Smart home e smart building nella Internet of Things
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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)
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 3
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
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 4
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.”
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 5
Aree applicative avanzate
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 6
Note:
Just “Smart” or
Really “Intelligent” ?
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)
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 7
Il ciclo di vita
Sensing
Reasoning
Acting
Interacting
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 8
Sensing (ambiente)
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 9
Sensing (persona, wearable)
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 10
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
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 11
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?
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 12
Acting
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 13
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…
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 14
Tecnologie utilizzate (alcune…)
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 15
RS-485
Home
Automation
Building Automation
Informatica
Conquistare l’utente di Smart Home
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 16
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…
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 17
E l’utente finale?
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 18
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
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 19
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
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 20
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…
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 21
D D D D
Dispositivi
Applicazione
Applicazione
Applicazione
Applicazione
Applicazione
D Wired
Wireless
Custom-made
Appliance
Internet
Infrastruttura
E allora?
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 22
D D D D D D D D D D D D
Applicazione Applicazione Applicazione Applicazione
Una lingua franca
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 23
D D D D D D D D D D D D
Applicazione Applicazione Applicazione Applicazione
Rappresentazione neutrale
Architetture orizzontali e aperte
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 24
D D D D D D D D D D D D
Applicazione Applicazione Applicazione Applicazione
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
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 25
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
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 26
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
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 27
Monitoraggio energetico edifici
Progetto Alcotra http://www.applus-energie.org
Monitoraggio elettrico e termico di 3 edifici scolastici
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 28
Architettura
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 29
D D D D D D D D D D D D
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
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 30
Progetto
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 31
http://www.smile-o.org/
Architettura
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 32
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 33
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 34
“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
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 35
Conclusioni
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 36
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
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 37
Research group
http://elite.polito.it
Dog2 gateway
http://dog-gateway.github.io/
Publications
http://elite.polito.it/publications-mainmenu-81
Contact
+39 011 090 7053
Licenza d’uso
SUPSI, 07/05/2014 Smart Home e Smart Building 38
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Commons “Attribuzione-Non commerciale-Condividi allo
stesso modo 2.5 Italia”
Siete liberi di riprodurre e modificare quest’opera, per
scopi non commerciali, e citando la fonte. Eventuali
versioni modificate dovranno essere rilasciate con la
stessa licenza
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