smart home e smart building nella internet of things

Smart Home e Smart Building nella Internet of Things

Fulvio Corno – [email protected]

Politecnico di Torino Dipartimento di Automatica e Informatica

e-Lite Research Group

http://elite.polito.it

Internet of Things

Tendenze e applicazioni

Agenda

SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 2

Dalla domotica agli ambienti intelligenti

Architetture, dispositivi, funzionalità

Interoperabilità e standardizzazione

Questi grandi sconosciuti

Approcci aperti ed orizzontali

Middleware, model-driven

Esempi

Conclusioni

Definizioni

Home Automation

Systems (HAS) Building Automation Systems (BAS)


The use of one or more

computers to control basic home

functions and features

automatically and sometimes

remotely.

Domotica

Smart Home

A computerized,

intelligent

network of

electronic devices

designed to

monitor and

control the

mechanical,

electronic, and

lighting systems

in a building

Applicazioni


Comunicazione, Automazione,

Illuminazione, Sorveglianza,

Sicurezza, Intrattenimento,

Riscaldamento, Condizionamento,

Irrigazione, Temporizzazioni, …

Antincendio, Antifurto, Video

sorveglianza, Controllo ambientale,

Trattamento aria e acqua,

Comunicazione, Rete dati,

Riscaldamento/Raffrescamento, Gestione

energetica, Controllo centralizzato, …

E oltre?

“An Ambient Intelligence system is a digital

environment that proactively, but sensibly, supports

people in their daily lives”

“An Intelligent Environment is one in which the

actions of numerous networked controllers (controlling

different aspects of an environment) is orchestrated by

self-programming pre-emptive processes (e.g., intelligent

software agents) in such a way to create an interactive

holistic functionality that enhances occupants

experiences.”


Aree applicative avanzate


Note:

Just “Smart” or

Really “Intelligent” ?

Applications of Intelligent Environments.mm

Domotica vs IoT

Domotica / SH / SB Internet of Things

Architettura Impianto strutturato

gerarchicamente

Dispositivi indipendenti e

individuali

Intelligenza Dispositivi stupidi Dispositivi intelligenti

Industria Impiantistica elettica Informatica/elettronica

Modello

operativo

Verticale e controllato Isolato e indipendente (ma a

parole orizzontale e aperto)

Dispositivi Ampio mercato Prototipi e primi prodotti

Connettività Mediata dal sistema Diretta per ciascun dispositivo

Campi

applicativi

Tutti (auspicati) Tutti (auspicati)


Il ciclo di vita

Sensing

Reasoning

Acting

Interacting


Sensing (ambiente)


Sensing (persona, wearable)


http://www.notchdevice.com/

Inside clothes

Haptic Feedback

Movement capture

Metria™ Informed Health

3-axis accelerometer, Galvanic Skin Response,

2 temperature sensors (body, skin)

Self-tracking

Steps, calories, sleep, distance, …



Dati dei sensori

Enormi Rumorosi

Campioni mancanti

Misure eterogenee

Tempo- & spazio-

dipendenti

Grezzi vs. elaborati

“Making sense of data”

Stream data processing

Signal processing

algorithms

Sensor fusion

Big data handling

Filtering, disambiguation,

interpretation


Reasoning

Necessario per fornire adattabilità e risposte proattive

Altrimenti è “semplice automazione”

Interpretazione e riconoscimento del contesto e delle

attività

Modellazione di utenti e di contesto

Riconoscimento e predizione di attività

Decision making

Attuazione vs. suggerimento

Centralizzato o distribuito?


Acting


Interacting with users

Interfacce utente tradizionali

Web, mobile

Integrate con l’impiantistica civile

Natural user interfaces

Voce, gesti, movimenti corpo, emozioni,

espressione del viso, attenzione, …

L’interazione scavalca i dispositivi ICT

(“disappearing computer”)

Dovrebbe essere l’aspetto più importante,

ma…


Tecnologie utilizzate (alcune…)


RS-485

Home

Automation

Building Automation

Informatica

Conquistare l’utente di Smart Home


Smart Home

Impianti e componenti elettrici

Elettronica di

consumo

Informatica

Telecomunicazioni

Impianti di automazio

ne

Sistemi di sorveglianz

a

Elettrodomestici

intelligenti

Servizi on-line

Controllare il

mercato delle Smart

Home fa gola ai

produttori di …

Possiamo

parlarne?

Un esempio recente…


E l’utente finale?


