ForeSight - Plattform für kontextsensitive, intelligente und vorausschauende Smart-Living-Services

Mit KI zum Ökosystem Smart Living

© Projekt FORESIGHT

Im KI-Projekt ForeSight entsteht eine Plattform für intelligente und vorausschauende Smart-Living-Services, die auf GAIA-X Konformität ausgerichtet sind. Die Plattform bringt die Wohnungswirtschaft, Technologieanbieter für Gebäude, Verbände und Wissenschaft zusammen, um erstmals gemeinsam KI-Methoden für das Wohnumfeld zu erproben. Die Plattform besteht aus drei Elementen: dem ForeSight Dataspace, der ForeSight Toolbox und der ForeSight Community. Diese sind das Fundament eines breit aufgestellten, nachhaltigen und anwendungsorientierten Smart-Living-Ökosystems mit künstlicher Intelligenz (KI). ForeSight stellt Interoperabilität zwischen bereits bestehenden und bewährten Herstellersystemen und Produkten her. Damit wird Wohnen energie- und prozesseffizient, resilient, sicher und komfortabel.

Partner

Forschungsvereinigung Elektrotechnik beim ZVEI e.V. (Konsortialführer), Robert Bosch GmbH, IoT CONNCTD GmbH, Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH, dormakaba International Holding GmbH, easierLife GmbH, Fachhochschule Dortmund, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, GdW – Bundesverband deutscher Wohnungs- und Immobilienunternehmen e.V., Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main, GSW Sigmaringen – Gesellschaft für Siedlungs- und Wohnungsbau Baden-Württemberg GmbH, Insta GmbH, ixto GmbH, KEO GmbH, Power Plus Communications AG, Strategion GmbH, Aareon Deutschland GmbH.

Herausforderung

Der Einsatz von Smart-Living-Anwendungen findet genauso wie ihre Entwicklung bisher noch sehr vereinzelt und oft isoliert voneinander statt: Manche Haushalte verfügen über ein elektronisches, an das Smartphone gekoppeltes Haustürschloss, andere nutzen eine aus der Ferne steuerbare Heizung oder automatische Fensteröffnungssysteme. Diese Einzellösungen sind oft nicht miteinander kombinierbar und werden häufig eher aus Technikbegeisterung als aus Effizienzgründen eingesetzt. Durch die fehlende Kommunikation der Anwendungen untereinander bleibt großes Potenzial zum Beispiel beim Energiesparen oder beim wirtschaftlichen Betrieb einer digitalen Immobilie ungenutzt. Hier setzt das ForeSight-Konzept mit einer aufeinander abgestimmten und vorausschauenden KI-Anwendungen an. Das Projekt ForeSight bietet für die vielfältigen KI-Methoden im Bereich Smart Living eine gemeinsame Lösung, die besonders auch ethische, rechtliche und soziale Anforderungen berücksichtigt.

Umsetzung

Im Zentrum von ForeSight steht eine im Projekt zu realisierende offene IT-Plattform, auf der die Projektpartner gemeinsam innovative KI-basierte Anwendungen für das Wohnumfeld entwickeln. Auf der Methodenplattform soll erprobt werden, welche KI-Methoden sich am besten für die Aufbereitung von Daten aus Smart-Living-Komponenten und -Geräten in verschiedenen Szenarien eignen und welche Arbeitsschritte für ihre Implementierung notwendig sind. Zum anderen sollen aus diesen Ergebnissen beispielhafte KI-basierte Anwendungen für Smart Living abgeleitet werden und neue Geschäftsmodelle für Wohnungswirtschaft und Technologieanbieter entstehen. Basis für die Entwicklung ist der „ForeSight Dataspace“, der kompatibel zu GAIA-X konzipiert wurde. In diesem für alle Anwendungen geteilten und sehr sicheren Datenraum können vollkommen neue KI-basierte Smart-Living-Anwendungen entstehen. Die Methoden und Services stehen den Projektbeteiligten zur Erprobung in eigenen Anwendungsfällen und zur Entwicklung individueller KI-basierter Produkte zur Verfügung, etwa für Gebäudetechnik, Assistenz oder Energieeffizienz. Die Anwendungen werden stufenweise getestet: Sowohl in Laborumgebungen als auch in bewohnten Musterwohnungen in Berlin. Auf dem Digitalgipfel 2020 wurde bereits eine lauffähige prototypische Umsetzung eines intelligenten Gebäudepförtners (siehe unten) gezeigt.

Anwendung und Nutzen

Über die ForeSight-Plattform können Wohnungsanbieter KI-basierte Anwendungen betreiben und beziehen, die insbesondere den steigenden Bedarf an die digitalen Assistenzdienste, die Gebäudebewirtschaftung und die Optimierung von Energieeffizienz im Wohnumfeld adressieren. Die Plattform wird von den beteiligten Industriepartnern getragen. Durch die Rolle als „First Mover“ in diesem Volumenmarkt setzt sie damit technologische Standards und steigert die Attraktivität für weitere Unternehmen und Initiativen aus der Smart-Living-Branche.

