Smart home e smart building nella Internet of Things

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Presentazione tenuta presso il seminario "Internet of Things - Tendenze e applicazioni" organizzato dalla Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana (SUPSI) e tenutosi a Lugano (CH) il …

Presentazione tenuta presso il seminario "Internet of Things - Tendenze e applicazioni" organizzato dalla Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana (SUPSI) e tenutosi a Lugano (CH) il 07/05/2014.
Per maggiori informazioni vedi http://elite.polito.it/news-mainmenu-107/1-latest/212-news-supsi-iot

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  • 1. Smart Home e Smart Building nella Internet of Things Fulvio Corno – fulvio.corno@polito.it Politecnico di Torino Dipartimento di Automatica e Informatica e-Lite Research Group http://elite.polito.it Internet of Things Tendenze e applicazioni
  • 2. Agenda SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building2  Dalla domotica agli ambienti intelligenti  Architetture, dispositivi, funzionalità  Interoperabilità e standardizzazione  Questi grandi sconosciuti  Approcci aperti ed orizzontali  Middleware, model-driven  Esempi  Conclusioni
  • 3. Definizioni Home Automation Systems (HAS) Building Automation Systems (BAS) SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building3  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
  • 4. Applicazioni SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building4 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, …
  • 5. 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, 07/05/2014Smart Home e Smart Building5
  • 6. Aree applicative avanzate SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building6 Note: Just “Smart” or Really “Intelligent” ?
  • 7. Domotica vs IoT Domotica / SH / SB Internet ofThings 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, 07/05/2014Smart Home e Smart Building7
  • 8. Il ciclo di vita Sensing Reasoning Acting Interacting SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building8
  • 9. Sensing (ambiente) SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building9
  • 10. Sensing (persona, wearable) SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building10 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, …
  • 11. 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, 07/05/2014Smart Home e Smart Building11
  • 12. 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, 07/05/2014Smart Home e Smart Building12
  • 13. Acting SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building13
  • 14. 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, 07/05/2014Smart Home e Smart Building14
  • 15. Tecnologie utilizzate (alcune…) SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building15 RS-485 Home Automation Building Automation Informatica
  • 16. Conquistare l’utente di Smart Home SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building16 Smart Home Impianti e componen ti elettrici Elettronica di consumo Informatic a Telecomun icazioni Impianti di automazio ne Sistemi di sorveglianz a Elettrodo mestici intelligenti Servizi on- line Controllare il mercato delle Smart Home fa gola ai produttori di … Possiamo parlarne?
  • 17. Un esempio recente… SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building17
  • 18. E l’utente finale? SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building18  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/
  • 19. Non corriamo con le tecnologie SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building19 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
  • 20. Visione «verticale» dei produttori SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building20 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
  • 21. Nel mondo reale… SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building21 D D D D Dispositivi Applicazione Applicazione Applicazione Applicazione Applicazione D Wired Wireless Custom-made Appliance Internet Infrastruttura
  • 22. E allora? SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building22 D D D D D D D D D D D D Applicazione Applicazione ApplicazioneApplicazione
  • 23. Una lingua franca SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building23 D D D D D D D D D D D D Applicazione Applicazione ApplicazioneApplicazione Rappresentazione neutrale
  • 24. Architetture orizzontali e aperte SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building24 D D D D D D D D D D D D Applicazione Applicazione ApplicazioneApplicazione Rappresentazione neutrale Funzionalità di base API Driver di interfacciamento ai protocolli Scambio dati Elaborazione real time Scenari Intelligenza Intelligenza Servizi/agenti applicativi
  • 25. The Dog Gateway SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building25 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 gatewayGW Ethernet,Wi-Fi, USB User Interface Mobile,Web, Home Display, MultiTouch,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
  • 26. The Dog Gateway SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building26 http://dog-gateway.github.io/
  • 27. 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, 07/05/2014Smart Home e Smart Building27
  • 28. Monitoraggio energetico edifici  Progetto Alcotra http://www.applus-energie.org  Monitoraggio elettrico e termico di 3 edifici scolastici SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building28
  • 29. Architettura SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building29 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 GWGW Internet / Web Ethernet LAN C-BUS Device model API
  • 30. Risultati  Informazioni accessibili via SmartTV, mobile e web  Coinvolgimento utenti (Living Lab)  Strumenti BI per Energy manager SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building30
  • 31. Progetto SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building31 http://www.smile-o.org/
  • 32. Architettura SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building32
  • 33. SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building33
  • 34. SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building34
  • 35. “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, 07/05/2014Smart Home e Smart Building35
  • 36. Conclusioni SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building36  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
  • 37. For further information SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building37  Research group  http://elite.polito.it  Dog2 gateway  http://dog-gateway.github.io/  Publications  http://elite.polito.it/publications-mainmenu-81  Contact  fulvio.corno@polito.it  +39 011 090 7053
  • 38. Licenza d’uso SUPSI, 07/05/2014Smart Home e Smart Building38  Questa presentazione è rilasciate con la licenza Creative 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  Testo completo della licenza:  http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/it/