Sempre più nelle mani dei produttori di tecnologie

Costretto a scegliere standard e protocolli

Non interoperabili

Soggetti ad obsolescenza

Non illudersi dei nuovi standard «universali»

http://xkcd.com/927/



Non corriamo con le tecnologie


http://radar.oreilly.com/2014/05/most-of-what-we-

need-for-smart-cities-already-exists.html

http://radar.oreilly.com/2014/04/ioth-the-internet-of-

things-and-humans.html

Visione «verticale» dei produttori


D D D D

Applicazione

Dispositivi

• Tecnologie dei sensori

• Protocolli di

comunicazione

• Scala (locale, geografica)

• Numero di dispositivi

• Frequenze di

campionamento

• Sicurezza / autenticazione

• Tipologia dei dati

• Unidirezionale o

bidirezionale

• Codifica dei dati

• Polling / Pushing

Infrastruttura

• Sensori ambientali (temperatura, umidità,

CO2, inquinanti, illuminazione, vento, …)

• Sensori utente (presenza, movimento, accessi,

…)

• Misuratori energetici (energia e potenza

elettriche, consumi gas e acqua, …)

• Attuatori (relais, elettrovalvole,

motorizzazioni, segnalatori, …)

• Sistemi di automazione

• Tipologie di interconnessione

• Cruscotti (osservazione, monitoraggio, …)

• Dati storici (memorizzazione,

consolidamento, consultazione, …)

• Allarmi (anomalie, superamento soglie, …)

• Controllo remoto (comando attuatori,

dis/attivazione azioni, modifica set-point, …)

• Tendenze (analisi su dati storici, analisi su

dati in tempo reale)

• Elaborazioni in tempo reale (calcolo

grandezze derivate, sensori virtuali, …)

• Intelligenza ambientale (comfort,

risparmio energetico, applicazione scenari,

adattamento dinamico, …)

• Integrazione con sistemi informativi

Nel mondo reale…


D D D D

Dispositivi

Applicazione

Applicazione

Applicazione

Applicazione

Applicazione

D Wired

Wireless

Custom-made

Appliance

Internet

Infrastruttura

E allora?


D D D D D D D D D D D D

Applicazione Applicazione Applicazione Applicazione

Una lingua franca




Rappresentazione neutrale

Architetture orizzontali e aperte




Rappresentazione neutrale

Funzionalità di base

API

Driver di interfacciamento ai protocolli

Scambio dati

Elaborazione real time Scenari Intelligenza

Intelligenza

Servizi/agenti

applicativi

The Dog Gateway


D D D D D D D D Domotic devices (switches,

buttons, relays, sensors, meters,

…)

Domotic bus (wired, wireless)

GW Bus-to-IP gateway

Bus-to-serial gateway GW

Ethernet, Wi-Fi, USB

User

Interface

Mobile, Web, Home Display,

Multi Touch, Accessibility,

Natural language, …

Data

analysis

ERP, Web services, Stream

processors, Datawarehouse

Dog

Bundles

Device abstraction, Event

abstraction, State abstraction,

Rules engine, …

User

Interface User

Interface

Smart

Appliance

The Dog Gateway


http://dog-gateway.github.io/

Semplice monitoraggio

Dog su Raspberry Pi + RaZberry

Controllo e monitoraggio di 5-10 dispositivi

wireless (Z-Wave)

plug, temperature and humidity sensors, meters, …

Programmabile attraverso semplici regole

Se-Quando-Allora

Dati pubblicati sul “cloud”

Xively, http://xively.com/feeds/937093077


http://xively.com/feeds/937093077

Monitoraggio energetico edifici

Progetto Alcotra http://www.applus-energie.org

Monitoraggio elettrico e termico di 3 edifici scolastici


http://www.applus-energie.org/



Architettura



Schermi pubblici Grafici interattivi Dati x

amministrazione Query avanzate

Server

Meter consumi elettrici Sensori ambientali

GW GW

Impianto termico

GW GW

Internet / Web

Ethernet LAN

C-BUS

Device

model API

Risultati

Informazioni accessibili via Smart TV, mobile e web

Coinvolgimento utenti (Living Lab)

Strumenti BI per Energy manager


Progetto


http://www.smile-o.org/

Architettura


“Lessons learnt”

Di chi sono i dati? A chi vanno?

Compliant to Standard XYZ: non fidarti mai

Check your cables, first (© J. Pournelle)

Non sottovalutare la fantasia dei progettisti precedenti

Non partire dall’impianto, parti da ciò che vogliono gli

utenti

Non scegliere in funzione della tecnologia «del

momento»

Cerca di sfruttare le convergenze tecnologiche

Abbonda nelle predisposizioni generose


Conclusioni


Pensare “orizzontale”, mai “verticale”

Pensare all’utente, non alla tecnologia

Infrastrutture aperte ed interoperabili per supportare

Dispositivi del futuro

Applicazioni future

Non lasciare il sistema in mano al fornitore!

Business model e Living lab basati su “libera” circolazione

dei dati

For further information


Research group

http://elite.polito.it

Dog2 gateway


Publications

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Contact

[email protected]

+39 011 090 7053

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