Die KI-Methoden und -Anwendungen, die im Rahmen von ForeSight entstehen, werden innerhalb des Projekts anhand beispielhafter Use Cases erprobt. Dazu gehören:

Intelligenter Gebäudepförtner

Ein intelligenter Gebäudepförtner soll mithilfe neuer KI-Methoden den Zugang zu Gebäuden steuern. Sogenannte Thinking Objects wie elektronische Türschlösser werden zusammen mit KI-Algorithmen zur Auswertung aller zur Verfügung stehenden Datenquellen (z.B. Gesichtserkennung, Bewegungsmelder, smarte Beleuchtung oder Spracherkennung) genutzt, um kontextabhängig Zutritt zu gewähren, zu verweigern oder ggf. zu überwachen. Über diese Funktionalität können Mieterwechsel in Boarding Houses, Lieferungen oder auch der Zugang für Gebäudedienstleister erleichtert werden. Eine übergreifende Vernetzung mit anderen Services wurde berücksichtigt im Rahmen eines implementierten Cross-Use Case „Zugang bei Leckage für Handwerker“ im Wohnquartier Future Living® Berlin, wo die Akzeptanz der Services bei den Mietenden untersucht wird.

Smartes Energiemanagement

Durch KI-Methoden für Smart Living können Daten zum Energieverbrauch und -bedarf, Stromkosten, sowie zum Nutzungsverhalten der Bewohner zueinander in Bezug gesetzt werden. Im Use Case „optimierter Grünstrom“ wird die Nutzung regenerativer Energien verbessert, indem die KI-Anwendung den Grünstromanteil für ein beliebiges Postleitzahlgebiet mit einem Zeitfenster von 48 Stunden vorhersagt. Für das Training der KI-Modelle werden sowohl historische Stromdaten als auch Kraftwerks- und Wetterdaten verarbeitet. Auf dieser Datengrundlage werden unter anderem Trends und Saisonalitäten erkannt und für eine genaue Vorhersage genutzt.

Im Rahmen von ForeSight soll der Energieverbrauch und Energiebezug in der Wohnung, im Mehrfamilienhaus oder im Wohnquartier entsprechend der realen Bedarfe optimiert werden. Im EEBus Living Lab ist dafür eine intelligente Messinfrastruktur aufgebaut worden. Hier sind Daten des Netzanschlusspunktes interoperabel über den EEBus-Standard im lokalen Netzwerk verfügbar. Dieser Standard ermöglicht die Steuerung mehrerer „Wallboxen“. Über die Smart Meter Gateway – Infrastruktur wird eine Leistungslimitierung an die Liegenschaft gesendet. Die Anbindung an den ForeSight Dataspace ermöglicht, dass die erhobenen Daten allen Partnern für weitere Analysezwecke zur Verfügung gestellt werden können.

Smarte Assistenz

Durch die Kombination von Präsenzsensorik, Schaltzeiten von ausgewählten Geräten und Sensoren (z.B. Leuchten, Lichttaster, Türkontakte) werden mit Methoden der hybriden KI komplexere Aktivitätsmuster und Tagesabläufe extrahiert und im Zusammenspiel mit Pflegeportalen zur Notfallerkennung eingesetzt. Im ForeSight-Dataspace werden assistenzrelevante Sensordaten zur Verfügung gestellt, die von anderen Use Cases genutzt werden. Zusätzlich sind ein Basisdienst für Aktivitäts- und Notfallerkennung und Zusatzservices über die ForeSight-Toolbox nutzbar. In der ForeSight-Community haben sich sowohl mit als auch aus dem Assistenz-Use Case heraus verschiedene Cross-Use-Case-Szenarien ergeben. 

Predictive Maintenance

Zur smarten Gebäudebewirtschaftung ist das Wohngebäude selbst als Thinking Object ausgestaltet, welches alle Betriebs-, Wartungs- und Konfigurationsabläufe eigenständig überwacht und durch vorausschauende Detektion alle notwendigen Wartungs- und Reparaturaufgaben veranlasst. So kann eine Drohne Photovoltaik-Anlagen automatisiert abfliegen und mit Hilfe von maschineller Bilderkennung können automatisch Schadzellen erkannt und gemeldet werden. Durch die intelligente Auswertung mit KI-Methoden können so Schäden und Instandhaltungsprozesse vorhergesagt und geplant werden. In der übergreifenden Vernetzung mit anderen Services wie dem Intelligenten Gebäudepförtner oder der Aktivitätenerfassung wird somit eine ganzheitliche Bewirtschaftung ermöglicht. Ein zentrales Dashboard verwaltet und stellt diese Funktionen sowohl in aggregierter Weise als auch im Detail pro Quartier, Gebäude oder Wohneinheit zusammen.