geräte verkabelt werden müssen, um alle Möglichkeiten optimal zu nutzen. An die Relays können zum Beispiel auch Geräte wie Lampen, Kameras oder anderes elektrisches Equipment angeschlossen werden.

Windows 10 IoT Core auf Raspberry Pi 2/3

Windows 10 lässt sich in einer speziellen Edition auf dem Raspberry Pi 2/3 installieren. Dazu stellt Microsoft eine eigene Internetseite für das Internet of Things zur Verfügung. Hier können Entwickler die passende Version von Windows 10 IoT Core für das jeweilige Medium herunterladen. Die Installation erfolgt auf einer SD-Karte. Diese lässt sich wiederum mit Geräten wie dem Raspberry Pi 2 verbinden.

Azure Service Bus fürs IoT nutzen

Um Geräte zu automatisieren und die Daten zu messen, zum Beispiel auch für die Analyse in Big-Data-Umgebungen, ist ein Microsoft-Azure-Abonnement notwendig. In diesem steht dann auch Azure Service Bus zur Verfügung. Microsoft bietet im Azure-Portal dazu einen eigenen Bereich an, mit dem sich die Automatisierung durchführen lässt.

Mit Notification Hubs lassen sich aus Microsoft Azure zum Beispiel Push-Nachrichten an Endgeräte wie Android, iOS oder Kindle senden, aber auch an Geräte wie Windows 10 for Mobile oder Microsoft Band. Das ist vor allem für App-Entwickler interessant, welche die Verwendung ihrer App über Big Data messen und analysieren wollen. Diese Nachrichten werden aber nicht nur gesendet, sondern lassen sich messen und mit Big Data weiterverarbeiten. Notification Hubs kann mit lokalen Diensten betrieben werden, aber auch mit Lösungen aus der Cloud. Im Fokus steht das Senden von Nachrichten an sehr viele Geräte gleichzeitig. Vorteil ist die sehr schnelle, und einfache Umsetzung.

Als Back-End lassen sich .NET, PHP, Java oder Node nutzen. Die Benachrichtigungen lassen sich mit dynamischen Markierungen einsetzen. Mit Tags können Entwickler Zielgruppen auf Basis von Aktivität, Interessen, Standort oder Präferenzen ansprechen. Diese Daten lassen sich auch entsprechend weiterverarbeiten.

Azure Event Hubs

Azure Event Hubs arbeitet eng mit Azure Stream Analytics zusammen. Hier lassen sich Millionen Ereignisse in Echtzeit erfassen und dokumentieren. So lassen sich Sensordaten oder Informationen von Webseiten mit Event Hub gesteuert erfassen, an Stream Analytics weitergeben und auf Basis von SQL-Abfragen auslesen und von Anwendern konsumieren.

Unternehmen können zum Beispiel von nahezu beliebigen IoT-Geräten Informationen für Big-Data-Analysen abfragen. Das können komplexe Geräte sein, aber auch einfache Smartphone-Apps, die Daten zur Analyse versenden. Dadurch lassen sich Telemetriedaten von Benutzern erfassen.

Dazu kommt, dass sich die Geräte auch auf Basis von Autorisierung anbinden lassen und auch Drosselungen möglich sind, wenn zu viele Daten eingehen. Dazu kommt die Möglichkeit, zeitbasierte Ereignisbuffer zu erstellen. Die erfassten Daten lassen sich in Echtzeit an ein Analysesystem weitergeben oder in Microsoft Azure für die spätere Analyse speichern. Durch die Unterstützung von AMQP und HTTP kann Event Hubs recht flexibel eingesetzt werden. Dazu kommen verschiedene native Client-Bibliotheken, welche die Anbindung recht flexibel gestalten können.

Microservicebasierte Anwendungen bereitstellen

Über Microsoft Azure Service Fabric können Unternehmen Clouddienste bereitstellen, die gleichzeitig Daten sammeln, um sie für Big Data weiter zu verarbeiten. Im Fokus der Service Fabric stehen IoT-Daten, die erfasst und weiterverarbeitet werden müssen. Viele Microsoft-Dienste bauen selbst auf Azure Service Fabric auf, zum Beispiel Skype for Business, Intune, Azure Event Hubs, Azure Data Factory, Azure DocumentDB, Azure SQL-Datenbank und Bing Cortana.

Der Vorteil der Umgebung ist die schnelle Bereitstellung des Dienstes, da weder Server noch Infrastrukturen bereitgestellt werden müssen. Vorteil des Dienstes besteht im Aufteilen komplexer Dienste in einzelne Microdienste, die vor allem bei datenintensiven Anwendungen schneller sind, und Daten skalierbarerer zur Verfügung stellen können. Dazu kommt, dass einzelne Dienste eine geringere Latenz haben und langsamere Dienste das System nicht ausbremsen.

Entwickelt werden die Dienste mit Visual Studio. Die Microdienste lassen sich darüber hinaus auch ausfallsicher betreiben. Dazu kommen Möglichkeiten zur Orchestrierung und zur Automatisierung.

Steuerung mit Cortana und Visual Studio

Wer Home Automation mit Microsoft-Produkten nutzen will, kann auch auf die Sprachsteuerung mit Cortana setzen. Mit Visual Studio können Entwickler eine App schreiben, die Cortana mit weiteren Sprachbefehlen erweitert. Visual Studio 2015 Community Express steht kostenlos zur Verfügung und reicht für viele Aufgaben aus. Mit der Umgebung können Entwickler Programme für Windows 8/8.1/10 schreiben sowie Erweiterungen für Microsoft Office. In diesem Zusammenhang sind auch die „PowerShell Tools for Visual Studio 2015“ interessant. Diese verbinden das Visual Studio mit der PowerShell und erlauben das Erstellen und Debuggen von PowerShell-Skripts.

Fazit

Microsoft bietet mit Windows 10 IoT Core, Cortana, seinen Hardware-Geräten und Visual Studio sowie Microsoft Azure zahlreiche Möglichkeiten für Industrie 4.0 und Internet of Things. Entwickler und Unternehmen können von den Möglichkeiten profitieren, die Einsatzgebiete sind vielfältig. Es lassen sich mit Sicherheit auch Produkte entwickeln, welche die neuen Möglichkeiten von Windows 10 unterstützen und mit Internet of Things/Industrie 4.0 verbinden. Das Ganze kann über Microsoft Azure gesteuert und analysiert werden.

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